基于層次分析法的景觀林配置評價

薛凌云，羅潔明，陳昌雄*，郭秀平

（1.福建農林大學 林學院，福建 福州 350002；2.武夷山國家公園執法支隊，福建 武夷山 354300）

近年來隨著城市空間的擴大、經濟的快速發展和現代生活節奏加快，人們產生工作和生活上的壓力，進而追求一個放松、休閑的環境和去處，因此對于森林生態旅游的需求也在不斷增強，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、認識森林的一種方式，體現森林對于人們身心健康的價值，提高居民的生活質量以及幸福感[2]。就森林公園景觀配置而言，不僅考慮景觀搭配是否合理，更要考慮景觀表達效果對居民的心理感受，以及注重森林公園生態的可持續發展[3]。本文選擇層次分析法對龍巖國家森林公園景觀林配置進行研究，并結合專家打分法得出評價結果，目的在于為森林公園的景觀林配置提供理論依據。

1 國內外研究現狀

20世紀60年代美國開展景觀評價，通過立法建立了規范的程序來對景觀的視覺美學進行評價[4]，在隨后理論和實踐的研究中景觀質量評價得到重視并迅速發展，Daniel等[5]認為21世紀的景觀質量評價是景觀與人們自身感知相互作用的過程。景觀評價主要以視覺研究為主，近幾年開展了對聽覺、嗅覺等其他感官評價研究[6-7]。

我國將景觀林作為一類森林進行研究始于20世紀50年代[8]，以樹種選擇為首要重點。曹冠婷[9]通過SBE法對研究區內不同配置模式的景觀林進行研究，并構建了模型，分析了景觀要素與美景度二者的關系。楊陽等[10]對研究區內的景觀視覺質量進行評價，利用主成分分析法對影響視覺質量的因子進行分析。梁夢琦[11]通過層次分析法對研究區內植物群落景觀進行評價,并通過調查問卷的方式，得出評價結果。柴思宇等[12]對國外在樹種選擇指標進行歸納總結，指出選擇樹種要考慮生態習性、美學特征、功能及地形4個方面的影響，對我國的樹種種植選擇有著重要的參考價值。

2 研究地自然條件和研究資料

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

本文數據主要來源于當地林業站提供《小班一覽表》以及《龍巖國家森林公園總體規劃》，根據《小班一覽表》對研究區內的植被種植情況進行了解研究，在此基礎上，對研究區內的景觀林進行實地調查，結合《龍巖國家森林公園總體規劃》對景觀林配置提出合理建議。

3 研究方法

3.1 評價方法

森林公園景觀林配置評價體系的構建，首先選擇不同的評價指標進行評價，運用層次分析法來確定各因子的權重，建立評價模型，并結合專家打分法得出評價結果，主要對景觀林的種植，觀賞及其他功能進行評價。

層次分析法 （analytic hierarchy process，AHP）由美國運籌學家Saaty[13]于20世紀70年代提出，是一種邏輯分析的方法，實用性高、簡便靈活，該方法在1981年通過學術會議傳入中國[14]，并在各個領域得到廣泛的應用。其方法是將一個復雜的問題分解為若干層次，再對每個分解后的問題再次進行細分，一般視情況分解2～4次。將每次分解出的各個問題進行成對比較分析，選擇專家賦值法進行評價并構建判斷矩陣，計算出相對權重并進行一致性檢驗，最終根據排序確定各因子對于原問題的重要性。

3.2 評價指標

3.2.1 選取原則

為保證結果的準確性，本研究選取森林公園景觀林配置評價指標時，應主要遵循以下原則：

（1）科學性原則

評價指標的選擇應該符合科學標準且可量化計算，能夠客觀且真實地反映龍巖國家森林公園的現況。

（2）可操作性原則

評價指標含義表達明確，在調查中需方便得到，避免盲目調查。評價因子需要具有可查性，才能反映森林公園的實際情況。

（3）全面性原則

評價因子應盡可能的全面描述景觀林的各個功能，指標選取要具有代表性，避免主要因素的遺漏，以及層內因素之間的重疊。這樣才能避免對森林公園進行片面的評價。

（4）適用性原則

根據龍巖國家森林公園的實際情況，選擇評價因子要直觀以及恰當，以確保評價系統的可行性。

3.2.2 指標的選取及模型構建

通過查閱國內相關景觀林評價文獻并根據評價指標選取原則，經過咨詢森林公園工作人員以及有關專家，將龍巖國家森林公園景觀林配置評價分為四層，確定了19個評價因子作為參評因子。

