基于直觉模糊多属性决策方法的沙漠公园旅游环境影响评价指标体系构建初探*

赵红霞，张秀卿

(内蒙古农业大学 林学院，呼和浩特 010019)

基于直觉模糊多属性决策方法的沙漠公园旅游环境影响评价指标体系构建初探*

赵红霞，张秀卿

(内蒙古农业大学 林学院，呼和浩特 010019)

在总结归纳了沙漠旅游环境影响评价的相关文献基础上，分析了现有沙漠旅游环境影响评价的特点及存在的局限性。为了更有效地解决在不确定因素影响下对沙漠公园旅游环境影响评价指标体系建立的问题，以内蒙古库布其七星湖沙漠公园为例，通过应用基于信息熵和D-S证据理论的直觉模糊多属性决策方法，建了立评价指标体系模型，尝试从自然生态环境影响、社会文化环境影响、经济环境影响三个方面入手，建立一套层次分明、结构精准、可操作性强的指标体系，包括8个二级指标37个三级指标，以期为沙漠公园有效开展旅游环境影响评价提供一定的借鉴意义。

直觉模糊；多属性决策；旅游环境影响评价；沙漠公园

“要像保护我们的眼睛一样保护我们的生态环境”，习总书记的这句话充分说明了生态文明建设的重要性。防沙治沙在生态文明建设中有着战略性的地位。沙漠公园作为防沙治沙事业的重要组成部分，不仅在创新治沙新模式、推动生态文明建设、促进区域经济发展等方面具有积极意义，而且可以作为一类特色旅游产品加以大力推广[1]。沙漠资源具有特殊性和脆弱性，在沙漠公园的开发和建设中一定要避免盲目发展和低水平建设，以免造成不可逆的生态环境破坏，中国沙漠公园开发建设刚刚起步，所以需要因地制宜地统筹规划辖区内沙漠公园的发展规模、建设重点，并注重环境保护。在对沙漠公园进行旅游开发时要充分保护沙漠生态系统完整性、维护沙漠生态进程和生态服务功能，所以宏观地考虑旅游带来的环境影响并制定一套科学合理的旅游环境影响评价体系、评价方法和模型等，具有十分重要的理论与实践意义。而选择有效性、实用性强的评价指标体系和模型又是关键所在。国内外虽然已形成了较为系统的旅游环境影响评价方法[2]，但深入研究沙漠型旅游景区环境影响评价的文献并不多，国内对沙漠旅游环境影响的研究主要集中在沙漠旅游活动及开发对沙漠环境的影响[3]和沙漠景区旅游环境容量研究[3-5]这两个方面，尚无统一的旅游环境影响评价指标体系。现有的综合评价指标体系存在的主要问题在于只注重确定性因素的影响，对不确定性因素的存在不重视[6]，影响了评价的科学性。因此，综合评价与现实决策问题进一步相结合的必然趋势将是集中在基于评价值是不确定数的模糊综合评价方面的研究[2]。直觉模糊信息融合决策理论作为评价决策研究的一个热点，已经成功应用于医疗诊断[7]、图像融合[8]、环境评估[9-10]等领域。综上所述，通过构建基于直觉模糊多属性决策的沙漠公园评价体系，以期通过实证研究分析评价结果，为沙漠公园旅游环境影响评价提供一定的方法支撑和现实依据。

