基于AHP-TOPSIS组合模型的湖南文庙植物评价

郑 霞，胡希军，张成林

（1.中南林业科技大学 a.风景园林学院；b.湖南省自然保护地风景资源大数据工程技术研究中心；c.城乡景观生态研究所，湖南 长沙 410004；2.长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙 410004；3.宁远县文物保护中心，湖南 宁远 425600）

“自唐以来，州县莫不有学，凡学莫不有先圣之庙矣。”地方文庙拥有最高等级的建筑形制，布局于城池优势区位，揽山川之形胜，是古代地方城市人文胜景的重要担当。文庙集合了古人在教育、规划、建筑、园林等各方面的智慧、理念与技术，目前已有关注文庙的祭祀文化[1]、建筑形制[2]、空间结构[3]、环境特色[4]、庙学制度[5]、空间现象以及教育意蕴生成[6]等方面的研究，而对于文庙植物的系统性研究成果较少。主要成果有学者彭蓉[7]阐述柏（桧柏Juniperus chinensis、侧柏Platycladus orientalis）、松Pinusspp.、桂花Osmanthus fragrans、杏Armeniaca vulgaris、国槐Styphnolobiumjaponicum、荷花Nelumbonucifera几种常见文庙植物的文化寓意。李路[8]梳理江西古代文庙有槐、松、柏、榆Ulmuspumila等高大乔木；桂花、石榴Punicagranatum等小乔木；莲Nelumbo、芹Oenanthe、藻类等水生植物。张思蕾[9]总结四川文庙植物以桂花、银杏Ginkgo biloba为基调树种；楠木Phoebezhennan、松柏类、香樟Cinnamomumcamphora、紫薇Lagerstroemia indica、国槐、女贞Ligustrumlucidum为主调树种；黄葛树Ficusvirens、水杉Metasequoiaglyptostroboides、枫杨Pterocaryastenoptera、朴树Celtissinensis、皂荚Gleditsiasinensis、天竺桂Cinnamomumjaponicum、日本晚樱Cerasusserrulatavar.lannesiana、海棠Chaenomelessinensis等植物为配调树种。总体上，文庙植物基本遵循选择与儒家文化相符的乡土树种为主导。

受地理、文化、经济等因素影响，地方文庙建筑规制以曲阜孔庙为正统范式，兼容并蓄各地民俗文化特色。如江南文庙表现出婉约秀雅的精致美；北方文庙表现大气磅礴、态势雄伟的宏大美；西南文庙表现出多民族的民俗美；湖南文庙在荆楚文化的影响下形成浪漫俏丽的风格。植物作为具有生命力的要素组成，其地域性特征理应更加明显。然而因文庙环境几经变迁，植物原真风貌不再，修复过程和植物种类选取上又重模仿，轻特色，导致历史植物继承不够、场地限制因素考虑不周、新种类应用依据不充分等现象。亟需全面调查评估文庙现状与历史植物资源，构建一套定性和定量结合的文庙植物筛选评价体系。尝试从历史植物、现状植物以及湖南乡土植物三方面筛选湖南文庙植物样本，并结合AHP-TOPSIS组合模型[10-12]进行评价排序，综合预测适用湖南文庙环境的植物种类，丰富文庙植物资源库，为正在积极修复的文庙植物景观提供树种选取的依据。

1 研究区概况

湖南古属荆楚之地，总面积21.187 5 万km2，地 处108°15′～108°47′E，24°38′～30°08′N，属亚热带季风湿润气候，四季分明，雨水集中，光热资源丰富。受季风和地形的影响，湖南植被类型多样，植物种类丰富。《湖南植物名录》收录有湖南省维管束植物4 324 种，其中蕨类植物351种，裸子子植物69 种，被子植物3 904 种。“秋风万里芙蓉国，暮雨千家薜荔村”，因湘江流域曾盛植芙蓉（莲花），素有“芙蓉国”之美称[13]。

