張冬生，鄧春亮

(1.梅州市林業(yè)科學(xué)研究所，廣東 梅州 514011； 2.嘉應(yīng)學(xué)院，廣東 梅州 514015)

TOPSIS及模糊綜合評(píng)價(jià)法在植物觀賞性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
——以刨花潤(rùn)楠為例

張冬生1，鄧春亮2

(1.梅州市林業(yè)科學(xué)研究所，廣東 梅州 514011； 2.嘉應(yīng)學(xué)院，廣東 梅州 514015)

為篩選出更優(yōu)的園林綠化材料，探索園林綠化樹(shù)種觀賞特性的科學(xué)評(píng)價(jià)方法，以刨花潤(rùn)楠為例，根據(jù)8位林業(yè)專家給出的刨花潤(rùn)楠的9項(xiàng)觀賞指標(biāo)的重要性序列值，采用Delphi法對(duì)各觀賞指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用TOPSIS法及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)梅州地區(qū)初選出的25株野生刨花潤(rùn)楠進(jìn)行觀賞性綜合評(píng)價(jià)，并將2種方法評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合。最終，25株刨花潤(rùn)楠被評(píng)為4個(gè)等級(jí)，并用方差分析對(duì)所分等級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果顯示所分4個(gè)等級(jí)之間存在顯著性差異，表明綜合2種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果是有效、可行的。評(píng)價(jià)選出的優(yōu)良單株可為園林綠化利用提供材料。

園林綠化；綜合評(píng)價(jià)；理想解；隸屬度

刨花潤(rùn)楠(Machiluspauhoi)又名刨花楠、粘柴、刨花等，為樟科(Lauraceae)潤(rùn)楠屬亞熱帶常綠闊葉喬木，主要分布于江西、福建、湖南、浙江、廣東和廣西等地。刨花楠樹(shù)形整齊，花穗量大，樹(shù)冠濃密，枝葉翠綠，樹(shù)形美觀，嫩葉嫩枝呈粉紅色(或紅棕色)，是不可多得的優(yōu)良園林綠化觀賞樹(shù)種[1]。目前華南地區(qū)常用綠化觀賞樹(shù)種中還未有刨花潤(rùn)楠[2]，而刨花潤(rùn)楠根深常綠，適應(yīng)性強(qiáng)的生長(zhǎng)特性適宜園林綠化。因此有必要對(duì)現(xiàn)存的野生刨花潤(rùn)楠的觀賞特性作綜合評(píng)價(jià)，并進(jìn)一步篩選，以推動(dòng)其在園林綠化中的推廣應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于植物觀賞性評(píng)價(jià)的方法[3-10]多采用單一的方法如以層次分析法或?qū)哟戊胤治龇ā５珜哟畏治龇ㄔ诓捎脤＜易稍兎绞綍r(shí)，易產(chǎn)生循環(huán)不滿足傳遞性公理導(dǎo)致對(duì)標(biāo)度把握不準(zhǔn)而丟失部分信息，而通過(guò)熵技術(shù)修正后可提高評(píng)價(jià)的可信度及使結(jié)果更符合實(shí)際。然而在多目標(biāo)評(píng)價(jià)中對(duì)數(shù)據(jù)分布、樣本含量及指標(biāo)多少?zèng)]有嚴(yán)格的限制，對(duì)原始數(shù)據(jù)的信息利用較為充分，結(jié)果分辨率高、評(píng)價(jià)客觀的TOPSIS法和能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題的模糊綜合評(píng)價(jià)法卻鮮有人使用，目前，這2種方法在國(guó)內(nèi)關(guān)于植物觀賞性評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)中尚未見(jiàn)有使用。

本文采用TOPSIS法及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)野生刨花潤(rùn)楠的觀賞特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，一方面為觀賞樹(shù)種評(píng)價(jià)提供新的評(píng)價(jià)模式，另一方面可以更加科學(xué)、客觀地篩選出觀賞價(jià)值高的優(yōu)良單株用于繁育、推廣園林綠化建設(shè)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取梅州市平遠(yuǎn)縣、梅縣區(qū)、豐順縣2012—2015年調(diào)查初選出的25株野生刨花潤(rùn)楠為研究對(duì)象，集中于2015年3月刨花潤(rùn)楠春梢期間，組織8位林業(yè)專家對(duì)其觀賞特性各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行5分制評(píng)分。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立 首先，在野生刨花潤(rùn)楠觀賞性評(píng)價(jià)體系建立的基礎(chǔ)上[10]，對(duì)初選出的25株野生刨花潤(rùn)楠的表型特征：葉色、葉形、葉大小、葉密集度、株形、冠形、耐修剪性、色葉期長(zhǎng)短、生長(zhǎng)勢(shì)等9項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)一步分析，重建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。然后，用Delphi法[11]確定各觀賞指標(biāo)的權(quán)重，得到整個(gè)評(píng)價(jià)體系的總權(quán)重排序。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)8位林業(yè)專家對(duì)刨花潤(rùn)楠9項(xiàng)指標(biāo)的5分制現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分，運(yùn)用TOPSIS法及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)25株野生刨花潤(rùn)楠的觀賞特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定 按照Delphi[11]的要求，根據(jù)8位林業(yè)專家確定的刨花潤(rùn)楠9項(xiàng)指標(biāo)的重要性序列值ei(表2)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：

