樊智豐，李乾陽，馬長樂，李瞞瞞

(1.西南林業(yè)大學園林園藝學院 國家林業(yè)和草原局西南風景園林工程技術研究中心，云南 昆明 650224；2.昆明理工大學，云南 昆明 650093)

森林城市是指在城市管轄范圍內(nèi)形成以森林和樹木為主體，山水林田湖草相融共生的生態(tài)系統(tǒng)，且各項指標達到森林城市評價標準的城市[1]。建設森林城市的本質(zhì)是通過提高城市綠化基礎設施的數(shù)量和質(zhì)量，實現(xiàn)城市社會、經(jīng)濟和環(huán)境之間的深層次協(xié)調(diào)，最后全面推進城市的可持續(xù)發(fā)展水平，提高城市居民的生活質(zhì)量[2]。

在森林城市發(fā)展和建設過程中，許多城市并未真正了解森林城市的本質(zhì)要求，出現(xiàn)了千城一面[3]、特色不突出[4]等問題，建設潛力評價對于預防和解決這些問題具有重要意義。李波等[5]從綠化面積建設潛力和綠化質(zhì)量提升潛力兩方面對赤峰市森林城市建設潛力進行了評價；趙曉潔等[6]基于結構方程模型對珠三角國家森林城市群的居民支持度進行了研究。然而，目前國內(nèi)直接針對森林城市建設潛力的研究尚缺乏科學性和可操作性強的評價體系，評價角度往往過度強調(diào)城市綠化資源現(xiàn)狀和發(fā)展空間，未考慮城市特色和經(jīng)濟能力，評價方法單一。

科學合理評價森林城市的建設潛力，需要依次解決3個基本問題[7]。(1)構建評價指標體系。國家森林城市評價指標包括森林網(wǎng)絡、森林健康、生態(tài)福利、生態(tài)文化和組織管理五大體系[1,8]，地級市有36項評價指標，縣級市有33項評價指標，由定量和定性兩大類指標組成，部分指標間具有較強的關聯(lián)性，少數(shù)指標可以通過近期建設達到標準。建設潛力評價時不可能面面俱到，需要結合地域特點和經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，篩選或擬定具有代表性的核心指標。(2)確定評價指標的權重。各指標對森林城市建設潛力的影響程度各異，評價時需要明確各自權重。權重確定方法可分為主觀賦權法和客觀賦權法兩類[9]，分別通過專家打分和數(shù)學模型來實現(xiàn)[10]。(3)定量評價指標和定性評價等級之間的轉換。森林城市建設潛力的評價過程以定量為主，但評價結論是定性的，因此需要解決兩者之間的轉換問題。李德毅院士提出的云模型，很好地解決了定性與定量相互轉換的問題，目前已在林分空間結構評價[7]、森林健康評價[11]、生態(tài)環(huán)境安全評價[12]等林業(yè)和生態(tài)領域得到應用，在處理各類隨機性和模糊性問題中取得較好效果。

云南作為我國西部經(jīng)濟欠發(fā)達省份，雖然植被類型豐富、植物種類全國最多、森林覆蓋率高，但森林城市建設工作起步較晚、發(fā)展緩慢。截至2020年，獲得“國家森林城市”稱號的有昆明、普洱、臨滄、曲靖4個地級市和楚雄、景洪2個縣級市[13]。云南省森林資源和生態(tài)本底良好，絕大多數(shù)城市具備建設森林城市的基礎和條件。因此，本研究根據(jù)云南省省情和森林城市發(fā)展現(xiàn)狀，構建適合云南省的森林城市建設潛力評價指標體系，利用熵權法和云模型對云南省16個地級市(州)和18個縣級市的森林城市建設潛力進行合理評價，以期為云南省森林城市創(chuàng)建、建設和發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

云南省簡稱“滇”或“云”，地理上的位置在21°09′～29°15′N，97°32′～106°12′E，北回歸線橫跨滇南?？偯娣e39.41×104km2，山地占全省國土總面積的94%。全省轄8個地級市、8個自治州，17個市轄區(qū)、18個縣級市、65個縣、29個民族自治縣。云南省是中國植物種類和數(shù)量最多的省份，素有“植物王國”的盛名。2020年，全省森林覆蓋率65.04%，城市建成區(qū)綠地率33.77%。

1.2 研究方法

1.2.1 評價指標體系構建

構建一個科學合理的評價指標體系，有利于評估森林城市的發(fā)展?jié)撃?。以國家森林城市評價指標[1]和云南省森林城市申報與評選考核辦法[14]中的關鍵性指標為立足點，結合云南省地理區(qū)位特點、森林資源分布特點、城市綠化現(xiàn)狀和生態(tài)文化特點，按照系統(tǒng)性、科學性、可行性與可比性原則[15]，通過專家咨詢，確立了由4個一級指標和12個二級指標組成的云南省森林城市建設潛力評價指標體系(表1)，每項指標原始賦值0～10分，由熵權法確定各指標的權重，由云模型顯示各指標的隸屬度。

