作者簡介：王沁（1989-），女，安徽六安人，碩士，電子科技大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院學(xué)生，研究方向：應(yīng)急管理與數(shù)據(jù)挖掘

摘 要：采用AHP與綜合模糊評價相結(jié)合的方法，評估城市面對PM2.5污染的脆弱性。通過AHP方法選取了13項敏感因子建立了城市面對PM2.5污染脆弱性評價指標(biāo)體系，并確定各個指標(biāo)的權(quán)重；運用AHP和模糊綜合評判法計算了6個城市對各項指標(biāo)的評價結(jié)果；根據(jù)最大隸屬度原則，得到6個城市面對PM2.5污染的脆弱性等級，計算結(jié)果與相關(guān)記錄一致，證明該方法適用于評價城市面對PM2.5污染的脆弱性。最后，分析各個城市面對PM2.5污染脆弱性的主要成因并給出發(fā)展對策。

關(guān)鍵詞：層次分析法；綜合模糊評判；脆弱性，PM2.5

中圖分類號：F2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：16723198（2014）03005902

1 引言

脆弱性是20世紀(jì)80年代以來國際上全球環(huán)境生態(tài)變化和可持續(xù)發(fā)展研究中的頻繁出現(xiàn)的一個較新的概念，脆弱性分析也是目前環(huán)境科學(xué)，災(zāi)害學(xué)和社會經(jīng)濟發(fā)展研究的一個熱點和難點。劉燕華、李秀彬等除探討了全球氣候變化對中國脆弱生態(tài)區(qū)的可能影響外，重點研究了經(jīng)濟開發(fā)對脆弱生態(tài)區(qū)的影響，他們較系統(tǒng)地闡述了脆弱性的概念，理論和研究方法。上世紀(jì)80年代災(zāi)害研究由致災(zāi)因子論向脆弱性研究轉(zhuǎn)移，眾多學(xué)者達成一致，脆弱性是理解災(zāi)難本質(zhì)的前提，也是防災(zāi)減災(zāi)過程中人類可以有所作為的領(lǐng)域，自然致災(zāi)因子很難掌控，為降低災(zāi)情損失，減少承災(zāi)體脆弱性是最為直接和有效的方法。

PM2.5（也稱大氣細粒子，指的空氣中空氣動力學(xué)直徑小于或者等于2.5μm的懸浮物顆粒物）的粒徑小，比表面積大，易于富集空氣中的有害物質(zhì)，并可以隨著人的呼吸進入人體內(nèi)，甚至進入到肺泡和血液中導(dǎo)致各種疾??；同時PM2.5也是灰霾天氣能見度降低的主要原因；由于PM2.5的危害和影響極大，因此對于大氣顆粒物進行來源分析，已經(jīng)做了很多工作。正確的評判城市面對PM2.5污染的脆弱性，并進行分級，可以了解城市面對PM2.5污染的脆弱性成因，為可持續(xù)發(fā)展策略提供依據(jù)。在脆弱度指數(shù)計算公式中經(jīng)常涉及不同的指標(biāo)權(quán)重確定問題，目前確定權(quán)重的方法有很多，主要采用的方法有平均權(quán)重，專家打分，AHP層次分析，因子分析以及其他統(tǒng)計方法。本文通過將AHP層次分析法和模糊綜合評判方法相結(jié)合，提出城市面對PM2.5脆弱性的評價方法，并通過計算全國6個城市的脆弱性程度，來具體分析脆弱性成因和提出防治建議。

2 評價體系和方法簡介

2.1 層次分析法

AHP方法通過引用層次劃分的理念對問題進行一定層次的分解，從而達到對問題清晰的描述及解決問題的目的。對于脆弱性研究而言，由于其影響因素的復(fù)雜性，可將其劃分成不同層次，通過AHP方法確定不同層次影響因素的權(quán)重大小，從而得出各個層次對于城市面對PM2.5污染脆弱性的影響程度。

