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改进的AHP在黄河三角洲湿地生态环境质量评价中的应用来源:中国论文下载中心 [ 11-07-25 14:49:00 ] 作者:陈爽,杨国范编辑:studa110711 摘要:基于层次法的基本原理,构建黄河三角洲湿地生态环境质量评价的指标体系,运用改进的AHP确定各个评价指标的权重,从而确定影响黄河三角洲湿地生态环境的重要因素、次要因素及一般因素。结果表明:在黄河三角洲湿地生态环境质量评价中,相关部门在三角洲的洪水调节功能这方面,重视程度相对较高,而在气候调节功能方面,却没有引起足够的重视,这些都为黄河三角洲湿地景观规划、管理和保护提供一定参考依据。 关键词:黄河三角洲;改进的AHP;生态环境质量评价 1672-1683(2011)01-0099-03 Eco-Environmental Quality Appraisal of Yellow River Delta Wetland using the Improved AHP Method CHEN Shuang,YANG Guo-fan (College of Water Conservancy,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China) Abstract:Based on the basic principle of AHP,the index system of eco-environmental quality appraisal of Yellow River Delta wetland was built in this study.The improved AHP method was used to determine the wEight of each appraisal index,and consequently to determine the main factors,secondary factors,and general factors which have impacts on the eco-environment of Yellow River Delta wetland.The results showed that the flood regulation function of the delta had been highly emphasized by the sectors concerned while the climate regulation function of the delta had recEIved little attention,which could provide some references for the landscape planning,management and protection of the Yellow River Delta wetland. Key words:Yellow River Delta;improved AHP;eco-environmental quality appraisal 湿地生态系统是陆地与水域之间水陆相互作用形成的特殊的自然综合体,被誉为“自然之肾”。人类对湿地的关注和研究随着20世纪50、60年代全球环境退化、湿地丧失及由此引发的生态环境问题日益突出而开始。目前,湿地的保护与持续利用已成为当今国际社会关注的热点。由于历史原因和认识偏差,中国在过去较长时间过分强调对湿地资源的开发和利用,而忽视了对其的保护。随着科学发展观的不断深入人心,人们日益认识到保护湿地生态环境的重要性。 传统的层次分析法(简称AHP)[8]是对一些较为复杂、较为模糊的问题做出判定的简易方法,特别适用于那些难于完全定量分析的问题,为解决多目标决策问题提供了很大的方便,目前已在世界各国得到迅速普及和发展,并在社会、经济、军事、管理中得到了广泛应用。例如,戴新等[1]利用传统的AHP对黄河三角洲湿地生态环境质量进行评价,使得难以定量化的湿地生态质量指标定量化,为黄河三角洲湿地景观规划、管理和保护提供决策依据。然而,传统的AHP方法在分析和处理问题的时候,也存在许多不足之处。传统的AHP 中的判断矩阵一般不满足一致性,此时说明决策者对被比较的元素所赋的值,有些是不准确的[2]。石建等[3]指出,T.L.Saaty等人提出的层次分析法采用“1-9”标度构造成比较矩阵,其一致性效果不理想。传统的AHP没有充分利用已有定量信息,认为传统的AHP是研究专门的定性指标问题,对于既有定性指标也有定量指标的问题讨论得不够[4]。传统的 AHP提出对判断矩阵的一致性讨论得较多,而对判断矩阵的合理性考虑得不够,这是因为对标度专家的数量和质量重视不够[5-6]。基于此,本文以黄河三角洲湿地生态系统为例,将传统的AHP方法中由“1-9”标度,改进为AHP层次分析法的“9/9-9/1”的新标度,构造成比较判断矩阵,对黄河三角洲湿地的生态环境质量进行进一步的评价,以得到更加科学、精确的结果,并将所得结果与戴新等[1]的评价结果进行对比。 1 黄河三角洲湿地生态系统简介 黄河三角洲是我国三大三角洲之一,地理位置位于东经118°07′-119°18′,北纬 36°55′-38°12′之间,处于山东半岛和辽东半岛环抱的渤海湾南岸中心地带,处于京津唐经济区与山东半岛经济区的结合部,同时又是环渤海经济区与沿黄经济带的交汇点。三角洲属暖温带半湿润大陆性季风气候区,海岸线全长约590 km,湿地总面积约4 150 km 2,是全国最大的三角洲,也是我国温带最广阔、最完整、最年轻的湿地,是国际重要湿地之一。黄河三角洲各类湿地面积如表1所示[7]。 由于人类活动的影响,包括油田开采和石油加工业等所产生的工业废气,给其带来很多负面影响。例如黄河三角洲9条入海河流的河口水质均受到污染。潮河、挑河、溢洪河、广利河、神仙沟等河口污染严重,致使鱼、虾、贝类数量减少,鸟类失去了良好的生存环境和食物条件。浅海、滩涂水质均受到了石油类污染,影响了浅海滩涂生物的多样性。因而,对黄河三角洲湿地的生态环境质量进行综合分析,维护该区域内生态平衡、保护生物多样性已经刻不容缓。 2 改进的层次分析法(AHP)的基本原理 最初由美国运筹学家T.L.Saaty教授于20世纪70年代初提出,它是将半定性、半定量问题转化为定量问题的有效途径,将各种因素层次化,并逐层比较多种关联因素,为分析和预测事物的发展提供可定量依据。 2.1 层次分析法的标度改进 传统的AHP在应用中还存在一定的问题,如使用“1-9”的原始标度准确率会降低;各层次之间联系设立混乱;数据处理过程繁琐等;这些问题需要在今后的工作中进一步完善。本文对传统的“1-9”标度进行了优化改进,采用新的标度“9/9-9/1”,详见表2。 