基于层次分析法的景观林配置评价

薛凌云，罗洁明，陈昌雄*，郭秀平

（1.福建农林大学 林学院，福建 福州 350002；2.武夷山国家公园执法支队，福建 武夷山 354300）

近年来随着城市空间的扩大、经济的快速发展和现代生活节奏加快，人们产生工作和生活上的压力，进而追求一个放松、休闲的环境和去处，因此对于森林生态旅游的需求也在不断增强，希望贴近自然、回归自然[1]。森林公园是城市居民近距离接触、认识森林的一种方式，体现森林对于人们身心健康的价值，提高居民的生活质量以及幸福感[2]。就森林公园景观配置而言，不仅考虑景观搭配是否合理，更要考虑景观表达效果对居民的心理感受，以及注重森林公园生态的可持续发展[3]。本文选择层次分析法对龙岩国家森林公园景观林配置进行研究，并结合专家打分法得出评价结果，目的在于为森林公园的景观林配置提供理论依据。

1 国内外研究现状

20世纪60年代美国开展景观评价，通过立法建立了规范的程序来对景观的视觉美学进行评价[4]，在随后理论和实践的研究中景观质量评价得到重视并迅速发展，Daniel等[5]认为21世纪的景观质量评价是景观与人们自身感知相互作用的过程。景观评价主要以视觉研究为主，近几年开展了对听觉、嗅觉等其他感官评价研究[6-7]。

我国将景观林作为一类森林进行研究始于20世纪50年代[8]，以树种选择为首要重点。曹冠婷[9]通过SBE法对研究区内不同配置模式的景观林进行研究，并构建了模型，分析了景观要素与美景度二者的关系。杨阳等[10]对研究区内的景观视觉质量进行评价，利用主成分分析法对影响视觉质量的因子进行分析。梁梦琦[11]通过层次分析法对研究区内植物群落景观进行评价,并通过调查问卷的方式，得出评价结果。柴思宇等[12]对国外在树种选择指标进行归纳总结，指出选择树种要考虑生态习性、美学特征、功能及地形4个方面的影响，对我国的树种种植选择有着重要的参考价值。

2 研究地自然条件和研究资料

龙岩国家森林公园位于福建省西部，地处福建省龙岩市新罗区北部中低山地区，属亚热带海洋性季风气候。森林公园山区年平均温度16.4°C，年均降水量1 855 mm，山区无霜期一年270 d，相对湿度76%，全年温暖多雨，适合亚热带植物生长。森林公园内以喀斯特地貌为特色，地质构造多样，形成了各具特色的山林景观。土壤以红壤类为主呈酸性，土壤pH值为4～5。森林公园内植被生长旺盛，野生动植物资源丰富。森林覆盖率超过91%，是龙岩主要林区之一。

本文数据主要来源于当地林业站提供《小班一览表》以及《龙岩国家森林公园总体规划》，根据《小班一览表》对研究区内的植被种植情况进行了解研究，在此基础上，对研究区内的景观林进行实地调查，结合《龙岩国家森林公园总体规划》对景观林配置提出合理建议。

3 研究方法

3.1 评价方法

森林公园景观林配置评价体系的构建，首先选择不同的评价指标进行评价，运用层次分析法来确定各因子的权重，建立评价模型，并结合专家打分法得出评价结果，主要对景观林的种植，观赏及其他功能进行评价。

层次分析法 （analytic hierarchy process，AHP）由美国运筹学家Saaty[13]于20世纪70年代提出，是一种逻辑分析的方法，实用性高、简便灵活，该方法在1981年通过学术会议传入中国[14]，并在各个领域得到广泛的应用。其方法是将一个复杂的问题分解为若干层次，再对每个分解后的问题再次进行细分，一般视情况分解2～4次。将每次分解出的各个问题进行成对比较分析，选择专家赋值法进行评价并构建判断矩阵，计算出相对权重并进行一致性检验，最终根据排序确定各因子对于原问题的重要性。

3.2 评价指标

3.2.1 选取原则

为保证结果的准确性，本研究选取森林公园景观林配置评价指标时，应主要遵循以下原则：

（1）科学性原则

评价指标的选择应该符合科学标准且可量化计算，能够客观且真实地反映龙岩国家森林公园的现况。

（2）可操作性原则

评价指标含义表达明确，在调查中需方便得到，避免盲目调查。评价因子需要具有可查性，才能反映森林公园的实际情况。

（3）全面性原则

评价因子应尽可能的全面描述景观林的各个功能，指标选取要具有代表性，避免主要因素的遗漏，以及层内因素之间的重叠。这样才能避免对森林公园进行片面的评价。

（4）适用性原则

根据龙岩国家森林公园的实际情况，选择评价因子要直观以及恰当，以确保评价系统的可行性。

3.2.2 指标的选取及模型构建

通过查阅国内相关景观林评价文献并根据评价指标选取原则，经过咨询森林公园工作人员以及有关专家，将龙岩国家森林公园景观林配置评价分为四层，确定了19个评价因子作为参评因子。

