基于GIS的层次分析法在湿地公园总体规划中的应用

石田 王璇

摘要：为了探索一种指导湿地公园总体规划编制的优化分析方法。通过遥感技术获取不同类型覆盖地貌特征和面积等一系列基础资料，在汇总分析的基础上结合基于地理信息系统的层次分析法，将收集整理的基础资料分为保护恢复、合理利用、管理经营、附加因子四大类别。基于分析权重采取适宜的规划方案。为湿地保护、资源合理利用及公园运营提供最优的规划策略途径。促进多学科的融合，为湿地公园总体规划提供一种可行的方法。

关键词：湿地公园总体规划;地理信息系统;层次分析法

中图分类号：TU985.13                文献识别码：A            文章编号：1004-3020（2015）04-

Application of Analytic Hierarchy Process based on GIS in Wetland Park Master Plan

Shi Tian（1）Wang Xuan（2）

（1.Academy of Forestry Inventory and Planning， State Forestry Administration  Beijing   100714;2.China Academy of Urban Planning Design  Beijing   100044）

Abstract： In order to exploring an optimization analysis method to guide wetland park master plan， we used different types of coverage area and a series of geomorphic features and basic information by RS technology and divided the analysis data into four categories including protection and recovery， rational use， management， additional factor based on the meta-analysis combining GIS and AHP. This method provided the best way for wetland conservation planning strategies， rational use of resources and park operations and promoted multi-disciplinary integration and provided a feasible method for the wetland park master plan.

Key words：Wetland park master plan; GIS; AHP （analytic hierarchy process）

目前，我国在加强生态领域的自然保护区建设同时，还积极鼓励由地方政府牵头组织的湿地公园建设，这不仅可以使国家湿地资源得到有效保护，也可以有效调动地方参与生态环境治理的积极性，使建设项目区发挥综合资源优势，充分挖掘湿地公园的生态建设和生态效益，也是我国履行《湿地公约》的要求 [1] 。

依据国内外湿地公园建设的实践，湿地公园建设大体可分为可行性论证、规划设计、工程营建和维护与管理等4个阶段。在每个阶段的实施过程中都需对湿地生态系统进行监测和评估。[2]目前，“3S”（GIS、GPS、RS）技术已普遍地应用于湿地资源调查、湿地编目、湿地功能评价、湿地监测和湿地保护研究等领域。[3，4]此外，如YSI、Hydrolab等理论也逐步地被运用于湿地监测和湿地保护研究中。[5，6]本文通过归纳总结已有规划分析方法提出基于GIS的层次分析法对湿地公园进行评价、规划、设计，并以重庆市玄天湖湿地公园总体规划的湿地生态分析研究为例，为湿地公园生态修复提供技术支持和开发控制，为湿地公园区域环境的改善提供范例。

1体系与方法

本文以“3S”技术为手段，以层次分析法为方法对规划区实地进行分析评价。运用GPS、RS收集基础资料，利用GIS建立基于评价因子数据库的三级层次评价体系，建立一个由各类评价因子组成的三级层次的评价体系，并将GIS处理的数据代入层次分析判断矩阵进行分析判读，通过评价因子间的两两比较并结合评价体系各评价因子赋值确定权重。突出评价对象存在的问题，明晰问题解决途径，详见图1。

图1规划方法框架示意图

用于农林调查规划和城市规划;较大比例尺专题制图。

图2 RS影像特征图（SPOT5）

1.2评价因子

涉及湿地公园总体规划全部评价因子由三级指标组成。第一级指标M是湿地公园总体规划实施的基本目标，由保护恢复、合理利用、经营管理、附加因子四项组成;第二级指标B反映一级指标的关键要素，由生物资源、区域土地利用类型、支持力度等共14子项组成;三级指标L是评价关键要素的各评价因子，由实际调研收集整理的45项GIS数据组成。各评价指标的根据相对重要程度分别赋予一定分值R，体系满分为100分，详见表2。

表2 湿地公园总体规划评估指标体系及分值

四、附加因子（M4 5）

1.3建立评价体系

运用层次分析法和模糊数学中的隶属度清晰化的原则建立湿地公园总体规划的评价系统。该体系多因子高度综合，在具体指标选择上因各个评价指标侧重点不同而有所差异，逐层确定各层因素对上一层隶属因素的相对权重，形成数值判断矩阵结构模型A=（Lij）n×m。矩阵中每层各个因素的相对重要性采用1～9级标度法，进行两两比较，详见表3。

表3.1～9级标度法

标度Vij

定义

1

3

5

7

9

2，4，6，8

i因素比j因素同等重要

i因素比j因素略重要

i因素比j因素重要

i因素比j因素重要的多

i因素比j因素绝对重要

i介于以上两种判断之间状态上的标度

倒数

若i因素与j因素比较，结果为Lji=1/Lij

依照湿地公园总体规划评估指标体系的三级评价体系分别进行层次分析比较，建立M、B、 L层之间的判断矩阵模型。以1～9级标度法得出相应的权重值W，详见表4，表5。

表4  B层间的判断矩阵

通过逐层比较分析，以及对特殊专题针对性的比较分析得出相应的权重值W能够科学客观的将构成规划目标M因子的权重表现出来，在层次分析法中，对选取因子进行指标之间的两两比较，并判断权重。推导出正态分布方程后，计算判断矩阵每行元素的方根和积（W），W=（W1，W2，W3，…，Wn）。将W进行归一求得平均值定义为各个因素的综合权重值，结合湿地公园评价指标所赋分值R进行综合数据修正，每项评价因子最高权重不超过赋予分值占整个比较因子集分值的权重。各评价因子的分值与权重差异，体现出不同规划项目中综合方案编制以及策略制定。采用层次分析方法结合模糊数学确定权重，最后进行糊综合评价法测评，对湿地的保护恢复与合理利用提供参考，这在理论和实践中有一定借鉴创新意义。

