草花混播景觀評價技術研究

許 超，秦賀蘭，梁 芳

(北京市園林綠化科學研究院/綠化植物育種北京市重點實驗室，北京 100102)

草花混播,又稱野花組合、綴花草地，國外稱之為“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，從而營造自然景觀的一種花卉組合類型[1]。景觀評價(landscape evaluation)從20世紀60年代發(fā)展到80年近已經(jīng)比較成熟，尤其注重對評價模型和評價方法的可靠研究。AHP法，即層次分析法，是將多指標進行分級，然后計算指標權重的方法[2]。是將原本復雜的評估主體分成多個層次，對每一層次中所包含的各個指標的重要性進行兩兩比較，確定權重。通過對元素定量、計算，得出評估結果[3]。目前，缺乏有效的評價體系作為指導是建設者和管理者面臨的難題。筆者采用AHP層次分析法對草花混播進行綜合評價，建立其景觀評價體系，該體系可在草花混播配方篩選時，對其進行應用評價，進而選出優(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將待評價目標分解出多層級因素，各層級因素建立一個完整的指標體系，亦稱為多級遞階結構模型；②對指標體系中的同一層級因素按照比對標度進行兩兩比對，且逐級進行，最后建立判斷矩陣；③根據(jù)各判斷矩陣，逐一進行單層次各元素相對權重，并檢驗其一致性；④計算指標體系下的總體權重，并檢驗其一致性[4](圖1)。

圖1 AHP法基本步驟Fig.1 Basic steps of AHP

2 評價體系建立

2.1 評價指標的選擇使用層次分析法第一步即選擇評價指標，進而構建指標體系[5]。植物景觀評價中，無論使用哪種評價方法，思路都是將評價目標進行分層分析，實質(zhì)都是使用數(shù)學模型來平衡不確定的因素關系，因此指標層的分類和總結尤為重要，評價指標的選擇決定該體系建立的成敗。評價指標應能夠全面地表達評價目標所涵蓋的內(nèi)容，層次清晰，邏輯關系明確[6]。同時，所選取的指標應注重可操作性，可以通過一定的方法測量或評估分值，各項指標之間能相互比較。

園林植物景觀是通過人工建植的方式，將個體的園林植物構建成為植物群落，并充分利用園林植物的觀賞特性及組合群落的特點，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，對其進行評價的內(nèi)容除了應考慮其所創(chuàng)造的園林植物的各類功能外，還應結合草花混播的自身特點，將人工建植、養(yǎng)護管理等應用質(zhì)量作為其評價內(nèi)容的一部分。基于以上考慮，將草花混播的評價指標確定為外觀質(zhì)量、生態(tài)質(zhì)量以及應用質(zhì)量，即草花混播評價層次結構模型中的準則層。

2.2 評價因子的選定

2.2.1外觀質(zhì)量評價因子的選定。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，還應包括各類植物組合成一個整體的觀賞性，從空間構成(季相變化、空間形態(tài)變化)、色彩構成(花色、葉色的色彩豐富度、飽和度)、平面構成(花型、比例尺度合理性、植物質(zhì)感)等角度來評價其觀賞特性[8]。通過對研究園林植物方向的15名高級工程師及以上級別的科研人員進行問卷調(diào)查，篩選出花期持續(xù)時間、色彩構成、景觀層次性、景觀時序性為草花混播評價體系中外觀質(zhì)量評價因子。

2.2.2生態(tài)質(zhì)量評價因子的選定。不同尺度下的園林植物景觀評價重點不同，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價重點應側(cè)重結構和功能。根據(jù)草花混播普遍應用尺度及其自身特點，總結了組合中植物種類、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]。通過對研究園林植物方向的15名高級工程師及以上級別的科研人員進行問卷調(diào)查，結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價體系中生態(tài)質(zhì)量評價因子。

2.2.3應用質(zhì)量評價因子的選定。上述提及草花混播作為一種人工建植的景觀類型，除了評價其所具有的觀賞價值、生態(tài)價值以外，還應考慮景觀建植、養(yǎng)護的投入以及建植完成后的景觀持續(xù)時間。因此，草花混播評價體系中應用質(zhì)量的評價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 建立層次結構模型根據(jù)“2.1”中選擇的評價指標及“2.2”中各指標選定的評價因子，建立遞階層次結構模型(圖2)。如圖2所示，目標層為草花混播景觀評價，旨在為草花混播的選擇提供依據(jù)。而準則層，除了包含外觀質(zhì)量指標、生態(tài)質(zhì)量指標以外，還包括應用質(zhì)量指標。準則層的3個指標其下又分別設置了共10個評價因子，這10個評價因子組成因子層。

圖2 草花混播評價層次模型Fig.2 Evaluation of hierarchical model for landscape floral combination

2.4 各評價因子評分標準的確定根據(jù)對草花混播觀賞特性、生態(tài)特性、應用特性等因素的調(diào)查結果，在符合草花混播實際情況的基礎上，本著定量與定性結合、量化指標易獲取、可操作性強等原則，制訂各因子的評分標準，評分標準采用15分制，具體內(nèi)容見表1。

