基于模糊綜合評價法的長江岸線資源利用分析

胡閩 傅春 鄧俊鵬 羅勇 韓會明

摘要：針對岸線資源評價中定性指標的不確定性問題，采用模糊綜合評價法對岸線資源利用的自然結構、景觀適宜、經濟效益、生態健康、利用效率5個準則層，以及36個詳細的指標層進行了評價研究。研究結果表明：長江干流岸線（九江河段）資源評價綜合得分為5.47分，處于“良好”水平，而其中最低的得分項為生態健康性，僅為4.96分，分析得出的影響岸線的消極因素主要有2個：① 沿江地帶存在較多的工業廠區;② 存在大量危害岸線生態的人類活動。通過對長江干流岸線（九江河段）資源利用情況的評價，一方面能組合岸線資源的內在要素，帶動區域的經濟增長和生態保護;另一方面可以對岸線進行功能區劃分，以此來優化和指導岸線資源得到科學、高效、集約的利用。

關 鍵 詞：

長江岸線資源; 功能區劃分; 模糊綜合法; 生態健康

中圖法分類號： TV213.9

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.06.008

1 研究背景

岸線資源是指一定范圍內的水域空間與陸域空間相結合的國土資源，在這一空間范圍內主要包括水資源、土地資源、生態資源、港口資源、產業資源、人口資源等多位一體的資源形態[1]，良好的岸線資源既是港口、產業及城鎮規劃的重要載體，也是江河的生態屏障和防止污染物入江的最后防線[2]。長江經濟帶戰略是國家三大區域戰略之一，在我國社會經濟發展全局和區域發展總體格局中具有重要的戰略地位，而長江兩岸岸線資源作為長江經濟帶國土空間和生態環境的核心組成部分，對生活在岸線區域內的人們發揮著無可替代的重要生產、生活和生態環境功能[3]。對于長江岸線資源稟賦情況和岸線資源利用狀況的了解，需要進行有效評估和研究，也只有科學的研究體系，才能更好地維系岸線生態環境和推動長江綠色生態廊道的建設。

目前，國內外學者對岸線資源的研究主要從岸線變化趨勢、生態環境影響、適宜性評價和功能區分析等方面開展，加之GIS、RS、綜合管理平臺等新技術、新手段和新理論的提出[4-6]，使得對岸線資源研究從方法簡單、結果抽象的定性研究轉變到結果具象、可視化高的定量研究階段。徐諒慧等[7]運用遙感技術和ArcGIS軟件，建立了以生產、生命和生態保護為導向的海岸線資源綜合評價指標體系，研究了浙江省沿海資源的空間特征。段學軍等[8]在對長江經濟區岸線資源的調查評價中指出，岸線資源具有高度的生態敏感性，開發和保護協調難度大，部分岸線段生態健康風險突出，濱江濕地的萎縮和破壞程度不斷加重。王雅竹等[9]在對生態紅線的概念和內涵理解的基礎上，闡述了生態紅線的研究現狀和理論基礎;其次在把握生態敏感性、生態功能重要性、禁止開發區3個方面建立了長江岸線生態紅線評價指標體系，最后提出了長江岸線生態紅線的劃定技術方法和流程。

在前人研究的基礎上，考慮到岸線資源評價指標在現實中具有模糊性，擬采用模糊綜合評價方法對長江干流岸線（九江河段）資源情況進行評價。評價過程中，長江岸線資源利用綜合評價為目標層，選取自然結構性、景觀適宜性、經濟效益性、生態健康性、利用效率性共5個準則層和36個詳細的指標層，對它們分別建立指標評價標準和權重確定，然后通過模糊矩陣和權重的復合計算，得出評價結果。鑒于此，提出了劃分長江干流岸線（九江河段）資源利用的規劃，并針對長江干流岸線（九江河段）資源利用的可持續性發展提出了相應的對策及建議。

2 研究區域概況

九江市位于江西省的北部，為江西“北大門”。是長江南岸中下游交界處的重要歷史名城，是長江黃金水道和京九鐵路交匯點上唯一的港口。本次研究的岸線河段為長江水道與九江市陸域的交界處。

在長江岸線（九江河段）范圍內，港口碼頭有175個，工農業生產取水、排水口共41個，跨江橋梁設施共4個，擺渡渡口14個;研究區域范圍包括瑞昌市、柴桑區、潯陽區、濂溪區、湖口縣和彭澤縣所轄長江岸線，西起瑞昌市上巢湖，東至彭澤縣牛磯山，全長約152 km。其中，長江岸線（九江河段）規劃港口岸線50.15 km，規劃利用27.52 km，已開發利用22.63 km。詳細情況如圖1所示。

