龔傲龍， 陳春武， 賀隆元， 蘇 瓊， 王俊德

(國家林業(yè)和草原局 昆明勘察設(shè)計(jì)院， 昆明 650216)

黨的十九大以來，為解決國土綠化發(fā)展不平衡不充分的問題，構(gòu)建科學(xué)合理的國土綠化事業(yè)發(fā)展格局，全國林草系統(tǒng)以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，積極推進(jìn)開展大規(guī)模國土綠化行動(dòng)[1]。第九次全國森林資源清查結(jié)果表明，當(dāng)前全國森林覆蓋率已達(dá)到22.96%，比上一次森林資源清查提高1.33個(gè)百分點(diǎn)，凈增森林面積超過了一個(gè)福建省的面積[2]。國土綠化行動(dòng)已初見成效，但同時(shí)也揭露出很多問題。其中，人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)是諸多問題中亟需研究解決的一個(gè)。目前，全國多數(shù)地區(qū)主要根據(jù)《造林技術(shù)規(guī)程》(GB/T 15776—2016)和《人工造林質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)》(LY/T 1844—2009)開展人工造林工程的質(zhì)量評價(jià)和驗(yàn)收工作，但根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以定性評價(jià)為主，缺少對造林質(zhì)量評價(jià)的整體定量分析。因此，針對這一現(xiàn)狀，本文在建立人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論對工程質(zhì)量進(jìn)行量化打分，最終得出科學(xué)合理的人工造林實(shí)績質(zhì)量等級。

1 模糊綜合評判

1.1 概念

模糊綜合評判法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的評價(jià)方法[3]，它把定性與定量評價(jià)相結(jié)合，應(yīng)用模糊變換原理和模糊數(shù)學(xué)的基本理論——隸屬度或隸屬函數(shù)來描述中間過渡的模糊信息量，考慮與評價(jià)事務(wù)相關(guān)的各個(gè)因素，浮動(dòng)地選擇因素域值，做比較合理的劃分，再利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法予以定量計(jì)算，從而對涉及多個(gè)指標(biāo)(或因素)的事物做出整體的定量評價(jià)[4]。

1.2 基本步驟

1.2.1 建立評價(jià)體系

根據(jù)評價(jià)目的確定評價(jià)指標(biāo)體系，并以影響評價(jià)對象的各個(gè)因素為元素建立因素集。設(shè)被評價(jià)的因素集為：

U={u1、u2、…、um}

其中，ui(i=1,2,…,m)為影響評價(jià)對象的每一個(gè)因素。

1.2.2 確定影響因素權(quán)重

對于評價(jià)對象而言，各因素的重要程度不一定是一樣的，為客觀反映各因素的重要程度，對各因素對應(yīng)賦予一個(gè)相應(yīng)的權(quán)重，各個(gè)權(quán)重組成的集合為權(quán)重集。本文采用改進(jìn)的層次分析法對各因素權(quán)重予以賦值[5]。

1.2.3 確定隸屬函數(shù)

在進(jìn)行模糊評判時(shí)，如何確立各個(gè)因素對應(yīng)于各個(gè)評估等級的隸屬程度的大小，是整個(gè)評判過程能否進(jìn)行的關(guān)鍵。目前，確定隸屬函數(shù)的方法還不太成熟，本文從實(shí)踐結(jié)果反饋演算，設(shè)定四個(gè)人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)等級(優(yōu)秀、良好、合格、不合格)，并假設(shè)各單因素隸屬函數(shù)相同，均服從線性分布[6]。

1.2.4 模糊綜合評判

將評價(jià)體系最下一層各單因素評價(jià)指標(biāo)值代入隸屬函數(shù)計(jì)算得出其處于不同評價(jià)等級的隸屬度后，再結(jié)合各因素權(quán)重，運(yùn)用加權(quán)平均綜合模型可得到評價(jià)體系上一層的評判模型。最后逐級自下而上演算，得到量化評價(jià)分值。本文將人工造林實(shí)績質(zhì)量劃分為四個(gè)等級，分別為優(yōu)秀、良好、合格與不合格。

