基于層次分析法的景觀林配置評(píng)價(jià)

薛凌云，羅潔明，陳昌雄*，郭秀平

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002；2.武夷山國(guó)家公園執(zhí)法支隊(duì)，福建 武夷山 354300）

近年來(lái)隨著城市空間的擴(kuò)大、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代生活節(jié)奏加快，人們產(chǎn)生工作和生活上的壓力，進(jìn)而追求一個(gè)放松、休閑的環(huán)境和去處，因此對(duì)于森林生態(tài)旅游的需求也在不斷增強(qiáng)，希望貼近自然、回歸自然[1]。森林公園是城市居民近距離接觸、認(rèn)識(shí)森林的一種方式，體現(xiàn)森林對(duì)于人們身心健康的價(jià)值，提高居民的生活質(zhì)量以及幸福感[2]。就森林公園景觀配置而言，不僅考慮景觀搭配是否合理，更要考慮景觀表達(dá)效果對(duì)居民的心理感受，以及注重森林公園生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展[3]。本文選擇層次分析法對(duì)龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置進(jìn)行研究，并結(jié)合專(zhuān)家打分法得出評(píng)價(jià)結(jié)果，目的在于為森林公園的景觀林配置提供理論依據(jù)。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代美國(guó)開(kāi)展景觀評(píng)價(jià)，通過(guò)立法建立了規(guī)范的程序來(lái)對(duì)景觀的視覺(jué)美學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]，在隨后理論和實(shí)踐的研究中景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)得到重視并迅速發(fā)展，Daniel等[5]認(rèn)為21世紀(jì)的景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)是景觀與人們自身感知相互作用的過(guò)程。景觀評(píng)價(jià)主要以視覺(jué)研究為主，近幾年開(kāi)展了對(duì)聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等其他感官評(píng)價(jià)研究[6-7]。

我國(guó)將景觀林作為一類(lèi)森林進(jìn)行研究始于20世紀(jì)50年代[8]，以樹(shù)種選擇為首要重點(diǎn)。曹冠婷[9]通過(guò)SBE法對(duì)研究區(qū)內(nèi)不同配置模式的景觀林進(jìn)行研究，并構(gòu)建了模型，分析了景觀要素與美景度二者的關(guān)系。楊陽(yáng)等[10]對(duì)研究區(qū)內(nèi)的景觀視覺(jué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用主成分分析法對(duì)影響視覺(jué)質(zhì)量的因子進(jìn)行分析。梁夢(mèng)琦[11]通過(guò)層次分析法對(duì)研究區(qū)內(nèi)植物群落景觀進(jìn)行評(píng)價(jià),并通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式，得出評(píng)價(jià)結(jié)果。柴思宇等[12]對(duì)國(guó)外在樹(shù)種選擇指標(biāo)進(jìn)行歸納總結(jié)，指出選擇樹(shù)種要考慮生態(tài)習(xí)性、美學(xué)特征、功能及地形4個(gè)方面的影響，對(duì)我國(guó)的樹(shù)種種植選擇有著重要的參考價(jià)值。

2 研究地自然條件和研究資料

龍巖國(guó)家森林公園位于福建省西部，地處福建省龍巖市新羅區(qū)北部中低山地區(qū)，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。森林公園山區(qū)年平均溫度16.4°C，年均降水量1 855 mm，山區(qū)無(wú)霜期一年270 d，相對(duì)濕度76%，全年溫暖多雨，適合亞熱帶植物生長(zhǎng)。森林公園內(nèi)以喀斯特地貌為特色，地質(zhì)構(gòu)造多樣，形成了各具特色的山林景觀。土壤以紅壤類(lèi)為主呈酸性，土壤pH值為4～5。森林公園內(nèi)植被生長(zhǎng)旺盛，野生動(dòng)植物資源豐富。森林覆蓋率超過(guò)91%，是龍巖主要林區(qū)之一。

本文數(shù)據(jù)主要來(lái)源于當(dāng)?shù)亓謽I(yè)站提供《小班一覽表》以及《龍巖國(guó)家森林公園總體規(guī)劃》，根據(jù)《小班一覽表》對(duì)研究區(qū)內(nèi)的植被種植情況進(jìn)行了解研究，在此基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的景觀林進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，結(jié)合《龍巖國(guó)家森林公園總體規(guī)劃》對(duì)景觀林配置提出合理建議。

