草花混播景觀評(píng)價(jià)技術(shù)研究

許 超，秦賀蘭，梁 芳

(北京市園林綠化科學(xué)研究院/綠化植物育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100102)

草花混播,又稱野花組合、綴花草地，國(guó)外稱之為“Flower Meadow”，是人們以野花草甸的自然景觀效果為參照，將多種花卉種子組合播種，從而營(yíng)造自然景觀的一種花卉組合類型[1]。景觀評(píng)價(jià)(landscape evaluation)從20世紀(jì)60年代發(fā)展到80年近已經(jīng)比較成熟，尤其注重對(duì)評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)方法的可靠研究。AHP法，即層次分析法，是將多指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，然后計(jì)算指標(biāo)權(quán)重的方法[2]。是將原本復(fù)雜的評(píng)估主體分成多個(gè)層次，對(duì)每一層次中所包含的各個(gè)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，確定權(quán)重。通過(guò)對(duì)元素定量、計(jì)算，得出評(píng)估結(jié)果[3]。目前，缺乏有效的評(píng)價(jià)體系作為指導(dǎo)是建設(shè)者和管理者面臨的難題。筆者采用AHP層次分析法對(duì)草花混播進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立其景觀評(píng)價(jià)體系，該體系可在草花混播配方篩選時(shí)，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用評(píng)價(jià)，進(jìn)而選出優(yōu)良的草花混播組合。

1 研究方法

使用層次分析法的基本步驟為：①將待評(píng)價(jià)目標(biāo)分解出多層級(jí)因素，各層級(jí)因素建立一個(gè)完整的指標(biāo)體系，亦稱為多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型；②對(duì)指標(biāo)體系中的同一層級(jí)因素按照比對(duì)標(biāo)度進(jìn)行兩兩比對(duì)，且逐級(jí)進(jìn)行，最后建立判斷矩陣；③根據(jù)各判斷矩陣，逐一進(jìn)行單層次各元素相對(duì)權(quán)重，并檢驗(yàn)其一致性；④計(jì)算指標(biāo)體系下的總體權(quán)重，并檢驗(yàn)其一致性[4](圖1)。

圖1 AHP法基本步驟Fig.1 Basic steps of AHP

2 評(píng)價(jià)體系建立

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇使用層次分析法第一步即選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而構(gòu)建指標(biāo)體系[5]。植物景觀評(píng)價(jià)中，無(wú)論使用哪種評(píng)價(jià)方法，思路都是將評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行分層分析，實(shí)質(zhì)都是使用數(shù)學(xué)模型來(lái)平衡不確定的因素關(guān)系，因此指標(biāo)層的分類和總結(jié)尤為重要，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇決定該體系建立的成敗。評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)能夠全面地表達(dá)評(píng)價(jià)目標(biāo)所涵蓋的內(nèi)容，層次清晰，邏輯關(guān)系明確[6]。同時(shí)，所選取的指標(biāo)應(yīng)注重可操作性，可以通過(guò)一定的方法測(cè)量或評(píng)估分值，各項(xiàng)指標(biāo)之間能相互比較。

園林植物景觀是通過(guò)人工建植的方式，將個(gè)體的園林植物構(gòu)建成為植物群落，并充分利用園林植物的觀賞特性及組合群落的特點(diǎn)，形成的使人產(chǎn)生聯(lián)想和感受到美的景觀[7]。而園林植物的功能包括美化功能、生態(tài)功能、經(jīng)濟(jì)功能、文化功能等。草花混播作為人工植物景觀類型的一種，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)的內(nèi)容除了應(yīng)考慮其所創(chuàng)造的園林植物的各類功能外，還應(yīng)結(jié)合草花混播的自身特點(diǎn)，將人工建植、養(yǎng)護(hù)管理等應(yīng)用質(zhì)量作為其評(píng)價(jià)內(nèi)容的一部分。基于以上考慮，將草花混播的評(píng)價(jià)指標(biāo)確定為外觀質(zhì)量、生態(tài)質(zhì)量以及應(yīng)用質(zhì)量，即草花混播評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型中的準(zhǔn)則層。

