基于粗糙集的中山市鄉土綠化樹種景觀評價研究

摘要：鄉土樹種是最能突顯當地特色的植物，其景觀評價可為它們今后的推廣與應用提供定性、定量的科學參考依據。以中山市30種鄉土樹種為研究對象，選擇花、葉、果等作為指標來建立評價指標體系，采用現場和室內評價的方法，通過粗糙集技術，獲得各樹種景觀的得分值，也為樹種的評價提供了一個有效的新途徑。

關鍵詞：粗糙集；鄉土樹種；景觀評價

文章編號：1671-2641（2015）04-0074-04

中圖分類號：S688

文獻標志碼：A

鄉土樹種景觀評價是針對經長期自然選擇，并適應了當地的氣候、土壤等條件的樹種，對其多方面特性進行定性和定量的描述與評價。對于景觀樹種的評價，目前多是層次分析法、美景度評判法（SBE法）和比較判斷法（LCJ法）等。為了提高鄉土樹種景觀評價的合理性、客觀性，本研究嘗試采用粗糙集理論對鄉土樹種個體進行景觀評價。

粗糙集理論（Rough Set）是模糊數學的新工具，用于分析數據，對于處理模糊、不精確和不確定性知識的描述與處理較為客觀。因此，采用粗糙集篩選出景觀價值較高的鄉土樹種來推進該城市美化環境的綠化建設工作是一項值得嘗試的研究。

1 鄉土樹種景觀評價指標體系

1.1 評價指標

1.1.1 評價指標的篩選

目前常用的評價指標篩選方法有頭腦風暴法、會內會外法、Delphi法等。這3種方法各有優缺點及其適用性，本研究根據實際情況及要求，選用Delphi法篩選評價指標。

Delphi法，即專家咨詢法，指的是采用匿名函詢的方式，把評價指標設計為問卷咨詢表，向專家們發放并對其進行調查，通過有控制的反饋，盡可能取得一致意見的專家調查法，實際上也是一個評價專家們集體交流信息的過程。

通過專家咨詢流程，綜合專家對各項評價指標重要性的意見，得出本研究的鄉土綠化樹種景觀評價指標是花、葉、果、莖枝、樹干、冠形、樹姿、葉量。

1.1.2 指標評分標準

樹種景觀評價過程具有抽象、主觀等特性，綜合專家們的意見，設定各指標的得分值如表l。其中，各項指標的評分值從好至差分別為3、2、l，共有8個評價指標，構建了樹種景觀評價的指標體系。

1.2 評價材料采集與評價

1.2.1 評價材料的采集

評價材料的采集在廣東省中山市樹木園中進行。研究選取了30種鄉土樹種，按照統一的攝影方法采集用于評價的照片。照片拍攝參照以下規范：

1）以一個樹種本身為主要對象，對象應占據照片的大部分面積；

2）同一個樹種選擇一樣的位置、角度進行拍攝，以樹種本身作為參考，伸縮鏡頭對觀察對象進行拍攝，得到遠、中、近三個距離的定位拍攝結果；

3）進行拍攝時選擇晴朗、光照條件基本一致的天氣；

4）使用同一臺單反照相機，型號為Canon600D，搭載1800萬像素CMOS，配備鏡頭18-55mmIS||’并始終使用三腳架。

獲得照片的同時，準備樹種的文字介紹資料及補充圖片。

1.2.2 評價步驟

為了保證評價結果的客觀性，本次評價方法由現場評定法和室內評價方法結合進行，評價者為風景園林學、林學等相關專業的專家及碩士研究生和本科生。

現場評定法即評價者對樹木進行實地觀察，每個樹種的觀察時間為10min，在設計好的評價表格上打分。該方法的優點在于可更直觀、清晰、客觀地評價樹種，但受費用、交通、樹種資源等因素的限制。

室內評價方法常用在景觀評價工作上，評價過程簡便，受外界的影響少，雖然沒有現場評定那么直觀，但更具系統性。本次室內評價方法參照風景林評價中的SBE法，使用PowerPoint軟件播放評價對象照片，再由評價者對8項指標進行打分。

1.3 評價指標得分

通過計算由現場評定法與室內評價方法得出的針對各個樹種各個指標的平均分，得到中山市30種鄉土樹種景觀評價得分表（表2）。

由表2得知，較有名的觀花樹種如宮粉紫荊、紅花羊蹄甲、二喬玉蘭、深山含笑、白蘭、杜鵑紅山茶等，在“花”這一項評價指標上皆獲得了3分的最高評分；另外對于紅車、竹柏及黃桐等觀葉樹種，在“葉”這一項評價指標上得到滿分；蒲桃、鐵冬青、千果欖仁、五月茶、白顏樹這些典型觀果樹種，同樣在“果”這項評價指標上得分最高。另外，所選的30個樹種當中，沒有哪個樹種的景觀特性明顯差于其它樹種，即這些樹種的景觀特性在不同的方面都具有不同程度的優勢。

