層次分析法在宿根花卉篩選中的應(yīng)用

任朝陽(yáng)，張燕燕，裴志國(guó)，王 健

（泰安市園林綠化管理服務(wù)中心，山東 泰安 271000）

0 引言

宿根花卉品種繁多，色彩豐富，花期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，群體效果突出。由于具有多年存活的地下部分，一次栽植后能夠自行繁衍，加上多數(shù)宿根花卉具有抗污染、耐瘠薄等優(yōu)良特性，所以在城市園林綠化及庭院綠化中有著廣泛的應(yīng)用，綠化美化效果非常突出。

在引種篩選過(guò)程中，一方面由于宿根花卉品種繁多、性狀各異，使得“亂花漸欲迷人眼”，給篩選工作帶來(lái)很大困難；另一方面，由于每個(gè)人的欣賞角度和欣賞水平不同，有的關(guān)注株型是否緊湊豐滿，有的關(guān)注高度是否整齊統(tǒng)一，有的關(guān)注顏色是否鮮艷明麗，有的關(guān)注花型是否新奇別致，所謂“蘿卜白菜各有所愛”，所以篩選結(jié)果受評(píng)價(jià)人的影響很大，往往帶有強(qiáng)烈的主觀色彩。在實(shí)際工作中，引種篩選需要結(jié)合各類人群的審美差別，綜合考慮觀賞性、環(huán)境適應(yīng)性等多個(gè)因素，所有這些因素構(gòu)成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互制約的復(fù)雜系統(tǒng)，給篩選帶來(lái)不小的困難。

層次分析法（AHP）為研究這類復(fù)雜的系統(tǒng)提供了一種簡(jiǎn)潔實(shí)用的決策方法。該方法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂（T.L.Saaty）于20 世紀(jì)70 年代初，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法提出的一種層次權(quán)重決策分析方法，是一種解決多目標(biāo)復(fù)雜問(wèn)題的定性與定量相結(jié)合的決策分析方法[1]。它通過(guò)對(duì)影響決策目標(biāo)的各種要素歸類并根據(jù)要素間的包含關(guān)系進(jìn)行分層，同一層間各要素為平行關(guān)系，上下層之間各要素為隸屬關(guān)系，構(gòu)成遞階層次結(jié)構(gòu)模型。在同一層各要素間就其對(duì)上一層影響程度的大小兩兩比對(duì)，用重要性比率標(biāo)度構(gòu)造判斷矩陣，通過(guò)計(jì)算得出矩陣的最大特征值來(lái)確定該層各要素對(duì)于上一層來(lái)說(shuō)其重要程度的相對(duì)權(quán)重值，然后由下而上依次計(jì)算出最低層要素相對(duì)于目標(biāo)層的總的相對(duì)權(quán)重值，從而使定性問(wèn)題定量化，為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供簡(jiǎn)便的決策方法。

1 宿根花卉評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

宿根花卉引種篩選的目標(biāo)是從眾多品種中篩選出既適應(yīng)本地自然氣候條件又具有較高觀賞價(jià)值的新優(yōu)品種。在實(shí)際操作中如何綜合評(píng)價(jià)A 品種比B 品種觀賞價(jià)值更高、環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)呢？為了減少因評(píng)價(jià)者個(gè)人喜好不同而造成的選擇上的偏差，制定了宿根花卉觀賞價(jià)值的評(píng)價(jià)指標(biāo)及對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。這些指標(biāo)主要包括株型、株高、葉型、葉色、花型、花色、花徑、花期、花密度、花顯度、花后觀賞性、抗寒性、抗旱性、耐濕熱程度、繁殖系數(shù)等[2]，并根據(jù)宿根花卉生物學(xué)特性及生態(tài)特性不同，擬定了五分制的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[3]（表1）。

表1 宿根花卉具體評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)多年的物候觀測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，記錄宿根花卉觀賞性和適應(yīng)性的各項(xiàng)指標(biāo)，然后對(duì)照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每種宿根花卉的評(píng)估指標(biāo)分別打分，將得分結(jié)果作為后續(xù)層次分析的根據(jù)。

