基于融合運行法的森林公園植物景觀質量評價——以北京市青龍湖森林公園為例

曹逸倫 | Cao Yilun

1 森林公園植物景觀質量評價方法

森林公園是以大面積人工林或天然林為主體而建造的公園[1]。植物是森林公園的物質基礎，也是森林公園景觀資源的重要成分[2]。合理評價森林公園植物景觀，是正確評價并合理利用森林公園的前提[2-3]。在過去半個世紀中，森林公園植物景觀質量評估主要依賴于專家評判（Expert Parameters）和公眾感知（Sensory Parameters)。前者主要以專家評判為主導，后者則基于公眾感知、評價，并主要用于應用環境感知和景觀評估研究。這兩種方法都有一個基本的景觀質量概念，即環境的生物物理特征和人類的感知或體驗是必要的相互作用的組成部分[4]。

近年來，國內外專家在這兩種方法的基礎上進行延伸和優化。Daniel等提出了基于心理物理學的模型[5]，讓被試者給不同風景圖片評分并度量的SBE法（Scenic Beauty Estimation）。Hull等對四種不同林分進行了美景度研究[6]，指出天然森林的景觀質量最高。顏玉娟等綜合多種方法構建了湖南陽明山森林公園植物景觀評價體系[2]，并對其未來開發利用提出構想。王娜等基于AHP法（Analytic Hierarchy Process）構建了森林公園科普旅游評價體系[7]，選擇美感度、豐富度、完整性等16個評價因素構建判斷矩陣。

1.1 專家打分法

專家打分法是指通過征詢專家的意見，對專家意見進行統計、處理、分析和歸納的過程[8]。專家評測從人類感知和審美出發，將景觀的生物物理特征轉化為不同設計參數，作為景觀質量的通用指標。

專家打分法因精確度、可靠度和有效性不足而受到質疑。因為這種方法一般只確定三種質量等級，大致分為高、中、低。通常相當大比例的地區被歸類為中等。為此，相關學者在此基礎上提出優化改進措施。一方面采用更加精確的劃分評價方式，如為各項打分指標賦值（1～10分值）。另一方面，通過引入AHP層次分析法，構建判斷矩陣，并對指標進行回歸分析[9]。

1.2 基于公眾感知的方法

與僅僅采用專家打分的方式相反，基于感知的評估通常具有更高的可靠性[10]。基于感知的方式是指將景觀的生物物理特點視為刺激物，經由進程相對直接的感受—知覺過程，喚起與審美相關的心理反應[11]。

首先將參與評價的人群分為不同評判組，而后進行評測。其中景觀的變化，通常比觀察者對這些景觀判斷之間的變化要大幾個數量級，即景觀差異大于觀察者與景觀的相互作用。同時，基于感知的指數提供了精確的間隔尺度，以區分僅在視覺特征上表現出細微差異的景觀[12]。簡而言之，基于感知的評估，已經達到了公認的測量系統精度和可靠性的標準[13]。但同時，由于個人在審美、鑒賞能力層面的差異，導致結果會附加很強的個人主觀色彩。

1.3 融合運行法

為尋求互補、保證科學，融合運行法（Cognitive Constructs）則應運而生[7-12]。簡而言之這類方法即為前兩類方法的綜合。在專家評測環節，專家以其專業素養為基礎，進行重要性比較，或是給各項指標的重要性打分，從而確定指標權重。然后由各小組實地調查，對評價景觀進行分類拍照，并以一定標準（通常分為5～7個等級：非常好、較好、好、一般、較差、差等）對各項指標進行小組評價[13-15]。同時，為了減少專家個人在評判中的主觀性，在專家打分這一環節可以同時征求多位專家的意見（即成立專家組），對其中的一些差異較大的因子進行再討論和再分析。隨后進行各項指標和景觀質量評價的相關性分析[15]，選取相關性較高的指標并確定權重，建立數學模型。然后按照實地調查數據，綜合計算各項指標得分，并匯總得出總分。最后依照得分排序，得分越高的區域，景觀質量越好[16-17]。

2 青龍湖森林公園植物景觀質量評價

2.1 指標篩選

研究區域位于北京市房山區青龍湖鎮，處于京郊淺山區域。東臨青龍湖，西側為太行山余脈，周邊有數個村鎮，青龍湖森林公園規劃范圍面積為487.7hm2。研究順序為：指標篩選—權重確定—單個指標評價計算—疊加權重綜合計算并可視化—得出結論—提出優化方法。參考王娜等對于研究關鍵因子的提取[18]，選用圖1中的指標開展景觀質量評價。

圖1 景觀質量評價描述因子

如圖1所示，對于植物景觀評價而言，影響較大的因素有14項，包含美學效應B1中的5項，生態效應B2中的6項和社會效應B3中的3項。在此基礎上，通過自制問卷，將每一因子根據重要性程度不同，按照1、3、5、7、9打分。然后通過專家打分法，初步篩選出所占權重最高的因子[19]。問卷題項設置為：您認為XXX（選取因子）對于森林公園景觀質量的重要性程度為XXX（選項）？選項為：1分（無影響）、3分（有一定影響）、5分（影響適中）、7分（影響較大）、9分（影響很大）。回收問卷并進行統計后，從原本擬選取的14項指標中再篩選、合并，最終決定選取5項因子：美學效應中的季相變化C1和觀賞特性C2；生態效應中的物種豐富度C7、植被覆蓋度C8和喬灌草結合度C9。

