［提要］　发展低碳城市是城市应对环境问题的系统工程。如何评价低碳城市发展水平，同时引导其科学发展，建立低碳城市评价指标体系与评价模型至关重要。本文采用“压力-状态-响应”（PSR）模型建立低碳城市评价指标体系，经规范变换后采用等权方法计算确定韦伯费希纳指数公式和普适卡森指数公式的综合指数分级标准。在此基础上，对北京、天津、上海、重庆等四个城市2011～2016年低碳发展水平进行实证研究，并根据评价结果，提出对策建议，以期为相关部门和城市发展经济决策者提供理论依据。

关键词：低碳城市；PSR模型；地市差异

中图分类号：F290 文献标识码：A

收录日期：2019年3月18日

随着全球人口数量和经济规模的不断增长、能源的大量消耗，大气中二氧化碳浓度升高导致的全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重威胁到人类的生存和发展。作为应对全球气候变化的重要措施，低碳城市建设正蓬勃兴起。目前，国内外学者就低碳城市评价方面开展了相关研究，低碳城市评价体系的研究主要将环境经济评价指标和人的行为指标等整合为一个指标体系对低碳城市进行评价。Ohnishi S等从经济、能源模式、技术、社会生活、碳与环境、城市交通可达性、废弃物等六个方面构建了低碳城市发展指标体系。G Zhou等根据DPSIR方法和“驱动力-压力-状态-影响-响应”模型框架，构建低碳城市评价指标体系。国内学者邵超峰、林智斌等从低碳生产、低碳消费、低碳环境和低碳城市规划四个维度建立低碳城市评价体系，对天津、福建、青岛、济南等城市进行了实证研究。刘竹等从经济发展、物质消耗与污染物排放相互关系的视角构建了“脱钩”低碳城市评价指标体系。

该文采用“压力-状态-响应”（PSR）模型建立低碳城市评价指标体系，将免疫进化的野草算法用于韦伯费希纳指数公式和普适卡森指数公式的参数优化，采用等权方法确定指数公式的综合指数分级标准。建立的评价方法比传统指数公式适用范围更广、实用性更强。

一、材料与方法

（一）研究区域概况。综合考虑城市间的可比性、数据的可获取性、地域分布性，以及是否为试点低碳城市等，选取北京、上海、天津、重庆等4个直辖市开展实证分析。同时考虑到了地域差异（采暖地区：北京、天津；平原地区：北京、天津、上海；丘陵地区：重庆；严寒及寒冷地区：北京、天津；夏热冬冷地区：上海、重庆）。

（二）低碳城市评价模型构建

1、指标参照值和规范变换式的设定原则与方法。由于评价指标体系可能存在正向、逆向两类指标，不同指标的同级标准值之间差异往往很大（有的达多个数量级），各指标的不同分级标准值之间可呈线性、近似线性或非线性变化。若直接使用指标值构建公式和模型，这些公式和模型不具有规范、统一、简洁、普适、通用等特点。但若能适当设定各指标的参照值和式（1）和式（2）所示指标值的规范变换式，使由式（1）和式（2）计算出的不同指标的同级标准的规范值差异不大，则认为所有指标皆可用某个规范指标“等效”替代。（表1）

 xj=（cj/cj0）■　对正向类指标：cj0≤cj≤cj0e■，　　　　且（■｛cjk｝/■｛cjk｝）＞2（cj0/cj）■　对逆向类指标：cj0e■≤cj≤cj0，　　　　且（■｛cjk｝/■｛cjk｝）＞2（（cj-cb）/cj0）■　对正向类指标：cj≥（cb+cj0），　　　　　　 且（■｛cjk｝/■｛cjk｝）≤2（（cb-cj）/cj0）■　对逆向类指标：cj≤（cb-cj0），　　　　　　 且（■｛cjk｝/■｛cjk｝）≤21 对正向类指标：cj＜cj0或cj＜（cb+cj0），则xj为1；　　 对逆向类指标：cj＞cj0或cj＞（cb-cj0），则xj为1e10 对正向类指标：cj＞cj0e■；对逆向类指标：cj＜cj0e■（1）

xj'=■lnxj （2）

以上两式中，xj和xj'分别为指标j的变换值和规范值；cj0为设置的指标j的参照值；cj为指标j的分级标准值或实际值；cb为设定的指标j的阈值；nj为设定的指标j的幂指数，且nj>0。通过大量实践，归纳出nj的选取方法如下：根据指标j各级标准中的最大值■｛cjk｝与最小值■｛cjk｝比值或■cb-cjk与■cb-cjk与比值的变化范围估计nj的最可能取值，如表2所示。（表2）