龙岩国家森林公园景观林配置评价模型由目标层（A）、综合层（B）、项目层（C）、因子层（D）构成。第一层为目标层构建评价体系的目标，对“龙岩国家森林公园景观林配置”的景观现状进行综合评价。第二层为综合层，由配置条件（B1）、观赏特性（B2）及配置功能（B3）3个评价因子构成。第三层为项目层，是对综合层的评价因子进行再次分层，共7个项目构成。第四层为因子层，共有19个评价指标，见图1。

图1 龙岩国家森林景观林配置综合评价层次结构模型Fig.1 Hierarchical model for comprehensive evaluation of forest configuration in Longyan National Forest Landscape

(1)坡度：降雨对于不同坡度的冲刷力度不同，同时影响着土壤的水分含量以及土壤营养流失，进而影响林木的生长发育。

(2)坡向：不同坡向之间由于光照条件的差异对于植被影响较大，同时对降雨也有明显的影响。

(3)海拔：海拔影响最大的因素是温度，海拔每升高100 m，气温下降0.62℃，其次是对于降水的影响，植被随着海拔高度的变化呈现垂直地带性。

(4)观赏距离：对于景观林之间的距离远近不同，游人的心理感受不同。一般来说，远景适合观赏整体美，而近景适合观赏细节美。

(5)可达性：特指景观可达性，即游人到达所观赏的景观林的容易程度，主要有时间、距离、费用来衡量。

(6)树形：指树木的整体形态，包括树根，树干及树冠等形状。树木的不同造型所形成各自风格更加吸引游人观赏。

(7)树叶：叶片的形状、颜色、大小和质感，树叶的叶脉，都可作为观赏的对象。

(8)花果：花和果实的色彩、香味、形状等较为吸引游人。

(9)视觉：景观视觉主要集中于色彩、形状、质感三个方面，不同人对于同样景观美的感受不同。

(10)嗅觉：嗅觉是一种远感，花和果实会产生不同的味道，主要以香味为主，部分林木也有着独自的气味。

(11)季相：是指植被随着四季变化而产生不同的色彩变化以及叶片、花、果实形状变化，景观林配置中运用季相变化可以突出季节感。

(12)林相：指的林冠层次以及林木的健康状况，林冠丰富、树种多样及健康，更加吸引游人。

(13)自然性：指景观林未被人为干扰的程度，由于天然林没有受到人为干扰，而保持着一定的稳定性。

(14)多样性：主要指物种多样性，景观林里物种越丰富，则更吸引游人。

(15)稳定性：主要包括抵抗力、恢复力、持久性和变异性四个方面，与物种多样性有着重要的关联。

(16)生长状况：景观林是否适应当地立地条件、生长速度是否受阻、以及林木是否健康等。

(17)观赏价值：是景观林对游人提供美感的程度，可以使人们旅游价值增加，令人保持舒适、愉快的心情。

(18)生态价值：景观林具有涵养水源与防风固沙，净化空气等功能。

(19)科研价值：景观林可进行调查与研究。

3.3 权重计算

3.3.1 构建判断矩阵

结合相关文献的研究，根据实际情况及询问相关人员，评价采用1-7及其倒数的标度进行构造两两判断矩阵，即：1，3，5，7代表的两个因子相比较时，一个因子与被比较因子同等重要，比较重要，十分重要，极度重要，2，4，6则表示处于中间值。倒数则为两个比较因子的反比，如表1所示。

表1 判断矩阵标度1-7及含义Tab.1 The means of Scale 1-7 of judgment matrix

3.3.2 计算权重集

在构造出相应的判断矩阵后，可计算出矩阵的权重集，即为矩阵最大特征向量归一化后的集合W。计算步骤如下：[15]

（1）计算矩阵每一行乘积

式中：aij为因子ai对因子aj的重要性。

（2）对矩阵每一行乘积开n次方得到矩阵最大特征向量

（3）对求出的特大特征向量进行归一化处理

计算得出的特征向量Wi=[W1W2W3…Wm]T即为每层因子对另一个因子的重要性权重值。

3.3.3 一致性检验

为了确保评价结果的可靠性以及证明结果的合理性，需要进行一致性检验，必须经过一致性检验才能进行层次的排序。检验方法如下：

（1）根据判断矩阵求出其最大特征值，即为判断矩阵特征向量的特征值：

（2）根据所求的λmax，计算一致性指标（CI）

（3）根据矩阵阶数，选择对应的平均随机一致性指标（RI）[16]，如表2所示。

表2 平均随机一致性指标Tab.2 The average random consistency index

（4）计算随机一致性比率（CR）

当CR＜0.100时，说明该判断矩阵具有较好的一致性，权重分配合理。反之当CR≥0.10，则说明判断矩阵不被接受，需要重新对矩阵进行调整。

4 结果与分析

4.1 评价结果

本研究采用专家赋值法对两两判断矩阵进行打分，为了使计算出的权重值更加准确、科学，将权重计算问卷发放给30位专家进行填写，专家主要由森林公园所在地的林业局及各林业站技术人员、福建农林大学相关专业的老师等构成。

