基于GIS的層次分析法在濕地公園總體規(guī)劃中的應(yīng)用

石田 王璇

摘要：為了探索一種指導(dǎo)濕地公園總體規(guī)劃編制的優(yōu)化分析方法。通過(guò)遙感技術(shù)獲取不同類(lèi)型覆蓋地貌特征和面積等一系列基礎(chǔ)資料，在匯總分析的基礎(chǔ)上結(jié)合基于地理信息系統(tǒng)的層次分析法，將收集整理的基礎(chǔ)資料分為保護(hù)恢復(fù)、合理利用、管理經(jīng)營(yíng)、附加因子四大類(lèi)別?；诜治鰴?quán)重采取適宜的規(guī)劃方案。為濕地保護(hù)、資源合理利用及公園運(yùn)營(yíng)提供最優(yōu)的規(guī)劃策略途徑。促進(jìn)多學(xué)科的融合，為濕地公園總體規(guī)劃提供一種可行的方法。

關(guān)鍵詞：濕地公園總體規(guī)劃;地理信息系統(tǒng);層次分析法

中圖分類(lèi)號(hào)：TU985.13????????????????文獻(xiàn)識(shí)別碼：A????????????文章編號(hào)：1004-3020（2015）04-

Application?of?Analytic?Hierarchy?Process?based?on?GIS?in?Wetland?Park?Master?Plan

Shi?Tian（1）Wang?Xuan（2）

（1.Academy?of?Forestry?Inventory?and?Planning，?State?Forestry?Administration??Beijing???100714;2.China?Academy?of?Urban?Planning?Design??Beijing???100044）

Abstract：?In?order?to?exploring?an?optimization?analysis?method?to?guide?wetland?park?master?plan，?we?used?different?types?of?coverage?area?and?a?series?of?geomorphic?features?and?basic?information?by?RS?technology?and?divided?the?analysis?data?into?four?categories?including?protection?and?recovery，?rational?use，?management，?additional?factor?based?on?the?meta-analysis?combining?GIS?and?AHP.?This?method?provided?the?best?way?for?wetland?conservation?planning?strategies，?rational?use?of?resources?and?park?operations?and?promoted?multi-disciplinary?integration?and?provided?a?feasible?method?for?the?wetland?park?master?plan.

Key?words：Wetland?park?master?plan;?GIS;?AHP?（analytic?hierarchy?process）

目前，我國(guó)在加強(qiáng)生態(tài)領(lǐng)域的自然保護(hù)區(qū)建設(shè)同時(shí)，還積極鼓勵(lì)由地方政府牽頭組織的濕地公園建設(shè)，這不僅可以使國(guó)家濕地資源得到有效保護(hù)，也可以有效調(diào)動(dòng)地方參與生態(tài)環(huán)境治理的積極性，使建設(shè)項(xiàng)目區(qū)發(fā)揮綜合資源優(yōu)勢(shì)，充分挖掘濕地公園的生態(tài)建設(shè)和生態(tài)效益，也是我國(guó)履行《濕地公約》的要求?[1]?。

依據(jù)國(guó)內(nèi)外濕地公園建設(shè)的實(shí)踐，濕地公園建設(shè)大體可分為可行性論證、規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程營(yíng)建和維護(hù)與管理等4個(gè)階段。在每個(gè)階段的實(shí)施過(guò)程中都需對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估。[2]目前，“3S”（GIS、GPS、RS）技術(shù)已普遍地應(yīng)用于濕地資源調(diào)查、濕地編目、濕地功能評(píng)價(jià)、濕地監(jiān)測(cè)和濕地保護(hù)研究等領(lǐng)域。[3，4]此外，如YSI、Hydrolab等理論也逐步地被運(yùn)用于濕地監(jiān)測(cè)和濕地保護(hù)研究中。[5，6]本文通過(guò)歸納總結(jié)已有規(guī)劃分析方法提出基于GIS的層次分析法對(duì)濕地公園進(jìn)行評(píng)價(jià)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)，并以重慶市玄天湖濕地公園總體規(guī)劃的濕地生態(tài)分析研究為例，為濕地公園生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)支持和開(kāi)發(fā)控制，為濕地公園區(qū)域環(huán)境的改善提供范例。