2.2 評(píng)價(jià)因子的選定

2.2.1外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)因子的選定。園林植物景觀的觀賞性是其最突出的功能之一。草花混播的觀賞特性，除了組合中各類植物本身的觀賞性(包括花色、花枝量、花期、葉色、株型等)外，還應(yīng)包括各類植物組合成一個(gè)整體的觀賞性，從空間構(gòu)成(季相變化、空間形態(tài)變化)、色彩構(gòu)成(花色、葉色的色彩豐富度、飽和度)、平面構(gòu)成(花型、比例尺度合理性、植物質(zhì)感)等角度來(lái)評(píng)價(jià)其觀賞特性[8]。通過(guò)對(duì)研究園林植物方向的15名高級(jí)工程師及以上級(jí)別的科研人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，篩選出花期持續(xù)時(shí)間、色彩構(gòu)成、景觀層次性、景觀時(shí)序性為草花混播評(píng)價(jià)體系中外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。

2.2.2生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)因子的選定。不同尺度下的園林植物景觀評(píng)價(jià)重點(diǎn)不同，其將園林植物景觀根據(jù)空間面積劃分為大尺度園林植物景觀(面積≥10 hm2)、中尺度園林植物景觀(面積在5～10 hm2)、小尺度園林植物景觀(面積<5 hm2)[9]。其中，小尺度園林植物景觀的主要評(píng)價(jià)重點(diǎn)應(yīng)側(cè)重結(jié)構(gòu)和功能。根據(jù)草花混播普遍應(yīng)用尺度及其自身特點(diǎn)，總結(jié)了組合中植物種類、多樣性、花蓋度、群落穩(wěn)定性、降溫降噪、減少水土流失等改善環(huán)境的功能等[10]。通過(guò)對(duì)研究園林植物方向的15名高級(jí)工程師及以上級(jí)別的科研人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果篩選出物種豐富度、水土保持性、生活型多樣性作為草花混播評(píng)價(jià)體系中生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。

2.2.3應(yīng)用質(zhì)量評(píng)價(jià)因子的選定。上述提及草花混播作為一種人工建植的景觀類型，除了評(píng)價(jià)其所具有的觀賞價(jià)值、生態(tài)價(jià)值以外，還應(yīng)考慮景觀建植、養(yǎng)護(hù)的投入以及建植完成后的景觀持續(xù)時(shí)間。因此，草花混播評(píng)價(jià)體系中應(yīng)用質(zhì)量的評(píng)價(jià)因子選定為景觀建植成本、景觀管理頻度以及景觀持續(xù)性。

2.3 建立層次結(jié)構(gòu)模型根據(jù)“2.1”中選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)及“2.2”中各指標(biāo)選定的評(píng)價(jià)因子，建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型(圖2)。如圖2所示，目標(biāo)層為草花混播景觀評(píng)價(jià)，旨在為草花混播的選擇提供依據(jù)。而準(zhǔn)則層，除了包含外觀質(zhì)量指標(biāo)、生態(tài)質(zhì)量指標(biāo)以外，還包括應(yīng)用質(zhì)量指標(biāo)。準(zhǔn)則層的3個(gè)指標(biāo)其下又分別設(shè)置了共10個(gè)評(píng)價(jià)因子，這10個(gè)評(píng)價(jià)因子組成因子層。

圖2 草花混播評(píng)價(jià)層次模型Fig.2 Evaluation of hierarchical model for landscape floral combination

2.4 各評(píng)價(jià)因子評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的確定根據(jù)對(duì)草花混播觀賞特性、生態(tài)特性、應(yīng)用特性等因素的調(diào)查結(jié)果，在符合草花混播實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，本著定量與定性結(jié)合、量化指標(biāo)易獲取、可操作性強(qiáng)等原則，制訂各因子的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用15分制，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 各評(píng)價(jià)因子的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation criteria of each evaluation factor