3 評價方法和步驟

目前，在岸線資源利用評價中比較常用的方法包括特爾非法[10]、層次分析法[11]、灰色關聯度法[12]等確定性方法，也有比如模糊綜合評價[13]、神經網絡評價法[14]等不確定性方法。然而在岸線資源利用評價體系指標中，有的指標既有獨立性指標，也有關聯性指標;既有定性指標，也有定量指標[15]。定量指標可以通過實地調研或者運用科學理論計算基準值;定性指標因為具有一定的模糊性而無法對其進行準確的量化。潘文達[15]等、夏繼紅[16]認為模糊評價法較難理解，特別是隸屬函數難以再確定、模糊算子等計算規則復雜（因評價矩陣元現素數量隨評價對象和評價因素的增加而迅速增加，從而使得計算非常復雜）。模糊綜合評價法是一種基于模糊數學的評價方法，根據隸屬度理論可實現評價的定性-定量-定性轉化而被廣泛運用[17]。此次評價依據現場調研與方法原理并借助于MATLAB軟件進行，從評價結果來看，運用模糊綜合評價法是適宜的，而且是能夠實現的。

本次評價的步驟描述如下。

（1） 參考前人的研究成果，擇優選取適合本次評價所適合的指標體系來建立長江岸線（九江河段）資源評價指標體系。

（2） 采用專家打分方式來構建層次分析法所需要的判斷矩陣，以此確定評價指標的權重。

（3） 建立模糊關系矩陣，逐個對被評價事物（長江岸線資源）的每個評價指標的隸屬度程度進行量化，即確定各評價指標對評語集（指標的評價標準）各等級的隸屬度[18]。設評價對象的評價指標集為X={x1，x2，…，xm}，第k個子目標層共有p個指標，進而得到第k個子目標層的模糊關系矩陣Rk：

Rk=（rk，ij）m×p= kr11kr11…kr1p

kr21kr22…kr2pkrm1krm2…krmp（1）

式中：rij為第i個評價指標隸屬于第j個評價等級的隸屬度;k為子目標層個數，本文的k=5;m為子目標層中指標層個數，具體數字需看各個子目標層中的指標個數;p為本次評價等級個數，本文的p=4。

（4） 根據觀測值范圍狀況按隸屬度函數公式進行計算，然后劃分為不同的等級，評價等級集為E={S1，S2，S3，S4}，其隸屬度模型如下：

U1（x）=1，?? x≤S1

S2-xS1-S2，S1

0，?? x>S2（2）

U2（x）=0，xS3

-S1-xS2-S1，S1

S3-xS3-S2， S2

U3（x）=0， xS4

-S2-xS3-S2，S2

S4-xS4-S3， S3

U4（x）=0，??? x

-S3-xS4-S3，S3

4，??? x>S2（5）

式中：U1，U2，U3，U4分別為5個不同等級的隸屬度值;S1，S2，S3，S4分別為不同等級標準值，x為各相關因子的實測值。

（5） 參考文獻[19]，再結合現場調研實際情況，將長江岸線（九江河段）資源評價等級及其閾值進行劃分，如表1所列。將得出的評價結果依照長江岸線（九江河段）資源評價等級劃分表進行分析。

4 評價指標體系和標準劃分

4.1 長江岸線資源評價指標體系的建立

長江岸線（九江河段）資源綜合評價指標體系是基于現場調查研究、查閱相關資料文獻[20-21]，對指標進行甄選而構建的。本文將岸線資源綜合評價指標體系分為目標層、準則層、指標層3個層次。其中，目標層主要用于岸線資源的綜合評價，反映現在岸線資源的評分高低;準則層由岸線的自然結構性、景觀適宜性、經濟效益性、生態健康性、利用效率性5個主要因素構成;指標層由36個細化指標構成，是反映準則層中具體指標，用于量化分析。構建的指標體系在體現實際岸線資源科學性的同時，也需要凸顯其具有可行性研究價值。層次結構情況如圖2所示。

4.2 岸線資源評價標準確定依據

由于不同指標數據具有不同的量綱，對應的閾值也不盡相同，因此要對岸線資源進行合理的評價，就需要明確岸線各項評價指標的評價標準。評價標準的確定依據主要有以下幾個方面：

① 參考國家、行業和地方相關標準與規范;

② 參考相關文獻中的評價標準;

③ 基于研究區域的背景值和本底值;