1 材料与方法

1.1 评价指标体系指标的选取

影响沙漠公园旅游环境的因素很多，但专门针对沙漠公园的相关研究较少。国内相关学者从2009年开始对宁夏、内蒙古等地区的沙漠旅游地区环境方面的问题进行较为深入的研究[3-5，11-20]。对比文献可以总结出国内关于沙漠旅游及沙漠地质公园旅游环境影响评价方面还没有形成系统的理论和实践。没有明确系统的综合评价的指标体系，评价方法虽然提出了一些定量化的模糊数学、层次分析法等，但或多或少都存在评价体系不够全面或评价方法不够深入的缺点。从2010年到2016年针对沙漠旅游等方面的研究一方面是提出一些综合评价的指标体系及模型，如针对旅游活动对沙漠生态环境影响进行了系统研究，采用模糊评价法构建了评价指标体系，以宁夏沙漠景区为例进行了环境评价[3]；另一方面是从宏观的角度分析旅游开发模式及活动对沙漠环境的影响，如提出荒漠生态旅游资源及开发模式的探讨[4]。有学者以宁夏沙湖和沙坡头旅游景区为例提出了干旱半干旱地区的旅游景区循环经济评价指标体系[5]；针对沙坡头沙漠旅游开发的环境影响进行了初步分析[11](表1)。2012年后，研究方向主要集中在沙漠生态旅游资源开发与竞争力研究方面，有学者分别针对中国沙漠生态旅游资源开发[12]、风沙地貌地质公园保护与开发[13]、沙漠旅游地适宜性评价[14]等方面进行研究。还有学者根据沙漠旅游地发展模式的特征要素，构建了沙漠旅游地评价模型，以此评价了各沙漠地区的旅游发展潜力[15]。有学者研究沙漠型景区游步道沿线生态环境对踩踏干扰的响应，采用既成事实法就景区游步道沿线生态环境对踩踏干扰的响应进行调查研究[16]。对沙坡头旅游区旅游环境容量进行动态测评，提出优化和调控措施[18]；针对巴丹吉林沙漠景区旅游环境容量提出旅游空间环境容量和旅游生态环境容量是旅游开发的瓶颈[18]；以沙坡头和巴丹吉林景区为例沙漠旅游景区价值评估研究[19]。从2010～2016年研究结果可以看出，学者们针对沙漠旅游环境影响有关的指标体系进行了探讨和相应的研究，具有重要的参考意义。

表 1 沙漠旅游环境影响评价指标研究内容汇总表

国内学者在旅游环境影响评价方面考虑的因素主要集中在社会、生态、经济等方面，基本的观点较一致。结合国家对沙漠公园的定位以及相关的研究基础，沙漠公园旅游环境影响如果按照层级关系进行划分的话，将指标体系分为3个层级是较为合理的。一级指标分为社会文化环境影响、经济环境影响、自然生态环境影响3个方面，这3个方面既相互独立又相互联系，可以反映沙漠公园的环境状况。社会文化影响又分为物质文化影响、行为文化影响、精神文化影响3个二级指标；经济影响又分为经济系统影响和动力系统影响2个二级指标；自然生态环境影响又分为游览环境影响、环境要素影响和生态特征影响3个二级指标。每个二级指标又有多个三级指标。三级指标的权重确定与排序问题是指标体系建立的关键，有些指标是描述性的指标，有些是可测性的指标，可测性指标有量化的数量关系，更加客观，但是描述性指标有些评价值是不确定值的，这些不确定值的赋权是一个比较复杂的工作，只有进行更客观量化的筛选，使指标体系更趋于合理化，才能令最终评价结果更具有客观性更趋于理想化的结果。

1.2 研究方法

在直觉模糊多属性决策理论研究中，客观量化属性权重与直觉模糊信息集成是决策的两个关键点。针对这两个关键点，涌现出大量的研究成果，具有代表性的研究成果包括在直觉模糊信息融合决策方面提出了一系列基本概念、定义和定理，建立了直觉模糊信息融合决策理论的基本框架和模型，并提出了一系列直觉模糊信息融合决策方法和模型等[21-25]。在多属性决策问题中，对于熵的研究也受到了极大的关注，引发了学者们的研究热潮。有学者分别提出基于相对熵的多属性决策排序方法[9]和基于相对熵的多属性决策组合赋权法[10]。可以发现，在多属性决策问题中，相对熵有着独到的优势。

