陳 芳

(招商局生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰荆?重慶 400067)

公路綠化景觀不僅要考慮美學(xué)要求和生態(tài)效益，還須考慮其對(duì)行車的安全性影響。雖然公路綠化景觀越來(lái)越受到重視，但因涉及因素的多樣性和復(fù)雜性，效果參差不齊，其評(píng)價(jià)在國(guó)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一、科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，針對(duì)公路綠化景觀評(píng)價(jià)問(wèn)題仍有待繼續(xù)研究。

2002年，劉瑜、張陽(yáng)等[1]提出了高等級(jí)公路綠化評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)價(jià)原則，給出了評(píng)價(jià)因子、權(quán)值的確定方法及評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等，但指標(biāo)較少且評(píng)價(jià)方法受主觀因素影響大。袁黎、陸鍵等[2-4]把公路細(xì)分為中分帶、邊坡和路側(cè)3個(gè)綠化區(qū)域，選擇了12個(gè)指標(biāo)作為高速公路綠化評(píng)價(jià)的初擬指標(biāo)，采用專家篩選法、主成分分析法，并基于回歸分析和AHP建立了公路綠化評(píng)價(jià)體系。林顯鋒、符鋅砂[5]從交通效益、景觀效益、生態(tài)效益、綠化結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性等5方面構(gòu)建了公路綠化的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，并應(yīng)用AHP確定了各指標(biāo)權(quán)重。王耀[6]以色彩學(xué)、視覺(jué)、美學(xué)原理為主要評(píng)價(jià)依據(jù)，將高速公路細(xì)分為線形、中分帶、路側(cè)等8方面，基于AHP的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，提出了高速公路景觀設(shè)計(jì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。肖代全、馬榮國(guó)等[7]研究了綠化導(dǎo)致的平曲線內(nèi)側(cè)、中分帶等6個(gè)典型區(qū)域行車安全問(wèn)題，從防眩效果、視線視距、視覺(jué)誘導(dǎo)、駕駛員心理和緩沖效果5方面構(gòu)建了評(píng)價(jià)體系的準(zhǔn)則層，提出了公路綠化對(duì)行車安全影響評(píng)價(jià)指標(biāo)。尚婷等[8-9]采用加權(quán)區(qū)間AHP和模糊數(shù)學(xué)法對(duì)高速公路景觀安全協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析，將高速公路細(xì)分為線形、中央分隔帶、路側(cè)、橋梁、隧道、交叉口、服務(wù)區(qū)、附屬設(shè)施等8個(gè)評(píng)價(jià)要素，分項(xiàng)提取和建立各自的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，定量評(píng)價(jià)其景觀安全協(xié)調(diào)性的優(yōu)劣程度。此外，其他行業(yè)也引入了類似的評(píng)價(jià)方法，如熊文強(qiáng)等[10]采用AHP與模糊數(shù)學(xué)結(jié)合的方法建立模型以評(píng)價(jià)電鍍企業(yè)清潔生產(chǎn)潛力。

綜上研究可知，目前公路綠化評(píng)價(jià)方法的研究中，缺乏從功能角度出發(fā)，并多級(jí)綜合評(píng)價(jià)，且對(duì)生態(tài)效益考慮較少。為此，本文采用AHP和模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法，從公路綠化景觀功能、安全功能、生態(tài)效益3方面構(gòu)建評(píng)價(jià)方法。

1 公路綠化景觀評(píng)價(jià)方法構(gòu)建

1.1 評(píng)價(jià)流程

為客觀地反映公路綠化景觀效果，建立一套系統(tǒng)、科學(xué)、綜合的評(píng)價(jià)方法尤為重要。構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)的指標(biāo)是構(gòu)建評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)，指標(biāo)設(shè)計(jì)是否科學(xué)、合理，直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果。

公路綠化景觀不僅能營(yíng)造優(yōu)美的行車環(huán)境，還有利于行車安全，并能產(chǎn)生一定的生態(tài)效益。因此，公路綠化評(píng)價(jià)應(yīng)兼顧這些功能，并根據(jù)不同綠化區(qū)域，提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)一步構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)方法，流程如圖1所示。

