基于GIS的層次分析法在濕地公園總體規劃中的應用

石田 王璇

摘要：為了探索一種指導濕地公園總體規劃編制的優化分析方法。通過遙感技術獲取不同類型覆蓋地貌特征和面積等一系列基礎資料，在匯總分析的基礎上結合基于地理信息系統的層次分析法，將收集整理的基礎資料分為保護恢復、合理利用、管理經營、附加因子四大類別。基于分析權重采取適宜的規劃方案。為濕地保護、資源合理利用及公園運營提供最優的規劃策略途徑。促進多學科的融合，為濕地公園總體規劃提供一種可行的方法。

關鍵詞：濕地公園總體規劃;地理信息系統;層次分析法

中圖分類號：TU985.13????????????????文獻識別碼：A????????????文章編號：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，我國在加強生態領域的自然保護區建設同時，還積極鼓勵由地方政府牽頭組織的濕地公園建設，這不僅可以使國家濕地資源得到有效保護，也可以有效調動地方參與生態環境治理的積極性，使建設項目區發揮綜合資源優勢，充分挖掘濕地公園的生態建設和生態效益，也是我國履行《濕地公約》的要求?[1]?。

依據國內外濕地公園建設的實踐，濕地公園建設大體可分為可行性論證、規劃設計、工程營建和維護與管理等4個階段。在每個階段的實施過程中都需對濕地生態系統進行監測和評估。[2]目前，“3S”（GIS、GPS、RS）技術已普遍地應用于濕地資源調查、濕地編目、濕地功能評價、濕地監測和濕地保護研究等領域。[3，4]此外，如YSI、Hydrolab等理論也逐步地被運用于濕地監測和濕地保護研究中。[5，6]本文通過歸納總結已有規劃分析方法提出基于GIS的層次分析法對濕地公園進行評價、規劃、設計，并以重慶市玄天湖濕地公園總體規劃的濕地生態分析研究為例，為濕地公園生態修復提供技術支持和開發控制，為濕地公園區域環境的改善提供范例。

1體系與方法

本文以“3S”技術為手段，以層次分析法為方法對規劃區實地進行分析評價。運用GPS、RS收集基礎資料，利用GIS建立基于評價因子數據庫的三級層次評價體系，建立一個由各類評價因子組成的三級層次的評價體系，并將GIS處理的數據代入層次分析判斷矩陣進行分析判讀，通過評價因子間的兩兩比較并結合評價體系各評價因子賦值確定權重。突出評價對象存在的問題，明晰問題解決途徑，詳見圖1。

圖1規劃方法框架示意圖

用于農林調查規劃和城市規劃;較大比例尺專題制圖。

圖2?RS影像特征圖（SPOT5）

1.2評價因子

涉及濕地公園總體規劃全部評價因子由三級指標組成。第一級指標M是濕地公園總體規劃實施的基本目標，由保護恢復、合理利用、經營管理、附加因子四項組成;第二級指標B反映一級指標的關鍵要素，由生物資源、區域土地利用類型、支持力度等共14子項組成;三級指標L是評價關鍵要素的各評價因子，由實際調研收集整理的45項GIS數據組成。各評價指標的根據相對重要程度分別賦予一定分值R，體系滿分為100分，詳見表2。

表2?濕地公園總體規劃評估指標體系及分值

四、附加因子（M4?5）

1.3建立評價體系

運用層次分析法和模糊數學中的隸屬度清晰化的原則建立濕地公園總體規劃的評價系統。該體系多因子高度綜合，在具體指標選擇上因各個評價指標側重點不同而有所差異，逐層確定各層因素對上一層隸屬因素的相對權重，形成數值判斷矩陣結構模型A=（Lij）n×m。矩陣中每層各個因素的相對重要性采用1～9級標度法，進行兩兩比較，詳見表3。

表3.1～9級標度法

標度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因素絕對重要

i介于以上兩種判斷之間狀態上的標度

倒數

若i因素與j因素比較，結果為Lji=1/Lij

依照濕地公園總體規劃評估指標體系的三級評價體系分別進行層次分析比較，建立M、B、?L層之間的判斷矩陣模型。以1～9級標度法得出相應的權重值W，詳見表4，表5。

表4??B層間的判斷矩陣

通過逐層比較分析，以及對特殊專題針對性的比較分析得出相應的權重值W能夠科學客觀的將構成規劃目標M因子的權重表現出來，在層次分析法中，對選取因子進行指標之間的兩兩比較，并判斷權重。推導出正態分布方程后，計算判斷矩陣每行元素的方根和積（W），W=（W1，W2，W3，…，Wn）。將W進行歸一求得平均值定義為各個因素的綜合權重值，結合濕地公園評價指標所賦分值R進行綜合數據修正，每項評價因子最高權重不超過賦予分值占整個比較因子集分值的權重。各評價因子的分值與權重差異，體現出不同規劃項目中綜合方案編制以及策略制定。采用層次分析方法結合模糊數學確定權重，最后進行糊綜合評價法測評，對濕地的保護恢復與合理利用提供參考，這在理論和實踐中有一定借鑒創新意義。