D-S证据理论自1976年提出后[26]就吸引了大批学者继续研究。由于该理论具有处理不确定性的能力以及在工程实践中表现出来的使用性能，所以D-S理论得到了广泛的应用，尤其在信息融合中运用的很是广泛。因此，主要针对三级指标采用基于信息熵和证据理论的直觉模糊多属性决策模型进行权重的确定与排序。最终的目的是：通过决策模型的建立，对指标进行筛选和排序，最终确定评价指标体系。

1.3 评价指标体系决策模型建立

图 1 基于信息熵和证据理论的直觉模糊多属性决策模型Figure 1 Based on the information entropy and evidence theory of intuitionistic fuzzy multiple attributed ecision making model

针对沙漠公园的环境影响综合评价可以采用基于信息熵和证据理论的直觉模糊多属性决策方法。在直觉模糊信息融合决策问题中，需要解决属性赋权、属性信息的集成、以及确定决策方案的排序这3类问题。利用相对熵来求解权重问题，然后引入基于直觉模糊数的D-S理论融合方法，有效地解决了在属性权重已知或者属性权重完全未知的情况下的直觉模糊多属性决策问题。基于信息熵和证据理论的直觉模糊多属性决策模型[21]主要用来解决属性权重信息完全未知的决策问题，这一决策方法拟采取的主要步骤如图1所示。

1.3.1 问题描述

1.3.2 属性权重量化

αij和βij是X上的两个离散的随机概率分布，则αij和βij之间的相对熵D计算公式为：

D(αij，βij)=∑αij(x)log[αij(x)÷βij(x)]

为了保证αij(x)是连续的，即当αij(x)=0，βij=0，做如下修正：

又因为修正的相对熵I(αij，βij)是不均衡的，提出了平衡的计算方法，得到平衡的相对熵：

属性权重ωj的定义如下：

式中ρ(xi)表示αij和βij两个随机概率的相对熵。

1.3.3 信息集成

由D-S证据理论得出两个属性的融合方法为：

s.t.k=m1(x1)m2(x2)+m1(x2)m2(x1)

式中m1表示属性1；m2表示属性2；x1表示属于属性1的隶属度；x2表示属于属性2的隶属度；k表示属性1与属性2的融合系数。

由此推导出m个属性的融合方法并应用到决策矩阵D中，第i个决策方案的信息融合方式为：

Yi=mi1⊕mi2⊕…⊕mim

s.t.mij=dij；mij(x1)=αij；mij(x2)=βij；i=1，2，…，n；j=1，2，…，m

式中mij表示决策矩阵直觉模糊数；mij(x1)表示属性1的融合度；mij(x2)表示属性2的融合度。

1.3.4 决策模型

建立的直觉模糊多属性决策的决策模型为：已知决策矩阵D=(dij)n×m，首先根据信息熵进行属性权重量化，得出属性权重ωj∈(j=1，2，…，m)；然后，将属性权重ωj与直觉模糊数dij结合，利用D-S证据理论进行信息融合，得出Yi(i=1，2，…，n)；最后，对Yi进行排序。

2 实证分析

内蒙古拥有以草原大漠旅游为特色的乌兰布和沙漠旅游区、鄂尔多斯沙漠旅游公园、巴丹吉林沙漠旅游地等。2014年12月31日，国家林业局批复同意23个国家沙漠公园开展试点建设。内蒙古自治区有库布其七星湖、磴口沙金套海、乌审苏里格、乌海金沙湾、翁牛特勃隆克、奈曼宝古图六处沙漠公园确定为国家沙漠公园建设试点。这6个沙漠公园均具有沙漠景观资源独特、旅游资源富集、民俗文化资源深厚、交通区位优越的特点[27]。以库布其七星湖为例，采用基于信息熵和证据理论的直觉模糊多属性决策模型进行评价指标的选取，来验证决策模型的可行性和正确性。库布其七星湖沙漠公园位于鄂尔多斯市杭锦旗境内的库布齐沙漠腹地，旅游资源类型丰富，具有沙漠景观、丘陵景观、湖河景观、草原景观、湿地景观、绿洲景观等。