④ 對于無借鑒和參考標準的指標，可以通過專家打分的方法獲取，如廊道連通性、礦石開采程度、景點公園客流量等。

本次研究通過參考前人研究成果和基于實地調研情況[22-23]，將評價標準分為優（7.5～10.0）、良（5.0～7.5）、中（2.5～5.0）、差（0～2.5）4個等級進行分級描述。長江岸線資源評價指標標準及指標取值范圍如表2所列。

5 評價結果與分析

對于建立的長江資源岸線評價體系，利用層次分析法來確定指標權重。權重是反應指標作用的強弱，

本文采用MATLAB程序進行指標權重的計算;對構造的矩陣進行了一致性檢驗，檢驗結果為：CR<0.1，所以判斷矩陣是一致的。其各層指標權重及一致性結果如表3所列。

在確定完各指標的權重之后，需要建立模糊關系矩陣，模糊關系矩陣的元素值是各指標隸屬于不同等級的隸屬度值。隸屬度值是把本底值代入式（2）～（5）隸屬度模型中計算得出的結果。模糊矩陣確定后，將其與計算出的權向量進行復合運算，則各層的評價向量為

F1=00.38970.50330.1069

F2=0.6610.34470.32490.2643

F3=0.02420.40330.38850.1839

F4=00.28370.41020.3061

F5=0.0090.41360.54060.0369

計算出各層評價向量后，將其組成新的矩陣并與準則層權重相乘，即可得到如下結果：

G=0.02220.36940.42770.1807T（6）

接著將其進行加權計算，得出綜合評價得分;對準則層向量進行加權計算，從而得到準則層指標的評分。評價結果如表4所列。

根據表4可知：長江岸線（九江河段）資源利用評價綜合得分為5.47，說明岸線資源總體狀況為“良好”水平，良好的岸線資源是沿江岸線發展的基礎，對于岸線經濟所形成的發展格局具有重要意義。對岸線資源評價的5個準則層狀況描述如下。

（1） 自然結構性狀況。

岸線自然結構性得分為5.57。由此可見，沿江區域自然岸線資源具有優越性，給經濟發展提供潛在的機遇，但局域也存在較差狀況。王傳勝[24]在研究該段岸線時表示穩定岸線占78.7%、沖刷岸線占5.3%、淤積岸線占16.1%，其中九江市區、彭澤縣岸線條件較好，瑞昌市、柴桑區岸線條件一般，湖口河段岸線條件較差。在“九八洪水”后，江西省政府及相關部門增強了危險意識，加強對長江九江堤防及河湖沿線的修復與建設，通過大規模的項目投資建設（除險加固工程較多），使得岸線的自然結構已經較為穩定。但是由于近些年來長江流域降水周期不規律造成的沖刷破壞嚴重，局部岸段的新建工程及人為破壞也給岸線造成了一定的結構性破壞。

（2） 景觀適宜性狀況。

岸線景觀適宜性得分為5.43。說明長江九江河段岸線在人文景觀方面有著獨特的文化與看點，比如石鐘山、大孤山、馬當炮臺山等景點都具有悠久的歷史文化和傳說;隨著近些年來旅游熱度的升溫，當地政府部門已多方位布局沿江岸線旅游產業，以給沿江各地打造一些新的名片;長江沿線遭受破壞的礦山也在近些年的生態修復工程中得到了緩解。但某些地段的岸線設計在形式和結構上缺乏景觀美感，局部岸坡形式呆板，破壞嚴重。

（3） 經濟效益性狀況。

岸線經濟效益性得分為5.54。能夠產生較好的經濟效益，源于岸線周邊發達的工業產業園等，如金沙灣工業園、澎湖灣工業園，這些產業園都布局在岸前水深、岸后水域寬度以及岸后交通便利程度這些指標較好的區域。研究顯示，沿江岸線中深水岸線占比達到67.6%，淺水岸線為32.4%[24]，因此構成了沿江以工業為中心蓬勃發展的商業模式;這些較好的指標也間接地使企業降低了經營成本，提高了經濟收入;沿江岸線繁榮的旅游業促進經濟圾了顯著的發展。