表1 云南省森林城市建設潛力評價指標體系

1.2.2 數(shù)據(jù)來源

指標A1、B1的原始數(shù)據(jù)來源于《云南省2018年森林資源主要指標監(jiān)測報告》；A2、A3、A4、B2指標數(shù)據(jù)由云南省住房和城鄉(xiāng)建設行政主管部門提供；指標C2的原始數(shù)據(jù)由云南省林業(yè)行政主管部門提供；指標C1、C3、D1、D2、D3的原始數(shù)據(jù)通過查閱各城市的統(tǒng)計年鑒、公告等資料獲取；為確保原始資料的準確性，對部分城市的B2、C2、C3指標進行了實地調(diào)研，并借助衛(wèi)星影像檢測了部分城市的A2指標。數(shù)據(jù)統(tǒng)計基準年為2018年。

1.2.3 森林城市建設潛力等級標準

根據(jù)森林城市建設的特點，參照國內(nèi)和國際綜合評價分類標準，建立5級劃分標準，以此對云南省森林城市建設潛力進行評價，Ⅰ～Ⅴ級分別代表森林城市建設潛力高、較高、中等、較弱、弱。

1.2.4 熵權法權重確定

熵權法是把定性指標與定量數(shù)值有機融合，把一個人的主觀決策運用數(shù)值形態(tài)學的方法來表述和處理，能夠最大限度地減少主觀影響，使評價結果更加可靠[17]。根據(jù)指標之間的變化程度，利用信息熵來計算指標之間的熵權重，客觀地確定每個指標的權重[18]。計算步驟如下。

(1)構造評價指標特征值矩陣

式中：Xij為第j個指標對應于第i個對象的取值；m為評價對象個數(shù)；n為評價指標個數(shù)。

(2)對指標特征值矩陣歸一化處理，確定其隸屬度

選取的10個森林城市評價指標全部為大而優(yōu)，即高數(shù)值有利，計算公式為：

(3)定義熵

(4)確定各個指標的權重

1.2.5 云模型理論及特征參數(shù)

云模型是基于模糊教學和統(tǒng)計理論的定性定量轉換模型，可以實現(xiàn)不確定性語言與定量間的轉換[19]。云模型有3個數(shù)字特征：期望(Ex)、熵(En)和超熵(He)，其中期望代表定性概念，熵表示隨機性和模糊性之間的關聯(lián)性，超熵由熵的隨機性和模糊性決定[20]。

通過對云模型的3個數(shù)字特征定性分析，預測的期望值由約束條件下的空間中值表示，定量變量的逼近由雙邊約束條件下的云層表示。極限值對兩個極限具有相同的影響，由下式計算：

Ex=(Bmin+Bmax)/2

En=(Bmax-Bmin)/2.355

He=k×En(k=0.1)

熵權-云評價模型的計算步驟按張海俠和陳莉[21]的方法進行。利用matlab2018b完成云圖繪制。

2 結果與分析

2.1 地級市森林城市建設潛力評價

根據(jù)云南省2018年底森林城市建設潛力相關基礎數(shù)據(jù)，按照評價指標體系中各二級指標的賦值標準，對16個地級城市的12個評價指標分別賦值評分，結果如表2和圖1所示。

表2 云南省地級市森林城市建設潛力評價指標評分數(shù)據(jù)