2 研究方法

2.1 植物资源调查

2.1.1 现状植物调查

根据《中华人民共和国不可移动文物目录（湖南卷）》《湖南的书院与文庙》[14-15]等文献资料，确定17 座湖南文庙实地调查样地（图1）。于2020年7月—2021年1月，对宁远文庙、浏阳文庙等17 座文庙实施每木调查。结果表明，文庙现状植物共31 种，隶属24 科28 属，无明显的优势科和优势属，单属单种的科有19 个，占总科数的79%，科属分布较为分散；具有相对优势的科是木犀科含3 种，禾本科含2 种，木兰科含2 种，山茶科含2 种，百合科含2 种。按生活型分类，有乔木、灌木、草本、水生植物4 类，乔木和灌木比重大，分别有12 种和13 种，占比39%和42%，草本5 种，占比16%，水生植物1 种，占比3%。文庙现存物种中古树7 种，占比23%；80年代栽植树种3 种，占比1%；近年新植树种21 种，占比68%，占比最大，对植物景观效果也最具影响。

图1 湖南文庙（官学）植物实地调查点Fig.1 Current distribution of Hunan official heritage

2.1.2 历史植物整理

根据《（清光绪）湖南通志》等历史典籍，梳理清代湖南78 座府、州、县学植物记载，结合《诗经祭祀植物意象研究》[16]等成果，考证推断古代文庙常用植物约38 种，隶属26 科37 属。单属单种的科20 个，占比80%，树种科属分布也较为分散。相对优势科是蔷薇科含5 种，菊科含4 种，柏科含2 种，樟科含2 种、睡莲科含2 种；按照生活型分类，由乔木、灌木、草本及水生植物4种类型组成，其中乔木20 种，占比53%，灌木4 种，占比11%，草本植物6 种，占比16%，水生植物8种，占比21%。

2.1.3 园林植物筛选

根据《湖南省城市园林绿化主要应用植物名录》和《湖南主要乡土树种及种苗彩色图鉴》[17-18]，筛选木兰科含笑属常绿乔木阔瓣含笑Michelia cavalerieivar.platypetala、醉香含笑Michelia macclurei，柏科侧柏Platycladusorientalis、龙柏Juniperuschinensiscv.Kaizuca，蔷薇科椤木石楠Photiniabodinieri等14 种乔木、9 种灌木和2 种草本，共25 种，补充植物样本。

综上所述，现状、历史以及筛选植物共94种，去除历史与现状重复植物9 种，得到文庙植物样本85 种，隶属44 科73 属，乔木38 种，灌木26，草本13 种，水生植物8 种；优势科为蔷薇科含9 种，柏科含5 种，禾本科含5 种，菊科含5种，木兰科含5 种，樟科含4 种（表1）。

表1 湖南文庙待评价植物科、属、种组成Table 1 List of plants in Hunan confucian temple

2.2 评价方法

运用层次分析法（AHP）[19-20]和逼近理想解排序法（即TOPSIS 法），对待评价植物排序，构建AHP-TOPSIS 组合模型的具体步骤如下[21-22]：1）建立评价体系递阶层次结构；2）运用层次分析法（AHP）确定评价指标权重；3）逼近理想解法对评价对象加权排序，以进行决策。

2.2.1 层次分析法（AHP）确定评价指标权重

根据评价模型，专家对每一级指标进行两两对比后打分，构建判断矩阵A=(aij)n×n，计算判断矩阵A的最大特征根λmax，对其相应的特征向量W归一化处理，按下式(1)、(2)、(3)对矩阵进行一致性检验。

式中n与RI 为常数，CR 为一致性指标，当CR 小于0.1 时即认为权重合理。

2.2.2 逼近理想解法（TOPSIS）对评价对象加权排序

步骤1：由A 构建规范化的矩阵Z和加权矩阵Z′，Z′=ω×Z。

步骤2：确定评价对象的正理想解Z+与负理想解Z-。

步骤3：计算各评价对象到正理想解的欧氏距离Si+和负理想解的欧氏距离值Si-。

步骤4：根据欧氏距离计算各评价对象与理想解之间的接近度Ci，按照接近度大小值进行优劣排序。

3 结果与分析

3.1 建立评价体系

根据湖南文庙植物特点以及相关研究成果[23-25]，按照层次分析法（AHP）原理，构建文庙植物综合评价体系：包括1 个目标层、5 个准则层及17个因子层（图2）。最高层为目标层（A）：湖南文庙植物筛选评价。第二层（B）为准则层，是主要限制因素，选取文化象征（B1）、礼仪要求（B2）、审美特性（B3）、生长习性（B4）及环境适应（B5）作为约束层指标。第三层（C）为因子层，即具体的评价指标，所选指标分别与准则层因素密切相关，并对各指标因子列出了具体的评价标准，按优、中、劣分为3 个等级并给出了对应的得分范围（表2）。

