基于AHP的柳州市木本植物觀花價值研究

馬翠平 陳翠玉

（廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州市 545004）

園林綠化是現(xiàn)代城市對植物景觀最基本的要求，園林美化會給人們帶來更好的視覺享受，目前，柳州正在大力打造“花園城市”，勢將柳州建設(shè)成為綠色宜居的生態(tài)城市。在觀賞植物中，觀花樹種以其繁多的種類、良好的生態(tài)效益和觀賞價值而占據(jù)著十分重要的位置，是城市園林綠化的重要材料[1]。本文利用層次分析法對柳州市木本觀花植物觀賞價值進行量化評價，可為柳州“花園城市”打造和北部生態(tài)新區(qū)建設(shè)提供一定的借鑒。

層次分析法（AHP）是一種定性和定量相結(jié)合的決策分析法，可將人的主觀判斷進行量化進行客觀描述[2]。通過對每一層次中的每兩個元素的相對重要性給予定量表示，并在它們之間進行比較、判斷和計算，最后計算出所有相關(guān)元素的權(quán)重，以便更有效地分析問題和解決問題[3]。已廣泛應(yīng)用于植物應(yīng)用評價[4]、植物景觀綜合評價[5-6]和觀賞性評價[7]方面的研究。

1 地理概貌

柳州市位于廣西壯族自治區(qū)中北部，地處北緯23°54′～26°03′，東經(jīng)108°32′～110°28′ 之間。屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨水充沛，氣候溫暖，夏長冬短，日照適中，非常適宜植物生長，觀花植物資源豐富。

2 研究方法

2016年1月至2019年8月采用總體普查和重點詳查的方法，重點以柳州的園博園、雀兒山公園、馬鹿山公園、河?xùn)|公園、龍?zhí)豆珗@及柳侯公園等6個園林綠地為具體調(diào)查對象，詳細調(diào)查并記錄木本觀花植物的花色、開花時長、開花季節(jié)、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果實、葉片和樹姿。

建立層次分析模型（AHP 法），采用Yaahp 軟件對數(shù)據(jù)進行處理，計算相關(guān)元素的權(quán)重，并進行分析。

3 構(gòu)建觀賞特性綜合評價體系

3.1 建立AHP模型

采用層次分析法構(gòu)建綜合評價體系[8]，建立AHP模型（見圖1），該模型分為三層：第一層目標層（A），對柳州市木本觀花植物的觀賞效果進行綜合評價；第二層準則層（B）為影響觀賞效果的三個方面，觀花特性，生物學(xué)特性及附加特性，記為B1、B2和B3；第三層方案層（C）為影響觀賞效果的主要因子，花色、開花時長、開花季節(jié)、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果實、葉片和樹姿，記為C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11。對準則層和方案層中的評價指標兩兩進行比較，構(gòu)建判斷矩陣。

根據(jù)柳州市木本觀花植物觀賞價值評價層次分析模型，通過九級標度法[9]對各層次指標相對重要性進行表示，求其平均值，構(gòu)建判斷矩陣，然后檢驗判斷矩陣的一致性。

圖1 木本觀花植物觀賞特性評價層次分析結(jié)構(gòu)（AHP模型）

3.2 各層次間權(quán)重值的計算

3.2.1 確定各因素比例標度 將各層次評價因素兩兩比較，用1～9 之間的整數(shù)及倒數(shù)進行標度（見表1），倒數(shù)代表兩個因子的反比較[10-11]。

表1 1～9級標度的標準含義

3.2.2 確定判斷矩陣及權(quán)重系數(shù) 通過比較各因素的相對重要性確定其相對權(quán)重，評價因子的權(quán)重體現(xiàn)了該指標在評價體系中的相對重要性[12]。采用表1 的標度法，兩兩因子相互比較，構(gòu)建判斷矩陣AB、B1-C、B2-C、B3-C，詳見表2、表3、表4和表5。