2、公式的选取及参数优化。在对指标进行规范变换基础上，建立用指标规范值表示的普适通用的W-F（韦伯-费希纳）指数公式和普适卡森指数公式。基于规范变换的普适指数公式对任意环境系统的定性指标和任意多项指标都能适用，因此比传统的指数公式实用性更强。

W-F（韦伯费希纳）指数公式：FIj＝a0lgxj （3）

普适卡森指数公式：KIj＝a1+b1lnxj （4）

以上两式中，xj是指标j的变换值；a0、a1、b1分别是公式（3）和公式（4）中待优化的参数，对所有指标均适用，与具体指标值无关；FIj、KIj是指标j对应的两个普适指数公式的指数值。将免疫进化的野草算法用于以上两个公式中的参数优化，优化后的韦伯费希纳指数公式和普适卡森指数公式见式5和式6。

W-F（韦伯费希纳）指数公式：FIj＝0.319529lgxj （5）

普适卡森指数公式：KIj＝0.185365+0.066460lnxj （6）

（三）低碳城市分级标准。基于低碳城市综合指标及其参考标准，将低碳城市发展等级分为5级，如表3所示。将表3中的分级标准规范值分别带入式（5）和式（6），由于经过规范变换后的各指标之间的差异很小，因此采用等权方法计算得到W-F（韦伯费希纳）指数公式和普适卡森指数公式的综合指数分级标准值FIk和KIk，亦如表3所示。在评价过程中根据正逆向指标来判断各级指标的优差。（表3）

二、结果与讨论

（一）评价结果。北京、上海、天津、重庆4个城市2011～2016年综合指数值及评价结果详见图1。从图中可以看出，韦伯费希纳指数公式和普适卡森指数公式对北京、上海、重庆、天津四个城市的评价结果基本一致，2016年四城市低碳发展水平（韦伯费希纳综合指数XI）排序依次为：北京市（0.590）、上海市（0.499）、天津市（0.467）、重庆市（0.461）。在分析的6年中，四城市低碳发展皆呈增长趋势，其中重庆市增速最快，2016年较2011年增长了15.86%。天津增速最慢，2016年较2011年增长了1.66%，且2016年指数值较2014年低。（图1）

压力类指标：从2016年四城市低碳发展水平（韦伯费希纳综合指数FI）排序来看：北京（0.562）、上海（0.56）、重庆（0.495）、天津（0.439）。上海市自2011年起城市化水平逐年提高，2016年达到了100%。相比之下，重庆市城市化水平最低，单位GDP碳排放强度较高；天津市则二氧化碳排放弹性系数较高。（图2）

状态类指标：2016年四城市低碳发展水平（韦伯费希纳综合指数FI）排序为：重庆（0.541）、上海（0.475）、北京（0.467）、天津（0.420）。北京、重庆和成都森林覆盖率较高，其中重庆市2016年森林覆盖率为45.4%，同时人均公共绿地面积较高；天津市森林覆盖率和人均公共绿地面积较低。此外，5个城市，特别是北京市的空气质量指标在4个状态类指标中占比都偏低，说明城市空气质量有所下降，急需改善。（图3）

响应类指标：2016年四城市低碳发展水平（韦伯费希纳综合指数FI）排序为：北京（0.602）、上海（0.522）、天津（0.498）、重庆（0.459）。北京市第三产业占GDP比重和能源加工转换效率最高；上海市公共交通出行分担率最低，2016年的公共交通分担率比2011年下降了3%；天津市相对依赖重工业的发展，清洁能源占能源消耗比重较低；重庆市工业固废处置利用率较低。（图4）