圖1 公路綠化景觀評(píng)價(jià)流程

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

高速公路主要的綠化區(qū)域有路側(cè)、邊坡、中分帶、隧道和立交5個(gè)區(qū)域。在參考國(guó)內(nèi)外公路綠化評(píng)價(jià)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)道路、交通安全、景觀、生態(tài)等領(lǐng)域技術(shù)專家進(jìn)行咨詢，從景觀功能、安全功能、生態(tài)效益3方面，選取了與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性、植物空間層次感、常綠植物所占比重、綠期等18個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，組成了基于AHP的3級(jí)指標(biāo):第1級(jí)為目標(biāo)層，第2級(jí)為準(zhǔn)則層(子準(zhǔn)則層)，第3級(jí)為指標(biāo)層，見表1。

表1 公路綠化景觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)量化

確定選用以上18個(gè)指標(biāo)后，可采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、查閱設(shè)計(jì)資料和變更資料、查閱文獻(xiàn)并結(jié)合數(shù)學(xué)方法、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)道路高清錄像分析、專家咨詢等方式對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量化。

1) 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

對(duì)于相對(duì)客觀的指標(biāo)，如植物空間層次感、常綠植物所占比重、對(duì)不雅景觀的遮蔽、路側(cè)植物對(duì)視線的遮擋程度、中分帶植物的防眩作用、隧道洞口綠化對(duì)亮度、安全的影響、立交合流區(qū)視線保障、植被覆蓋率、根系發(fā)育情況、植物生長(zhǎng)狀況、鄉(xiāng)土植物種數(shù)等，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確定。調(diào)研時(shí)，對(duì)隧道、立交綠化全部取樣，邊坡、中分帶、路側(cè)綠化隨機(jī)取樣，取樣點(diǎn)均不少于100處。

2) 影像評(píng)價(jià)

對(duì)于相對(duì)主觀的指標(biāo)，如與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性、綠化對(duì)駕駛員行車心理的影響這2個(gè)指標(biāo)，采用影像評(píng)價(jià)確定。利用專業(yè)設(shè)備對(duì)公路全程高清錄像，選取典型段落進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，立交區(qū)綠化與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性指標(biāo)由于立交面積大且地形高差較大，錄像設(shè)備固定，視角難以反映真實(shí)場(chǎng)景，改用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的方式量化。此外，影像評(píng)價(jià)對(duì)象選取不同生活背景和年齡層次的人，評(píng)價(jià)結(jié)果具有代表性。

3) 文獻(xiàn)計(jì)算+專家咨詢

對(duì)于3個(gè)潛在生態(tài)效益指標(biāo)，根據(jù)以往文獻(xiàn)資料，采用等效替代法計(jì)算每個(gè)綠化區(qū)域逐年的生態(tài)效益，再邀請(qǐng)環(huán)保專業(yè)人士評(píng)價(jià)。

4) 設(shè)計(jì)資料+變更資料

對(duì)于綠期、花期、花色等指標(biāo)，通過(guò)查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和變更資料確定。

1.4 指標(biāo)權(quán)重集建立

結(jié)合公路綠化的特點(diǎn)，采用AHP確定權(quán)重集，其基本步驟為：

1) 構(gòu)造比較判斷矩陣

對(duì)各要素進(jìn)行兩兩重要性比較來(lái)確定矩陣元素[11]。

2) 單一準(zhǔn)則下的權(quán)重計(jì)算

每一列元素做歸一化處理。利用求和法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，求最大特征根。

3) 一致性檢驗(yàn)

由于采用兩兩對(duì)比獲得的判斷矩陣可能會(huì)出現(xiàn)自相矛盾的結(jié)果，因此需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算一致性比例CR。當(dāng)CR≤0.10時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有可接受的一致性；當(dāng)CR>0.10時(shí)，需要調(diào)整判斷矩陣，使其具有滿意的一致性[12]。

1.5 模糊數(shù)學(xué)

首先建立評(píng)語(yǔ)集(評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的各種評(píng)價(jià)結(jié)果所組成的集合)；然后確定隸屬度矩陣(隸屬度是指多個(gè)評(píng)價(jià)主體對(duì)某個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在某指標(biāo)上做出某種評(píng)定的可能性大小[13])，并歸一化處理得到判斷矩陣R；最后進(jìn)行矩陣模糊運(yùn)算。