（4） 生態健康性狀況。

岸線生態健康性得分為4.96，為5個準則層中得分最低。研究表明，沿江岸線在生態建設方面主要存在以下不足：① 沿江岸線地帶，存在著較多的港口和過多的工業廠區，特別是化工園區使得岸線在水、土、空氣等方面受到多重破壞;② 過多的人為干擾，比如在岸線上種植莊稼蔬菜、沿江的礦產和砂石被嚴重開采，在岸線附近建立混凝土攪拌站、液化天然氣站、金屬回收站等;③ 工業園區的存在和人類活動的干擾使得長江水質受到一定的威脅和挑戰，以至在此難以尋覓珍稀生物種群的蹤影;④ 局部岸線存在植被覆蓋率較低，且在抵抗洪水，滿足景觀、生態等功能性要求上，種植的植被與當地環境存在明顯的不合理。但隨著近些年生態保護政策的落地、沿江產業布局及生態修復工程的建設，生態保護制度與格局正在逐步形成，這也極大地帶動了生態健康指數的提高。

（5） 利用效率性狀況。

岸線生態健康性得分為5.68。沿江資源利用效率較高，其中的首要原因是渡口周轉率較高，渡口周轉率較高是沿江兩岸存在的交通基礎設施較少，在沿江缺少重大基礎設施投資下，兩岸居民仍以汽渡、客渡等交通方式過江，特別是在交通天氣惡劣及節假日，這些交通方式難以滿足居民的出行需求，存在著較大的矛盾。此外，景點和名勝古跡、水資源開發方面都有著較高的利用率。

6 結 論

本研究采用模糊綜合評價法對長江岸線資源利用狀況進行了評價。研究結果表明：長江岸線（九江河段）資源利用綜合評價得分為5.47，說明長江岸線（九江河段）資源利用狀況為“良好”水平。經現場調研，對岸線得分產生負面影響的主要因素歸納如下。

（1）在沿江地帶存在過多的工業廠區，特別是一些化工園區，使得岸線在水、土、空氣等方面受到多重破壞，對長江水質也造成一定的威脅和挑戰。

（2）大量的人類生產活動，比如在防洪堤防上種植莊稼和蔬菜、過度開采沿江的礦產和砂石，在岸線附近建立混凝土攪拌站、液化天然氣站和金屬回收站等，這些人為的干擾也導致難以尋覓生物種群的蹤跡。但隨著“共抓大保護，不搞大開發”的生態發展理念的貫徹，重構沿江產業布局及加強生態修復工程建設，生態保護制度與格局正在逐步形成，對于長江岸線（九江河段）資源的優化和發展帶來了巨大的機遇。

通過對長江岸線資源利用情況進行研究，一方面可以通過組合岸線內在的要素，帶動區域性的經濟增長和生態保護;另一方面可以將岸線的利用進行優化，對岸線進行功能區劃分，以便更高效、集約、科學地開發岸線資源并指導岸線資源的利用。此外，在開展長江岸線資源利用的研究方面，可以將GIS技術與岸線資源結合起來，對岸線進行合理的功能區劃分，將長江岸線（九江河段）資源劃分成岸線保護區、岸線保留區、岸線控制利用區和岸線開發利用區4種類型，以此來研究長江九江河段岸線資源在空間布局中的合理性。

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（編輯：趙秋云）

Analysis on shoreline resource utilization in Jiujiang Reach of Yangtze River based

on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

HU Min1，FU Chun2，DENG Junpeng2，LUO Yong2，HAN Huiming3

（1.Poyang Lake Hydro Project Construction Office of Jiangxi Province，Nanchang 330046，China; 2.College of Civil Engineering and Architecture，Nanchang University，Nanchang 330031，China; 3.Jiangxi Academy of Water Science and Engineering，Nanchang 330029，China）

Abstract：

According to the uncertainty of qualitative indicators in shoreline resource evaluation，we evaluated shoreline resource utilization in the Jiujiang Reach of the Yangtze River by using fuzzy comprehensive evaluation method.We evaluated the shoreline resources from 5 criterion level，including natural structure，landscape suitability，economic benefit，ecological health and utilization efficiency.In addition，this 5 aspects were divided into 36 detailed indicators.The results show that the comprehensive score of shoreline resource in Jiujiang Reach of the Yangtze River is 5.47，at the “good” level，while the worst score is in ecological health，only 4.96.The negative factors affecting the shoreline resources are many industrial factories along the river and a lot of human activities endangering the shoreline ecology.By evaluating the shoreline resource utilization in Jiujiang Reach of the Yangtze River，the internal elements of shoreline resources can be combined to drive regional economic growth and ecological protection，and on the other hand，we can divide the shoreline functionally to optimize and guide the scientific，efficient and intensive utilization of shoreline resources.

Key words：

Yangtze River shoreline resources;functional zone division;fuzzy comprehensive evaluation method;ecological health