2.2 模糊綜合評價方法

對于方案，人才，成果的評價，人們的考慮往往從多種因素出發(fā)的，而且這些考慮一般只能用模糊語言來描述。然后通過模糊數(shù)學(xué)提供的方法進行運算，就能得出定量的綜合評價結(jié)果，從而為正確的決策提供依據(jù)。模糊綜合評價是一種從評價過程進行模糊的運算過程，通過對非線性的評價進行量化綜合，從而得到可用的量化結(jié)果，使得評價的結(jié)果更加接近實際情況。

3 基于AHP的城市面對PM2.5污染脆弱性綜合模糊評判體系的構(gòu)建

本文采用AHP與模糊綜合評判相結(jié)合的方法，評估體系主要分為城市面對PM2.5污染脆弱性評價體系的AHP模型和多級模糊綜合評判模型兩個主要部分。

3.1 城市面對PM2.5污染脆弱性層次模型構(gòu)建

PM2.5的污染特種主要有：時間特征，空間特種，區(qū)域特征等，其主要來源有：二氧化硫的二次轉(zhuǎn)化，工業(yè)煙塵排放，工業(yè)粉塵排放，機動車排放等。同時要參考總結(jié)的國際災(zāi)害、學(xué)界對弱性定義：（1）強調(diào)承災(zāi)體易于受到損害的性質(zhì)。（2）強調(diào)人類自身抵御災(zāi)害的狀態(tài)。（3）綜合定義。脆弱性是指人類、人類活動及其場地的一種性質(zhì)或狀態(tài)。從脆弱性研究的角度來看，Cutter把脆弱性的研究分成三個主要類型：（1）對于脆弱性可以將其看作是暴露性；（2）將脆弱性理解成社會因素；（3）將暴露性與社會性在某些特定的領(lǐng)域或者區(qū)域結(jié)合在一起。參考以上研究內(nèi)容，在考慮城市環(huán)境、污染源、暴露性及城市自身的抵抗和恢復(fù)能力等方面，確定13個指標(biāo)參與評價。本文兼顧可操作性和可比性選取和制定了一套城市面對PM2.5污染脆弱性評價指標(biāo)體系（見表1）。

表1 評價指標(biāo)體系及其權(quán)重

目標(biāo)（A） 評價因素

（B） 權(quán)重 指標(biāo)（C） 權(quán)重

城市面對

PM2.5

污染的脆

弱性評價

指標(biāo)

自然因素 0.2797 年平均空氣質(zhì)量優(yōu)于或者等于2級的天數(shù)（C1） 0.2698

（B1） 年平均氣壓（C2） 0.1276

年平均降雨量（C3） 0.5462

年平均風(fēng)速（C4） 0.0564

人為因素 0.6267 年平均工業(yè)煙塵排放量（C5） 0.0617

（B2） 年平均二氧化硫排放量（C6） 0.1122

城市植被覆蓋率（C7） 0.0660

年平均機動車數(shù)量（C8） 0.2568

年平均工業(yè)粉塵量（C9） 0.4231

可吸入顆粒物日均值（C10） 0.0802

預(yù)防恢復(fù) 0.0936 年平均廢氣處理費用（C11） 0.7855

（B3） 居民醫(yī)療指數(shù)（C12） 0.1293

居民受高等教育指數(shù)（C13） 0.0852

3.2 AHP方法確定指標(biāo)權(quán)重

（1）針對問題建立相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)。

（2）構(gòu)造判斷矩陣：在完成了層次模型構(gòu)建之后，因此需要決策者參照上層準(zhǔn)則對下層準(zhǔn)則的相對重要性且依照1-9的標(biāo)度理論進行判斷形成兩兩主觀判斷矩陣C。

（3）層次權(quán)重排序，導(dǎo)出權(quán)重集：

對于n階判斷矩陣C，按歸一化得=（cij），其中ij=cij/∑ni=1cij（i，j=1，2…n）；計算=（1，2…n），其中i=∑nj=1ij；對歸一化，導(dǎo)出權(quán)重集W=（w1，w2…wn）。

（4）一致性檢驗：C.R.=C.I.R.I. ，C.I.=λmax-nn-1。

3.3 模糊多級評價模型

首先對一級指標(biāo)下的二級指標(biāo)進行綜合評判，在結(jié)合一級指標(biāo)的權(quán)重進行模糊變換，最終得到各個子體系的二級模評判結(jié)果。具體步驟如下：

