基于多级模糊评价的公路景观评价研究

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基于多级模糊评价方法的公路景观评价分析王江平1高爱坤2赖友兵1（1、浙江省衢州市公路管理处，浙江衢州，3240002、河北工程大学土木工程学院，河北邯郸，056038）摘要：随着经济水平的发展，公路景观逐渐被人们所重视，因此，研究公路景观评价具有重要的理论价值和现实意义。本文运用景观三元论，并遵循评价指标选取的原则和方法，从公路的环境、功能、美学三个方面构建了公路景观评价的指标体系，运用基于层次分析法（AHP）的多级模糊综合评价方法进行公路景观评价，并以水南路为实证，对多级模糊评价的实用性加以验证，效果良好。关键词：公路景观；景观三元论；指标体系；多级模糊评价TheanalysisofhighwaylandscapeevaluationbasedonFuzzycomprehensiveevaluationAbstract:Withthedevelopmentofeconomy,highwaylandscapeisbecomingmoreandmoreimportantforpeople,thereforeithassignificanttheoreticandpracticalvaluetoresearchontheevaluationofthehighwaylandscape.Thispaperfirstlyexertsthetheoriesofthreeelementsoflandscaping,andfollowstheprincipleandmethodsofthechoiceofindicatorset,thenbuildstheindicatorsetfromenvironment,functionandestheticsofthehighway.AndthenthemethodofFuzzycomprehensiveevaluationbasedontheAnalyticHierarchyProcess(AHP)isadoptedtoevaluatethehighwaylandscape.WetaketheShui-Nanroadfordemonstration,andvalidatethepracticabilityoftheFuzzycomprehensiveevaluation,thepurposeisgood.Keywords:highwaylandscape；thetheoriesofthreeelementsoflandscaping;indicatorset;Fuzzycomprehensiveevaluation随着我国国民经济的快速发展，我国的公路无论在数量上还是质量上都有较大的提高，截止2006年底，全国公路通车总里程达348万公里，其中高速公路里程达4.54万公里[1]。然而公路的建设和运营，不可避免地会对所经过区域的景观和环境产生影响，因此，如何通过道路景观评价，对景观影响、人类活动、生态环境等方面进行评价，减少对自然环境的破坏，力争实现区域经济、环境和社会系统的可持续发展，是亟待解决的问题。本文以景观三元论为依据[2]，结合道路景观构成要素的分析，构建道路景观评价指标体系，应用基于层次分析法的多级模糊评价方法来对水南路进行道路景观评价。 1.公路景观评价指标体系的构建1.1公路景观评价指标体系构建原则为使所建立的评价指标体系能够综合反映公路景观评价的各个方面，构建评价指标体系时应遵循一定的基本原则，道路景观评价指标体系构建时必须遵循以下基本原则：(1)科学性原则；(2)系统性原则；(3)动态性原则；(4)定性指标与定量指标相结合的原则1.2公路景观评价指标体系的构建道路的视觉景观形象、环境生态绿化、道路使用上的大众行为心理构成了道路景观的三元。道路三元是道路景观分析评价的依据，道路的视觉景观形象与美学有关，环境生态绿化与环境有关，大众行为心理与功能有关。因此，对于公路景观评价指标体系的研究可以从环境、功能、美学三方面来入手。(1)公路景观环境评价指标体系[3][4]公路景观的环境分析评价应以自然和生态原则为基本依据，将公路建设项目本身及影响区内自然、生态、人文、社会的综合体作为特定结构功能和动态特征的宏观系统来研究，具体指导如图1所示。