基于AHP的柳州市木本植物觀花價值研究

馬翠平 陳翠玉

（廣西生態工程職業技術學院，廣西 柳州市 545004）

園林綠化是現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”，勢將柳州建設成為綠色宜居的生態城市。在觀賞植物中，觀花樹種以其繁多的種類、良好的生態效益和觀賞價值而占據著十分重要的位置，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”打造和北部生態新區建設提供一定的借鑒。

層次分析法（AHP）是一種定性和定量相結合的決策分析法，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元素的權重，以便更有效地分析問題和解決問題[3]。已廣泛應用于植物應用評價[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中北部，地處北緯23°54′～26°03′，東經108°32′～110°28′ 之間。屬于中亞熱帶季風氣候區，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、河東公園、龍潭公園及柳侯公園等6個園林綠地為具體調查對象，詳細調查并記錄木本觀花植物的花色、開花時長、開花季節、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 軟件對數據進行處理，計算相關元素的權重，并進行分析。

3 構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、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，構建判斷矩陣。

根據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構（AHP模型）

3.2 各層次間權重值的計算

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 之間的整數及倒數進行標度（見表1），倒數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 確定判斷矩陣及權重系數 通過比較各因素的相對重要性確定其相對權重，評價因子的權重體現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，計算出對應的特征向量，并進行歸一化處理，求得各觀賞特性的權重系數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重

用同一層次單排序的結果計算針對上層次而言本層次所有元素重要性的權重值，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。

從權重系數（Wi）來看，在觀花特性、生物學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的權重系數最大（0.4175），在生物學特性中，花感C6的權重系數最大（0.5695），在附加特性中，果實C9的權重系數最大（0.5396）。從各性狀綜合評價中的權重來看（見表6），花色權重最大，其次為開花時長，再次為花感。

表6 評價中各指標的綜合權重系數

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、花序大小、花香、花感、花相、生活型、果實、葉片和樹姿的權重分別為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

（續上表）

4 結果與分析

將觀賞效果中各評價因子總權重值（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；五是大面積規模種植應用，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。