3 研究方法

3.1 評(píng)價(jià)方法

森林公園景觀林配置評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，首先選擇不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，運(yùn)用層次分析法來(lái)確定各因子的權(quán)重，建立評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合專(zhuān)家打分法得出評(píng)價(jià)結(jié)果，主要對(duì)景觀林的種植，觀賞及其他功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

層次分析法 （analytic hierarchy process，AHP）由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty[13]于20世紀(jì)70年代提出，是一種邏輯分析的方法，實(shí)用性高、簡(jiǎn)便靈活，該方法在1981年通過(guò)學(xué)術(shù)會(huì)議傳入中國(guó)[14]，并在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其方法是將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解為若干層次，再對(duì)每個(gè)分解后的問(wèn)題再次進(jìn)行細(xì)分，一般視情況分解2～4次。將每次分解出的各個(gè)問(wèn)題進(jìn)行成對(duì)比較分析，選擇專(zhuān)家賦值法進(jìn)行評(píng)價(jià)并構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算出相對(duì)權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終根據(jù)排序確定各因子對(duì)于原問(wèn)題的重要性。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.2.1 選取原則

為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，本研究選取森林公園景觀林配置評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)主要遵循以下原則：

（1）科學(xué)性原則

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇應(yīng)該符合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)且可量化計(jì)算，能夠客觀且真實(shí)地反映龍巖國(guó)家森林公園的現(xiàn)況。

（2）可操作性原則

評(píng)價(jià)指標(biāo)含義表達(dá)明確，在調(diào)查中需方便得到，避免盲目調(diào)查。評(píng)價(jià)因子需要具有可查性，才能反映森林公園的實(shí)際情況。

（3）全面性原則

評(píng)價(jià)因子應(yīng)盡可能的全面描述景觀林的各個(gè)功能，指標(biāo)選取要具有代表性，避免主要因素的遺漏，以及層內(nèi)因素之間的重疊。這樣才能避免對(duì)森林公園進(jìn)行片面的評(píng)價(jià)。

（4）適用性原則

根據(jù)龍巖國(guó)家森林公園的實(shí)際情況，選擇評(píng)價(jià)因子要直觀以及恰當(dāng)，以確保評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可行性。

3.2.2 指標(biāo)的選取及模型構(gòu)建

通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)相關(guān)景觀林評(píng)價(jià)文獻(xiàn)并根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則，經(jīng)過(guò)咨詢(xún)森林公園工作人員以及有關(guān)專(zhuān)家，將龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置評(píng)價(jià)分為四層，確定了19個(gè)評(píng)價(jià)因子作為參評(píng)因子。

龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置評(píng)價(jià)模型由目標(biāo)層（A）、綜合層（B）、項(xiàng)目層（C）、因子層（D）構(gòu)成。第一層為目標(biāo)層構(gòu)建評(píng)價(jià)體系的目標(biāo)，對(duì)“龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置”的景觀現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。第二層為綜合層，由配置條件（B1）、觀賞特性（B2）及配置功能（B3）3個(gè)評(píng)價(jià)因子構(gòu)成。第三層為項(xiàng)目層，是對(duì)綜合層的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行再次分層，共7個(gè)項(xiàng)目構(gòu)成。第四層為因子層，共有19個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)圖1。

圖1 龍巖國(guó)家森林景觀林配置綜合評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Hierarchical model for comprehensive evaluation of forest configuration in Longyan National Forest Landscape

(1)坡度：降雨對(duì)于不同坡度的沖刷力度不同，同時(shí)影響著土壤的水分含量以及土壤營(yíng)養(yǎng)流失，進(jìn)而影響林木的生長(zhǎng)發(fā)育。

(2)坡向：不同坡向之間由于光照條件的差異對(duì)于植被影響較大，同時(shí)對(duì)降雨也有明顯的影響。

(3)海拔：海拔影響最大的因素是溫度，海拔每升高100 m，氣溫下降0.62℃，其次是對(duì)于降水的影響，植被隨著海拔高度的變化呈現(xiàn)垂直地帶性。