通過各判斷矩陣的最大特征值，計算出對應(yīng)的特征向量，并進行歸一化處理，求得各觀賞特性的權(quán)重系數(shù)Wi。

表2 A-B判斷矩陣

表3 B1-C判斷矩陣

表4 B2-C判斷矩陣

表5 B3-C判斷矩陣

3.2.2.1 W和λmax的根法計算步驟及公式

按照以下步驟分別求出各觀賞性狀的權(quán)重向量W、最大特征根λmax。

（3）將方根向量歸一化處理后得出λ各觀賞性狀的權(quán)重向量

（4）計算AW（A為矩陣）；

3.2.2.2 計算各層元素的組合權(quán)重

用同一層次單排序的結(jié)果計算針對上層次而言本層次所有元素重要性的權(quán)重值，同時，按照3.3.1步驟中的一致性檢驗方法進行一致性檢驗。

從權(quán)重系數(shù)（Wi）來看，在觀花特性、生物學(xué)特性和附加特性三個因子中，觀花特性B1的W 最大，說明觀花特性是觀賞效果最重要的指標，在觀花特性中，花色C1的權(quán)重系數(shù)最大（0.4175），在生物學(xué)特性中，花感C6的權(quán)重系數(shù)最大（0.5695），在附加特性中，果實C9的權(quán)重系數(shù)最大（0.5396）。從各性狀綜合評價中的權(quán)重來看（見表6），花色權(quán)重最大，其次為開花時長，再次為花感。

表6 評價中各指標的綜合權(quán)重系數(shù)

3.3.2 對判斷矩陣進行一致性檢驗 為檢驗矩陣的一致性是否符合要求，需計算它的一致性指標CI[13]。CI 與同階平均隨機一致性的指標RI 之比稱為該判斷矩陣的隨機一致性比率，記為CR。當CR＜0.1時，判斷矩陣具滿意的一致性，否則就需要對判斷矩陣進行調(diào)整。RI取值見表7。計算公式如下：

表7 1～9矩陣的平均隨機一致性指標

由表8 可知，各判斷矩陣的CR 值均＜0.10，通過 一致性檢驗，說明所構(gòu)建的判斷矩陣均合理。

表8 判斷矩陣一致性檢驗指標值

3.4 觀賞特性評價

柳州市木本觀花植物觀賞效果評價因子花色、開花時長、開花季節(jié)、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果實、葉片和樹姿的權(quán)重分別為0.2616、0.1674、0.1128、0.0604、0.0244、0.1593、0.0931、0.0272、0.0505、0.028和0.0153。使用百分制賦值法對各評價因子進行賦值[14]，詳見表9。

表9 觀賞特性評價指標的百分制賦值

（續(xù)上表）

4 結(jié)果與分析

將觀賞效果中各評價因子總權(quán)重值（見表6）與賦值（見表9）分別相乘，將乘積求和，可獲得各木本觀花植物觀賞效果最終分值的排列順序（見表10）。分值越高表示觀賞價值越高，反之越低。對降序分值進行分析后，將分值≥85 評為Ⅰ級（觀賞價值較高），分值在80～84 之間的評為Ⅱ級（觀賞價值高），分值在75～79之間評為Ⅲ級（觀賞價值一般），分值≤小于74評為Ⅳ級（觀賞價值差）。

表10 觀花植物觀賞價值總分

（續(xù)上表）

由表10可知，柳州市公園木本觀花植物的觀賞價值綜合得分為55.488～90.929。根據(jù)得分情況，可將柳州市公園木本觀花植物劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級四個等級，綜合得分Ⅰ≥85的觀賞價值較高，綜合得分75＜Ⅱ≤85 的觀賞價值高，綜合得分65＜Ⅲ≤75的觀賞價值中等，綜合得分Ⅳ≤65的觀賞價值差，詳見表11。

表11 觀花植物觀賞價值匯總表

研究結(jié)果表明，觀賞價值高的植物具有以下幾個特點，一是花色奇特如巴西野牡丹、藍花楹、紫藤、紫薇，能營造夢幻的空間效果；二是花期長，如雞蛋花、黃槐、光葉子花、龍船花，幾乎全年都開花；三是新春佳節(jié)期間開花正紅色且茂盛，營造喜慶氛圍，如宛田紅花油茶；四是花色豐富，如朱槿、山茶、光葉子花、龍船花；五是大面積規(guī)模種植應(yīng)用，如洋紫荊目前是柳州城市主打木本觀賞花卉，道路邊、公園里大量種植洋紫荊，每年三、四月洋紫荊盛花期，柳州這座城市就像是花的海洋，美得恍如仙境。