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摘要 文章运用层次分析法，依据贵阳市喀斯特地区的生态环境结构、特征、社会发展现状和规划，筛选出形成和影响生态环境质量的五类19个主要特征因子作为评价指标进行等级化处理并确定其权重,为贵阳市喀斯特地区生态环境的治理提供决策依据。
关键词 层次分析法评价 生态环境
中图分类号： P642 文献标识码：A
The Environmental Quality Appraisal of the Karst
on Guiyang City by AHP Method
JIN Kuang
(School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715)
AbstractThis paper guiyang City is the typical area where karst extremely developed. Based on environmental structure characteristics and the status quo and design of the social development, 19 main factors of five kinds have been selected using the Analytic Hierarchy Process (AHP) to carry on their rank processing and weight assignment for their influence on ecological environment This is the foundation to plan, manage and protect ecological environment of karsts area on Guiyang city.
Key wordsAHP evaluation;environmental quality
生态环境与经济发展是对立统一的关系。人类的经济活动以生态环境为载体，而经济的发展为生态环境治理提供了保障。改革开放以来，我国经济虽然取得了举世瞩目的成就，生态环境却遭到了有史以来最严重的破坏。环境恶化与资源的枯竭不仅成为经济发展的绊脚石，而且成为人类可持续发展的巨大威胁。于是，可持续发展的理念越来越受到重视。喀斯特地区水土流失和石漠化严重，抗灾变和干扰力弱，生态环境极为脆弱，人与自然的矛盾十分突出。
1 研究区域概况
贵阳市位于贵州中部，云贵高原向东部低山丘陵过渡的斜坡，东经106€?7′~107€?7′和北纬26€?17′~26€?57′。东南接黔南布依族苗族自治州，北邻毕节地区。总面积8034平方公里，东西宽115km，南北长130km。
贵阳有自寒武系至第四系等均有分布出露齐全的底层，出露岩层分布最广的是碳酸盐岩。由于拥有亚热带季风气候良好的水热条件，喀斯特地貌发育程度极高，喀斯特面积占全市土地面积的86.31%，决定了贵阳是以喀斯特地貌为主的地貌类型。
贵阳市分布有山地、丘陵、盆地和谷地等多种地貌，主要以丘陵、山地为主，贵阳市地貌的成因类型有六个，分别为：溶蚀、溶蚀-侵蚀、溶蚀-构造、剥蚀-侵蚀、剥蚀-构造及侵蚀-堆积，其中分布最广的是溶蚀构造，几乎全市都有分布。
较低的纬度与较高的海拔以及中亚热带季风湿润气候使得贵阳市夏无酷暑，冬无严寒，无霜期长，降雨充沛，雨热同季。
贵阳市拥有丰富的热量资源，但复杂的地形和大面积山丘造成热量资源在全市的分布不均衡，不仅表现在地理分布上，还表现在垂直高度变化上。贵阳市在太平洋东南季风和与印度洋西南季风的共同控制下，降水十分充沛，多年平均降雨总量均达到1196.9mm，由于每年季风进退时间的早晚和季风强弱有变化，使得降水量变化也较大，形成干湿季交替现象。
地质、地貌和生物气候复杂，致使贵阳市的土壤类型也多种多样、特性各异。主要的土壤类型为石灰土。石灰土的土层浅薄，有明显的石灰反应，呈碱性，水分有效性差，易旱、吸湿水含量低，因而石灰土土地质量差，生产能力低，生产力低。由于石灰土在碳酸盐岩上发育，易溶蚀，导致水土流失严重。
由于贵阳拥有适宜多种植物生长的良好的水热条件，因此植物种类繁多，植被具有明显的亚热带性质。亚热带湿润性常绿阔叶林是贵阳地带性原生植被，然而由于人类活动的干扰，原生植被大部分被破坏，因此，大部分地区次生植被演替发育。
