城市公共基础设施投资效益优化模型与评价方法研究

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随着城市建设的不断发展，城市人口的不断增加，城市用水资源的污染、内涝的增加、道路交通的拥堵等已成为影响城市经济、社会、环境发展的重大阻力。

为了更好地对城市公共基础设施进行投资建设，就有必要对城市公共基础设施科学合理地进行评价和投资布局，以减少重复建设、资金浪费等现象的发生。

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城市公共基础设施是城市经济运行的支撑体系和物质载体，提高它的利用效益已成为城市经济、社会、环境可持续发展的关键。

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新书介绍

书名：《城市公共基础设施投资效益优化模型与评价方法研究》

作者：黄慧霞

基本信息

出版社丨九州出版社

ISBN号丨978-7-5225-0043-0

装帧设计丨本书已由树上微出版精心制作而成！

•本著作的出版获得了广东省普通高校“创新强校工程”优秀青年创新人才培养计划项目（人文社科）的资助（项目名称：基于可持续发展的广东省城市基础设施管理综合效益评价研究，项目号：2018WQNCX186），为该项目的研究成果。

•本著作获得了佛山科学技术学院高水平理工科大学建设专项资金、广东省社会科学研究基地“创新与经济转型升级研究中心”的资助。

作者简介

黄慧霞，2017年1月毕业于天津大学管理与经济学部工商管理专业，2017年3月就职于佛山科学技术学院经济管理学院。

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书号查询

查询方式：

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研究内容及方法

3.1 研究内容

在城市公共基础设施国内外研究文献的基础上，本书结合城市公共基础设施投资决策理论和方法构建了城市公共基础设施投资系统效益评价模型，对城市公共基础设施投资决策进行了系统的研究。

本书利用模糊数学和最优化方法，从多个方面来研究城市公共基础设施投资效益结构评价问题，构建了城市公共基础设施投资效益结构的理论框架。

本书共九章，各章的主要研究内容如下：

第一章为绪论。本章介绍了城市公共基础设施投资效益结构的研究背景、研究目的及意义，主要研究思路、研究方法，以及本书的创新点。

第二章为研究综述。目前国内外已有较多学者研究与城市公共基础设施相关的内容，分别从城市公共基础设施对城市经济、环境、社会三大效益单独研究较为常见，因此在本书的研究综述部分以此三类分别学习了前人的研究成果；

此外，本部分还针对本书用到的研究方法进行了文献综述，分别对群体多属性决策模型、投资组合模型、DEA博弈交叉效率模型以及损失厌恶理论展开了讨论。

第三章为中国城市公共基础设施建设投资现状。本章通过总结分析1978年至2017年之间的城市公共基础设施的客观数据以探讨中国城市公共基础设施投资现状。从总体、分行业、分区域分别探讨了城市公共基础设施投资情况，以及中国城市公共基础设施的现有存量情况，并通过数据对比，总结了中国城市公共基础设施投资建设存在的问题。

第四章为城市公共基础设施投资优化基础理论研究。本部分首先对城市公共基础设施进行了详细的定义，并对其进行了分类；然后介绍了与城市公共基础设施特征等相关的理论与方法，主要包括：公共物品理论、公共选择理论、行为决策理论、系统论、博弈论、资源最优配置理论、外部效用；

最后对本书涉及的城市公共基础设施效益评价方法进行了详细介绍，主要包括：模糊集相关理论、前景理论、群体多属性理论、DEA博弈交叉效率模型。

第五章为基于群体多属性决策的城市公共基础设施投资分配研究。首先，本章同样将城市公共基础设施分为能源供应设施、给排水及污水处理设施、交通运输设施、邮电通信设施、环境保护设施、防灾安全设施六大设施系统。

针对这六大设施系统，构建了城市公共基础设施投资效益优化模型；然后利用选择的评判属性，建立了多属性群体专家的评价矩阵，并且设计了群体成员聚集的算法，得到了城市公共基础设施的综合评估结果。

同时，为了判断群体决策的一致性，对其进行了灵敏度分析；最后，提出了综合效益最优情况下的多属性决策城市公共基础设施投资效益评价模型，应用于实际决策问题。

新书实拍

第六章为基于粒子群算法的城市公共基础设施模糊投资优化研究。在这一章中，为了让城市公共基础设施评价更加贴近实际情况，探讨了模糊环境下的城市公共基础设施投资的情况。

从城市公共基础设施综合效益出发，构建了城市公共基础设施经济、社会、环境的效益权重，结合三角模糊数给出了以北京、天津、上海、重庆四大直辖市为研究对象的投资组合模型，同时设计了相应粒子群的算法，并对其进行了实证研究。

第七章为基于DEA博弈的城市公共基础设施投资效益评价研究。本部分首先构建了一套更为合理的城市公共基础设施综合效益的指标评价系统，其中输入指标主要包括：城市市政公用设施建设固定资产完成投资额，水务基础设施系统投资额，交通基础设施系统投资额，能源基础设施系统投资额和环境基础设施系统投资额；