(4)觀賞距離：對(duì)于景觀林之間的距離遠(yuǎn)近不同，游人的心理感受不同。一般來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)景適合觀賞整體美，而近景適合觀賞細(xì)節(jié)美。

(5)可達(dá)性：特指景觀可達(dá)性，即游人到達(dá)所觀賞的景觀林的容易程度，主要有時(shí)間、距離、費(fèi)用來(lái)衡量。

(6)樹(shù)形：指樹(shù)木的整體形態(tài)，包括樹(shù)根，樹(shù)干及樹(shù)冠等形狀。樹(shù)木的不同造型所形成各自風(fēng)格更加吸引游人觀賞。

(7)樹(shù)葉：葉片的形狀、顏色、大小和質(zhì)感，樹(shù)葉的葉脈，都可作為觀賞的對(duì)象。

(8)花果：花和果實(shí)的色彩、香味、形狀等較為吸引游人。

(9)視覺(jué)：景觀視覺(jué)主要集中于色彩、形狀、質(zhì)感三個(gè)方面，不同人對(duì)于同樣景觀美的感受不同。

(10)嗅覺(jué)：嗅覺(jué)是一種遠(yuǎn)感，花和果實(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的味道，主要以香味為主，部分林木也有著獨(dú)自的氣味。

(11)季相：是指植被隨著四季變化而產(chǎn)生不同的色彩變化以及葉片、花、果實(shí)形狀變化，景觀林配置中運(yùn)用季相變化可以突出季節(jié)感。

(12)林相：指的林冠層次以及林木的健康狀況，林冠豐富、樹(shù)種多樣及健康，更加吸引游人。

(13)自然性：指景觀林未被人為干擾的程度，由于天然林沒(méi)有受到人為干擾，而保持著一定的穩(wěn)定性。

(14)多樣性：主要指物種多樣性，景觀林里物種越豐富，則更吸引游人。

(15)穩(wěn)定性：主要包括抵抗力、恢復(fù)力、持久性和變異性四個(gè)方面，與物種多樣性有著重要的關(guān)聯(lián)。

(16)生長(zhǎng)狀況：景觀林是否適應(yīng)當(dāng)?shù)亓⒌貤l件、生長(zhǎng)速度是否受阻、以及林木是否健康等。

(17)觀賞價(jià)值：是景觀林對(duì)游人提供美感的程度，可以使人們旅游價(jià)值增加，令人保持舒適、愉快的心情。

(18)生態(tài)價(jià)值：景觀林具有涵養(yǎng)水源與防風(fēng)固沙，凈化空氣等功能。

(19)科研價(jià)值：景觀林可進(jìn)行調(diào)查與研究。

3.3 權(quán)重計(jì)算

3.3.1 構(gòu)建判斷矩陣

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的研究，根據(jù)實(shí)際情況及詢(xún)問(wèn)相關(guān)人員，評(píng)價(jià)采用1-7及其倒數(shù)的標(biāo)度進(jìn)行構(gòu)造兩兩判斷矩陣，即：1，3，5，7代表的兩個(gè)因子相比較時(shí)，一個(gè)因子與被比較因子同等重要，比較重要，十分重要，極度重要，2，4，6則表示處于中間值。倒數(shù)則為兩個(gè)比較因子的反比，如表1所示。

表1 判斷矩陣標(biāo)度1-7及含義Tab.1 The means of Scale 1-7 of judgment matrix

3.3.2 計(jì)算權(quán)重集

在構(gòu)造出相應(yīng)的判斷矩陣后，可計(jì)算出矩陣的權(quán)重集，即為矩陣最大特征向量歸一化后的集合W。計(jì)算步驟如下：[15]

（1）計(jì)算矩陣每一行乘積

式中：aij為因子ai對(duì)因子aj的重要性。

（2）對(duì)矩陣每一行乘積開(kāi)n次方得到矩陣最大特征向量

（3）對(duì)求出的特大特征向量進(jìn)行歸一化處理

計(jì)算得出的特征向量Wi=[W1W2W3…Wm]T即為每層因子對(duì)另一個(gè)因子的重要性權(quán)重值。

3.3.3 一致性檢驗(yàn)

