李 記， 徐愛俊

（1.浙江農(nóng)林大學 信息工程學院，浙江 杭州311300；2.浙江農(nóng)林大學 浙江省林業(yè)智能監(jiān)測與信息技術(shù)研究重點實驗室，浙江 杭州311300）

古樹是指100年生以上的樹木；名木是指具有社會影響力，聞名于世且樹齡往往也是在100年生以上的樹木［1］。古樹名木具有科研價值、歷史價值、社會價值、文化價值和景觀價值等多元價值特征。對古樹名木的前期研究主要在數(shù)據(jù)標準化采集與建檔以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)，其中在數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方面國外文獻相關(guān)研究較早， 如 PMRD（植物微數(shù)據(jù)庫）［2］、 MEDDB（藥用植物數(shù)據(jù)庫）［3］、 NIASGBdb（尼亞斯資源庫遺傳資源和植物病害信息數(shù)據(jù)庫）［4］的建設(shè)；國內(nèi)研究起步相對較晚，但是發(fā)展很快，例如植物種子信息圖像數(shù)據(jù)庫［5］、藥用植物基因數(shù)據(jù)庫［6］、以及地方植物數(shù)據(jù)庫［7］等的建設(shè)，實現(xiàn)了對古樹名木的各種性狀及基因特征永久性記錄。古樹館的建設(shè)是從實踐應用的層次上提高社會公眾保護古樹名木意識的成功嘗試［8］。隨著鄉(xiāng)村生態(tài)游、民俗文化游和自駕游等旅游形式快速發(fā)展［9－11］，以古樹名木為主題特色的森林生態(tài)旅游也逐漸成為一種旅游形式，促使古樹名木價值研究逐步成為熱點。CIAPALA等［12］對樹木年輪進行分析，探究了影響游客評估的一個潛在方法；賈永生等［13］基于層次分析法（AHP）建立了古樹名木的部分價值的評價指標體系；徐煒［14］通過選取古樹名木中簡單而且可操作性強、指標代表性廣的9個因子，對古樹名木的綜合價值進行了定量分析；另外，對古樹名木的景觀價值［15］、等級價值［16］和損失額價值［17］等方面也有相關(guān)研究。古樹名木大多立地于偏遠地區(qū)、風景旅游勝地以及鄉(xiāng)村，社會關(guān)注度較低；再加上近幾年中國新農(nóng)村建設(shè)不斷推進、生態(tài)旅游快速發(fā)展、環(huán)境污染日益加劇等構(gòu)成了古樹名木管理與保護的諸多不利因素。本研究為了提高公眾對古樹名木的認知度以及社會參與度，以浙江省金華市古樹名木為研究對象，設(shè)計綜合價值最優(yōu)的古樹名木旅游路線——適應當今生態(tài)游、自駕游等旅游形式的發(fā)展潮流，使人們在游樂中感受古樹名木的文化內(nèi)涵。

1 數(shù)據(jù)準備與可行性分析

1.1 研究地區(qū)概況

金華市位于浙江省中部， 28°32′～29°41′N， 119°14′～120°46′30″E， 東西跨度 151 km， 南北跨度 129 km，土地面積為10 941 km2［18］。截至2014年底，全市公路總里程 12 269 km（浙江省排名第4名），高速公路里程354 km，一級公路580 km，二級公路1 201 km，二級以上公路占公路總里程的17.41%［19］。

1.2 古樹名木信息概況

金華市9區(qū)縣（蘭溪市、永康市、義烏市和東陽市，浦江縣、武義縣和磐安縣，金東區(qū)和婺城區(qū)。金東區(qū)和婺城區(qū)同歸屬于市區(qū)），截至2014年統(tǒng)計到的古樹名木為10 614株（表1）。