图1公路景观环境评价指标体系(2)公路路景观功能分析评价指标体系[5]公 路景观功能分析评价可从公路对区域人流、物流改善程度；公路景观绿化的功能；沿线交通工程设施及服务区功能三个方面来进行。具体指标如图2所示。图2公路景观功能评价指标体系(3)公路景观美学评价指标公路景观美学分析评价可从公路与沿线景观的协调；公路绿化视觉效果；沿线附属工程的视觉效果三个方面来进行。具体指标如图3所示。图3公路景观美学评价指标体系2.公路景观评价方法由于公路景观的系统性、多要素的特性，应当将公路景观作为一个系统研究，通过引入模糊理论，使公路景观评价具有了定性与定量相结合的特点，同时还具有科学、准确、直观和易操作等优点。为了更加科学合理地建立指标权重集，并根据道路景观评价指标体系的层次结构，采用基于层次分析法（AHP）的多级模糊综合评价方法来对公路景观进行评价。 2.1多级模糊综合评价方法[6][7]道路景观评价指标体系结构如图4所示，第一层为目标层，即公路景观系统；第二层为准则层，是以道路景观环境、功能、美学作为三大准则；第三层为子准则层，从不同角度体现了道路景观的三大准则；第四层为指标层，具体描述各项指标的属性。图4公路景观评价指标体系结构图道路景观综合模糊评价方法的主要步骤如下：(1)建立因素集因素集是指由影响评价对象取值（得分）的各因素组成的集合，因素集是普通的集合，通常用字母来表示，即：因素集中的这些因素（）均具有模糊性。(2)建立权重集由于各因素影响评价对象取值的重要程度不尽相同，为此，对各因素要赋予相应的权数。用权重来反映各评价因素对评价对象影响程度的大小。各权数组成的集合为：A称为因素权重集。通常各权数应满足归一性和非负性条件，即： 对图4所示的递阶层次结构，采用表1所示标度方法进行每两元素间的相对比较，构造判断矩阵，求解判断矩阵的特征根。表1标度及其描述标度aij定义描述1i因素与j因素同等重要3i因素比j因素略重要5i因素比j因素较重要7i因素比j因素非常重要9i因素比j因素绝对重要2，4，6，8为以上两判断之间的中间状态对应的标度值倒数若j因素与i因素比较，得到判断值为aji=1/aijaii=1，计算最大特征根，找出它所对应的特征向量，即为同一层各因素相对于上一层某因素相对重要性的排序权重，然后进行一致性检验。(3)建立评价集评价集是评价者对评价对象可能做出的各种评价结果所组成的集合，通常用大写字母来表示，即：在对道路景观的评价中，可取评价集为：(4)单因素模糊评价单独从一个因素出发进行评价，以确定评价对象对评价集中元素的隶属度，称为单因素模糊评价。一般情况下，设评价对象按因素集中第i个因素进行评价，对评价集中第j个元素的隶属度为，其结果可表示成模糊集合 称为单因素评价集，将各因素评判集的隶属度为行组成的模糊矩阵称为单因素评价矩阵，即：(5)一级模糊综合评判如果各因素的重要程度一样，也就是权重集中的诸权数均相等，这时，只要将矩阵中各列元素相加，便分别得到评价集中各元素的“得分”多少，若各因素权重不等，则需做模糊矩阵运算，为一级评判准则的结论向量：式中“”表示某种合成运算。(6)多级模糊综合评判由于道路景观指标体系是多层次的结构，因此，还需对其进行多级模糊综合评判，多级综合评判是将一级综合评判的结论向量所组成的矩阵作为二级综合评判的单因素评判矩阵，二级综合评判单因素评判矩阵如下式所示：则二级评判准则的结论向量为：式中：——二级综合评判单因素评判矩阵；——一级综合评判的结论向量所组成的矩阵；——一级评判的权重向量；—— 一级单因素评判矩阵；——二级综合评判结论向量；——二级评判的权重向量；——评判对象按二级评判因素层评判时的隶属度。同理，可以推出二级以上的多级模糊综合评判的单因素评判矩阵，并最终求得评价结论向量，按最大隶属度原则对道路景观等级进行评价，得出评价结果。3.实证分析广西水任至南宁公路是国道主干线重庆至湛江公路的重要路段，呈南北走向，途经地主要为少数民族居住地及风景旅游区。3.1评价指标说明通过咨询相关专家，构建公路景观评价指标体系，具体如表2所示。