(1)

式中：ei(k) 、ej(k) 分別為第k位專家給第i項(xiàng)、第j項(xiàng)指標(biāo)的重要性序數(shù)；Aij(k)為第k位專家給出的第j項(xiàng)指標(biāo)的重要性序數(shù)與第i項(xiàng)指標(biāo)的重要性序數(shù)。根據(jù)(1)式兩兩比較得到的設(shè)計(jì)矩陣,是只取0或1的9×9矩陣。

表2 8位專家給出的9項(xiàng)指標(biāo)的重要性序列值(ei)

表3 9項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)先得分(Aij)

表4 指標(biāo)權(quán)重排序

由表4可知，刨花潤(rùn)楠各觀賞指標(biāo)權(quán)重排序基本合理。下面用Delphi法確定的指標(biāo)權(quán)重分別用TOPSIS法及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)25株刨花潤(rùn)楠進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以選出優(yōu)質(zhì)刨花潤(rùn)楠綠化樹(shù)種。

1.2.3 綜合評(píng)價(jià)方法

1)TOPSIS綜合評(píng)價(jià)法：TOPSIS法作為多目標(biāo)決策分析方法，其基本思路是定義決策問(wèn)題的理想解和負(fù)理想解，然后在可行方案中找到一個(gè)方案，使其距理想解的距離最近，而距負(fù)理想解的距離最遠(yuǎn)[12]。

若Zi是理想解，則相應(yīng)的Ci=1；若Zi是負(fù)理想解，則相應(yīng)的Ci=0。Zi愈靠近理想解，Ci愈接近于1；反之，愈接近負(fù)理想解，Ci愈接近于0。根據(jù)計(jì)算的Ci值的大小進(jìn)行排序，具體結(jié)果見(jiàn)表5(3—4列)。

2)模糊綜合評(píng)價(jià)法：模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法。該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)[12]。

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)基本思想，刨花潤(rùn)楠決策問(wèn)題的因素集為9個(gè)觀賞指標(biāo)，記為U={X1，X2，…，X9}，方案集為25株刨花潤(rùn)楠，記為V={v1，v2，…，v25}。因素集與方案集之間的關(guān)系通過(guò)建立隸屬度函數(shù)表示，由于文中9項(xiàng)指標(biāo)均為5級(jí)量化高優(yōu)指標(biāo)，為此通過(guò)模糊分布法建立隸屬度函數(shù)：

(2)

根據(jù)隸屬度函數(shù)，計(jì)算得25株刨花潤(rùn)楠9項(xiàng)指標(biāo)模糊評(píng)判矩陣R=(rij)25×9，(限于篇幅，略)，其中：rij為第i個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象從因素Xj來(lái)看對(duì)等級(jí)模糊子集vi的隸屬度。根據(jù)前面Delphi法確定的指標(biāo)權(quán)重向量W=(w1，w2，…，w9)，利用加權(quán)平均M(·，?)模糊合成算子，即：bi=(w1·ri1)?(w2·ri2)?…?(w9·ri9)，i=1，2，…，25。

將W與R合成得到模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，具體結(jié)果和排名見(jiàn)表5(5—6列)。

2 結(jié)果與分析

2.1 TOPSIS法及模糊綜合評(píng)價(jià)法結(jié)果對(duì)照與綜合

由表5(3—6列)發(fā)現(xiàn)，模糊綜合評(píng)價(jià)法與TOPSIS法結(jié)果存在一定差距。分別將各方法得到的結(jié)果與實(shí)際對(duì)比發(fā)現(xiàn)(圖1～圖4)，評(píng)價(jià)結(jié)果都與實(shí)際存在一定出入。將2種方法結(jié)果綜合平均，計(jì)算每一單株的綜合得分，根據(jù)綜合得分的高低對(duì)25株刨花潤(rùn)楠進(jìn)行排序(表5(7—8列))，并將排序結(jié)果分為4個(gè)等級(jí)(表6)。

表5 25株刨花潤(rùn)楠2種方法綜合評(píng)價(jià)對(duì)照

表5(續(xù))

表6 25株刨花潤(rùn)楠分級(jí)結(jié)果

2.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)顯著性檢驗(yàn)