2应用实例

2.1项目概况

重庆玄天湖湿地公园位于重庆市铜梁县县城巴川镇南城街道黄门村，地理坐标为东经116°05′9″，北纬29°47′50″，规划总面积为332.46 hm2，其中水域面积89.11  hm2。邻近319国道、遂渝高速公路及重庆市三环高速路，位于成渝经济带和渝西经济走廊的中心位置和腹心地带，便捷的交通及良好的自然资源条件使玄天湖湿地公园具有得天独厚的区位优势，详见图3。

图3玄天湖湿地公园玄天湖区位及卫星遥感图（2008年7月28日）

2.2生态专题分析

从局部区域生态环境来看，玄天湖湿地公园地貌、岩性复杂，生态环境脆弱，存在一些不利因素：一是降雨集中，暴雨强度偏大，历史最大月降雨量超610 mm;二是地貌岩性复杂，乔木植被分布不均，保土力弱，存在2处较大的山体开采面，水土流失隐患严重;三是干旱严重，夏旱持续时间长、危害大;四是冰雹发生频率较高，详见图4。

图4玄天湖GIS分析图

根据实地调研走访与RS影像图分析获取的地理信息，处理后进入GIS分析区域和局部生态问题，结合湿地公园的综合条件的分析结果，规划区面临着生态问题来自于自然干扰和人为干扰两个方面。自然干扰如灾害天气、外来物种入侵、火、病虫害等;人为干扰如烧荒种地、倾倒垃圾、农田施肥、土地利用结构改变等。目前，公园湿地面临的生态问题主要有：①来物种入侵（外来物种L113 2）;②灾害性气候（气候条件L123 1）;③水土流失（L122 2）;④面源污染（区域面污染L153 3）;⑤农民开荒占用侵占湿地等（人口活动范围与频度L162 1）。

2.3提取评价因子

针对玄天湖湿地公园面临的5个主要生态问题，建立单因子评价集和评分等级，利用层次分析法确定权重，最后求取综合评价结果，详见表6、表7。并将各个评价因子导入GIS制作单因子分析评价图，详见图5。

表6生态因子评价集

表7生态因子评分等级

图5生态评价因子等级图

2.4生态保护对策

使用层次分析法研究玄天湖区域面临的水土流失、灾害气候（气候条件）、外来物种入侵、面源污染和侵占湿地等五大生态威胁，制定科学高效的生物治理措施，降低危害程度，实现湿地公园的保护恢复、合理利用及经营管理的协调可持续发展，详见表8，图6。

表8公园主要生态问题对策

序号

主要生态问题

主要对策

L122

水土流失

风景林营造、湿地雨洪管理、工程措施。

L123

突发性气候潜在危害

建立气候预报和灾后处理预案机制。

L113

外来物种入侵

生态监测、保育区管理、生物选择论证控制、人工和天敌清理灾害物种。

L153

区域面源污染

环境监测、污水和垃圾基础设施建设、区域和园内监管。

L162

人口活动范围与频率

生态移民、退田还湿、宣传教育、监管。

图6 玄天湖湿地公园保护功能规划图

3总结评价

针对有些湿地公园规划的评价过程中存在单一层次分析方法确定权重的主观性过重和评价的准确性问题[8]， 基于GIS的层次分析法的优势比较突出：一是结合模糊评判法对湿地公园评价指标的权重进行了科学设置，在一定程度上克服了人为主观判断带来的误差。二是在评价过程中从湿地功能方面对湿地公园进行模糊综合评价，结果可准确了解湿地公园的综合评价和其发展进展情况，为规划编制人员提供了一个信息化、智能化、自动化的服务和决策平台，具有详细、全面、精确、系统、便于深入研究等优点。三是利用GIS技术，进行多专业融合，形成了具有“大数据”特点的规划方法和技术手段，促进传统设计理念和手段进步，有利于更好实现“保护优先、科学修复、合理利用、持续发展”的建设目标。此外，由于该分析方法具有信息多元化的特点，其分析过程相对繁琐、复杂，且基于GIS构建的数据模型库评价因子仍多源于人工调查，其调查精度会影响到层次分析法构建矩阵的权重系数偏差，需在今后实践中研究完善。

参考文献

[1] 国家林业局《湿地公约》履约办公室.湿地公约履约指南[M].林业出版社，2000.

[2] 陆健建，王伟.湿地生态恢复的主要模式-湿地公园建设[J].湿地科学与管理，2007，3（2）：28-31.

[3] 余建杰.基于TM遥感影像的鄱阳湖湿地分类研究[J].江西农业学报，2007，19（12）：93-94.

[4] 张志，刘德晶，闫平.湿地公园总体规划技术探讨-以云南红河哈尼梯田湿地公园为例[J].湿地科学与管理，2008，（4）：31.

[5] DONALD W S.Demography and habit at use of the bad water snail，with observations on its conservation status， Death Valley National Park ，California ，U.S.A[J].Hydrobiologia，2001，466（1-3）：255-265.

[6] STEVEN J P，DAVID RM，ROBERT W H， et al. The importance of spatial scale for conservation and assessment of anuran populations in coastal wetlands of the Western Great Lakes ，USA[J].Landscape Ecol，2005，20（4）：441-454.

[7] 龚文峰.基于RS和GIS松潘地区天然林景观动态过程与分类研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2007.

[8] 骆林川，杨德礼，马军.基于层次分析法的城市湿地公园模糊评价分析[J].科技与管理，2008，10（4）：18-22.

（责任编辑：郑京津）