将每份调查问卷的评分整理并构建相应的判断矩阵，并对各层次进行一致性检验并计算权重系数，取30位专家对于某一评价因子的权重系数的平均数作为这一评价因子的最终权重，之后对各层次的权重重新进行归一化处理，得到最终权重如表3所示。此次的30份调查问卷构建的判断矩阵均能通过一致性检验，表示专家组成合理。

表3 龙岩国家森林公园景观林配置评价因子权重值结果表Tab.3 Weight value of landscape forest allocation evaluation factor in Longyan National Forest Park

4.2 结果分析

由表3可知，龙岩国家森林公园景观林配置综合评价综合层的观赏特性（B2）权重最高，其次是配置功能（B3），最后是配置条件（B1）。对于森林公园的景观林来说，观赏特性占有将近50%的权重，景观林的观赏特性是从游人的角度出发，是吸引游人观赏、游玩的关键。而配置功能从景观林管理角度出发，景观林的林木健康可以增加自身的景观价值，因此配置功能则提供游人游玩、观赏的保障。虽然配置条件的权重最低，但在景观林的树种选择上，要根据立地条件以及观赏条件来选择，是景观林能否良好生长的前提。

从项目层来看，观赏部位（C3）的权重最高，占项目层七个指标综合权重的20%以上，而观赏感受（C4）权重最低，说明在进行景观林配置时要选择树形、树叶、花果不同的树种来组成，避免树种的单一造成景观的单调。而观赏条件（C2）和景观价值（C7）的权重相差不大，在景观林配置中要对这两项同样重视，要考虑游人对景观林的观赏距离以及到达景观林的难易程度，同时关注景观林自身林地和林木的价值，对景观林进行养护管理。

在因子层中，根据排名，前三名分别为观赏距离（D4）、花果（D8）和多样性（D14），前两种因子的权重都大于0.1，第三名权重则接近0.1，说明在景观林配置时应重点关注这三种因子。排在最后三位则是自然性（D13）、坡度（D1）、嗅觉（D10），三者的权重均接近于0.02，三者权重之和小于0.1，可以得知前三名的权重远大于最后三者，说明景观林的景观视觉效果比其散发出的气味更加吸引游人，而坡向以及自然性则是主要影响树木自身的生长发育，进而间接对游人产生吸引力。

5 结论与讨论

本研究运用层次分析法，选择合适的评价因子结合专家打分确定各项因子的权重，龙岩国家森林公园景观林配置评价模型由1个目标层（A）指标、3个综合层（B）指标、7项目层（C）指标、19个因子层（D）评价因子构成。综合层中观赏特性权重最高，配置条件最低，说明在景观林配置时，因首要关注对游人产生视觉效果。在项目层中，观赏部位权重最大，观赏感受权重最低，表明在景观林的树形、花果及树叶的形状、颜色、质感较为吸引游人观赏。在因子层中，观赏距离权重远大于嗅觉，说明同一片景观林在不同的距离观赏会产生不同的观赏的感受，应选择恰当的距离对景观林进行观赏。

根据龙岩国家森林公园的实地调研情况以及结合景观林配置评价结果，森林公园内植物资源丰富且植被保护良好，主要为次生常绿阔叶林、针阔叶混交林、竹林为主。大部分天然林以针阔混交林、常绿落叶阔叶混交林为主，处于游人不易到达的林地，可达性较差。而游人容易到达的林地则以竹林为主。

对于天然林，由于林分疏密不均，次生常绿阔叶林可以在较为稀疏的林地上进行补值，适当增加乔木和灌木的数量以及种类，在垂直结构上，营造出多层次的视觉效果。而针阔叶混交林，森林公园里主要以杉木和马尾松为主，林分结构单一，需要增加阔叶林的比例，增加物种多样性，保证生态系统的稳定性。而对于游人容易到达的竹林，则伐去有病虫害、衰老的竹子，同时补种一些色彩鲜艳花灌木、添加地被层植物以及一些造型奇特的景观石，增加竹林的景观效果。同时可以适当在林地周围或景观林中布置步道供游人散步，使得游人可以更加接近观赏。

对于树种的选择，应该注重乡土树种的使用，将乡土树种与外来树种搭配使用，在增加景观效果同时使得植物群落生态功能合理。森林公园内景观多以绿色为主，季相变化不明显，可以选择秋叶色树种进行补植，来丰富季相的变化。如乌桕、木荷、深山含笑等。在灌木的选择上，选择花色较为艳丽，花型大的花灌木，如毛杜鹃、紫薇、木芙蓉等。在地被植物的选择上，可选择草本花卉或者观叶的地被植物。如百日草、合果芋、冷水花等。