龍巖國家森林公園景觀林配置評價模型由目標層（A）、綜合層（B）、項目層（C）、因子層（D）構成。第一層為目標層構建評價體系的目標，對“龍巖國家森林公園景觀林配置”的景觀現狀進行綜合評價。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個評價因子構成。第三層為項目層，是對綜合層的評價因子進行再次分層，共7個項目構成。第四層為因子層，共有19個評價指標，見圖1。

圖1 龍巖國家森林景觀林配置綜合評價層次結構模型Fig.1 Hierarchical model for comprehensive evaluation of forest configuration in Longyan National Forest Landscape

(1)坡度：降雨對于不同坡度的沖刷力度不同，同時影響著土壤的水分含量以及土壤營養流失，進而影響林木的生長發育。

(2)坡向：不同坡向之間由于光照條件的差異對于植被影響較大，同時對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℃，其次是對于降水的影響，植被隨著海拔高度的變化呈現垂直地帶性。

(4)觀賞距離：對于景觀林之間的距離遠近不同，游人的心理感受不同。一般來說，遠景適合觀賞整體美，而近景適合觀賞細節美。

(5)可達性：特指景觀可達性，即游人到達所觀賞的景觀林的容易程度，主要有時間、距離、費用來衡量。

(6)樹形：指樹木的整體形態，包括樹根，樹干及樹冠等形狀。樹木的不同造型所形成各自風格更加吸引游人觀賞。

(7)樹葉：葉片的形狀、顏色、大小和質感，樹葉的葉脈，都可作為觀賞的對象。

(8)花果：花和果實的色彩、香味、形狀等較為吸引游人。

(9)視覺：景觀視覺主要集中于色彩、形狀、質感三個方面，不同人對于同樣景觀美的感受不同。

(10)嗅覺：嗅覺是一種遠感，花和果實會產生不同的味道，主要以香味為主，部分林木也有著獨自的氣味。

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

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

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

(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)穩定性：主要包括抵抗力、恢復力、持久性和變異性四個方面，與物種多樣性有著重要的關聯。

(16)生長狀況：景觀林是否適應當地立地條件、生長速度是否受阻、以及林木是否健康等。

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

(18)生態價值：景觀林具有涵養水源與防風固沙，凈化空氣等功能。

(19)科研價值：景觀林可進行調查與研究。

3.3 權重計算

3.3.1 構建判斷矩陣

結合相關文獻的研究，根據實際情況及詢問相關人員，評價采用1-7及其倒數的標度進行構造兩兩判斷矩陣，即：1，3，5，7代表的兩個因子相比較時，一個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。倒數則為兩個比較因子的反比，如表1所示。

表1 判斷矩陣標度1-7及含義Tab.1 The means of Scale 1-7 of judgment matrix

3.3.2 計算權重集

在構造出相應的判斷矩陣后，可計算出矩陣的權重集，即為矩陣最大特征向量歸一化后的集合W。計算步驟如下：[15]

（1）計算矩陣每一行乘積

式中：aij為因子ai對因子aj的重要性。

（2）對矩陣每一行乘積開n次方得到矩陣最大特征向量

（3）對求出的特大特征向量進行歸一化處理

計算得出的特征向量Wi=[W1W2W3…Wm]T即為每層因子對另一個因子的重要性權重值。

3.3.3 一致性檢驗

為了確保評價結果的可靠性以及證明結果的合理性，需要進行一致性檢驗，必須經過一致性檢驗才能進行層次的排序。檢驗方法如下：

（1）根據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）根據所求的λmax，計算一致性指標（CI）

（3）根據矩陣階數，選擇對應的平均隨機一致性指標（RI）[16]，如表2所示。

表2 平均隨機一致性指標Tab.2 The average random consistency index

（4）計算隨機一致性比率（CR）

當CR＜0.100時，說明該判斷矩陣具有較好的一致性，權重分配合理。反之當CR≥0.10，則說明判斷矩陣不被接受，需要重新對矩陣進行調整。

4 結果與分析

4.1 評價結果

本研究采用專家賦值法對兩兩判斷矩陣進行打分，為了使計算出的權重值更加準確、科學，將權重計算問卷發放給30位專家進行填寫，專家主要由森林公園所在地的林業局及各林業站技術人員、福建農林大學相關專業的老師等構成。