根據(jù)刨花潤(rùn)楠綜合得分分成的4個(gè)等級(jí)進(jìn)行方差分析，方差分析結(jié)果(表7)顯示F=37.426，P=0.000<0.05，說(shuō)明所分4個(gè)等級(jí)之間的綜合得分差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明以上分級(jí)合理。

表7 綜合得分分級(jí)方差分析結(jié)果

2.3 實(shí)際圖片對(duì)照分析

由圖1～圖4可見(jiàn)，一級(jí)品單株株形圓潤(rùn)，冠形飽滿，葉色蔥翠，嫩稍紅艷，枝繁葉茂。二級(jí)品株形稍微遜色，三級(jí)品較差，四級(jí)品更差。

圖2 二級(jí)品單株

因地理位置關(guān)系，不同單株受溫度、濕度及光照時(shí)間的影響在生長(zhǎng)上存在差異，受地形影響，圖片拍攝的角度受到限制，拍攝效果會(huì)受到一定的影響。由以上分級(jí)結(jié)果及圖片對(duì)照發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分并運(yùn)用TOPSIS法與模糊綜合評(píng)價(jià)法得出的25株野生刨花潤(rùn)楠觀賞性評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確客觀。

圖3 三級(jí)品單株

圖4 四級(jí)品單株

3 討論

本文在Delphi 法確定刨花潤(rùn)楠各觀賞指標(biāo)的權(quán)重基礎(chǔ)上，采用TOPSIS法及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)刨花潤(rùn)楠的觀賞價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。因TOPSIS法對(duì)數(shù)據(jù)分布、樣本含量及指標(biāo)多少?zèng)]有嚴(yán)格的限制，對(duì)原始數(shù)據(jù)的信息利用較為充分，結(jié)果分辨率高，評(píng)價(jià)較客觀；但缺點(diǎn)是Ci只能反映各評(píng)價(jià)對(duì)象內(nèi)部的相對(duì)接近度，并不能反映與理想的最優(yōu)方案的相對(duì)接近程度。而模糊綜合評(píng)價(jià)中采用加權(quán)平均型的模糊合成算子，避免了在因素較多時(shí)，每一因素所分得的權(quán)重較小而使信息丟失很多導(dǎo)致結(jié)果不易分辨和不合理(即模型失效)的情況出現(xiàn)，因此2種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。本文采用2種方法得到的結(jié)果進(jìn)行綜合得出最終的評(píng)價(jià)，通過(guò)研究及實(shí)際驗(yàn)證表明評(píng)價(jià)結(jié)果更為準(zhǔn)確客觀，說(shuō)明本文討論的方法是可行的、有效的，因此具有一定的示范性，可用于其它園林綠化樹(shù)種的觀賞特性評(píng)價(jià)，通過(guò)此方法評(píng)價(jià)篩選出的材料可為推廣園林綠化提供參考。

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Application of TOPSIS and Fuzzy Comprehensive Evaluation Method in the Ornamental Evaluation of Plants——TakingMachiluspaunoiKanenira for Example

ZHANG Dongsheng1，DEGN Chunliang2

(1.ForestryResearchInstituteofMeizhou，Meizhou514011，Guangdong，China；2.JiayingUniversity，Meizhou514015，Guangdong，China)

In order to select a better garden greening materials, the scientific evaluation methods of ornamental characteristics of landscape tree species was explord in this article，takingMachiluspaunoiKanenira for example.According to the importance of the sequence of values ofMachiluspaunoiKanenira 9 ornamental indicators given by the 8 forestry experts，The Delphi method was used to empower the ornamental index.Based on the weights determined by Delphi method，the TOPSIS method and fuzzy comprehensive evaluation method were used to the ornamental characteristics comprehensive evaluation of 25 wildMachiluspaunoiKaneniras,which primarily selected in Meizhou area.The evaluation results were combined with the two methods.Eventually，25 strains were divided into 4 grades, and the grade was tested by variance analysis.The results showed that there were significant differences between the 4 grades.Therefore,The final results showed that the combination of the two methods were effective and feasiblee.The excellent individual plant selected by evaluation can provide reference for using landscaping materials.

landscaping；comprehensive evaluation；ideal solution；membership degree

2016-10-27

廣東林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(刨花楠優(yōu)良種質(zhì)資源篩選及栽培技術(shù)研究與示范，2014KJCX004-04；2016KJCX-011)；嘉應(yīng)學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目(計(jì)算機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析與建模，2014KJY02)

張冬生(1971—)，男，廣東平遠(yuǎn)人，梅州市林業(yè)科學(xué)研究所高級(jí)工程師，從事林木良種選育研究。E-mail：zhdoshmz@163.com。

鄧春亮(1984—)，女，廣東興寧人，嘉應(yīng)學(xué)院講師，碩士，從事數(shù)理統(tǒng)計(jì)研究。E-mail：liang_8401@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.02.024

S792.24

A

1002-7351(2017)02-0117-06