2.2 權重計算

研究共發放問卷91份，回收有效問卷86份。其中專家問卷7份，一般問卷79份（面向相關領域學生）。專家問卷由于可信度更高，在實際計算時采用10的權重系數。即在參與計算時，一份專家問卷結果以10份普通問卷計入。運用AHP層次分析法進行數學運算，得出各因素的權重值。為了檢驗權重值的合理性，使用一致性指數C1，檢驗指標的相對優先級是否處于邏輯無序狀態。

公式中，λmax代表判斷矩陣的最大特征根，n 代表相應指標的個數，即矩陣的次序。當 C1小于0.10時，計算出的權重可以接受。由于此次選用相關因子較少，并且得出C1=0，即說明完全相關。剔除3分以下的因子（無影響），由于所選因子，平均得分均大于3分（有一定影響），對評價結果會產生影響，故同時具備有效性。根據以上權重計算，可得出以下計算方法，權重統計結果參看表1。

表1 權重統計結果表

運用判斷矩陣，構建青龍湖森林公園植物景觀質量評價的指標體系。通過對森林公園的美學效應B1、生態效應B2的計算可以看出，森林公園的生態效應在公園開發建設中具有重要意義。

2.3 評價計算

通過地理信息系統[20]下載到研究樣地區域內的數據信息，將數據存儲在ArcMap中，并根據權重計算方法可以得到不同區域、不同因子的評分。以喬灌草結合度評價結果計算為例，首先對喬灌草結合程度進行劃分：幾乎無法分辨喬灌草結構（0分）、僅有喬灌草其中一層層次（0.33分）、具有兩層層次結構（0.66分）、具有喬、灌、草三層完整結構（1分）。并且根據實地調研照片、游客上傳照片，人工篩選出典型的具有該特征的植物群落照片。通過與場地平面進行匹配，作為初始匹配數據。而后將運用ArcGIS識別計算工具對研究區域進行劃分，并將數據可視化，得到喬灌草結合度的評價圖。同理可得植物覆蓋度的評價圖（圖2）。

圖2 喬灌草結合度（左）、植物覆蓋度（右）評價圖

根據喬、灌、草三者的結合程度，從1.00至0，顏色越深則代表結合程度越高。研究表明，值低于0.33的部分層次結構單一、季相變化不明顯。而值介于0.66～1.00的部分喬灌草結合程度良好。研究區域大部分位于這一區間，由此可得出喬、灌、草結合程度良好的結論。研究區域的植物覆蓋度介于37%～70%，植物覆蓋程度一般。

隨后將選用研究的五項指標：季相變化、觀賞特性、物種豐富度、植物覆蓋度、喬灌草結合度，依次使用ArcGIS對所管理的數據進行處理。得到各項指標的分析圖以后，利用疊加分析，輸入各項指標權重，得出最終的植物景觀質量評價結果（圖3）。

圖3 植物景觀質量綜合分析圖

圖3中，分數大于0.6的區域，植物景觀質量較高。如圖，評分大于0.6分以上的區域占研究區域的50%左右，故這些區域植物的景觀質量較高。剩下未達到0.6的部分，說明總體植物景觀度不高。從圖中可以看出，研究樣地中30%左右的區域為藍色至藍綠色，這部分區域的綜合評價在0.2～0.4分。需要在提升植物的覆蓋率、提高植物豐富度等方面，投入更多的人力和物力。

3 結論與展望

3.1 結論

根據上述研究，在森林公園植物景觀質量評價中，生態效應B2為最重要的因素，其次則需考慮到美學效應。其中，5個最重要的影響因素的重要性排序為：植物覆蓋度（0.32285）、季相變化（0.21635）、物種豐富度（0.18645）、喬灌草結合度（0.14286）、觀賞特性（0.13149）。

以青龍湖森林公園為例，其北部和西北部植被綜合指數較高，植被狀況相對較好；而中部及中南部相對較低，需要改善。綜合分析可得，植物景觀質量高的區域，一般具有較高的植物覆蓋率、較為豐富的季相變化、較高的物種豐富度和較好的喬、灌、草結合度。而植物景觀質量相對較低的區域，這些指標也相對較低。

從青龍湖森林公園植物的整體分析可以看出，植物群落的整體季相價值偏低、中部和南部區域的植物覆蓋度偏低。因此在維護、管理中，要將精力集中在中部和南部區域的植物景觀塑造上。一方面通過栽植和補種措施，提升該區域的植物覆蓋率和物種豐富度。另一方面，為了提升植物群落的色彩美，需要將常綠植物和異色葉植物搭配，觀花植物與觀果植物相結合。并且要以鄉土植物為主，充分考慮到各種植物的習性以及開花時間等，優勢互補。

3.2 展望

本文基于融合運行法，對北京市青龍湖森林公園植物景觀質量進行定量評價，并得出森林公園植物景觀質量評價中最重要的5個因素及其權重排序；對未來森林公園規劃、建設以及管理具有一定的借鑒意義。但由于評價因子的選擇及打分過程會受到評價者主觀因素的影響，在今后工作中，應該通過更精細化的分類及增大樣本數量來提高可信度。

在未來的規劃建設中，植物景觀的營造應該成為森林公園建設的重點。通過改善植物配植，統一規劃，打造植物覆蓋率高、季相豐富、物種豐富度高、喬灌草結合度高、具備一定觀賞特性的森林公園植物群落。并且應充分發揮森林公園的價值，讓游客在感受生態、自然的同時也能夠有不同的景觀體驗。

資料來源：

圖1：作者根據參考文獻[6-9]匯總加工而成；表1：作者整理自繪；

圖2～3：作者根據評價結果整理自繪。