首先設(shè)立因素集合X={x1，x2，…xn}，xi表示某評價對象的指標(biāo)因素，根據(jù)實際需要將評語劃分成為m個等級，記為Y={y1，y2，…ym}。

（1）劃分因素集X。對于因素集X={x1，x2，…xn}劃分，即xi={xi1，xi2，…xiki}，i=1，2，…n。xi中含有ki個因素。

（2）單因素評判。對于每個xi={xi1，xi2，…xiki}，i=1，2，…n的ki個因素，按初始模型做綜合評判。設(shè)xi的因素重要程度模糊子集為Ai，xi的k個因素的總的評價矩陣為Ri，于是：其中Bi為xi的單因素評判。

Bi=Ai*Ri=（bi1，bi2，…bin），i=1，2，…n

（1）

（3）多因素綜合評判。多因素綜合評判結(jié)果：B=A*R，即因素X={x1，x2，…xn}的綜合評判結(jié)果。因素集X={x1，x2，…xn}的重要程度模糊子集為A，且A=（A1，A2，…An），則X的總得評價矩陣R為：

R=[B1，B2，…Bn]

（2）

4 評價結(jié)果及結(jié)果分析

4.1 城市面對PM2.5污染的脆弱性評價結(jié)果

首先利用AHP方法得到評價指標(biāo)權(quán)重，如表1所示。選取六個城市：北京，天津，重慶，合肥，蕪湖，馬鞍山的2011-2007的《統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)值進行專家打分，結(jié)合表1中指標(biāo)權(quán)重值，計算這個六個城市的評價指標(biāo)，再采用模糊評判法，構(gòu)造評價矩陣，進行模糊評判。根據(jù)專家意見，將評價等級劃分為：極度脆弱，高度脆弱，中度脆弱，輕度脆弱四個等級。

下面以北京為例：根據(jù)AHP指標(biāo)權(quán)重和專家打分結(jié)果得到北京的一級指標(biāo)重要程度模糊集A，二級指重要程度模糊集B，和模糊判斷矩陣R。如下：

A={0.2797，0.6267，0.0936}，B1={0.34，0.05，058，0.03}，B2={0.06，0.12，0.02，0.42，0.26，0.12}，B3={089，0.07，0.04}

R1=0.40.20.30.1

00.10.40.1

0.40.40.10.5

00.10.30.6 R2=00.30.40.3

0.10.40.40.1

00.10.50.4

0.60.30.20

0.50.30.20.1

0.10.30.40.2

R3=0.30.30.20.2

00.20.10.7

00.10.20.7

首先進行單因素模糊評判，有式（1）可得，北京面對PM2.5污染的脆弱性因素二級指標(biāo)的模糊評價：

W1=B1*R1，W2=B2*R2，W3=B3*R3，則W1=（0.368，0.308，0.189，0.135），W2=（0.406，0.308，0.266，0.088），W3=（0.267，0.285，0.193，0.255）

接下來進行多因素模糊評判，由式（2）可得：W=（0382，0.305，0.273，0.117）

根據(jù)最大隸屬度原則，可知北京面對PM2.5污染的脆弱性為極度脆弱。同理可計算得出其余五個城市的脆弱性等級，如表2所示。

表2 6個城市脆弱性等級

極度脆弱 高度脆弱 中度脆弱 輕度脆弱

北京 0.382361 0.305847 0.23763 0.116777

重慶 0.236911 0.342593 0.290731 0.139555

天津 0.376991 0.211417 0.252667 0.158923

合肥 0.221103 0.33882 0.300696 0.146933

蕪湖 0.176559 0.144521 0.304765 0.374155

馬鞍山 0.158768 0.254873 0.308361 0.278934

4.2 結(jié)果分析

根據(jù)PM2.5污染的特點，引入能夠反映城市特點工業(yè)污染源和城市自身凈化污染的能力等指標(biāo)來評價脆弱性。這使得各個城市不同的發(fā)展程度之間具備可比性，而且此類人為因素正是城市面對PM2.5污染脆弱性評價的關(guān)鍵方面。脆弱性的分級體現(xiàn)了這幾個城市的脆弱性差別，針對計算結(jié)果，本文還對各個城市的脆弱性成因進行了分析，并為將來的城市持續(xù)發(fā)展提供了對策建議（見表3）。