表1 金華市古樹名木概況Table 1 Ancient trees profile information in Jinhua City

根據(jù)表1可知：古樹名木隸屬于51科98屬181種，一級保護古樹名木881株，二級保護古樹名木2 128株，三級保護古樹名木7 605株。其中武義縣古樹名木最多，為3 016株，占據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的28.41%（一級保護古樹名木1.15%，二級保護古樹名木4.36%，三級保護古樹名木22.90%），占到各個級別的百分數(shù)為一級保護古樹名木13.85%，二級保護古樹名木21.76%，三級保護古樹名木31.97%；浦江縣最少，為575株，占據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的5.42%（一級保護古樹名木0.42%，二級保護古樹名木1.10%，三級保護古樹名木3.89%），占到各級別的百分比為一級保護古樹名木5.11%，二級保護古樹名木5.50%，三級保護古樹名木5.43%。

1.3 MATLAB程序最優(yōu)旅游路線可行分析

Pearson相關(guān)系數(shù)是用來衡量定距變量間的線性關(guān)系，一般按r值的相關(guān)性強度進行劃分。|r|＜0.4為相關(guān)不顯著， 0.4≤|r|≤0.7為顯著相關(guān)， 0.7＜|r|＜1.0為極顯著相關(guān)［20］。

設(shè)定金華市各區(qū)縣人口密度變量x1，金華市各區(qū)縣服務業(yè)發(fā)展狀況變量x2和金華市各區(qū)縣公路密度變量 x3。 分別為： x1＝［145.704 754 0； 221.876 981 6； 411.829 537 1； 450.097 847 4； 462.564 692 4；477.923 497 3； 689.704 480 5； 1 116.742 081 0； 497.055 483 9］； x2＝［37.870 000 0； 82.390 000 0；223.500 000 0；910.690 000 0； 352.780 000 0； 70.790 000 0； 474.570 000 0；1 028.730 000 0］； x3＝［0.970 000 0； 0.870 000 0； 0.910 000 0； 1.340 000 0； 1.280 000 0； 1.040 000 0； 1.100 000 0；1.290 000 0］。數(shù)據(jù)經(jīng)方差齊次性檢驗，利用Pearson相關(guān)性分析顯示，金華市各區(qū)縣人口密度與服務業(yè)發(fā)展狀況極顯著正相關(guān)（r=0.764，P＜0.01），金華市各區(qū)縣人口密度與公路密度呈顯著正相關(guān)（r=0.588，P＜0.05），金華市各區(qū)縣服務業(yè)發(fā)展狀況與公路密度呈極顯著正相關(guān)（r=0.824，P＜0.01）。另外，金華市各區(qū)縣古樹名木分布變量設(shè)置為 x4，x4＝［1 866； 3 016；575；812； 1 830； 912； 863；740］， 與金華市各區(qū)縣服務業(yè)發(fā)展狀況變量x2做相關(guān)性分析，顯示金華市各區(qū)縣古樹名木分布與服務業(yè)發(fā)展狀況呈顯著負相關(guān)（r=-0.500， P＜0.05）。

依據(jù)MATLAB程序運行結(jié)果分析，金華市各區(qū)縣人口密度、服務發(fā)展狀況和公路密度之間具有較強的正線性相關(guān)，各個要素之間具有一定平衡度，金華市各區(qū)縣古樹名木特征分布與金華市服務業(yè)發(fā)展狀況呈比較明顯的負線性相關(guān)關(guān)系，補缺了經(jīng)濟服務發(fā)展相對薄弱的區(qū)縣。這樣，古樹名木旅游路線的設(shè)計可以引導人們選擇偏遠地區(qū)的民俗文化和鄉(xiāng)村生態(tài)游產(chǎn)品，減小熱點地區(qū)的旅游壓力，從而達到雙贏的目的。

