基于AHP的柳州市木本植物观花价值研究

马翠平 陈翠玉

（广西生态工程职业技术学院，广西 柳州市 545004）

园林绿化是现代城市对植物景观最基本的要求，园林美化会给人们带来更好的视觉享受，目前，柳州正在大力打造“花园城市”，势将柳州建设成为绿色宜居的生态城市。在观赏植物中，观花树种以其繁多的种类、良好的生态效益和观赏价值而占据着十分重要的位置，是城市园林绿化的重要材料[1]。本文利用层次分析法对柳州市木本观花植物观赏价值进行量化评价，可为柳州“花园城市”打造和北部生态新区建设提供一定的借鉴。

层次分析法（AHP）是一种定性和定量相结合的决策分析法，可将人的主观判断进行量化进行客观描述[2]。通过对每一层次中的每两个元素的相对重要性给予定量表示，并在它们之间进行比较、判断和计算，最后计算出所有相关元素的权重，以便更有效地分析问题和解决问题[3]。已广泛应用于植物应用评价[4]、植物景观综合评价[5-6]和观赏性评价[7]方面的研究。

1 地理概貌

柳州市位于广西壮族自治区中北部，地处北纬23°54′～26°03′，东经108°32′～110°28′ 之间。属于中亚热带季风气候区，雨水充沛，气候温暖，夏长冬短，日照适中，非常适宜植物生长，观花植物资源丰富。

2 研究方法

2016年1月至2019年8月采用总体普查和重点详查的方法，重点以柳州的园博园、雀儿山公园、马鹿山公园、河东公园、龙潭公园及柳侯公园等6个园林绿地为具体调查对象，详细调查并记录木本观花植物的花色、开花时长、开花季节、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果实、叶片和树姿。

建立层次分析模型（AHP 法），采用Yaahp 软件对数据进行处理，计算相关元素的权重，并进行分析。

3 构建观赏特性综合评价体系

3.1 建立AHP模型

采用层次分析法构建综合评价体系[8]，建立AHP模型（见图1），该模型分为三层：第一层目标层（A），对柳州市木本观花植物的观赏效果进行综合评价；第二层准则层（B）为影响观赏效果的三个方面，观花特性，生物学特性及附加特性，记为B1、B2和B3；第三层方案层（C）为影响观赏效果的主要因子，花色、开花时长、开花季节、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果实、叶片和树姿，记为C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11。对准则层和方案层中的评价指标两两进行比较，构建判断矩阵。

根据柳州市木本观花植物观赏价值评价层次分析模型，通过九级标度法[9]对各层次指标相对重要性进行表示，求其平均值，构建判断矩阵，然后检验判断矩阵的一致性。

图1 木本观花植物观赏特性评价层次分析结构（AHP模型）

3.2 各层次间权重值的计算

3.2.1 确定各因素比例标度 将各层次评价因素两两比较，用1～9 之间的整数及倒数进行标度（见表1），倒数代表两个因子的反比较[10-11]。

表1 1～9级标度的标准含义

3.2.2 确定判断矩阵及权重系数 通过比较各因素的相对重要性确定其相对权重，评价因子的权重体现了该指标在评价体系中的相对重要性[12]。采用表1 的标度法，两两因子相互比较，构建判断矩阵AB、B1-C、B2-C、B3-C，详见表2、表3、表4和表5。

通过各判断矩阵的最大特征值，计算出对应的特征向量，并进行归一化处理，求得各观赏特性的权重系数Wi。

表2 A-B判断矩阵

表3 B1-C判断矩阵

表4 B2-C判断矩阵

表5 B3-C判断矩阵

3.2.2.1 W和λmax的根法计算步骤及公式

按照以下步骤分别求出各观赏性状的权重向量W、最大特征根λmax。

（3）将方根向量归一化处理后得出λ各观赏性状的权重向量

（4）计算AW（A为矩阵）；

3.2.2.2 计算各层元素的组合权重

用同一层次单排序的结果计算针对上层次而言本层次所有元素重要性的权重值，同时，按照3.3.1步骤中的一致性检验方法进行一致性检验。

从权重系数（Wi）来看，在观花特性、生物学特性和附加特性三个因子中，观花特性B1的W 最大，说明观花特性是观赏效果最重要的指标，在观花特性中，花色C1的权重系数最大（0.4175），在生物学特性中，花感C6的权重系数最大（0.5695），在附加特性中，果实C9的权重系数最大（0.5396）。从各性状综合评价中的权重来看（见表6），花色权重最大，其次为开花时长，再次为花感。

表6 评价中各指标的综合权重系数

3.3.2 对判断矩阵进行一致性检验 为检验矩阵的一致性是否符合要求，需计算它的一致性指标CI[13]。CI 与同阶平均随机一致性的指标RI 之比称为该判断矩阵的随机一致性比率，记为CR。当CR＜0.1时，判断矩阵具满意的一致性，否则就需要对判断矩阵进行调整。RI取值见表7。计算公式如下：

表7 1～9矩阵的平均随机一致性指标

由表8 可知，各判断矩阵的CR 值均＜0.10，通过 一致性检验，说明所构建的判断矩阵均合理。

表8 判断矩阵一致性检验指标值

3.4 观赏特性评价

柳州市木本观花植物观赏效果评价因子花色、开花时长、开花季节、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果实、叶片和树姿的权重分别为0.2616、0.1674、0.1128、0.0604、0.0244、0.1593、0.0931、0.0272、0.0505、0.028和0.0153。使用百分制赋值法对各评价因子进行赋值[14]，详见表9。

表9 观赏特性评价指标的百分制赋值

（续上表）

4 结果与分析

将观赏效果中各评价因子总权重值（见表6）与赋值（见表9）分别相乘，将乘积求和，可获得各木本观花植物观赏效果最终分值的排列顺序（见表10）。分值越高表示观赏价值越高，反之越低。对降序分值进行分析后，将分值≥85 评为Ⅰ级（观赏价值较高），分值在80～84 之间的评为Ⅱ级（观赏价值高），分值在75～79之间评为Ⅲ级（观赏价值一般），分值≤小于74评为Ⅳ级（观赏价值差）。

表10 观花植物观赏价值总分

（续上表）

由表10可知，柳州市公园木本观花植物的观赏价值综合得分为55.488～90.929。根据得分情况，可将柳州市公园木本观花植物划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级四个等级，综合得分Ⅰ≥85的观赏价值较高，综合得分75＜Ⅱ≤85 的观赏价值高，综合得分65＜Ⅲ≤75的观赏价值中等，综合得分Ⅳ≤65的观赏价值差，详见表11。

表11 观花植物观赏价值汇总表

研究结果表明，观赏价值高的植物具有以下几个特点，一是花色奇特如巴西野牡丹、蓝花楹、紫藤、紫薇，能营造梦幻的空间效果；二是花期长，如鸡蛋花、黄槐、光叶子花、龙船花，几乎全年都开花；三是新春佳节期间开花正红色且茂盛，营造喜庆氛围，如宛田红花油茶；四是花色丰富，如朱槿、山茶、光叶子花、龙船花；五是大面积规模种植应用，如洋紫荆目前是柳州城市主打木本观赏花卉，道路边、公园里大量种植洋紫荆，每年三、四月洋紫荆盛花期，柳州这座城市就像是花的海洋，美得恍如仙境。