表3 各城市脆弱性成因及對策分析

等級 城市 脆弱性成因 發(fā)展對策

極度

脆弱

北京 北方城市，降雨量較少，風(fēng)沙天氣較多，導(dǎo)致可吸入污染物較多；機動車數(shù)量巨大，大量的尾氣排放導(dǎo)致了空氣污染嚴(yán)重；工業(yè)排放的廢氣雖然不大，但是投入用于廢氣處理的費用較少，增加了有害氣體直接進入空氣的可能性。 嚴(yán)格控制機動車車輛出行；加強對周邊環(huán)境進行治理，減少沙塵天氣；加強對于工業(yè)廢氣的處理力度，鼓勵低能耗低排放的工業(yè)；

天津 北方工業(yè)城市，不僅降雨少風(fēng)沙大，而且其工業(yè)發(fā)達，導(dǎo)致二氧化硫，工業(yè)煙塵和粉塵的排放量都非常大，但投入用于廢氣處理的費用也很大；城市森林覆蓋率低，導(dǎo)致了城市自身進行空氣凈化的能力較弱；機動車數(shù)量也較多。 加大城市綠化建設(shè)力度，更要防止周圍自然環(huán)境遭到破壞；不僅要對于傳統(tǒng)高排放高耗能工業(yè)的改革，還要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式；對于機動車數(shù)量實施控制。

高度

脆弱

重慶 西部城市，雨水多風(fēng)沙極少；但是其工業(yè)煙塵及二氧化硫排放均超過天津和北京等地；雖然投入處理工業(yè)廢氣的力度極大，但是同時由于其機動車數(shù)量也多，且屬于山城，導(dǎo)致空氣流通不易，所以其脆弱性等級較高。 需要協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展模式和生態(tài)建設(shè)的關(guān)系，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，從根本上建設(shè)工業(yè)廢氣的產(chǎn)生；加強公共交通建設(shè)，減少機動車排放。

合肥 中部城市，自然條件良好；合肥的工業(yè)廢氣排放及機動車數(shù)量均屬于較多但是低于重慶，天津和北京，但是由于其森林覆蓋率低下，用于廢氣污染處理的費用較少，同時醫(yī)療條件和人口素質(zhì)都低于以上城市，故脆弱性等級依然屬于較高范疇。 工業(yè)產(chǎn)業(yè)較弱，在找的新的經(jīng)濟增長點同時注重發(fā)展綠色行業(yè)，有效的控制工業(yè)廢氣的排放；加大城市綠色建設(shè)和廢氣處理的力度；

中度

脆弱 馬鞍山 屬于中小城市，自然條件良好；工業(yè)較為發(fā)達，故工業(yè)二氧化硫和粉塵排放量較多，且處理力度不如大中型城市；機動車數(shù)量少；但是其醫(yī)療條件和人口素質(zhì)較低。 結(jié)合城市自身特點，合理利用自身條件，加速經(jīng)濟發(fā)展；同時加強教育和醫(yī)療。

輕度

脆弱 蕪湖 自然條件優(yōu)良的中小城市；工業(yè)一般發(fā)達，故各類有害氣體排放較少；機動車數(shù)量較少，且森林覆蓋率較高；但是和其他中小城市一樣，醫(yī)療和人口素質(zhì)較低。 發(fā)展?jié)摿Υ?，需要合理利用自身資源，防止出現(xiàn)犧牲環(huán)境換取經(jīng)濟利益的發(fā)展方式；提高人口素質(zhì)和醫(yī)療條件。

結(jié)論

本文通過AHP與綜合模糊評判相結(jié)合的方法，能夠較為準(zhǔn)確和客觀的評價城市面對PM2.5污染的脆弱性，并且充分的反映各個不同城市的脆弱性特點及其規(guī)律，為其今后的城市建設(shè)和污染治理提供建議。