表1 各評價因子的評分標準Table 1 Evaluation criteria of each evaluation factor

2.5 構造判斷矩陣比例標度是構造判斷矩陣的關鍵。通過對比，結合草花混播評價模型特點，選用了常見的1～9比例標度進行判斷，1～9比例標度所代表的含義：1，2個評價因子比較，同等重要；3，2個評價因子比較，前者略微重要；5，2個評價因子比較，前者明顯重要；7，2個評價因子比較，前者強烈重要；9，2個評價因子比較，前者極其重要；2、4、6、8，2個評價因子比較，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層次單排序是計算判斷矩陣的最大特征根和相應的特征向量，實際上是計算層次分析模型各層次中的評價指標及評價因子在該層次中的權重以及檢驗其是否達到一致性滿意。計算判斷矩陣最大特征根λmax和相應的特征向量W，方根法、和積法2種方法。

采用和積法進行，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個元素值由A代表。

(5)檢驗判斷矩陣的一致性

(5，6)

式中,CR是檢驗一致性是否達到滿意的指數(shù)，只有CR<0.10，才表示判斷矩陣達到滿意一致性。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比例標度下形成的判斷矩陣特定的代表平均隨機一致性指標，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層次總排序就是在層次單排序的基礎上，將層次結構模型中準則層(指標層)分別與其對應的因子單層的W值相乘，從而得到草花混播評價各個因子的最終權重值，然后檢驗其一致性。

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)

與層次單排序檢驗一致性相同，如果得到CR總小于0.10，即可判定判斷矩陣達到滿意一致性。

2.8 綜合分值根據(jù)草花混播各評價因子的評分標準，對目標組合進行賦值。各因子所得分值分別與其對應的層次總排序中的權重值相乘，所得結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價分值，Xi表示單一評價因子權重值(層次總排序)，F(xiàn)i表示評價因子在該組合中根據(jù)評分標準所得的分值。

2.9 計算結果根據(jù)圖2草花混播評價模型所示的結構，完成判斷矩陣的建立。通過邀請5位行業(yè)專家認真討論各層級中各項評價指標及評價因子的兩兩重要性比對，同時結合草花混播調(diào)查現(xiàn)狀，完成了準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)，分別計算得出層次單、總排序判斷矩陣，并檢驗一致性(表2～6)。

表2 判斷矩陣及一致性檢驗(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(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(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(B3-C8～10)Table 5 The determine matrix and consistency check(B3-C8-10)

3 評價體系適用性檢驗

2020年4—10月，對唐家?guī)X森林公園、中直機關療養(yǎng)院、奧林匹克森林公園、翠湖國家城市濕地公園2期、黃草灣郊野公園5處草花混播進行跟蹤調(diào)查。為了檢驗草花混播評價體系的適用性，分別采用專家現(xiàn)場打分法、滿意度調(diào)查法和景觀花卉評價體系對5處組合進行評判。

3.1 專家現(xiàn)場打分法評判分別邀請專家5人，對5處組合通過現(xiàn)場打分的方法進行評判。評判分值為百分制，每處組合最后得分取5位專家對該處組合打分的平均值。經(jīng)計算，5處組合的最后得分見表7。

表6 層次總排序及一致性檢驗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5處組合進行了游人滿意度調(diào)查，每處發(fā)放滿意度調(diào)查問卷20份，分別從外觀、生態(tài)效益、社會效益3個方面進行評判，評判分為滿意、基本滿意、一般、較差4個等級[11]。通過滿意程度計算，5處組合的滿意度調(diào)查結果見表8。

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

3.3 草花混播評價體系評判課題組3人分別對5處草花混播進行了測量。根據(jù)評分標準(表1)，利用公式(10)和表6各指標因子權重值，得到5處草花混播景觀綜合評價分值(表9)。

3.4 適用性檢驗結果由表9可知，這5處草花混播景觀綜合評價分值均達到9分以上，其中翠湖國家城市濕地公園2期及中直機關療養(yǎng)院的組合達到12分以上。利用草花混播評價體系得到的結果與專家現(xiàn)場打分法、滿意度調(diào)查結果一致，說明使用層次分析法針對草花混播建立的景觀評價模型能夠反映出草花混播的真實現(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用價值提供了更加科學的操作方法。

表9 草花混播景觀評價分值Table 9 Value of landscape evaluation of landscape flower combination

4 結論

該研究利用層次分析法建立了完整的草花混播景觀評價體系，并通過了一致性檢驗。需要說明的是，在草花混播景觀評價的層次模型中評價因子及其評分標準是在廣泛征求專家及草花混播使用管理單位的基礎上，按照大多類型的草花混播群落設置的，具有廣泛的適用性。但對于特殊景觀需求下的草花混播景觀評價仍有待進一步完善。