1體系與方法

本文以“3S”技術(shù)為手段，以層次分析法為方法對(duì)規(guī)劃區(qū)實(shí)地進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。運(yùn)用GPS、RS收集基礎(chǔ)資料，利用GIS建立基于評(píng)價(jià)因子數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)層次評(píng)價(jià)體系，建立一個(gè)由各類(lèi)評(píng)價(jià)因子組成的三級(jí)層次的評(píng)價(jià)體系，并將GIS處理的數(shù)據(jù)代入層次分析判斷矩陣進(jìn)行分析判讀，通過(guò)評(píng)價(jià)因子間的兩兩比較并結(jié)合評(píng)價(jià)體系各評(píng)價(jià)因子賦值確定權(quán)重。突出評(píng)價(jià)對(duì)象存在的問(wèn)題，明晰問(wèn)題解決途徑，詳見(jiàn)圖1。

圖1規(guī)劃方法框架示意圖

用于農(nóng)林調(diào)查規(guī)劃和城市規(guī)劃;較大比例尺專(zhuān)題制圖。

圖2?RS影像特征圖（SPOT5）

1.2評(píng)價(jià)因子

涉及濕地公園總體規(guī)劃全部評(píng)價(jià)因子由三級(jí)指標(biāo)組成。第一級(jí)指標(biāo)M是濕地公園總體規(guī)劃實(shí)施的基本目標(biāo)，由保護(hù)恢復(fù)、合理利用、經(jīng)營(yíng)管理、附加因子四項(xiàng)組成;第二級(jí)指標(biāo)B反映一級(jí)指標(biāo)的關(guān)鍵要素，由生物資源、區(qū)域土地利用類(lèi)型、支持力度等共14子項(xiàng)組成;三級(jí)指標(biāo)L是評(píng)價(jià)關(guān)鍵要素的各評(píng)價(jià)因子，由實(shí)際調(diào)研收集整理的45項(xiàng)GIS數(shù)據(jù)組成。各評(píng)價(jià)指標(biāo)的根據(jù)相對(duì)重要程度分別賦予一定分值R，體系滿分為100分，詳見(jiàn)表2。

表2?濕地公園總體規(guī)劃評(píng)估指標(biāo)體系及分值

四、附加因子（M4?5）

1.3建立評(píng)價(jià)體系

運(yùn)用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度清晰化的原則建立濕地公園總體規(guī)劃的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該體系多因子高度綜合，在具體指標(biāo)選擇上因各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)不同而有所差異，逐層確定各層因素對(duì)上一層隸屬因素的相對(duì)權(quán)重，形成數(shù)值判斷矩陣結(jié)構(gòu)模型A=（Lij）n×m。矩陣中每層各個(gè)因素的相對(duì)重要性采用1～9級(jí)標(biāo)度法，進(jìn)行兩兩比較，詳見(jiàn)表3。

表3.1～9級(jí)標(biāo)度法

標(biāo)度Vij

定義

1

3

5

7

9

2，4，6，8

i因素比j因素同等重要

i因素比j因素略重要

i因素比j因素重要

i因素比j因素重要的多

i因素比j因素絕對(duì)重要

i介于以上兩種判斷之間狀態(tài)上的標(biāo)度

倒數(shù)

若i因素與j因素比較，結(jié)果為L(zhǎng)ji=1/Lij

依照濕地公園總體規(guī)劃評(píng)估指標(biāo)體系的三級(jí)評(píng)價(jià)體系分別進(jìn)行層次分析比較，建立M、B、?L層之間的判斷矩陣模型。以1～9級(jí)標(biāo)度法得出相應(yīng)的權(quán)重值W，詳見(jiàn)表4，表5。

表4??B層間的判斷矩陣

通過(guò)逐層比較分析，以及對(duì)特殊專(zhuān)題針對(duì)性的比較分析得出相應(yīng)的權(quán)重值W能夠科學(xué)客觀的將構(gòu)成規(guī)劃目標(biāo)M因子的權(quán)重表現(xiàn)出來(lái)，在層次分析法中，對(duì)選取因子進(jìn)行指標(biāo)之間的兩兩比較，并判斷權(quán)重。推導(dǎo)出正態(tài)分布方程后，計(jì)算判斷矩陣每行元素的方根和積（W），W=（W1，W2，W3，…，Wn）。將W進(jìn)行歸一求得平均值定義為各個(gè)因素的綜合權(quán)重值，結(jié)合濕地公園評(píng)價(jià)指標(biāo)所賦分值R進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)修正，每項(xiàng)評(píng)價(jià)因子最高權(quán)重不超過(guò)賦予分值占整個(gè)比較因子集分值的權(quán)重。各評(píng)價(jià)因子的分值與權(quán)重差異，體現(xiàn)出不同規(guī)劃項(xiàng)目中綜合方案編制以及策略制定。采用層次分析方法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)確定權(quán)重，最后進(jìn)行糊綜合評(píng)價(jià)法測(cè)評(píng)，對(duì)濕地的保護(hù)恢復(fù)與合理利用提供參考，這在理論和實(shí)踐中有一定借鑒創(chuàng)新意義。