2 古樹名木綜合價值評價

2.1 古樹名木綜合評估價值體系框架

本研究參照文獻［13］和［14］從古樹名木的生態(tài)價值（生物量價值如胸徑、樹高等，生物質(zhì)量價值如生長勢），科研價值（保護價值如保護級別，稀有價值依據(jù)中國稀有植物庫和統(tǒng)計的株數(shù)為標準），景觀價值（樹木立地地段價值如立地小地名，觀賞價值如樹容樹貌），歷史價值（歷史價值如歷史典故）和社會價值（民俗文化如和當?shù)孛褡逦幕欠裣嗳诤?，文化信仰價值如民眾供奉或者參拜祈福）等5個方面建立古樹名木綜合價值評價體系框架，如表2所示。

根據(jù)表 2 中的初始價值加權(quán)DP1， DP2， DP3， DP4， DP5， DP6， DP8， DP9， DP10， 構(gòu)建方案層各指標的初始加權(quán)值的判斷矩陣A。

以矩陣A來表示方案層各指標的重要程度，其中1表示兩指標同等重要，3表示前者比后者重要，5表示前者比后者明顯重要，7表示前者比后者強烈重要，9表示前者比后者極其重要。2，4，6，8，10分別表示略高于前奇數(shù)且略小于后者奇數(shù)的強度。

通過層次分析方法確定每個指標的權(quán)重的數(shù)學公式為：

表2 古樹名木綜合價值體系框架Table 2 Ancient trees integrated value system framework

2.2 MALAB程序一致性檢驗

在MATLAB窗體的Command Window中輸入一致性檢驗程序，根據(jù)運行結(jié)果可得：方案層的初始加權(quán)值通過了一致性檢驗，同時得到各方案層的指標權(quán)重WPi。生物量價值P1的權(quán)重WP1＝0.030 3，生物質(zhì)量價值P2權(quán)重WP2＝0.030 3， 樹齡調(diào)整價值 P3的權(quán)重WP3＝0.090 9，保護價值 P4的權(quán)重WP4＝0.060 6，稀有性價值P5的權(quán)重WP5＝0.181 8，樹木立地地段價值P6的權(quán)重WP6＝0.030 3，觀賞價值P7的權(quán)重WP7＝0.090 9，歷史史實價值P8的權(quán)重WP8＝0.212 1， 民俗文化價值 P9的權(quán)重WP9＝0.181 8， 文化信仰價值 P10的權(quán)重WP10=0.090 9。依據(jù)方案層P1～P10的權(quán)重值和古樹名木方案層的指標得分（TD1～TD10）。古樹名木VZ綜合評估價值數(shù)學表達式為：

2.3 古樹名木綜合評估價指標調(diào)整價值設(shè)定

利用模糊綜合評價（FSE法），對古樹名木綜合價值體系框架中的10個方案層（表2）進行等級量化，如表3所示。

表3 古樹名木綜合價值評價指標調(diào)整價值設(shè)定Table 3 Adjustment value of comprehensive evaluation index of ancient trees

3 古樹名木鄰接點的存儲

本研究采用鄰接矩陣的方式存儲古樹名木節(jié)點信息，這樣可以方便判斷2個古樹名木節(jié)點是否通路且很快計算出通路的綜合評估價值總和，不需要開辟多余空間來存儲古樹名木之間的關(guān)系和通路信息。存儲對象為：①一級保護古樹名木；②二級保護古樹名木和三級保護古樹名木中的綜合評估價值高于一級保護古樹名木評估價值中值的部分。

通過百度地圖對選定的古樹名木節(jié)點進行兩兩互聯(lián)并用直線進行手繪劃分，如圖1所示。圖1百度地圖上標注的古樹名木節(jié)點為隨機選取的浦江縣9株古樹名木（Ti），地圖縮放到鄉(xiāng)鎮(zhèn)/街道顯示時，可以發(fā)現(xiàn)相離很近或同立地小地名的古樹名木的標注重合在一起，如T4標注是位于浦江縣的塔山公園內(nèi)的3株古樹名木的重合，T7標注是位于浦江縣江南第一家的2株古樹名木的重合。另外，對于不在同一個立地的小地名，且密度相對很高的古樹名木，利用百度地圖Javascript API提供的點聚合思想，以古樹名木為圓點，1 000 m為半徑，添加圓形覆蓋物，如圖2所示。