以自然生态环境一级指标层下的二级指标游览环境影响为例，考虑到库布其七星湖的基本条件，提出的三级指标中有以下备选指标：沙漠旅游资源特色、沙漠生态系统承载力、沙漠景观多样性、沙丘景观美誉度、沙漠旅游资源的完整度，现有5个指标Yi(i=1，2，3，4，5)可供选择，专家采用专家征询法，对涉及旅游、治沙、环境保护、植物学、生态学等领域的80位专家进行征询，利用5个评估指标(属性)对Yi(i=1，2，3，4，5)进行评估：G1——资源禀赋；G2——制约因素；G3——沙漠旅游资源分布状况；G4——景区吸引力；G5——可进入性。专家利用直觉模糊数dij(i，j=1，2，3，4，5)描述各个二级指标Yi(i=1，2，3，4，5)在评估指标Gi(i=1，2，3，4，5)下的特征，直觉模糊决策矩阵D如表2所示。

表 2 直觉模糊决策矩阵

实证分析：⑴利用相对熵计算属性权重的结果为G1=27.89%，G2=9.70%，G3=29.88%，G4=15.90%，G5=16.63%；⑵将权重附加到各个属性值上的结果如表3所示；⑶利用D-S理论进行融合的结果为Y1=(14.507e-6，0.130e-6)，Y2=(10.866e-6，0.069e-6)，Y3=(10.891e-6，0.194e-6)，Y4=(9.782e-6，0.026e-6)，Y5=(7.259e-6，0.173e-6)；⑷利用直觉模糊数的排序方法进行排序结果为Y1>Y2>Y3>Y4>Y5，即为方案的优劣性排序。实证分析结果表明：在这5个指标中，沙漠旅游资源的完整度排在最后，相对来说影响力较小，因此在进行指标体系的选取中可以考虑剔除。

表 3 直觉模糊决策矩阵的权重

表 4 沙漠公园旅游环境影响评价指标体系

对沙漠公园旅游环境影响评价指标进行筛选，最终得出的指标体系如表4所示。指标选取主要依据专家征询的建议与意见以及参考现有研究成果进行备选指标的筛选，然后再利用直觉模糊多属性决策方法对具体指标进行评估，根据最后评估的结果最终筛选出影响力较大、具有代表性的三级指标。

3 结论与讨论

为了更好地开发利用保护沙漠资源，对沙漠旅游环境能够进行更为客观准确的评价，针对沙漠公园旅游环境影响评价提出了基于信息熵和DS证据理论的决策方法，利用相对熵衡量概率分布差异性的特点，解决了属性权重客观量化问题。此外，基于直觉模糊集的本质，提出了基于D-S证据理论的直觉模糊信息决策方法，进一步建立了有效的决策评价模型，不仅完善了模糊决策理论体系，也为解决实际应用领域的不确定性决策问题提供了理论和技术支持，也为进一步完善沙漠公园环境影响评价评价指标体系提供了一种新的思路与方法。

在进行指标体系的建立中存在着很多的不足，比如一方面来说对于一些描述性的指标对其进行评估时需要更为严谨的系统性评估，现阶段主要还是采用专家征询的方式进行这些指标的判定，或多或少都会存在一些主观性的判断因素。另一方面，对于不同的研究区域由于本身自然地理条件、经济文化环境的差异，指标的选取方面会存在一定的差异性，针对这样的差异性如何在指标体系中更好的体现需要对模型进行进一步的修正和拓展。

总之，从新理论新的评价方法入手建立沙漠公园旅游环境影响评价指标体系，不失为一种新的尝试，能够为沙漠公园有效开展旅游环境影响评价提供一种新的思路。

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10.16832/j.cnki.1005-9709.2017.02.011

2016-12-13 基金项目：国家公益林行业基金资助项目(201204205)

赵红霞(1980-)，女，内蒙古呼和浩特人，讲师，硕士，从事生态旅游规划方面的研究，(电话)13789413111，(E-mail)zhxzhenlia@126.com。

F592.70

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1005-9709(2017)02-0055-06