综上所述，贵阳市自然环境状况既为经济发展提供了丰富的自然资源和良好的自然环境，又因其喀斯特地貌和山地广布，加上喀斯特植被的特点，决定了该地区生态环境极其脆弱且自我调节能力差，若受到人类的破坏和干扰，则生态平衡就很难恢复。①
2 研究方法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process)亦称AHP，是美国学者T.L. Satty教授于20世纪70年代提出的一种系统分析方法。本文运用常用的层次分析法对贵阳市喀斯特区域进行生态评价。喀斯特生态评价是受多因子影响的一个过程，用层次分析法进行评价不但可行，而且具有简单、有效、适用的特点。
AHP法是利用分层的原理能将复杂问题进行系统化、层次化。首先建立评价指标体系，然后通过确定判断矩阵按照一定的规则计算各因子相对于上层因子的权重，最后逐层推算全部因子对总目标层的权重。在此基础上进而计算出各层次要素对于总体目标的组合权重，从而得出各要素或方案的权值，以此区分各要素或方案的优劣。
权重的确定步骤如下：
（1）通过专家确定各因子的相对重要性，采用1-9标度法进行评判，据此构造判断矩阵。
其中Cij必须满足Cij=1/Cji(i≠j)，(i，j=1，2，3…n)，Cij=1(i=j)，C矩阵具有正值、互反性和一致性。
（2）权重计重和排序。各结构层中的相对权重，采用方根法求解C的旧一化特征向量和特征值，直到满足一致性检验，所求的特征向量就是各因子的权重排序：
Mi =Cij (i,j = 1,2,……n)
Wi =, Wi = Wi /i
（3）判断矩阵的一致性检验。判断矩阵是建立在每2个要素比较评分的基础上，如果2评分具有客观上的一致性，那么判断矩阵必具有完全的一致性。这里一致性检验的实质就是对经过专家的判断思考给出标度的矩阵进行满意程度的验证。判断矩阵的最大特征根
max = 一致性检验，CI = ，CR=CI/RI，
其中CI为一致性指标，CR为相对一致性指标，RI为平均随机一致性指标，根据n查取。若CR＜0.1，则认为判断矩阵满足一致性要求。②
3 指标体系建立与分析
3.1 建立贵阳市喀斯特生态评价的递解层次结构
图1贵阳市喀斯特地区生态质量AHP评价递解层次结构图
根据贵阳市喀斯特生态环境质量的实际，依据上述资料，按照科学性、实用性、动态性、系统性原则建立贵阳市喀斯特评价的递解层次结构，如图1。目标层A，在喀斯特生态环境质量指标体系建立的总目标就是贵阳市喀斯特AHP综合评价；要素层B，从喀斯特的地质地貌指标、物种多样性指标、气候水热指标、土地覆盖及侵蚀状况指标、人类适宜状况指标五个方面分析，用这几个方面特性的非线性相加反映总目标的价值。指标层C，具体反映要素层的多项指标，根据贵阳市喀斯特的生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，共确定了19评价因子。这些指标分别从不同方面反映要素层，更细层次上反映目标层。③
3.2 构建判断矩阵，用和积法求取因素权重。
在建立总目标评价模型树的基础上，首先按标度定量化，对同一层次的各因子间相对于上一层的某项因子的相对重要性给予问卷评分，然后按照层次分析法标定系列得出相应的标定值，将定性指标定量化。通过对现场实际情况仔细详实的调查，运用专家评分法确定各因子的相对重要性。对总目标层的五个要素构建判断矩阵，总目标层A对于要素层(B1、B2、B3、B4、B5)各相关因子的判断矩阵，如表2，通过对原始数据的整理，运用公式进行权重计重和排序，得出各个层次评价指标的权重值。
表2总目标层对于综合评价层各相关因子的判断矩阵
max = 5.013 7C. I. = 0.003 4 R. I. = 1.120 0C.R. = 0·003 0在上表取B13 = 1/3，其含义表示在贵州市喀斯特生态环境质量评价中地质地貌指标相对于物种多样性指标而言，属于较不重要；B31 =3表示物种多样性指标相对于地质地貌指标，属于稍微重要。根据专家评议分得出上表中基准层B相对于目标层A的权重。经计算得最大特征值max = 5.0137， C. I. = 0.0034.取R. I. =1.12， 则CR=0.0030， C.R.≤0.1，特征矩阵满足一致性。④