2 基于粗糙集的鄉土樹種景觀價值的綜合評價

2.1 評價指標信息表的設定

經獲取上述表2的數據和對其進行處理后，得出各因子的得分值。景觀價值評價因子提取如表3所示。表3中的U為論域，U={e1，e2，…，e30}，指的是對象的非空有限集合，是鄉土樹種景觀評價中樹種的集合。C是屬性集合，C={Cl，C2，…，C8}，即為所有景觀評價指標集的集合，一個屬性有相對應的一個評價指標。本研究設置的決策屬性為：D——景觀價值強度，D=C1+C2+C3√3，得到分值：3-優，2-良，1-一般。

2.2 指標集約簡

指標集的約簡過程指的是在已設定的樹種景觀評價指標集中，用粗糙集的屬性約簡算法剔除冗余的指標，獲取對于評價目標最重要的一個或幾個指標集。

當選擇指標體系時，通常為了更全面地反映景觀價值的強弱，會選擇盡可能多的指標和數據，且很難避免這些信息中存在冗余信息，這些冗余信息不僅會增添復雜因素，也會對評價的準確性產生一定程度的影響。本研究利用粗糙集理論在屬性約簡方面的強大功能，對評價指標進行篩選，指標篩選的過程實際上就是屬性約簡的過程。

從表4看出，條件屬性“花C1”“葉C2”“果C3”“莖枝C4”“冠形C6”對于決策屬性D的重要性分別為0.34、0.14、0.07、0.03、0.07，而其余3個條件屬性是冗余屬性，其在本決策表中的影響是可以不予考慮的。

2.3 指標權重計算

經過屬性約簡后的指標體系，得出約簡指標集Ci（i=l，2，3，4，6），通過約簡的定義可知，Ci是獨立的，即Ci中的屬性都是必要的；但是Ci中的屬性并不都是同等重要的，根據粗糙集中運用知識信息量對屬性重要度進行測算的方法，可以計算出各指標的重要度Wci（i=l，2，…，m）。

求條件屬性Ci（i=l，2，3，4，6）的約簡權重，代入客觀權重公式：

得到Wcl-Wc5數值為0.52、0.22、0.11、0 05、0.11。

2.4 綜合評價指數

運用粗糙集對中山市30個鄉土樹種的景觀價值進行評價，將指標權重值代入綜合判定式Z=WclYcl+Wc2YC2+…+WctYct（其中Yc1為信息表4中對應數值），求出每一個樹種的景觀綜合評價值，并將其進行排序，結果如表5。

從表5中可得知，中山市30種鄉土綠化樹種景觀價值綜合評價值，從大到小的排序為：深山含笑>石筆木>宮粉羊蹄甲>紅花羊蹄甲>火力楠>魚木>鐵刀木>千果欖仁>白蘭>儀花>紅花玉蕊>無憂樹>尖葉杜英>復羽葉欒樹>樂昌含笑>杜鵑紅山茶>蒲桃>二喬玉蘭>秋楓>桂花>假蘋婆>竹柏>鐵冬青>黃桐>五月茶>紅車>海紅豆>嶺南酸棗>白顏樹>土沉香。

通過比較8個排名靠前樹種的各項評價指標得分可發現，它們的有效評價指標得分都偏高。例如同時排名第一的深山含笑與石筆木，其花、葉、果、冠形4個評價指標均得滿分3分，在另一有效評價指標莖枝上，也取得較高的得分2分，因此最后得出的景觀價值綜合評價的值也是30個樹種中最高的。由此規律可以得出一個結論，在花、葉、果、莖枝、冠形——即約簡后的有效評價指標具有突出觀賞價值的樹種，就是景觀價值較高的樹種。另一方面，景觀綜合評價值偏低的樹種，并非在各個指標上都得分偏低。相對得分較高的樹種而言，這些樹種的個別景觀評價指標得分偏高，其余的評價指標得分均偏低。

3 結論

本研究的結果表明，采用粗糙集理論作為樹種資源的評價方法是可行的；深山含笑、石筆木、宮粉羊蹄甲、紅花羊蹄甲、火力楠等景觀價值綜合評價排名較前的鄉土樹種具有較大的市場潛力和推廣應用價值；所構建的鄉土綠化樹種景觀綜合評價體系，可為園林綠化建設上應用鄉土樹種提供科學的參考依據。但是，如何對鄉土樹種資源進行具體的選育、繁殖、推廣應用，使其能更合理、更科學地應用到美麗特色城市環境的建設中，提高城市的自身魅力及競爭力，還有待進一步探討。