B=A·R

(1)

式中：B為結(jié)論向量；A為指標(biāo)層的權(quán)重向量。

2 應(yīng)用實(shí)例

利用上述綠化評(píng)價(jià)方法對(duì)貴州省某高速公路綠化效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目位于黔東北山區(qū)，全長(zhǎng)約315 km，全線均采用雙向4車道標(biāo)準(zhǔn)，有31座隧道、17座立交。由于篇幅有限，僅以路側(cè)綠化為例詳細(xì)闡述評(píng)價(jià)過(guò)程，其余綠化區(qū)域簡(jiǎn)化。

2.1 潛在生態(tài)效益評(píng)估

根據(jù)以往文獻(xiàn)資料[14-15]，采用等效替代法計(jì)算路側(cè)綠化逐年的生態(tài)效益，作為后續(xù)專家咨詢的基礎(chǔ)參考資料，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 路側(cè)綠化潛在生態(tài)效益 萬(wàn)元

從表2可看出，水土保持生態(tài)效益最大，是影響潛在生態(tài)效益的最重要指標(biāo)。

對(duì)各個(gè)區(qū)域潛在生態(tài)效益計(jì)算可知，所產(chǎn)生的效益排序?yàn)椋哼吰?路側(cè)>中分帶>立交>隧道。

2.2 確定評(píng)價(jià)集及評(píng)判矩陣

1) 確定公路綠化評(píng)價(jià)集

V={V1=(優(yōu))V2=(良)V3=(合格)V4=(差)}

(2)

采用模糊數(shù)學(xué)方法，利用最大隸屬度原則，選取符合實(shí)際情況的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2) 構(gòu)建評(píng)判矩陣

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、影像評(píng)價(jià)、專家咨詢、工程設(shè)計(jì)資料等，提取出表1中適用于評(píng)價(jià)路側(cè)綠化的指標(biāo)項(xiàng)，根據(jù)表3所示的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判分級(jí)。

表3 路側(cè)綠化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

組織5人對(duì)全線進(jìn)行調(diào)研，為保證調(diào)研結(jié)果具有代表性，本次調(diào)研密集取樣，單個(gè)樣本以多數(shù)人意見為準(zhǔn)，結(jié)果見表4。

其他指標(biāo)根據(jù)表3進(jìn)行評(píng)判分級(jí)，結(jié)果見表5。

表4 路側(cè)綠化現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的指標(biāo)評(píng)價(jià) 個(gè)

表5 路側(cè)綠化其他指標(biāo)評(píng)價(jià) 個(gè)

根據(jù)表4和表5可構(gòu)建出路側(cè)綠化的判斷矩陣W1。歸一化處理后，得到判斷矩陣R1：

邊坡、路側(cè)、中分帶、立交綠化區(qū)域也采取相同方法，得到相應(yīng)的R2、R3、R4、R5。

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重集

權(quán)重確定采用專家咨詢法，根據(jù)文化程度和生活背景，分2批進(jìn)行：第1批邀請(qǐng)道路、交通、環(huán)保、景觀、建筑、隧道等多領(lǐng)域?qū)＜?、設(shè)計(jì)人員等50名(80%以上具有3年以上的駕齡)；第2批邀請(qǐng)12名經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員參與調(diào)研。對(duì)所有調(diào)查樣本進(jìn)行分析，計(jì)算出其中56個(gè)樣本通過(guò)了一致性檢驗(yàn)。

對(duì)56個(gè)有效樣本的權(quán)重進(jìn)行平均，綜合確定準(zhǔn)則層和各指標(biāo)層的權(quán)重，組成權(quán)重向量A，結(jié)果見表6、表7。

表6 路側(cè)綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

從表6可知：

路側(cè)A1= [0.092 71 0.050 69 0.063 83 0.055 02 0.068 17 0.099 09 0.184 03 0.128 84 0.083 06 0.096 19 0.034 24 0.044 13]

其他各綠化區(qū)域權(quán)重向量如下：

邊坡A2= [0.108 18 0.068 15 0.100 53 0.169 92 0.120 72 0.106 14 0.178 47 0.064 49 0.083 41]