為了確保評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性以及證明結(jié)果的合理性，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，必須經(jīng)過(guò)一致性檢驗(yàn)才能進(jìn)行層次的排序。檢驗(yàn)方法如下：

（1）根據(jù)判斷矩陣求出其最大特征值，即為判斷矩陣特征向量的特征值：

（2）根據(jù)所求的λmax，計(jì)算一致性指標(biāo)（CI）

（3）根據(jù)矩陣階數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)（RI）[16]，如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.2 The average random consistency index

（4）計(jì)算隨機(jī)一致性比率（CR）

當(dāng)CR＜0.100時(shí)，說(shuō)明該判斷矩陣具有較好的一致性，權(quán)重分配合理。反之當(dāng)CR≥0.10，則說(shuō)明判斷矩陣不被接受，需要重新對(duì)矩陣進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)果與分析

4.1 評(píng)價(jià)結(jié)果

本研究采用專(zhuān)家賦值法對(duì)兩兩判斷矩陣進(jìn)行打分，為了使計(jì)算出的權(quán)重值更加準(zhǔn)確、科學(xué)，將權(quán)重計(jì)算問(wèn)卷發(fā)放給30位專(zhuān)家進(jìn)行填寫(xiě)，專(zhuān)家主要由森林公園所在地的林業(yè)局及各林業(yè)站技術(shù)人員、福建農(nóng)林大學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的老師等構(gòu)成。

將每份調(diào)查問(wèn)卷的評(píng)分整理并構(gòu)建相應(yīng)的判斷矩陣，并對(duì)各層次進(jìn)行一致性檢驗(yàn)并計(jì)算權(quán)重系數(shù)，取30位專(zhuān)家對(duì)于某一評(píng)價(jià)因子的權(quán)重系數(shù)的平均數(shù)作為這一評(píng)價(jià)因子的最終權(quán)重，之后對(duì)各層次的權(quán)重重新進(jìn)行歸一化處理，得到最終權(quán)重如表3所示。此次的30份調(diào)查問(wèn)卷構(gòu)建的判斷矩陣均能通過(guò)一致性檢驗(yàn)，表示專(zhuān)家組成合理。

表3 龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置評(píng)價(jià)因子權(quán)重值結(jié)果表Tab.3 Weight value of landscape forest allocation evaluation factor in Longyan National Forest Park

4.2 結(jié)果分析

由表3可知，龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置綜合評(píng)價(jià)綜合層的觀賞特性（B2）權(quán)重最高，其次是配置功能（B3），最后是配置條件（B1）。對(duì)于森林公園的景觀林來(lái)說(shuō)，觀賞特性占有將近50%的權(quán)重，景觀林的觀賞特性是從游人的角度出發(fā)，是吸引游人觀賞、游玩的關(guān)鍵。而配置功能從景觀林管理角度出發(fā)，景觀林的林木健康可以增加自身的景觀價(jià)值，因此配置功能則提供游人游玩、觀賞的保障。雖然配置條件的權(quán)重最低，但在景觀林的樹(shù)種選擇上，要根據(jù)立地條件以及觀賞條件來(lái)選擇，是景觀林能否良好生長(zhǎng)的前提。

從項(xiàng)目層來(lái)看，觀賞部位（C3）的權(quán)重最高，占項(xiàng)目層七個(gè)指標(biāo)綜合權(quán)重的20%以上，而觀賞感受（C4）權(quán)重最低，說(shuō)明在進(jìn)行景觀林配置時(shí)要選擇樹(shù)形、樹(shù)葉、花果不同的樹(shù)種來(lái)組成，避免樹(shù)種的單一造成景觀的單調(diào)。而觀賞條件（C2）和景觀價(jià)值（C7）的權(quán)重相差不大，在景觀林配置中要對(duì)這兩項(xiàng)同樣重視，要考慮游人對(duì)景觀林的觀賞距離以及到達(dá)景觀林的難易程度，同時(shí)關(guān)注景觀林自身林地和林木的價(jià)值，對(duì)景觀林進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理。