但是由于影響城市面對PM2.5污染的脆弱性評價指標(biāo)有很多，而且層次分析法和模糊綜合評判法本身的局限性，仍然有待提高。同時，本文中城市面對PM2.5脆弱性評價指標(biāo)體系有待進一步完善。脆弱性的評價涉及各個方面，本文只選取了有代表性的三個方面和13個指標(biāo)。在實際評價中，仍然有很多因素起到影響。例如：地面揚塵，城市未來規(guī)劃，城市應(yīng)急管理能力等等。如果想要得到更加準(zhǔn)確和完整的評價結(jié)果，就需要一個更加完善的指標(biāo)體系。

參考文獻

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天津 北方工業(yè)城市，不僅降雨少風(fēng)沙大，而且其工業(yè)發(fā)達，導(dǎo)致二氧化硫，工業(yè)煙塵和粉塵的排放量都非常大，但投入用于廢氣處理的費用也很大；城市森林覆蓋率低，導(dǎo)致了城市自身進行空氣凈化的能力較弱；機動車數(shù)量也較多。 加大城市綠化建設(shè)力度，更要防止周圍自然環(huán)境遭到破壞；不僅要對于傳統(tǒng)高排放高耗能工業(yè)的改革，還要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式；對于機動車數(shù)量實施控制。

高度

脆弱

重慶 西部城市，雨水多風(fēng)沙極少；但是其工業(yè)煙塵及二氧化硫排放均超過天津和北京等地；雖然投入處理工業(yè)廢氣的力度極大，但是同時由于其機動車數(shù)量也多，且屬于山城，導(dǎo)致空氣流通不易，所以其脆弱性等級較高。 需要協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展模式和生態(tài)建設(shè)的關(guān)系，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，從根本上建設(shè)工業(yè)廢氣的產(chǎn)生；加強公共交通建設(shè)，減少機動車排放。

合肥 中部城市，自然條件良好；合肥的工業(yè)廢氣排放及機動車數(shù)量均屬于較多但是低于重慶，天津和北京，但是由于其森林覆蓋率低下，用于廢氣污染處理的費用較少，同時醫(yī)療條件和人口素質(zhì)都低于以上城市，故脆弱性等級依然屬于較高范疇。 工業(yè)產(chǎn)業(yè)較弱，在找的新的經(jīng)濟增長點同時注重發(fā)展綠色行業(yè)，有效的控制工業(yè)廢氣的排放；加大城市綠色建設(shè)和廢氣處理的力度；

中度

脆弱 馬鞍山 屬于中小城市，自然條件良好；工業(yè)較為發(fā)達，故工業(yè)二氧化硫和粉塵排放量較多，且處理力度不如大中型城市；機動車數(shù)量少；但是其醫(yī)療條件和人口素質(zhì)較低。 結(jié)合城市自身特點，合理利用自身條件，加速經(jīng)濟發(fā)展；同時加強教育和醫(yī)療。

輕度

脆弱 蕪湖 自然條件優(yōu)良的中小城市；工業(yè)一般發(fā)達，故各類有害氣體排放較少；機動車數(shù)量較少，且森林覆蓋率較高；但是和其他中小城市一樣，醫(yī)療和人口素質(zhì)較低。 發(fā)展?jié)摿Υ?，需要合理利用自身資源，防止出現(xiàn)犧牲環(huán)境換取經(jīng)濟利益的發(fā)展方式；提高人口素質(zhì)和醫(yī)療條件。

結(jié)論

本文通過AHP與綜合模糊評判相結(jié)合的方法，能夠較為準(zhǔn)確和客觀的評價城市面對PM2.5污染的脆弱性，并且充分的反映各個不同城市的脆弱性特點及其規(guī)律，為其今后的城市建設(shè)和污染治理提供建議。