圖1 云南省地級森林城市建設潛力評價指標賦值結果

云南省森林覆蓋率整體較高，16個州市中有15個超過國家標準，10個州市為滿分，僅昭通市暫未達標；城區(qū)綠化覆蓋率整體較差，西雙版納傣族自治州、昆明市、臨滄市等6個州市達到國家標準；麗江市、楚雄彝族自治州、玉溪市等5個州市的人均公園綠地面積達到國家標準；昆明市、曲靖市、玉溪市等7個州市建設有森林公園等大型休閑游憩綠地。迪慶藏族自治州、怒江傈僳族自治州、西雙版納傣族自治州等8個州市的單位面積森林蓄積量較高；所有州市的樹種多樣性均符合國家標準。城市生態(tài)文化方面，8個州市開展了園林城市等創(chuàng)建活動，所有州市均制定了古樹名木保護管理制度，少數(shù)民族森林文化和傳統(tǒng)村落整體保存較好。城市經(jīng)濟基礎方面，僅昆明市、玉溪市和迪慶藏族自治州3個州市的人均GDP達到全國平均水平；除迪慶藏族自治州外，其余15個州市的城鎮(zhèn)化率均在50%以上；在云南省實施的國家級建設主要包括“一帶一路”“長江經(jīng)濟帶”“9+2泛珠三角合作”“中國-中南半島經(jīng)濟走廊”“孟中印緬經(jīng)濟走廊”“大湄公河次區(qū)域合作”6項[22]，覆蓋了多數(shù)州市；除曲靖市、玉溪市和楚雄彝族自治州外，其余13個州市的旅游產(chǎn)值均占經(jīng)濟總量的11%以上。各州市之間指標分值差異較為顯著，如迪慶藏族自治州和怒江傈僳族自治州的森林網(wǎng)絡較差，但森林健康程度最好；西雙版納傣族自治州和德宏傣族景頗族自治州的森林網(wǎng)絡和森林健康較好，但人均GDP較低。因此，需要通過觀測計算各指標提供的信息量，對各指標因子進行權重賦值。

采用matlab2018b對以上16個城市(州)的評價指標得分數(shù)據(jù)進行分析。利用熵權法對12個評價指標的權重進行計算，權重占比如下：ω={0.1970,0.1529,0.1107,0.0384,0.1024,0.1015,0.0941,0.0525,0.0223,0.0638，0.0320,0.0324}。將各指標變量按最大最小排列，平均分成5個等級，對應森林城市建設潛力的5個等級，各指標的等級分值范圍見表3。

表3 云南省地級森林城市評價指標等級標準

將每個指標Ⅰ級的最大值、Ⅴ級的最小值，以及Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各級的平均值作為Ex，計算熵(En)和超熵(He)，運用正向云發(fā)生器算法，得到每個等級完整云圖。以森林覆蓋率(A1)為例，云數(shù)字特征值計算結果為：Ⅰ級(10.000，2.14，0.21)，II級(8.488，2.14，0.21)，Ⅲ級(7.480，2.14，0.21)，Ⅳ級(6.472，2.14，0.21)，Ⅴ級(4.960，2.14，0.21)，指標A1隸屬于5個等級的云圖如圖2所示。

圖2 各等級森林覆蓋率云圖

根據(jù)每個指標對應各等級的云模型，分析得出Ⅰ級到Ⅴ級的平均隸屬值分別為{9.7858、7.5046、5.9837、4.4629、2.1817}。各城市的模糊運算隸屬度評價等級見表4。

表4 云南省地級森林城市各等級綜合隸屬度及評價結果

將熵權法-云模型的評價結果用ArcGIS進行數(shù)據(jù)處理和圖形編輯，得到云南省地級市的森林城市建設潛力評價圖(圖3)。

圖3 云南省地級市森林城市建設潛力評價圖

從評價結果來看:(1)西雙版納傣族自治州屬于第Ⅰ等級，西雙版納森林覆蓋率超過80%，區(qū)位條件優(yōu)越，森林城市建設潛力最高，可優(yōu)先考慮創(chuàng)建國家森林城市。(2)第Ⅱ等級包括昆明市、玉溪市、普洱市、德宏傣族景頗族自治州4個城市，森林城市建設潛力較高；其中，昆明市和普洱市已屬國家森林城市，玉溪市和德宏州的森林覆蓋率和城區(qū)綠化覆蓋率較高，經(jīng)濟基礎較好，建議盡快啟動創(chuàng)建國家森林城市工作。(3)楚雄彝族自治州、臨滄市、麗江市3個城市屬于Ⅲ級，表示森林城市建設潛力中等；其中，臨滄市已屬國家森林城市，建議楚雄州和麗江市重點加強城區(qū)綠化建設，提振林產(chǎn)經(jīng)濟，弘揚生態(tài)文化，爭取列入國家森林城市創(chuàng)建名單。(4)曲靖市、保山市、大理白族自治州、迪慶藏族自治州、怒江傈僳族自治州、紅河哈尼族彝族自治州、文山壯族苗族自治州屬于Ⅳ級，表示其森林城市建設潛力較弱；其中，曲靖市已于2019年創(chuàng)建成為國家森林城市，應根據(jù)其森林城市建設總體規(guī)劃，繼續(xù)完成中長期建設任務；建議這類城市根據(jù)各自民族和森林文化特色，選擇重點發(fā)展方向，打造特色鮮明的森林城市。(5)昭通市屬于第Ⅴ等級。昭通市地處烏蒙山和橫斷山的生態(tài)交錯區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，森林資源分布不均勻、覆蓋率較低，城區(qū)公共綠地較少，森林城市建設潛力弱，應重點做好生態(tài)綜合治理和森林培育工作，構建金沙江生態(tài)屏障，為創(chuàng)建森林城市奠定基礎。