2.5 構(gòu)造判斷矩陣比例標(biāo)度是構(gòu)造判斷矩陣的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)比，結(jié)合草花混播評(píng)價(jià)模型特點(diǎn)，選用了常見(jiàn)的1～9比例標(biāo)度進(jìn)行判斷，1～9比例標(biāo)度所代表的含義：1，2個(gè)評(píng)價(jià)因子比較，同等重要；3，2個(gè)評(píng)價(jià)因子比較，前者略微重要；5，2個(gè)評(píng)價(jià)因子比較，前者明顯重要；7，2個(gè)評(píng)價(jià)因子比較，前者強(qiáng)烈重要；9，2個(gè)評(píng)價(jià)因子比較，前者極其重要；2、4、6、8，2個(gè)評(píng)價(jià)因子比較，重要性是以上判斷的中間值。

2.6 層次單排序及一致性檢驗(yàn)層次單排序是計(jì)算判斷矩陣的最大特征根和相應(yīng)的特征向量，實(shí)際上是計(jì)算層次分析模型各層次中的評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)因子在該層次中的權(quán)重以及檢驗(yàn)其是否達(dá)到一致性滿意。計(jì)算判斷矩陣最大特征根λmax和相應(yīng)的特征向量W，方根法、和積法2種方法。

采用和積法進(jìn)行，步驟如下：

(1)判斷矩陣正規(guī)化，即

(1)

(2)每列經(jīng)正規(guī)化后的判斷矩陣按行相加，即

(2)

(3)

所得到W=[W1,W2,…,Wn]T為所求特征向量。

(4)計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax

(4)

式中,矩陣階數(shù)由n代表，第i個(gè)元素值由A代表。

(5)檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性

(5，6)

式中,CR是檢驗(yàn)一致性是否達(dá)到滿意的指數(shù)，只有CR<0.10，才表示判斷矩陣達(dá)到滿意一致性。而CI代表一致性指數(shù)，CI越小，表示越接近滿意一致性。RI是1～9比例標(biāo)度下形成的判斷矩陣特定的代表平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，1～9階的RI分別為0、0、0.58、0.90、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45。

2.7 層次總排序及一致性檢驗(yàn)層次總排序就是在層次單排序的基礎(chǔ)上，將層次結(jié)構(gòu)模型中準(zhǔn)則層(指標(biāo)層)分別與其對(duì)應(yīng)的因子單層的W值相乘，從而得到草花混播評(píng)價(jià)各個(gè)因子的最終權(quán)重值，然后檢驗(yàn)其一致性。

CR總=CI總/RI總

(7)

CI總=WB1×CIB1+WB2×CIB2+WB3×CIB3

(8)

RI總=WBI×RIB1+WB2×RIB2+WB3×RIB3

(9)

與層次單排序檢驗(yàn)一致性相同，如果得到CR總小于0.10，即可判定判斷矩陣達(dá)到滿意一致性。

2.8 綜合分值根據(jù)草花混播各評(píng)價(jià)因子的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)目標(biāo)組合進(jìn)行賦值。各因子所得分值分別與其對(duì)應(yīng)的層次總排序中的權(quán)重值相乘，所得結(jié)果的總和即為該組合的總和分值。

B=∑Fi×Xi

(10)

式中,B表示草花混播綜合評(píng)價(jià)分值，Xi表示單一評(píng)價(jià)因子權(quán)重值(層次總排序)，F(xiàn)i表示評(píng)價(jià)因子在該組合中根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)所得的分值。

2.9 計(jì)算結(jié)果根據(jù)圖2草花混播評(píng)價(jià)模型所示的結(jié)構(gòu)，完成判斷矩陣的建立。通過(guò)邀請(qǐng)5位行業(yè)專家認(rèn)真討論各層級(jí)中各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)因子的兩兩重要性比對(duì)，同時(shí)結(jié)合草花混播調(diào)查現(xiàn)狀，完成了準(zhǔn)則層和因子層的判斷矩陣，包括A-B1～3、B1-C1～4、B2-C5～7、B3-C8～10判斷矩陣。利用公式(1)～(9)，分別計(jì)算得出層次單、總排序判斷矩陣，并檢驗(yàn)一致性(表2～6)。