表2所采用的公路景观评价指标体系目标层准则层子准则层指标层获取指标方法A公路景观评价等级B1环境C1地形地貌的影响D11公路设计合理性咨询项目专家C2生态环境的影响D21水土流失强度项目调查资料D22生态系统稳定性咨询项目专家C3自然景观的影响D31景观多样性指数项目调查资料定量D32景观破碎度项目调查资料定量D33自然景观分离度项目调查资料定量B2功能C4区域人流物流改善度D41公路网综合密度项目调查资料定量D42公路网连通度项目调查资料定量D43运输强度项目调查资料定量C5景观绿化功能D51植被覆盖率项目调查资料定量D52空气污染指数项目调查资料定量D53中央分隔带栽植的高度项目报告C6交通工程服务区设施D61交通设施与视觉特性协调程度咨询项目专家D62服务区设施完善程度咨询项目专家B3美学C7与沿线景观的协调性D71景观敏感度咨询项目专家D72公路线形与地形的协调程度咨询项目专家C8绿化视觉效果D81公路边坡绿化处理率项目报告D82公路实施GBM工程率δ项目报告C9沿线附属工程D91公路废弃方利用率项目报告D92公路隧道桥梁照明设施完备率项目报告 (1)建立因素集建立公路景观评价的影响因素集，影响因素按道路景观三元论划分为环境、功能、美学三个子集，记作，表示公路景观第个方面影响因素子集，为表2中的准则层。；；，表示公路景观第子集的第个方面影响因素子集，为表2中的子准则层。同理，表示公路景观第子集的第个方面影响因素子集的第个影响因素，为表2中的指标层。(2)建立权重集采用层次分析法确定各指标的权重，结果如表3所示。表3权重系数表指标(B)权重指标（C）权重指标（D）权重B10.2970C10.105D111C20.258D210.25D220.75C30.637D310.5278D320.1396D330.3325B20.5396C40.5278D410.4161D420.4579D430.126C50.1396D510.1929D520.1061D530.701C60.3326D610.8333D620.1667B30.1634C70.5584D710.25 D720.75C80.3196D810.2D820.8C90.122D910.3333D920.6667(3)单因素模糊评价由项目评价数据整理分析及咨询专家得出单因素评价矩阵如下：(4)综合模糊评判进行一级综合模糊评判，作模糊矩阵运算：，其中为一级评判准则的结论向量，为指标层的模糊权重集，单因素评判矩阵。由以上确定的权重和单因素评判矩阵可以得出一级评判准则的结论向量： 将，，组成矩阵，作为二级综合模糊评判的单因素评判矩阵，将，，组成矩阵，将，，组成矩阵，进行二级综合模糊评价，求得，，二级评判准则的结论向量。同理可以求解多级评判准则的结论向量，最终得出综合评价结论向量如下：根据最大隶属度原则对水南路景观等级进行评价，可以看出，水南路景观综合评价为“良好”。该路线形设计合理，能够与地形地貌相协调，没有进行大填大挖，破坏植被，并且进行了专门的道路景观设计，景观设计涉及了多个方面，很好地改善了道路的景观。模糊综合评价结果为“良好”与实际情况吻合，效果较好。参考文献：[1]中国公路网,www.chinahighway.com/news[2]刘滨谊．城市道路景观规划设计[M]．南京：东南大学出版社，2002.3．[3]魏凤虎．高速公路生态系统评价指标体系的研究[D]．长安大学硕士论文，2003.5．[4]张阳、董小林．公路景观及视觉影响评价方法研究[J]．西安公路交通大学学报，1999.10：65－67．[5]龙开元、谢炳庚、谢光辉．景观生态破坏评价指标体系的建立方法和应用[J]．山地学报，2001.2：64－68[6]吴洪涛．道路景观的模糊综合评价[J]．公路，1998.11：31－34．[7]朱唯、朱铭．高等级公路环境景观评价方法研究[J]．西安公路交通大学学报，1999.7：29－30通信地址：王江平（1964，2-），男，浙江省衢州市公路管理处处长，高级工程师，主要从事公路交通建设管理及养护管理工作。通讯地址：浙江省衢州市三江东路衢州市公路管理处。邮编：324000。E-mail：lai20042007@163.com，电话：13567021079。高爱坤，河北省邯郸市光明南大街199号，河北省工程大学土木工程学院，邮编：056038赖友兵，浙江省衢州市三江东路衢州市公路管理处。邮编：324000