圖1 古樹名木節(jié)點劃分圖Figure 1 The partition map of ancient trees nodes

圖2 古樹名木節(jié)點輻射區(qū)交集圖Figure 2 The overlap figure of ancient trees nodes radiative zone

根據(jù)圖2可知：T3和T4雖然不在同一個立地小地名，中心輻射區(qū)卻有交集，因此將它們按照集群對象處理，又T3的綜合評估價值VT3＝2.026 1，T4綜合評估價值VT4＝1.512 1，所存儲對象為VT3。本研究對古樹名木集群或者立地同小地名的古樹名木節(jié)點選取綜合價值最高的為存儲節(jié)點。

古樹名木鄰接點存儲的實現(xiàn)方法：對所有的古樹名木進行綜合價值評價。篩選出一級保護古樹名木以及二級保護古樹名木和三級保護古樹名木符合存儲條件的部分。2個古樹名木節(jié)點是否通路判斷條件為：2株古樹名木之間聯(lián)通公路不多于2條的形成通路。邊權(quán)值設(shè)定方法為：兩聯(lián)通古樹名木節(jié)點綜合評估價值倒數(shù)和的一半。同樣的9株浦江縣的古樹名木節(jié)點，篩選出符合存儲條件的6株為（為了方便說明與計算， 古樹名木評價值取整）： VT1＝3， VT2＝3， VT3＝2， VT5＝2， VT6＝4， VT7＝2。 進行鄰接點矩陣存儲為：

依據(jù)同樣的方法完成金華市所有古樹名木節(jié)點的鄰接矩陣存儲。

4 最優(yōu)旅游路線的實現(xiàn)

4.1 最優(yōu)古樹名木旅游路線的設(shè)計

起止點獲取的方法：①金華市各區(qū)縣內(nèi)綜合價值排名前2位的古樹名木節(jié)點；②手動預選取的古樹名木節(jié)點。

利用Dijkstra算法遍歷無向圖（古樹名木鄰接點矩陣），得到綜合價值最優(yōu)的古樹名木隊列。具體實現(xiàn)為：①根據(jù)古樹名木鄰節(jié)點矩陣建立加權(quán)無向圖。②初始化 ，即S＝{v}，v的權(quán)值為0。③設(shè)置U包含除v外的其他古樹名木節(jié)點，即：U＝{其余古樹名木節(jié)點}，若v與U中古樹名木節(jié)點ui有邊，則＜ui，v＞正常有權(quán)值；若u不是vi的出邊古樹名木鄰接點，則＜ui，v＞權(quán)值為∞。④從U中選取一個權(quán)值v最小的頂點ui，把ui加入S中。⑤以ui為新中間點，更新U中各古樹名木節(jié)點的權(quán)值；若從源點v到古樹名木節(jié)點ui的權(quán)值（經(jīng)過古樹名木節(jié)點v）比原來權(quán)值（不經(jīng)過古樹名木節(jié)點v）短，則修改頂點ui的權(quán)值，修改后的權(quán)值的頂點v的權(quán)值加上邊上的權(quán)值。⑥重復步驟④和⑤，直到所有古樹名木節(jié)點都包含在S中。

最優(yōu)古樹名木隊列與百度地圖API（Javascript API）進行兼容性設(shè)計，通過百度地圖渲染出古樹名木旅游線路。

4.2 代碼實現(xiàn)

functionBegin

……

//古樹名木的鄰接矩陣的建立

TreeNoteBeg［］=”” ;//初始化起點數(shù)列

TreeNoteEnd［］=”” ;//初始化終點數(shù)列

ResultNotesArray［］=”” ;//初始化最優(yōu)路徑節(jié)點隊列

Public string TreeNoteArraryt（int［］［］g,TreeNoteBegin［i］,TreeNoteEnd［i］）

//g 矩陣圖， TreeNoteBegin［i］第 i個起點,TreeNoteEnd［i］終點,返回最優(yōu)路徑節(jié)點集

{for（int i=0;i

for（int j=0;j

bool NoteState=DijkstraSearchNote（g［i］［j］）;