输出指标主要包括：城市维护建设资金中收入，供水总量，供气总量，道路面积，就业人数，每百人图书馆藏书和建成区绿化覆盖面积。

然后采用带有博弈理论的DEA交叉效率模型对中国30个省会城市进行了实证研究，对中国30个省会城市的DEA博弈交叉效率值的区域差异进行了分析。实证研究结果表明，为了解决东部地区人口密度大，环境污染严重的问题，政府对于城市公共基础设施投资的重点仍然需放在东部发达地区。

第八章为考虑损失厌恶的公共基础设施承包商评价与选择。本章节不同于面几个章节，以公共基础设施项目承包商为研究对象，通过对项目承包商的效益评价以选择最优承包商承担城市公共基础设施项目。

在本部分的研究过程中首先探讨了城市公共基础设施项目承包的融资模式，并针对本书研究内容的特点构建了利益分配原则和承包商选择评价指标体系。

在此基础上，根据第七章的城市公共基础设施的DEA博弈交叉效率模型，引入了前景效用理论中的损失厌恶心理，构建了基于损失厌恶的DEA博弈交叉效益模型，最后将其运用到了高速公路承包商的评价问题上，以验证模型的实用性。

第九章为本书的结论和政策建议。对本书的主要内容进行了简要的总结，同时对本书研究中的不足和有待进一步研究的问题以及未来新型基础设施建设的发展前景提出了展望。本书的结构框架图，如图所示。

▲研究结构框架图

3.2 研究方法

本书主要采用模糊集理论、群体多属性决策等来处理城市公共基础设施评价问题中的不确定性问题，然后利用最优化理论、投资组合理论、博弈论等方法来建立城市公共基础设施的投资效益优化模型。

最后利用信息熵、群体聚类算法、粒子群算法等方法对所构建的模型进行求解。本书以结构框架图为基础对城市公共基础设施投资系统效益结构问题展开讨论，使用的研究方法主要包括：

（1）利用群体多属性决策来评价在多个属性情况下的城市公共基础设施六大系统，充分考虑决策者的个人偏好以及知识和经验对决策的影响，进而提出了城市公共基础设施投资效益优化模型。对于群体多属性权重的构建，本书采用了群体成员的聚集算法进行分析，然后利用信息熵得到了城市公共基础设施六大系统的效益评估权重，最后对模型进行了求解。

（2）利用三角模糊数刻画了城市公共基础设施经济效益、社会效益、环境效益的不确定性因素，研究了模糊环境下的城市公共基础设施投资组合优化模型，最后利用粒子群算法对该模型进行了求解。

（3）利用博弈论思想刻画了城市之间可能存在的竞争关系，加入了投资资金权重变量，构建了数据包络分析的博弈交叉效率模型，进而设计了相应的迭代算法求解博弈交叉效率值和资金分配权重。本书还构建了多元线性回归方程验证了结果的有效性。

（4）利用损失厌恶心理研究了决策者在面临损失和收益时对决策的影响，构建了考虑损失厌恶的博弈交叉效率模型。最后构建了综合评估模型，设计了相应的算法并对其进行求解。

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创新点

本研究所讨论的是不确定情况下的城市公共基础设施投资系统效益评价问题。

由于在现实生活中，投资决策者的行为往往是受心理因素的影响，同时投资决策者需要根据客观情况来调整以实现最终目的。尽管关于城市公共基础设施的投资系统评价问题已经取得了一定的成就，但是主要停留在客观或者主观的情况下。

而同时考虑客观和主观因素的城市公共基础设施的投资系统效益评价问题仍然处于探索阶段，为了构建城市公共基础设施投资系统效益结构的理论框架，本书采用了多种方法进行研究。

主要创新点包括以下几点：

（1）提出了群体多属性决策的城市公共基础设施投资效益模型，并设计了群体成员的聚集算法。为了确保群体决策的一致性，增加考虑了群体多属性决策中属性权重的微小变化对评价结果的影响。为进一步提高城市公共基础设施的综合效益以及进行科学合理的资金分配提供了一个新的解决思路。

（2）研究了城市公共基础设施经济、社会、环境的效益权重，并且针对效益权重的模糊性，引用了三角模糊数，进而提出了模糊环境下的城市公共基础设施多期投资组合模型，并利用粒子群算法来对模型进行求解。

（3）建立了城市公共基础设施经济效益、社会效益、环境效益的协同作用框架，提出了城市公共基础设施投资综合效益的指标系统。为了解决传统数据包络分析（DEA）仅考虑自身的最大化效率问题以及DEA交叉效率解不唯一问题，利用城市间的非合作关系，引入博弈理论，同时增加了资金分配权重的输入变量，构建了DEA博弈交叉效率模型，并通过算法进行了求解。最后，应用中国30个省会城市对模型进行了分析及验证。

（4）利用投资决策者的损失厌恶的行为心理，提出了基于损失厌恶的DEA博弈交叉效率模型，并设计了相应的算法对模型进行了求解。针对目前将行为心理应用到DEA博弈交叉效率评价的问题，这方面的研究还不够深入。

本书利用前景理论来进行研究，主要是将前景理论中的经典理论（损失厌恶理论）应用到DEA博弈交叉效率评价问题中。修正了DEA博弈交叉效率模型，增加了投资决策者在面临损失和收益时对决策的影响，为城市公共基础设施投资优化模型和评价方法提供了一个新的研究视角。

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