2應(yīng)用實(shí)例

2.1項(xiàng)目概況

重慶玄天湖濕地公園位于重慶市銅梁縣縣城巴川鎮(zhèn)南城街道黃門(mén)村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°05′9″，北緯29°47′50″，規(guī)劃總面積為332.46?hm2，其中水域面積89.11??hm2。鄰近319國(guó)道、遂渝高速公路及重慶市三環(huán)高速路，位于成渝經(jīng)濟(jì)帶和渝西經(jīng)濟(jì)走廊的中心位置和腹心地帶，便捷的交通及良好的自然資源條件使玄天湖濕地公園具有得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，詳見(jiàn)圖3。

圖3玄天湖濕地公園玄天湖區(qū)位及衛(wèi)星遙感圖（2008年7月28日）

2.2生態(tài)專(zhuān)題分析

從局部區(qū)域生態(tài)環(huán)境來(lái)看，玄天湖濕地公園地貌、巖性復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，存在一些不利因素：一是降雨集中，暴雨強(qiáng)度偏大，歷史最大月降雨量超610?mm;二是地貌巖性復(fù)雜，喬木植被分布不均，保土力弱，存在2處較大的山體開(kāi)采面，水土流失隱患嚴(yán)重;三是干旱嚴(yán)重，夏旱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、危害大;四是冰雹發(fā)生頻率較高，詳見(jiàn)圖4。

圖4玄天湖GIS分析圖

根據(jù)實(shí)地調(diào)研走訪與RS影像圖分析獲取的地理信息，處理后進(jìn)入GIS分析區(qū)域和局部生態(tài)問(wèn)題，結(jié)合濕地公園的綜合條件的分析結(jié)果，規(guī)劃區(qū)面臨著生態(tài)問(wèn)題來(lái)自于自然干擾和人為干擾兩個(gè)方面。自然干擾如災(zāi)害天氣、外來(lái)物種入侵、火、病蟲(chóng)害等;人為干擾如燒荒種地、傾倒垃圾、農(nóng)田施肥、土地利用結(jié)構(gòu)改變等。目前，公園濕地面臨的生態(tài)問(wèn)題主要有：①來(lái)物種入侵（外來(lái)物種L113?2）;②災(zāi)害性氣候（氣候條件L123?1）;③水土流失（L122?2）;④面源污染（區(qū)域面污染L153?3）;⑤農(nóng)民開(kāi)荒占用侵占濕地等（人口活動(dòng)范圍與頻度L162?1）。

2.3提取評(píng)價(jià)因子

針對(duì)玄天湖濕地公園面臨的5個(gè)主要生態(tài)問(wèn)題，建立單因子評(píng)價(jià)集和評(píng)分等級(jí)，利用層次分析法確定權(quán)重，最后求取綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，詳見(jiàn)表6、表7。并將各個(gè)評(píng)價(jià)因子導(dǎo)入GIS制作單因子分析評(píng)價(jià)圖，詳見(jiàn)圖5。

表6生態(tài)因子評(píng)價(jià)集

表7生態(tài)因子評(píng)分等級(jí)

圖5生態(tài)評(píng)價(jià)因子等級(jí)圖

2.4生態(tài)保護(hù)對(duì)策

使用層次分析法研究玄天湖區(qū)域面臨的水土流失、災(zāi)害氣候（氣候條件）、外來(lái)物種入侵、面源污染和侵占濕地等五大生態(tài)威脅，制定科學(xué)高效的生物治理措施，降低危害程度，實(shí)現(xiàn)濕地公園的保護(hù)恢復(fù)、合理利用及經(jīng)營(yíng)管理的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，詳見(jiàn)表8，圖6。

表8公園主要生態(tài)問(wèn)題對(duì)策

序號(hào)