//最優(yōu)節(jié)點進入 ResultNotesArray［］

if（NoteState==true） AddToResultNotesArray（g［i］［j］）;

else contiue;//跳出次循環(huán),繼續(xù)向前遍歷

}}

return ResultNotesArray［n］;//返回最優(yōu)路徑節(jié)點集數(shù)列

}

//調(diào)用百度地圖API

var map=new BMap.Map（"container" ）;//創(chuàng)建地圖實例

int i=0;

//最優(yōu)路徑節(jié)點集的經(jīng)緯度在百度地圖上的繪制

foreach（tree as in ResultNotesArray［n］）

{var spoi［i］=new BMap.Point（tree.Longitude,tree.Latitude）;}

for（int i=0;i

{//駕車實例,并設(shè)置回調(diào)

var driving=new BMap.DrivingRoute（map,{onSearchComplete:drawLine}） ;

driving.search （spoi［i］,spoi［i+1］）;//搜索節(jié)點 i到節(jié)點 i+1 的線路

}}

functionEnd

4.3 實現(xiàn)效果

區(qū)域內(nèi)古樹名木最優(yōu)旅游路線的實現(xiàn)，經(jīng)過預提取區(qū)域內(nèi)的古樹名木綜合評估價值最高的3個節(jié)點的提取，經(jīng)過技術(shù)兼容性設(shè)計，調(diào)取百度地圖javascript API進行地圖渲染出最優(yōu)行車路線（圖3）。圖3實現(xiàn)了浙江省金華市武義縣區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)旅游線路的規(guī)劃，當行車啟動時，利用H5 maps API（document.addEventListener（"plusready",plusReady,false））獲取用戶當前的全球定位系統(tǒng)（GPS）坐標，同時調(diào)用百度地圖javascript API重繪古樹名木起始節(jié)點與當前用戶位置GPS坐標的路線，進行實時導航。

5 結(jié)論與討論

本研究以浙江省金華市古樹名木數(shù)據(jù)為研究對象，分別對研究區(qū)各區(qū)縣的人口密度、公路密度、服務業(yè)發(fā)展狀況與古樹名木區(qū)域分布特征進行相關(guān)性分析，論證了古樹名木旅游最優(yōu)路線設(shè)計的可行性；利用AHP法和FSE法實現(xiàn)了古樹名木綜合價值的評價，完成古樹名木鄰接點矩陣的存儲；利用Dijkstra算法遍歷古樹名木的鄰接點矩陣得到綜合評價值最優(yōu)的古樹名木節(jié)點集，經(jīng)過與百度地圖Javascript API進行兼容性設(shè)計，最終實現(xiàn)了古樹名木最優(yōu)旅游路線。

實現(xiàn)的古樹名木最優(yōu)旅游路線，綜合考慮了鄉(xiāng)村生態(tài)游、民俗文化游和自駕體驗游等因素，引導人們選擇以古樹名木為特色的旅游形式，在游樂中豐富古樹名木知識。研究的最終目的是提高社會公眾對古樹名木的關(guān)注度，為古樹名木相關(guān)研究及政策制定與實施提供一個良好的社會氛圍；在此基礎(chǔ)上，吸引更多的社會資源投入到古樹名木的相關(guān)研究中去，一定程度上解決古樹名木前期研究的可操作性不強、社會認知度不夠等問題。

圖3 金華市武義縣古樹名木最優(yōu)旅游路線設(shè)計的實現(xiàn)Figure 3 Realization of the optimal travel route design of ancient trees in Wuyi,Jinhua City

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