2 人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)模型

2.1 質(zhì)量評價(jià)體系

考慮到各地人工造林的不同需求，采用更有針對性的評價(jià)指標(biāo)，本文在《人工造林質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)》(LY/T 1844—2009)所確定的“保證項(xiàng)目”和“基本項(xiàng)目”兩部分評價(jià)要素的基礎(chǔ)上，增設(shè)“專用項(xiàng)目”評價(jià)要素，并分別設(shè)置對應(yīng)細(xì)化的二級指標(biāo)[7]。其中，“保證項(xiàng)目”包含造林面積、造林密度、苗木成活率、苗木保存率四項(xiàng)指標(biāo)；“基本項(xiàng)目”包含生長整齊度、苗木生長勢、苗木均勻度、整地規(guī)范度；“專用項(xiàng)目”根據(jù)各地人工造林的不同需求單獨(dú)列編，如栽植經(jīng)濟(jì)林考慮農(nóng)戶收益增加率，栽植水土保持林考慮土壤侵蝕降低率，栽植水源涵養(yǎng)林考慮蓄水率、凈水率等指標(biāo)。本文研究實(shí)例為云南省紅河州蒙自市中心城市面山和通道綠化項(xiàng)目，該地區(qū)為亞熱帶巖溶地區(qū)，是典型的生態(tài)環(huán)境脆弱地帶，人工造林主要為水土保持林且兼具一定經(jīng)濟(jì)效益。考慮到植被蓋度對土壤侵蝕有著直接而明顯的影響且更易量化，所以本文“專用項(xiàng)目”為“植被郁閉度”和“收益增加率”[8]。評價(jià)體系如圖1所示。

圖1 人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)體系

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

結(jié)合工程實(shí)際，請多位專家對同類指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較后對其相對重要性予以打分，根據(jù)改進(jìn)的層次分析法構(gòu)造判斷矩陣，并驗(yàn)證判斷矩陣具有合適的一致性。

表1 A-B判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表2 B1-C判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表3 B2-C判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表4 B3-C判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

2.3 評價(jià)指標(biāo)與隸屬函數(shù)

針對各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)，保證項(xiàng)目按《人工造林質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)》(LY/T 1844—2009)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，基本項(xiàng)目與專用項(xiàng)目各因素按如下計(jì)算方法進(jìn)行定量評價(jià)：

(1)

(2)

(3)

整地規(guī)范度=實(shí)地調(diào)查的整地深度、寬度和長度與作業(yè)設(shè)計(jì)整地規(guī)格相差百分值

(4)

(5)

(6)

其中，變異系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比；生長達(dá)標(biāo)的規(guī)格由當(dāng)?shù)亓謽I(yè)專家根據(jù)初植樹種及規(guī)格而擬定的三年后苗木規(guī)格；考慮本文實(shí)例造林樹種為濕地松，按15年成材采伐考慮，造林后每畝年均收益為木材效益與松脂效益之和[9]，估算約1 600元/畝·年。各單因素除苗木成活率在造林后第一個(gè)生長季都調(diào)查外，其余因素均在造林后第三年調(diào)查。各單因素評價(jià)指標(biāo)見表5。

表5 人工造林工程實(shí)績質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)表

本文假設(shè)列各單因素隸屬函數(shù)相同，均服從線性分布。其中，除生長整齊度與苗木均勻度δ0為0之外，其余所有指標(biāo)δ0為100%或1.0(收益增加率超過100%的，仍按100%計(jì)算)。各狀態(tài)隸屬函數(shù)曲線圖如圖2-圖5。