按照上述方法，以此类推可得要素层对指标层的最大特征值、归一化特征向量，并对特征矩阵进行一致性分析。依次对各个指标进行评判，贵阳市喀斯特生态环境评价体系中，地质地貌因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.01147，气候水热因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0034，物种多样性因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0979，土地覆盖及侵蚀因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0141，人类适宜状况因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0223，评价因子一致性检验均小于0.1，结果均合理有效。
3.3 综合评价结果
依据贵阳市各项指标的基础数据，根据隶属函数和分级标准，可得出其评判矩阵R，据公式B = A·R进行评价。根据最大隶属度原则，贵阳市生态环境综合评判向量B = (0.2320，0.1370，0.5832，0.1523)中，最大值0.5832说明贵阳市喀斯特区域的生态质量等级为3级，生态质量较差，生态环境较脆弱。
4 贵阳市喀斯特区域生态环境治理的对策与建议
数据分析结果显示，贵阳市喀斯特区域的生态坏境主要受人类活动影响，森林覆盖率和草场的面积都较低，土壤保水保肥能力较差，生态环境面临的问题和压力巨大。因此，以种植业为主的农业和农产品加工业应大力发展，同时带动其他产业发展，实施小流域治理，大力种树种草，退耕还林还草，采取封山育林、限牧育草。在植树造林时应遵循“草—灌—林”的生态学规律，且要正向的人为干预，从而改善生态系统。⑤农村的二、三产业也要大力发展，搞好农牧业产品的综合利用和深层次加工，以使环境保护工作和经济发展更好结合起来。在生态环境脆弱、贫困严重的地区，最有效直接的办法是适当移民和计划生育以及退耕还林、退牧还草。
注释
①屠玉麟.独特的文化摇篮——喀斯特与贵州文化[M].贵阳:贵州教育出版社，2000.
②夏军.区域水环境及生态环境质量评价[M].武汉:武汉水利电力大学出版社,1999.
③张美华.黄山景观生态环境的层次分析法综合评价[J].西南师范大学学报(自然科学版),2002(6).
④R.Ram.Anthon. A note on the use of the analytic hierarchy process for environmental in pact assessment[J].Journal of Environmental Management, 2001, 63:27-35.
⑤姚建,丁晶,艾南山.岷江上游生态脆弱性评价[J].长江流域资源与环境,2004(4).
关键词 层次分析法评价 生态环境
中图分类号： P642 文献标识码：A
The Environmental Quality Appraisal of the Karst
on Guiyang City by AHP Method
JIN Kuang
(School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715)
AbstractThis paper guiyang City is the typical area where karst extremely developed. Based on environmental structure characteristics and the status quo and design of the social development, 19 main factors of five kinds have been selected using the Analytic Hierarchy Process (AHP) to carry on their rank processing and weight assignment for their influence on ecological environment This is the foundation to plan, manage and protect ecological environment of karsts area on Guiyang city.
Key wordsAHP evaluation;environmental quality
生态环境与经济发展是对立统一的关系。人类的经济活动以生态环境为载体，而经济的发展为生态环境治理提供了保障。改革开放以来，我国经济虽然取得了举世瞩目的成就，生态环境却遭到了有史以来最严重的破坏。环境恶化与资源的枯竭不仅成为经济发展的绊脚石，而且成为人类可持续发展的巨大威胁。于是，可持续发展的理念越来越受到重视。喀斯特地区水土流失和石漠化严重，抗灾变和干扰力弱，生态环境极为脆弱，人与自然的矛盾十分突出。