將每份調查問卷的評分整理并構建相應的判斷矩陣，并對各層次進行一致性檢驗并計算權重系數，取30位專家對于某一評價因子的權重系數的平均數作為這一評價因子的最終權重，之后對各層次的權重重新進行歸一化處理，得到最終權重如表3所示。此次的30份調查問卷構建的判斷矩陣均能通過一致性檢驗，表示專家組成合理。

表3 龍巖國家森林公園景觀林配置評價因子權重值結果表Tab.3 Weight value of landscape forest allocation evaluation factor in Longyan National Forest Park

4.2 結果分析

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

從項目層來看，觀賞部位（C3）的權重最高，占項目層七個指標綜合權重的20%以上，而觀賞感受（C4）權重最低，說明在進行景觀林配置時要選擇樹形、樹葉、花果不同的樹種來組成，避免樹種的單一造成景觀的單調。而觀賞條件（C2）和景觀價值（C7）的權重相差不大，在景觀林配置中要對這兩項同樣重視，要考慮游人對景觀林的觀賞距離以及到達景觀林的難易程度，同時關注景觀林自身林地和林木的價值，對景觀林進行養護管理。

在因子層中，根據排名，前三名分別為觀賞距離（D4）、花果（D8）和多樣性（D14），前兩種因子的權重都大于0.1，第三名權重則接近0.1，說明在景觀林配置時應重點關注這三種因子。排在最后三位則是自然性（D13）、坡度（D1）、嗅覺（D10），三者的權重均接近于0.02，三者權重之和小于0.1，可以得知前三名的權重遠大于最后三者，說明景觀林的景觀視覺效果比其散發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木自身的生長發育，進而間接對游人產生吸引力。

5 結論與討論

本研究運用層次分析法，選擇合適的評價因子結合專家打分確定各項因子的權重，龍巖國家森林公園景觀林配置評價模型由1個目標層（A）指標、3個綜合層（B）指標、7項目層（C）指標、19個因子層（D）評價因子構成。綜合層中觀賞特性權重最高，配置條件最低，說明在景觀林配置時，因首要關注對游人產生視覺效果。在項目層中，觀賞部位權重最大，觀賞感受權重最低，表明在景觀林的樹形、花果及樹葉的形狀、顏色、質感較為吸引游人觀賞。在因子層中，觀賞距離權重遠大于嗅覺，說明同一片景觀林在不同的距離觀賞會產生不同的觀賞的感受，應選擇恰當的距離對景觀林進行觀賞。

根據龍巖國家森林公園的實地調研情況以及結合景觀林配置評價結果，森林公園內植物資源豐富且植被保護良好，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，處于游人不易到達的林地，可達性較差。而游人容易到達的林地則以竹林為主。

對于天然林，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行補值，適當增加喬木和灌木的數量以及種類，在垂直結構上，營造出多層次的視覺效果。而針闊葉混交林，森林公園里主要以杉木和馬尾松為主，林分結構單一，需要增加闊葉林的比例，增加物種多樣性，保證生態系統的穩定性。而對于游人容易到達的竹林，則伐去有病蟲害、衰老的竹子，同時補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。同時可以適當在林地周圍或景觀林中布置步道供游人散步，使得游人可以更加接近觀賞。

對于樹種的選擇，應該注重鄉土樹種的使用，將鄉土樹種與外來樹種搭配使用，在增加景觀效果同時使得植物群落生態功能合理。森林公園內景觀多以綠色為主，季相變化不明顯，可以選擇秋葉色樹種進行補植，來豐富季相的變化。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。