2.2 縣級市森林城市建設潛力評價

縣級城市的森林城市建設潛力評價方法同地級市，相關基礎數(shù)據(jù)為2018年底統(tǒng)計數(shù)據(jù)，指標賦值、權重確定、云模型生成和隸屬值計算方法與地級市完全相同。云南省18個縣級城市的森林城市建設潛力評價結果見表5。

表5 云南省縣級森林城市建設潛力評價結果

縣級城市的評價結果無第Ⅰ等級。第Ⅱ級的安寧市(隸屬于昆明市)、景洪市和第Ⅲ級的楚雄市已創(chuàng)建成為國家森林城市，騰沖市、芒市、彌勒市正在積極創(chuàng)建國家森林城市。建議其他縣級城市既要發(fā)展自身優(yōu)勢，又要彌補劣勢，爭取均衡發(fā)展，逐步擴大城市綠量，改善人居生態(tài)環(huán)境，推進生態(tài)文明建設，適時啟動創(chuàng)森工作。

3 討論與結論

云南省的森林城市創(chuàng)建工作于2010年啟動，森林城市建設已經(jīng)取得初步成效，但與先進省份相比較，還存在建設數(shù)量較少、投入不足，建設水平不高、特色不顯著等問題，這與云南省的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢和人文地理優(yōu)勢不匹配。本研究從城市森林網(wǎng)絡、城市森林健康、城市生態(tài)文化和城市經(jīng)濟基礎4個方面綜合評價云南省16個地級市和18個縣級市的森林城市建設潛力，排出優(yōu)先建設順序，除現(xiàn)屬國家森林城市外，西雙版納傣族自治州、玉溪市、德宏傣族景頗族自治州3個地級市和騰沖市、景洪市2個縣級市可優(yōu)先考慮創(chuàng)建國家森林城市。

云南省地級森林城市建設潛力第Ⅰ等級城市較少，縣級森林城市建設潛力無第Ⅰ等級城市。主要有兩方面的原因，一是多數(shù)城市可建設性土地空間有限、城區(qū)綠量不足；二是云南省經(jīng)濟發(fā)展相對滯后、森林城市建設資金短缺。城市森林生態(tài)系統(tǒng)的主體是自然林[23]，云南省發(fā)展森林城市的優(yōu)勢之一就是自然林較多，但多數(shù)自然林分布在遠離城市的山區(qū)。今后，應通過森林城市建設，引林入城、營建近自然的健康森林[24]，促進城鄉(xiāng)居民身邊增綠，并發(fā)展生態(tài)公共服務，將生態(tài)優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢。

云圖和建設潛力評價圖顯示，云南省各地區(qū)森林城市建設潛力差別明顯，滇中和滇南地區(qū)較高，滇東北最弱。建設潛力中等以上的城市應把森林城市建設作為推動地方生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容和有力抓手，納入地方經(jīng)濟社會發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃中[25-27]，做到城市發(fā)展和生態(tài)建設、環(huán)境保護的協(xié)調(diào)和同步[28]。城市擴張往往威脅著城市邊緣的綠色空間[29]，建設潛力較弱的城市，城市邊緣生態(tài)敏感性一般較高，這些城市要利用城郊森林控制城市無序擴張[23]，逐步拓展城市的生態(tài)空間，為森林城市建設奠定基礎。

充足的生態(tài)存量、健康的生態(tài)系統(tǒng)、特色的生態(tài)文化和良好的經(jīng)濟條件是森林城市的建設基礎。本研究綜合考慮了這4個維度的核心指標，構建了云南省森林城市建設潛力評價指標體系，并將熵權法-云模型應用到森林城市建設潛力評價中，取得了較好的效果，豐富了森林城市研究理論，也可為其他省份和城市的森林城市發(fā)展規(guī)劃提供借鑒。指標體系構建時，森林生態(tài)廊道、交通廊道綠化、河湖岸線綠化和城市森林綠道等連接各類生態(tài)斑塊的線性指標，因基礎數(shù)據(jù)不足而未列其中，有待進一步完善。基于熵權-云模型方法的研究數(shù)據(jù)越豐富，其評價結果越科學[7]，增加評價指標和基礎數(shù)據(jù)，建立更加全面的森林城市建設潛力評價指標體系，使熵權-云模型的方法優(yōu)勢充分顯現(xiàn)，可以更為精細地為每一座森林城市找準發(fā)展定位。

致謝：感謝西南林業(yè)大學森林城市研究院、碩士生于達勇、本科生代昌豪對數(shù)據(jù)收集和計算提供的幫助。