1 研究区域概况
贵阳市位于贵州中部，云贵高原向东部低山丘陵过渡的斜坡，东经106€?7′~107€?7′和北纬26€?17′~26€?57′。东南接黔南布依族苗族自治州，北邻毕节地区。总面积8034平方公里，东西宽115km，南北长130km。
贵阳有自寒武系至第四系等均有分布出露齐全的底层，出露岩层分布最广的是碳酸盐岩。由于拥有亚热带季风气候良好的水热条件，喀斯特地貌发育程度极高，喀斯特面积占全市土地面积的86.31%，决定了贵阳是以喀斯特地貌为主的地貌类型。
贵阳市分布有山地、丘陵、盆地和谷地等多种地貌，主要以丘陵、山地为主，贵阳市地貌的成因类型有六个，分别为：溶蚀、溶蚀-侵蚀、溶蚀-构造、剥蚀-侵蚀、剥蚀-构造及侵蚀-堆积，其中分布最广的是溶蚀构造，几乎全市都有分布。
较低的纬度与较高的海拔以及中亚热带季风湿润气候使得贵阳市夏无酷暑，冬无严寒，无霜期长，降雨充沛，雨热同季。
贵阳市拥有丰富的热量资源，但复杂的地形和大面积山丘造成热量资源在全市的分布不均衡，不仅表现在地理分布上，还表现在垂直高度变化上。贵阳市在太平洋东南季风和与印度洋西南季风的共同控制下，降水十分充沛，多年平均降雨总量均达到1196.9mm，由于每年季风进退时间的早晚和季风强弱有变化，使得降水量变化也较大，形成干湿季交替现象。
地质、地貌和生物气候复杂，致使贵阳市的土壤类型也多种多样、特性各异。主要的土壤类型为石灰土。石灰土的土层浅薄，有明显的石灰反应，呈碱性，水分有效性差，易旱、吸湿水含量低，因而石灰土土地质量差，生产能力低，生产力低。由于石灰土在碳酸盐岩上发育，易溶蚀，导致水土流失严重。
由于贵阳拥有适宜多种植物生长的良好的水热条件，因此植物种类繁多，植被具有明显的亚热带性质。亚热带湿润性常绿阔叶林是贵阳地带性原生植被，然而由于人类活动的干扰，原生植被大部分被破坏，因此，大部分地区次生植被演替发育。
综上所述，贵阳市自然环境状况既为经济发展提供了丰富的自然资源和良好的自然环境，又因其喀斯特地貌和山地广布，加上喀斯特植被的特点，决定了该地区生态环境极其脆弱且自我调节能力差，若受到人类的破坏和干扰，则生态平衡就很难恢复。①
2 研究方法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process)亦称AHP，是美国学者T.L. Satty教授于20世纪70年代提出的一种系统分析方法。本文运用常用的层次分析法对贵阳市喀斯特区域进行生态评价。喀斯特生态评价是受多因子影响的一个过程，用层次分析法进行评价不但可行，而且具有简单、有效、适用的特点。
AHP法是利用分层的原理能将复杂问题进行系统化、层次化。首先建立评价指标体系，然后通过确定判断矩阵按照一定的规则计算各因子相对于上层因子的权重，最后逐层推算全部因子对总目标层的权重。在此基础上进而计算出各层次要素对于总体目标的组合权重，从而得出各要素或方案的权值，以此区分各要素或方案的优劣。
权重的确定步骤如下：
（1）通过专家确定各因子的相对重要性，采用1-9标度法进行评判，据此构造判断矩阵。
其中Cij必须满足Cij=1/Cji(i≠j)，(i，j=1，2，3…n)，Cij=1(i=j)，C矩阵具有正值、互反性和一致性。
（2）权重计重和排序。各结构层中的相对权重，采用方根法求解C的旧一化特征向量和特征值，直到满足一致性检验，所求的特征向量就是各因子的权重排序：
Mi =Cij (i,j = 1,2,……n)
Wi =, Wi = Wi /i
（3）判断矩阵的一致性检验。判断矩阵是建立在每2个要素比较评分的基础上，如果2评分具有客观上的一致性，那么判断矩阵必具有完全的一致性。这里一致性检验的实质就是对经过专家的判断思考给出标度的矩阵进行满意程度的验证。判断矩阵的最大特征根
max = 一致性检验，CI = ，CR=CI/RI，
其中CI为一致性指标，CR为相对一致性指标，RI为平均随机一致性指标，根据n查取。若CR＜0.1，则认为判断矩阵满足一致性要求。②
3 指标体系建立与分析
3.1 建立贵阳市喀斯特生态评价的递解层次结构
图1贵阳市喀斯特地区生态质量AHP评价递解层次结构图