2 層次分析法的應(yīng)用

影響宿根花卉觀賞特性的主要因素包括整株性狀表現(xiàn)和花部性狀表現(xiàn)。整株性狀包括株型、株高、葉型、綠期等，這些指標(biāo)影響宿根花卉在應(yīng)用時(shí)的配置效果?；ú啃誀畎笜?biāo)較多，為了便于兩兩比較和計(jì)算，把花部性狀歸納為兩類，其中體現(xiàn)單個(gè)花（或花序）的指標(biāo)定為花部性狀①，體現(xiàn)整株花部表現(xiàn)的指標(biāo)定為花部性狀②。除觀賞性指標(biāo)外，影響宿根花卉引種篩選的重要因素還有環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)。由此確定出3 個(gè)觀賞性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)、1 個(gè)適應(yīng)性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)及18 個(gè)詳細(xì)指標(biāo)，建立遞階層次結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)模型[4]。

2.1 層次結(jié)構(gòu)的分析和建立

A 目標(biāo)層：篩選出適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的新優(yōu)宿根花卉品種。

C 約束層：對(duì)A 層起約束作用的C1 花部性狀①、C2花部性狀②、C3 整株性狀、C4 環(huán)境適應(yīng)性4 個(gè)因素。

P 標(biāo)準(zhǔn)層：體現(xiàn)約束層的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)，總計(jì)18 項(xiàng)?；ú啃誀睥侔≒1 花色、P2 花姿、P3 花型、P4 花香、P5 花徑；花部性狀②包括P6 花期早晚、P7 花期天數(shù)、P8花密度、P9 花顯度、P10 花后觀賞性；整株性狀包括P11綠期、P12 株型、P13 葉色、P14 葉型；環(huán)境適應(yīng)性包括P15 抗寒性、P16 抗旱性、P17 抗?jié)駸嵝?、P18 繁殖系數(shù)。

D 最低層：引種的宿根花卉品種。

2.2 計(jì)算方法及過(guò)程

2.2.1 判斷矩陣的構(gòu)造

在AHP 綜合評(píng)價(jià)體系中，各評(píng)價(jià)因素的相對(duì)重要性是評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)和依據(jù)。在本項(xiàng)目中，各層指標(biāo)相對(duì)于上一層指標(biāo)的重要性是由課題組專業(yè)人員在參照專家和參與調(diào)查問(wèn)卷的大多數(shù)人的意見的基礎(chǔ)上做出的判斷。用1～9 比率標(biāo)度使之定量化，“1”表示兩個(gè)因素相比，具有同等重要性；“3”表示一個(gè)因素比另一個(gè)因素稍微重要；“5”表示一個(gè)因素比另一個(gè)因素明顯重要；“7”表示一個(gè)因素比另一個(gè)因素強(qiáng)烈重要；“9”表示一個(gè)因素比另一個(gè)因素極端重要；“2，4，6，8”表示上述兩相鄰判斷的中值[5]。同一層中各因素間兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣，通過(guò)計(jì)算矩陣的最大特征根（λmax）及對(duì)應(yīng)的特征向量（W），計(jì)算出該層各因素相對(duì)于上一層某因素的相對(duì)重要性權(quán)值。

經(jīng)專業(yè)人士評(píng)議，約束層的4 個(gè)指標(biāo)兩兩比對(duì)，花部性狀②比花部性狀①明顯重要，比率標(biāo)度取“5”；整株性狀比花部性狀①稍微重要，比率標(biāo)度取“2”；適應(yīng)性比花部性狀①稍微重要，比率標(biāo)度取“3”；花部性狀②比整株性狀明顯重要，比率標(biāo)度取“5”；花部性狀②比適應(yīng)性稍微重要，比率標(biāo)度取“3”；適應(yīng)性比整株性狀明顯重要，比率標(biāo)度取“4”；由此構(gòu)造出A-C 判斷矩陣（第二層因素相對(duì)于第一層的比較判斷）。以此類推構(gòu)造出C-P 判斷矩陣（第三層因素相對(duì)于第二層的比較判斷）。