（二）对策建议。根据评价结果，4个直辖市可以通过以下共同性措施推动低碳城市发展：

1、优化产业结构，推进低碳产业快速发展。目前，4个城市经济发展高碳特征较明显，这与其产业结构不合理有关，因此4个城市须依靠政府、市场和企业三方的共同努力，对产业结构进行优化调整，在政府宏观调控和企业微观市场的作用下，加快发展“低能耗、低排放”的低碳产业。

2、提高资源循环利用率，发展闭合循环经济。目前4个城市的资源循环利用率均较低，因此建议：完善循环经济考核与激励机制，大力推进循环经济园区、生态工业园区建设，同时采用先进技术对传统工艺进行改造，提高资源利用效率、减少污染物排放。

3、推动发展公共节能建筑。4个城市的节能建筑比例较低，因此建议加大对节能建筑的宣传力度，提高公众对节能建筑的认知度；将建筑节能技术纳入科技规划，作为技术攻关的重要内容；建立统一标准，规范节能建筑认证制度，规范建筑节能技术。

此外，根据每个城市的评价分析结果，针对每个城市的实际情况，提出以下发展建议：

北京市：北京市综合指数均为最高，2016年第三产业占GDP比重高达76.795%，但城市空气质量指数很低，仅为0.111。建议加快建立大气污染综合防控体系、科学规划城市总体布局，优化调整能源消费结构、强化控制机动车污染排放和施工扬尘等。

上海市：上海市2016年综合指数为0.499，各个指数发展较为均衡，其中城市化水平指数最高（0.778），森林覆盖率指数最低（0.365）。尽管上海市的森林覆盖率每年都在增长，但与其他城市的差距仍然较大。因此建议：积极开展生态城市、森林城市建设，不断提高城市碳汇能力。按照已有的生态规划，优化调整现有生态空间。

天津市：天津市2016年综合指数为0.467，整体偏低，清洁能源占能源消耗比重和环境保护投资占GDP的比重指数均较低，分别为0.263和0.336。因此建议：天津市加快降低煤炭消费比重，严格控制新上高耗煤项目，继续淘汰现有燃煤设施，推进电厂煤电机组清洁利用改造；做好散煤治理工作。此外，建议大力支持工业污染源治理的投资，鼓励企业技术创新，积极推行清洁生产。

重庆市：重庆市2016年综合指数为0.461，略低于天津市，其中能源加工转换效率和工业固体废物处置利用率指数较低，分别为0.301和0.233。重庆市能源消费仍然依赖煤炭的现状没有得到较好改变，战略性新兴产业发展较慢。建议重庆市积极开发水电和页岩气等清洁能源，加快先进技术对各产业的渗透。此外，重庆以重工业为主，工业固体废物产生量大且综合利用率较低，建议加快建设循环经济园区和生态工业园区，打造区域固废交易平台，提高资源循环利用率。

（作者单位：成都信息工程大学资源环境学院）

主要参考文献：

［1］Allen M R，Frame D J，Huntingford C.Warming caused by cumulative carbon emissions towards the trillionth tonne［J］.nature，2009（458）.

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［3］Suzuki Y.A new environmental index for evaluating degree of development of low-carbon society［J］.Technology Management in the Energy Smart World （PICMET），2011（11）.

［4］Ohnishi S，Fujii M，Ohata M，et al.Efficient energy recovery through a combination of waste-to-energy systems for a low-carbon city［J］.Resources Conservation & Recycling，2016.

［5］Geng S，Xu C，Lin L，et al.Evaluation Framework of City's Carbon Emission Reduction Responsibility［J］.Energy Procedia，2017.

［6］Zhou G，Singh J，Wu J，et al.Evaluating low-carbon city initiatives from the DPSIR framework perspective［J］.Habitat International，2016.50.

［7］邵超峰，鞠美庭.基于DPSIR模型的低碳城市指标体系研究［J］.生态经济（学术版），2011（10）.

［8］林智斌，王菲凤.基于AHP-PSR模型的低碳城市评价方法与实证研究——以福建省为例［J］.环境科学与管理，2014.39（7）.

［9］刘竹，耿勇，薛冰，等.基于“脱钩”模式的低碳城市评价［J］.中国人口·资源与环境，2011.21（4）.