根据贵阳市喀斯特生态环境质量的实际，依据上述资料，按照科学性、实用性、动态性、系统性原则建立贵阳市喀斯特评价的递解层次结构，如图1。目标层A，在喀斯特生态环境质量指标体系建立的总目标就是贵阳市喀斯特AHP综合评价；要素层B，从喀斯特的地质地貌指标、物种多样性指标、气候水热指标、土地覆盖及侵蚀状况指标、人类适宜状况指标五个方面分析，用这几个方面特性的非线性相加反映总目标的价值。指标层C，具体反映要素层的多项指标，根据贵阳市喀斯特的生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，共确定了19评价因子。这些指标分别从不同方面反映要素层，更细层次上反映目标层。③
3.2 构建判断矩阵，用和积法求取因素权重。
在建立总目标评价模型树的基础上，首先按标度定量化，对同一层次的各因子间相对于上一层的某项因子的相对重要性给予问卷评分，然后按照层次分析法标定系列得出相应的标定值，将定性指标定量化。通过对现场实际情况仔细详实的调查，运用专家评分法确定各因子的相对重要性。对总目标层的五个要素构建判断矩阵，总目标层A对于要素层(B1、B2、B3、B4、B5)各相关因子的判断矩阵，如表2，通过对原始数据的整理，运用公式进行权重计重和排序，得出各个层次评价指标的权重值。
表2总目标层对于综合评价层各相关因子的判断矩阵
max = 5.013 7C. I. = 0.003 4 R. I. = 1.120 0C.R. = 0·003 0在上表取B13 = 1/3，其含义表示在贵州市喀斯特生态环境质量评价中地质地貌指标相对于物种多样性指标而言，属于较不重要；B31 =3表示物种多样性指标相对于地质地貌指标，属于稍微重要。根据专家评议分得出上表中基准层B相对于目标层A的权重。经计算得最大特征值max = 5.0137， C. I. = 0.0034.取R. I. =1.12， 则CR=0.0030， C.R.≤0.1，特征矩阵满足一致性。④
按照上述方法，以此类推可得要素层对指标层的最大特征值、归一化特征向量，并对特征矩阵进行一致性分析。依次对各个指标进行评判，贵阳市喀斯特生态环境评价体系中，地质地貌因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.01147，气候水热因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0034，物种多样性因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0979，土地覆盖及侵蚀因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0141，人类适宜状况因素层下C层各因子判断矩阵一致性比例为0.0223，评价因子一致性检验均小于0.1，结果均合理有效。
3.3 综合评价结果
依据贵阳市各项指标的基础数据，根据隶属函数和分级标准，可得出其评判矩阵R，据公式B = A·R进行评价。根据最大隶属度原则，贵阳市生态环境综合评判向量B = (0.2320，0.1370，0.5832，0.1523)中，最大值0.5832说明贵阳市喀斯特区域的生态质量等级为3级，生态质量较差，生态环境较脆弱。
4 贵阳市喀斯特区域生态环境治理的对策与建议
数据分析结果显示，贵阳市喀斯特区域的生态坏境主要受人类活动影响，森林覆盖率和草场的面积都较低，土壤保水保肥能力较差，生态环境面临的问题和压力巨大。因此，以种植业为主的农业和农产品加工业应大力发展，同时带动其他产业发展，实施小流域治理，大力种树种草，退耕还林还草，采取封山育林、限牧育草。在植树造林时应遵循“草—灌—林”的生态学规律，且要正向的人为干预，从而改善生态系统。⑤农村的二、三产业也要大力发展，搞好农牧业产品的综合利用和深层次加工，以使环境保护工作和经济发展更好结合起来。在生态环境脆弱、贫困严重的地区，最有效直接的办法是适当移民和计划生育以及退耕还林、退牧还草。
注释
①屠玉麟.独特的文化摇篮——喀斯特与贵州文化[M].贵阳:贵州教育出版社，2000.
②夏军.区域水环境及生态环境质量评价[M].武汉:武汉水利电力大学出版社,1999.
③张美华.黄山景观生态环境的层次分析法综合评价[J].西南师范大学学报(自然科学版),2002(6).
④R.Ram.Anthon. A note on the use of the analytic hierarchy process for environmental in pact assessment[J].Journal of Environmental Management, 2001, 63:27-35.
⑤姚建,丁晶,艾南山.岷江上游生态脆弱性评价[J].长江流域资源与环境,2004(4).