主要生態(tài)問(wèn)題

主要對(duì)策

L122

水土流失

風(fēng)景林營(yíng)造、濕地雨洪管理、工程措施。

L123

突發(fā)性氣候潛在危害

建立氣候預(yù)報(bào)和災(zāi)后處理預(yù)案機(jī)制。

L113

外來(lái)物種入侵

生態(tài)監(jiān)測(cè)、保育區(qū)管理、生物選擇論證控制、人工和天敵清理災(zāi)害物種。

L153

區(qū)域面源污染

環(huán)境監(jiān)測(cè)、污水和垃圾基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、區(qū)域和園內(nèi)監(jiān)管。

L162

人口活動(dòng)范圍與頻率

生態(tài)移民、退田還濕、宣傳教育、監(jiān)管。

圖6?玄天湖濕地公園保護(hù)功能規(guī)劃圖

3總結(jié)評(píng)價(jià)

針對(duì)有些濕地公園規(guī)劃的評(píng)價(jià)過(guò)程中存在單一層次分析方法確定權(quán)重的主觀性過(guò)重和評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性問(wèn)題[8]，?基于GIS的層次分析法的優(yōu)勢(shì)比較突出：一是結(jié)合模糊評(píng)判法對(duì)濕地公園評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行了科學(xué)設(shè)置，在一定程度上克服了人為主觀判斷帶來(lái)的誤差。二是在評(píng)價(jià)過(guò)程中從濕地功能方面對(duì)濕地公園進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果可準(zhǔn)確了解濕地公園的綜合評(píng)價(jià)和其發(fā)展進(jìn)展情況，為規(guī)劃編制人員提供了一個(gè)信息化、智能化、自動(dòng)化的服務(wù)和決策平臺(tái)，具有詳細(xì)、全面、精確、系統(tǒng)、便于深入研究等優(yōu)點(diǎn)。三是利用GIS技術(shù)，進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)融合，形成了具有“大數(shù)據(jù)”特點(diǎn)的規(guī)劃方法和技術(shù)手段，促進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和手段進(jìn)步，有利于更好實(shí)現(xiàn)“保護(hù)優(yōu)先、科學(xué)修復(fù)、合理利用、持續(xù)發(fā)展”的建設(shè)目標(biāo)。此外，由于該分析方法具有信息多元化的特點(diǎn)，其分析過(guò)程相對(duì)繁瑣、復(fù)雜，且基于GIS構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型庫(kù)評(píng)價(jià)因子仍多源于人工調(diào)查，其調(diào)查精度會(huì)影響到層次分析法構(gòu)建矩陣的權(quán)重系數(shù)偏差，需在今后實(shí)踐中研究完善。

參考文獻(xiàn)

[1]?國(guó)家林業(yè)局《濕地公約》履約辦公室.濕地公約履約指南[M].林業(yè)出版社，2000.

[2]?陸健建，王偉.濕地生態(tài)恢復(fù)的主要模式-濕地公園建設(shè)[J].濕地科學(xué)與管理，2007，3（2）：28-31.

[3]?余建杰.基于TM遙感影像的鄱陽(yáng)湖濕地分類(lèi)研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，19（12）：93-94.

[4]?張志，劉德晶，閆平.濕地公園總體規(guī)劃技術(shù)探討-以云南紅河哈尼梯田濕地公園為例[J].濕地科學(xué)與管理，2008，（4）：31.

[5]?DONALD?W?S.Demography?and?habit?at?use?of?the?bad?water?snail，with?observations?on?its?conservation?status，?Death?Valley?National?Park?，California?，U.S.A[J].Hydrobiologia，2001，466（1-3）：255-265.

[6]?STEVEN?J?P，DAVID?RM，ROBERT?W?H，?et?al.?The?importance?of?spatial?scale?for?conservation?and?assessment?of?anuran?populations?in?coastal?wetlands?of?the?Western?Great?Lakes?，USA[J].Landscape?Ecol，2005，20（4）：441-454.

[7]?龔文峰.基于RS和GIS松潘地區(qū)天然林景觀動(dòng)態(tài)過(guò)程與分類(lèi)研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2007.

[8]?駱林川，楊德禮，馬軍.基于層次分析法的城市濕地公園模糊評(píng)價(jià)分析[J].科技與管理，2008，10（4）：18-22.

（責(zé)任編輯：鄭京津）