中分帶A3= [0.066 97 0.040 27 0.067 49 0.037 71 0.302 25 0.164 07 0.116 07 0.054 91 0.070 26 0.035 96 0.044 04]

隧道A4= [0.135 24 0.069 42 0.076 60 0.060 18 0.140 58 0.162 36 0.119 27 0.068 05 0.087 10 0.032 54 0.048 66]

立交A5= [0.130 75 0.092 37 0.110 66 0.077 52 0.150 87 0.160 21 0.096 76 0.100 75 0.035 68 0.044 43]

表7 各綠化區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

A0= [0.170 29 0.285 46 0.226 34 0.131 04 0.186 86]

由表7可知：

1) 在高速公路各綠化區(qū)域，對(duì)駕駛員景觀感受影響最大的區(qū)域?yàn)檫吰拢浯螢橹蟹謳?，再者為立交、路?cè)、隧道。

2) 在準(zhǔn)則層中，對(duì)各綠化區(qū)域而言，安全功能所占比重最大，是影響綠化評(píng)價(jià)的最重要因素。重要度排序?yàn)椋喊踩δ?景觀功能>直觀生態(tài)效益>潛在生態(tài)效益。

3) 在指標(biāo)層中，景觀功能中所占比重最大的指標(biāo)為與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，其次為常綠植物所占比重；對(duì)于安全功能，綠化對(duì)亮度、安全的影響所占比重大于對(duì)駕駛員行車心理的影響；對(duì)于直觀生態(tài)效益，植物生長(zhǎng)狀況所占比重遠(yuǎn)大于鄉(xiāng)土植物種數(shù)；水土保持是影響潛在生態(tài)效益的最重要指標(biāo)，這與生態(tài)效益評(píng)估結(jié)果是一致的。

2.4 綜合模糊評(píng)判

對(duì)路側(cè)綠化的評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行模糊計(jì)算，結(jié)果為：

B1=A1·R1=[0.376 0.267 0.303 0.055]

根據(jù)最大隸屬度原則，該高速公路路側(cè)綠化效果為優(yōu)，但0.376隸屬度較小，表明由于通車才1年，目前綠化還未達(dá)到理想效果。

采用同樣的計(jì)算方法，分別得到邊坡、中分帶、隧道和立交綠化的評(píng)價(jià)結(jié)果為：

B2=A2·R2=[0.527 0.292 0.171 0.010]

B3=A3·R3=[0.509 0.290 0.149 0.051]

B4=A4·R4=[0.350 0.352 0.205 0.093]

B5=A5·R5=[0.519 0.346 0.126 0.009]

根據(jù)A0～A5，可得各區(qū)域指標(biāo)對(duì)總體的權(quán)重A，R1～R5可合并為總體判斷矩陣R。對(duì)總體評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行模糊計(jì)算，可得到該高速公路整體綠化評(píng)價(jià)結(jié)果：

B=A·R=[0.473 0.305 0.184 0.037]

根據(jù)最大隸屬度原則，該高速公路生態(tài)修復(fù)效果為優(yōu)。其中，路側(cè)、邊坡、中分帶、立交綠化評(píng)價(jià)結(jié)果均為優(yōu)，隧道綠化評(píng)價(jià)結(jié)果均為良。雖然總體評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)，但0.473的隸屬度較小，表明綠化還未達(dá)到最佳預(yù)期效果。

3 結(jié)論

1) 采用AHP和模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法，對(duì)公路綠化景觀效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，行之有效且易于操作，能夠比較客觀、簡(jiǎn)明地反映出公路的綠化效果。

2) 從景觀功能、安全功能、生態(tài)效益3個(gè)方面而言，安全功能所占比重最大，權(quán)重大小排序?yàn)椋喊踩δ?景觀功能>直觀生態(tài)效益>潛在生態(tài)效益。因此，在進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮綠化后的安全功能，以保障行車安全。

3) 在高速公路各綠化區(qū)域，對(duì)駕駛員景觀感受影響最大的區(qū)域?yàn)檫吰?，其次為中分帶，再者為立交、路?cè)和隧道。