但是由于影響城市面對PM2.5污染的脆弱性評價指標(biāo)有很多，而且層次分析法和模糊綜合評判法本身的局限性，仍然有待提高。同時，本文中城市面對PM2.5脆弱性評價指標(biāo)體系有待進一步完善。脆弱性的評價涉及各個方面，本文只選取了有代表性的三個方面和13個指標(biāo)。在實際評價中，仍然有很多因素起到影響。例如：地面揚塵，城市未來規(guī)劃，城市應(yīng)急管理能力等等。如果想要得到更加準(zhǔn)確和完整的評價結(jié)果，就需要一個更加完善的指標(biāo)體系。

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天津 北方工業(yè)城市，不僅降雨少風(fēng)沙大，而且其工業(yè)發(fā)達，導(dǎo)致二氧化硫，工業(yè)煙塵和粉塵的排放量都非常大，但投入用于廢氣處理的費用也很大；城市森林覆蓋率低，導(dǎo)致了城市自身進行空氣凈化的能力較弱；機動車數(shù)量也較多。 加大城市綠化建設(shè)力度，更要防止周圍自然環(huán)境遭到破壞；不僅要對于傳統(tǒng)高排放高耗能工業(yè)的改革，還要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式；對于機動車數(shù)量實施控制。

高度

脆弱

重慶 西部城市，雨水多風(fēng)沙極少；但是其工業(yè)煙塵及二氧化硫排放均超過天津和北京等地；雖然投入處理工業(yè)廢氣的力度極大，但是同時由于其機動車數(shù)量也多，且屬于山城，導(dǎo)致空氣流通不易，所以其脆弱性等級較高。 需要協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展模式和生態(tài)建設(shè)的關(guān)系，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，從根本上建設(shè)工業(yè)廢氣的產(chǎn)生；加強公共交通建設(shè)，減少機動車排放。

合肥 中部城市，自然條件良好；合肥的工業(yè)廢氣排放及機動車數(shù)量均屬于較多但是低于重慶，天津和北京，但是由于其森林覆蓋率低下，用于廢氣污染處理的費用較少，同時醫(yī)療條件和人口素質(zhì)都低于以上城市，故脆弱性等級依然屬于較高范疇。 工業(yè)產(chǎn)業(yè)較弱，在找的新的經(jīng)濟增長點同時注重發(fā)展綠色行業(yè)，有效的控制工業(yè)廢氣的排放；加大城市綠色建設(shè)和廢氣處理的力度；

中度

脆弱 馬鞍山 屬于中小城市，自然條件良好；工業(yè)較為發(fā)達，故工業(yè)二氧化硫和粉塵排放量較多，且處理力度不如大中型城市；機動車數(shù)量少；但是其醫(yī)療條件和人口素質(zhì)較低。 結(jié)合城市自身特點，合理利用自身條件，加速經(jīng)濟發(fā)展；同時加強教育和醫(yī)療。

輕度

脆弱 蕪湖 自然條件優(yōu)良的中小城市；工業(yè)一般發(fā)達，故各類有害氣體排放較少；機動車數(shù)量較少，且森林覆蓋率較高；但是和其他中小城市一樣，醫(yī)療和人口素質(zhì)較低。 發(fā)展?jié)摿Υ?，需要合理利用自身資源，防止出現(xiàn)犧牲環(huán)境換取經(jīng)濟利益的發(fā)展方式；提高人口素質(zhì)和醫(yī)療條件。

結(jié)論

本文通過AHP與綜合模糊評判相結(jié)合的方法，能夠較為準(zhǔn)確和客觀的評價城市面對PM2.5污染的脆弱性，并且充分的反映各個不同城市的脆弱性特點及其規(guī)律，為其今后的城市建設(shè)和污染治理提供建議。

但是由于影響城市面對PM2.5污染的脆弱性評價指標(biāo)有很多，而且層次分析法和模糊綜合評判法本身的局限性，仍然有待提高。同時，本文中城市面對PM2.5脆弱性評價指標(biāo)體系有待進一步完善。脆弱性的評價涉及各個方面，本文只選取了有代表性的三個方面和13個指標(biāo)。在實際評價中，仍然有很多因素起到影響。例如：地面揚塵，城市未來規(guī)劃，城市應(yīng)急管理能力等等。如果想要得到更加準(zhǔn)確和完整的評價結(jié)果，就需要一個更加完善的指標(biāo)體系。

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