在因子層中，根據(jù)排名，前三名分別為觀賞距離（D4）、花果（D8）和多樣性（D14），前兩種因子的權(quán)重都大于0.1，第三名權(quán)重則接近0.1，說(shuō)明在景觀林配置時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這三種因子。排在最后三位則是自然性（D13）、坡度（D1）、嗅覺(jué)（D10），三者的權(quán)重均接近于0.02，三者權(quán)重之和小于0.1，可以得知前三名的權(quán)重遠(yuǎn)大于最后三者，說(shuō)明景觀林的景觀視覺(jué)效果比其散發(fā)出的氣味更加吸引游人，而坡向以及自然性則是主要影響樹(shù)木自身的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而間接對(duì)游人產(chǎn)生吸引力。

5 結(jié)論與討論

本研究運(yùn)用層次分析法，選擇合適的評(píng)價(jià)因子結(jié)合專(zhuān)家打分確定各項(xiàng)因子的權(quán)重，龍巖國(guó)家森林公園景觀林配置評(píng)價(jià)模型由1個(gè)目標(biāo)層（A）指標(biāo)、3個(gè)綜合層（B）指標(biāo)、7項(xiàng)目層（C）指標(biāo)、19個(gè)因子層（D）評(píng)價(jià)因子構(gòu)成。綜合層中觀賞特性權(quán)重最高，配置條件最低，說(shuō)明在景觀林配置時(shí)，因首要關(guān)注對(duì)游人產(chǎn)生視覺(jué)效果。在項(xiàng)目層中，觀賞部位權(quán)重最大，觀賞感受權(quán)重最低，表明在景觀林的樹(shù)形、花果及樹(shù)葉的形狀、顏色、質(zhì)感較為吸引游人觀賞。在因子層中，觀賞距離權(quán)重遠(yuǎn)大于嗅覺(jué)，說(shuō)明同一片景觀林在不同的距離觀賞會(huì)產(chǎn)生不同的觀賞的感受，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)木嚯x對(duì)景觀林進(jìn)行觀賞。

根據(jù)龍巖國(guó)家森林公園的實(shí)地調(diào)研情況以及結(jié)合景觀林配置評(píng)價(jià)結(jié)果，森林公園內(nèi)植物資源豐富且植被保護(hù)良好，主要為次生常綠闊葉林、針闊葉混交林、竹林為主。大部分天然林以針闊混交林、常綠落葉闊葉混交林為主，處于游人不易到達(dá)的林地，可達(dá)性較差。而游人容易到達(dá)的林地則以竹林為主。

對(duì)于天然林，由于林分疏密不均，次生常綠闊葉林可以在較為稀疏的林地上進(jìn)行補(bǔ)值，適當(dāng)增加喬木和灌木的數(shù)量以及種類(lèi)，在垂直結(jié)構(gòu)上，營(yíng)造出多層次的視覺(jué)效果。而針闊葉混交林，森林公園里主要以杉木和馬尾松為主，林分結(jié)構(gòu)單一，需要增加闊葉林的比例，增加物種多樣性，保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而對(duì)于游人容易到達(dá)的竹林，則伐去有病蟲(chóng)害、衰老的竹子，同時(shí)補(bǔ)種一些色彩鮮艷花灌木、添加地被層植物以及一些造型奇特的景觀石，增加竹林的景觀效果。同時(shí)可以適當(dāng)在林地周?chē)蚓坝^林中布置步道供游人散步，使得游人可以更加接近觀賞。

對(duì)于樹(shù)種的選擇，應(yīng)該注重鄉(xiāng)土樹(shù)種的使用，將鄉(xiāng)土樹(shù)種與外來(lái)樹(shù)種搭配使用，在增加景觀效果同時(shí)使得植物群落生態(tài)功能合理。森林公園內(nèi)景觀多以綠色為主，季相變化不明顯，可以選擇秋葉色樹(shù)種進(jìn)行補(bǔ)植，來(lái)豐富季相的變化。如烏桕、木荷、深山含笑等。在灌木的選擇上，選擇花色較為艷麗，花型大的花灌木，如毛杜鵑、紫薇、木芙蓉等。在地被植物的選擇上，可選擇草本花卉或者觀葉的地被植物。如百日草、合果芋、冷水花等。