表2 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)(A-B1～3)Table 2 The determine matrix and consistency check(A-B1-3)

表3 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)(Bl-C1～4)Table 3 The determine matrix and consistency check(B1-C1-4)

表4 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)(B2-C5～7)Table 4 The determine matrix and consistency check(B2-C5-7)

表5 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)(B3-C8～10)Table 5 The determine matrix and consistency check(B3-C8-10)

3 評(píng)價(jià)體系適用性檢驗(yàn)

2020年4—10月，對(duì)唐家?guī)X森林公園、中直機(jī)關(guān)療養(yǎng)院、奧林匹克森林公園、翠湖國(guó)家城市濕地公園2期、黃草灣郊野公園5處草花混播進(jìn)行跟蹤調(diào)查。為了檢驗(yàn)草花混播評(píng)價(jià)體系的適用性，分別采用專家現(xiàn)場(chǎng)打分法、滿意度調(diào)查法和景觀花卉評(píng)價(jià)體系對(duì)5處組合進(jìn)行評(píng)判。

3.1 專家現(xiàn)場(chǎng)打分法評(píng)判分別邀請(qǐng)專家5人，對(duì)5處組合通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)打分的方法進(jìn)行評(píng)判。評(píng)判分值為百分制，每處組合最后得分取5位專家對(duì)該處組合打分的平均值。經(jīng)計(jì)算，5處組合的最后得分見(jiàn)表7。

表6 層次總排序及一致性檢驗(yàn)Table 6 Total hierarchical ordering and consistency check

表7 草花混播專家打分得分Table 7 Expert evaluation score of landscape flower combination

3.2 滿意度調(diào)查法對(duì)5處組合進(jìn)行了游人滿意度調(diào)查，每處發(fā)放滿意度調(diào)查問(wèn)卷20份，分別從外觀、生態(tài)效益、社會(huì)效益3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)判，評(píng)判分為滿意、基本滿意、一般、較差4個(gè)等級(jí)[11]。通過(guò)滿意程度計(jì)算，5處組合的滿意度調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 草花混播滿意度調(diào)查結(jié)果Table 8 Results of satisfaction survey for landscape flower combination

3.3 草花混播評(píng)價(jià)體系評(píng)判課題組3人分別對(duì)5處草花混播進(jìn)行了測(cè)量。根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1)，利用公式(10)和表6各指標(biāo)因子權(quán)重值，得到5處草花混播景觀綜合評(píng)價(jià)分值(表9)。

3.4 適用性檢驗(yàn)結(jié)果由表9可知，這5處草花混播景觀綜合評(píng)價(jià)分值均達(dá)到9分以上，其中翠湖國(guó)家城市濕地公園2期及中直機(jī)關(guān)療養(yǎng)院的組合達(dá)到12分以上。利用草花混播評(píng)價(jià)體系得到的結(jié)果與專家現(xiàn)場(chǎng)打分法、滿意度調(diào)查結(jié)果一致，說(shuō)明使用層次分析法針對(duì)草花混播建立的景觀評(píng)價(jià)模型能夠反映出草花混播的真實(shí)現(xiàn)狀，具備適用性，可為篩選優(yōu)良草花混播配方、更加客觀地反映其應(yīng)用價(jià)值提供了更加科學(xué)的操作方法。

表9 草花混播景觀評(píng)價(jià)分值Table 9 Value of landscape evaluation of landscape flower combination

4 結(jié)論

該研究利用層次分析法建立了完整的草花混播景觀評(píng)價(jià)體系，并通過(guò)了一致性檢驗(yàn)。需要說(shuō)明的是，在草花混播景觀評(píng)價(jià)的層次模型中評(píng)價(jià)因子及其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是在廣泛征求專家及草花混播使用管理單位的基礎(chǔ)上，按照大多類型的草花混播群落設(shè)置的，具有廣泛的適用性。但對(duì)于特殊景觀需求下的草花混播景觀評(píng)價(jià)仍有待進(jìn)一步完善。