2應用實例

2.1項目概況

重慶玄天湖濕地公園位于重慶市銅梁縣縣城巴川鎮南城街道黃門村，地理坐標為東經116°05′9″，北緯29°47′50″，規劃總面積為332.46?hm2，其中水域面積89.11??hm2。鄰近319國道、遂渝高速公路及重慶市三環高速路，位于成渝經濟帶和渝西經濟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厚的區位優勢，詳見圖3。

圖3玄天湖濕地公園玄天湖區位及衛星遙感圖（2008年7月28日）

2.2生態專題分析

從局部區域生態環境來看，玄天湖濕地公園地貌、巖性復雜，生態環境脆弱，存在一些不利因素：一是降雨集中，暴雨強度偏大，歷史最大月降雨量超610?mm;二是地貌巖性復雜，喬木植被分布不均，保土力弱，存在2處較大的山體開采面，水土流失隱患嚴重;三是干旱嚴重，夏旱持續時間長、危害大;四是冰雹發生頻率較高，詳見圖4。

圖4玄天湖GIS分析圖

根據實地調研走訪與RS影像圖分析獲取的地理信息，處理后進入GIS分析區域和局部生態問題，結合濕地公園的綜合條件的分析結果，規劃區面臨著生態問題來自于自然干擾和人為干擾兩個方面。自然干擾如災害天氣、外來物種入侵、火、病蟲害等;人為干擾如燒荒種地、傾倒垃圾、農田施肥、土地利用結構改變等。目前，公園濕地面臨的生態問題主要有：①來物種入侵（外來物種L113?2）;②災害性氣候（氣候條件L123?1）;③水土流失（L122?2）;④面源污染（區域面污染L153?3）;⑤農民開荒占用侵占濕地等（人口活動范圍與頻度L162?1）。

2.3提取評價因子

針對玄天湖濕地公園面臨的5個主要生態問題，建立單因子評價集和評分等級，利用層次分析法確定權重，最后求取綜合評價結果，詳見表6、表7。并將各個評價因子導入GIS制作單因子分析評價圖，詳見圖5。

表6生態因子評價集

表7生態因子評分等級

圖5生態評價因子等級圖

2.4生態保護對策

使用層次分析法研究玄天湖區域面臨的水土流失、災害氣候（氣候條件）、外來物種入侵、面源污染和侵占濕地等五大生態威脅，制定科學高效的生物治理措施，降低危害程度，實現濕地公園的保護恢復、合理利用及經營管理的協調可持續發展，詳見表8，圖6。

表8公園主要生態問題對策

序號

主要生態問題

主要對策

L122

水土流失

風景林營造、濕地雨洪管理、工程措施。

L123

突發性氣候潛在危害

建立氣候預報和災后處理預案機制。

L113

外來物種入侵

生態監測、保育區管理、生物選擇論證控制、人工和天敵清理災害物種。

L153

區域面源污染

環境監測、污水和垃圾基礎設施建設、區域和園內監管。

L162

人口活動范圍與頻率

生態移民、退田還濕、宣傳教育、監管。

圖6?玄天湖濕地公園保護功能規劃圖

3總結評價

針對有些濕地公園規劃的評價過程中存在單一層次分析方法確定權重的主觀性過重和評價的準確性問題[8]，?基于GIS的層次分析法的優勢比較突出：一是結合模糊評判法對濕地公園評價指標的權重進行了科學設置，在一定程度上克服了人為主觀判斷帶來的誤差。二是在評價過程中從濕地功能方面對濕地公園進行模糊綜合評價，結果可準確了解濕地公園的綜合評價和其發展進展情況，為規劃編制人員提供了一個信息化、智能化、自動化的服務和決策平臺，具有詳細、全面、精確、系統、便于深入研究等優點。三是利用GIS技術，進行多專業融合，形成了具有“大數據”特點的規劃方法和技術手段，促進傳統設計理念和手段進步，有利于更好實現“保護優先、科學修復、合理利用、持續發展”的建設目標。此外，由于該分析方法具有信息多元化的特點，其分析過程相對繁瑣、復雜，且基于GIS構建的數據模型庫評價因子仍多源于人工調查，其調查精度會影響到層次分析法構建矩陣的權重系數偏差，需在今后實踐中研究完善。

參考文獻

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[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價分析[J].科技與管理，2008，10（4）：18-22.

（責任編輯：鄭京津）