圖2 評價(jià)優(yōu)秀的隸屬函數(shù)曲線

圖3 評價(jià)良好的隸屬函數(shù)曲線

圖4 評價(jià)合格的隸屬函數(shù)曲線

圖5 評價(jià)不合格的隸屬函數(shù)曲線

3 實(shí)例研究

3.1 工程概況

由國家林業(yè)和草原局昆明勘察設(shè)計(jì)院承擔(dān)的云南省紅河州蒙自市中心城市面山和通道綠化項(xiàng)目(三期)計(jì)劃造林1.26萬畝，已于2018年6月完成全部造林工作。本次基于上文建立的評價(jià)模型，以該人工造林項(xiàng)目的86和116號(hào)小班為實(shí)例，開展人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)。其中，86號(hào)小班坡度緩，土層中-厚，臨近公路，造林前為老百姓毀林開墾種植的玉米地；116小班坡度陡，土層較薄，遠(yuǎn)離公路，造林前為宜林荒山荒地。兩個(gè)小班的實(shí)績質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)見表6。

表6 蒙自市中心城市面山和通道綠化項(xiàng)目(三期)86、116號(hào)小班實(shí)績質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)

3.2 等級評判

根據(jù)表6相關(guān)數(shù)據(jù)，將其代入隸屬函數(shù)計(jì)算，得到86號(hào)小班最下層指標(biāo)處于不同評價(jià)等級的隸屬度，即隸屬矩陣。

結(jié)合B1-C、B2-C及B3-C判斷矩陣，使用加權(quán)平均綜合模型可得86號(hào)小班第二層隸屬矩陣。

按照最大隸屬度原則，可以判斷86號(hào)小班保證項(xiàng)目為良好，基本項(xiàng)目為優(yōu)秀，專用項(xiàng)目為合格。結(jié)合A-B判斷矩陣，使用加權(quán)平均綜合模型可得86號(hào)小班最上層隸屬矩陣。

按照最大隸屬度原則，可以判斷86號(hào)小班人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)等級為良好。

同樣利用以上步驟計(jì)算，得到116號(hào)小班最上層隸屬矩陣為(0.328 0.490 0.868 0.230)，即該小班人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)等級為合格。

3.3 量化評分

對判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理，并通過確定各評價(jià)等級對應(yīng)分值，運(yùn)用加權(quán)平均算法得到最終量化分值。這樣可使得不同評價(jià)對象之間的對比更為科學(xué)、合理和直觀。取如下評價(jià)分值V={優(yōu)秀(100)，良好(80)，合格(60)，不合格(0)}，則86號(hào)小班最終量化得分F=A*V=81.67，116號(hào)小班最終量化得分為64.76。

86號(hào)小班和116號(hào)小班的人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)如表7所示。

表7 蒙自市中心城市面山和通道綠化項(xiàng)目(三期)86、116號(hào)小班實(shí)績質(zhì)量評價(jià)表

3.4 綜合分析

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，結(jié)合小班實(shí)際立地情況，分析如下：

1)對于86號(hào)小班，因臨近公路，且前地類為農(nóng)民毀林開墾的耕地，所以在苗木保存率和收益增加率兩個(gè)指標(biāo)有所異常。針對類似小班，可以通過加強(qiáng)管護(hù)保護(hù)措施(如增設(shè)鋼絲圍欄)、適當(dāng)增加農(nóng)戶補(bǔ)助等措施加以改善。

2)對于116號(hào)小班，主要因?yàn)榱⒌貤l件差，所以導(dǎo)致苗木種植難度大，苗木生長較緩慢。針對類似小班，一方面需要施工方加強(qiáng)撫育，另一方面也要求設(shè)計(jì)方因地制宜，在作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)對立地條件困難的小班在樹種配置方式、造林模型用工等方面予以單獨(dú)考慮。

4 結(jié)論

本文運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法和模糊綜合評判法建立人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)體系，再結(jié)合蒙自市中心城市面山和通道綠化(三期)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)例評判。結(jié)果表明，本文所建立的評價(jià)模型雖在指標(biāo)選取及權(quán)重確定方面還具有一定的局限性，但能較好地反映實(shí)際情況，且操作方法簡單可行，易于工程技術(shù)人員掌握和接受，對人工造林實(shí)績質(zhì)量評價(jià)有一定的指導(dǎo)意義，可以在實(shí)際工程運(yùn)用中進(jìn)行推廣。