2.2 改进的AHP在黄河三角洲湿地生态环境质量评价中的应用 2.2.1 明确问题并建立层次模型 为便于成果引用和结果比较,参照文献[1],本文选取的评价指标也依据黄河三角洲湿地生态环境结构、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3类,共计13个主要特征因子,如图1所示。总目标层A,在湿地生态环境质量指标体系建立的总目标就是黄河三角洲湿地AHP综合评价;要素层B,根据湿地生态功能及湿地影响因素从湿地生态环境、湿地功能、湿地环境质量指标3个方面分析,用这几个方面特性的非线性相加来反映总目标的价值;指标层C,具体反映要素层的多项指标,根据黄河三角洲湿地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。 在上表中取b 13=9/5,其含义表示在黄河三角洲生态环境质量评价中湿地生态环境指标相对于湿地环境质量指标而言,属于稍微重要;b 31=5/9表示湿地环境质量指标相对于湿地生态环境指标,属于较不重要。依据文献[8]的相关公式计算,求得最大特征值λ max=3.000 8,一致性检验系数CR=0 000 7,CR<0.1,建立判断矩阵具有令人满意的一致性。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,结果均满足要求。要素层对于相应各评价层的计算结果,见表4。 2.2.3 层次总排序 利用上面层次单排序的结果,综合得出本层次各因素对更上一层的优劣,最终得到指标层对总目标层的优劣顺序。对求出的各间接判断矩阵的向量进行权重计算,并进行排序得出表5。根据文献[8]计算公式所得,层次总排序随机一致性比例CR=0.0050,CR<0.1,层次总排根据归一化后各指标权重值排序结果,可以把13个指标划分为重要指标(≥0.12)、次要指标(0.07~0.12)和一般指标(≤0.07)3类,结果见图2。 2.2.4 结果分析 从黄河三角洲湿地生态环境质量评价因子指标划分图可以看出13项评价因子中,指标C1、C6为重要指标;指标C3、C5、C10、C12、C13为次要指标,共计5项指标;C2、C4、C7、C8、C9、C11为一般指标,共计6项指标。 3 结论 经分析,得到以下初步结论:重要指标C6(权重极大值)与一般指标中权重最低的指标C7(权重极小值)二者之间的权重相差比较悬殊,差值达到0.1225。说明在黄河三角洲湿地生态环境质量评价中,相关部门在三角洲的洪水调节功能(指标C6)这方面,重视程度相对较高,投入力度也比较大;然而,在气候调节功能(指标C7)方面,却没有引起足够的重视。此外,显示结果中,一般指标里面的其他几个指标的权重也相对较小,都应当引起相关部门的注意和警惕。 参考文献: [1]戴新,丁希楼,陈英杰,等.基于AHP法的黄河三角洲湿地生态环境质量评价[J].资源环境与,2007,(2):135-139.(DAI Xin,DING Xi-lou,CHEN Ying-jie,et al.The Environmental Quality Appraisal of the Wetland on the Y ellow River Delta by AHP Method [J].Resources Environment & Engineering,2007,(2):135-139.(in Chinese)) [2]王传玉.改进AHP中判断矩阵一致性的一种新方法[J].安徽机电学院学报,2001, (4):47-50.(W ANG Chuan-yu.A New Method Improving the Consistency of the Comparison Matrix in AHP[J].Journal of Anhui Institute of Mechanical & Electrical Eigineering,2001,(4):47-50.(in Chinese)) [3]石建,郭跃华.基于指数标度的层次分析法及其应用[J].南通工学院学报(自然科学版),2004,3(4):4-7.(SHI Jian,GUO Y ue-hua.AHP on the Basis of Index Number Scale and its Usage [J].Journal of Nantong Institute of Technology (Natural Science),2004,3(4):4-7.(in Chinese)) [4]吴殿廷,李东方.层次分析法的不足及其改进的途径[J].北京师范大学报(自然科学版),2004,(2):264-267.(WU DIAN-ting,LI Dong-fang.Shortcomings of Analytical Hierarchy Process and the Path to Improve the Method[J].Journal of BEIjing Normal University (Natural Science),2004,(2):264-267.(in Chinese)) [5]魏翠萍,章志敏.一种改进矩阵一致性的算法[J].系统工程理论与实践,2000, 20 (8):62.(WEI Cui-ping,ZHANG Zhi-min.An Algorithm to Improve the Consistency of a Comparison Matrix[J].Systems Engineering-theory & Practice,2000,20 (8):62.(in Chinese)) [6]王应明.判断矩阵排序方法综述[J].决策与决策支持系统,1995,5(5):101.(W ANG Ying-ming.An Overview of Priority Methods of Comparison Matrix[J].Journal of Management Sciences in China,1995,5(5):101.(in Chinese)) [7]王学金,郅兴桥,万鹏,等.黄河三角洲湿地利用与影响因素分析[J].人民黄河, 2004,(10):10-11.(WANG Xue-jin,Zhi Xing-qiao,WAN Peng,et al.Use and Influencing Analysis of Y ellow River Delta Wetland[J].Y ellow River,2004,(10):10-11.(in Chinese)) [8]徐建华.计量地理学[M].北京:高等教育出版社,2006:226-232.(XU Jian-hua.Quantity Geography[M].Beijing:Higher Education Press,2006:226-232.(in Chinese))