通過(guò)計(jì)算，約束層四個(gè)指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層來(lái)說(shuō)，其重要程度的權(quán)重分別為花部性狀①占11.27%，花部性狀②占54.91%，整株性狀占7.42%，適應(yīng)性占26.38%?；ú啃誀睥俚? 個(gè)約束指標(biāo)中，花色權(quán)重最大占45.94%，花徑為23.76%，花型為17.22%，花姿為8.04%，花香為5.01%?；ú啃誀睥诘? 個(gè)約束指標(biāo)中，花期天數(shù)權(quán)重占43.87%，花密度占29.97%，花顯度占14.51%，花后觀賞性5.90%，花期早晚5.72%。整株性狀的4 個(gè)指標(biāo)中，株型權(quán)重為55.62%，綠期24.87%，葉色11.42%，葉型8.07%。適應(yīng)性的4 個(gè)指標(biāo)中，抗寒性所占權(quán)重為51.59%，抗旱性為26.21%，繁殖系數(shù)占13.67%，抗?jié)駸嵝宰钚≌?.51%。

2.2.2 層次總排序的計(jì)算

層次總排序是指標(biāo)準(zhǔn)層所有因素對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要性的排序數(shù)值。層次總排序的計(jì)算方法為：標(biāo)準(zhǔn)層各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于約束層所占的權(quán)重乘以約束層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重，即為標(biāo)準(zhǔn)層各指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重。由此得出標(biāo)準(zhǔn)層各指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)重要性的量化值。

舉例說(shuō)明如下：“花色”在花部性狀①的5 個(gè)指標(biāo)中重要性權(quán)重值為45.94%，花部性狀①相對(duì)于目標(biāo)層的重要性權(quán)重值為11.27%，那么“花色”相對(duì)于目標(biāo)層來(lái)說(shuō)其重要性權(quán)重值為11.27%×45.94%=5.18%；以此類推，標(biāo)準(zhǔn)層各項(xiàng)指標(biāo)的重要性權(quán)重值見表2。

表2 篩選宿根花卉綜合評(píng)價(jià)（節(jié)選部分宿根花卉）

2.3 宿根花卉綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算

根據(jù)表1 制定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一種宿根花卉的18個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行5 分制打分，再根據(jù)18 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均，最終算出每一種宿根花卉的綜合評(píng)價(jià)值，根據(jù)得分多少來(lái)確定宿根花卉優(yōu)劣，從而全面客觀地反應(yīng)宿根花卉的景觀應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)得分多少進(jìn)行分級(jí)，4.5 分以上定為Ⅰ級(jí)，4.0～4.5 分定為Ⅱ級(jí)，3.5～4.0 定為Ⅲ級(jí)，3.0～3.5 分定為Ⅳ級(jí)（表2）。Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)宿根花卉為篩選出的目標(biāo)品種，也是將來(lái)推廣應(yīng)用的重點(diǎn)對(duì)象。

3 結(jié)語(yǔ)

在宿根花卉引種篩選的過(guò)程中，面對(duì)多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、無(wú)結(jié)構(gòu)特性的一個(gè)系統(tǒng)，制定了與篩選息息相關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)構(gòu)建層次分析模型確定了各指標(biāo)的相對(duì)重要性權(quán)重。根據(jù)多年觀察試驗(yàn)的結(jié)果確定每種宿根花卉各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分，結(jié)合各指標(biāo)相對(duì)重要性權(quán)重值，通過(guò)加權(quán)平均最終得出每種宿根花卉在所有指標(biāo)影響下的綜合評(píng)價(jià)值，構(gòu)成了一個(gè)完整的宿根花卉評(píng)價(jià)體系。通過(guò)層次分析法對(duì)宿根花卉品種的綜合評(píng)價(jià)，摒棄了以往以個(gè)人主觀感受為基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)模糊、評(píng)價(jià)結(jié)果受個(gè)人主觀因素和偶然因素影響較大、不同評(píng)價(jià)者得出不同結(jié)果的弊端，使篩選更具科學(xué)性，結(jié)果更符合多數(shù)人的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。