表2 湖南文庙植物综合评价体系Table 2 Comprehensive plant evaluation system of Hunan confucian temple

图2 层次结构模型Fig.2 Hierarchy structure model

3.2 确定评价指标权重

权重由5 位植物专家分别对17 项指标按照相对重要性标定进行两两比较，通过AHP 层次分析法求出各评价指标的权重，符合一致性检验要求（表3）。结果表明，准则层的礼仪要求B2＞文化象征B1＞审美特性B3＞生长习性B4＞环境适应B5。因子层权重较高的仪式物品（C5）、礼制等级（C6）和生长寿命（C13）评价因子是影响文庙植物的关键因素。文庙作为学礼实施的场所，植物的礼仪功能是基本要求，而仪式与礼制的象征性，主要体现于植物的高、素、香、通直等审美特性、植物的生长寿命和生命力等生长习性上，特别是长寿命、常绿、通直等植物特质。

表3 湖南文庙植物综合评价指标权重判定结果Table 3 Weight of plant comprehensive evaluation index of Hunan confucian temple

3.3 TOPSIS 加权排序

针对文庙植物综合评价体系，邀请文庙管理人员、园林专家等40 位测试者，结合调查照片和文献资料作为评价的基础，使用10 分赋值制（优Ⅰ(8～10 分)；中Ⅱ(5～7 分)；劣Ⅲ(＜5 分)）对17 个评价因子进行打分。文庙树种以乔灌木为主，而草本和水生植物因环境和人为栽培等原因，变化极大。综合文化传承和植物适应性，重点对乔灌木进行评价优选。同时根据优中劣赋值评分确定：最适宜、适宜、一般和不适宜4 个标准加入优选模型，与64 种乔灌木共同构成68 个评价对象，按照乔木和灌木分别建立评价矩阵，求出理想解矩阵Z+与负理想解矩阵Z-，如下：

Z+（乔木）=（0.017 3，0.017 0，0.017 8，0.016 7，0.081 1，0.074 6，0.031 9，0.027 0，0.022 5，0.011 3，0.011 7，0.023 1，0.034 9，0.017 2，0.007 6，0.007 6，0.014 8）；

Z-（乔木）=（0.001 6，0.001 5，0.001 6，0.001 5，0.007 3，0.006 7，0.002 9，0.002 4，0.002 0，0.001 0，0.001 1，0.002 1，0.003 1，0.001 5，0.000 7，0.000 7，0.001 3）；

Z+（灌木）=（0.019 8，0.020 3，0.020 3，0.019 8，0.100 4，0.091 7，0.038 5，0.033 4，0.030 7，0.014 2，0.013 9，0.030 9，0.042 2，0.021 5，0.009 5，0.009 5，0.018 6）；

Z-（灌木）=（0.001 8，0.001 8，0.001 8，0.001 8，0.009 0，0.008 3，0.003 5，0.003 0，0.002 8，0.001 3，0.001 2，0.002 8，0.003 8，0.001 9，0.000 9，0.000 9，0.001 7）；

通过式（5）（6）计算64 个待评价对象与理想解Si和负理想解Si的欧氏距离值及接近度，并根据接近度的大小值进行优劣排序，得到乔木、灌木分别与4 个评价标准的适宜度。

3.4 湖南文庙植物优选

3.4.1 乔木

评价种类共38 种，较为推荐介于最适宜和适宜标准的34 种乔木（表4）。相对优势科为蔷薇科含5 种、柏科含4 种、木兰科含4 种、樟科含4 种；蔷薇科以桃Amygdalus persica、李Prunus salicina、杏等寓意尊师重教的小乔木为代表种。排序接近最适宜指数的乔木依次为桂花、柏木Cupressus funebris、圆 柏Juniperus chinensis、银杏、朴树、龙柏Juniperus chinensiscv.Kaizuca、国槐、罗汉松Podocarpus macrophyllus、香樟等，相对接近度均在0.4 以上，多为高大通直、寿命较长的古树名木；木兰科的荷花玉兰Magnoliagrandiflora、白玉兰Yulaniadenudata、醉香含笑Micheliamacclurei、阔瓣含笑Micheliacavalerieivar.platypetala等乔木，接近度在0.35 左右，适宜指数较高，其叶色翠绿、花香浓郁，四季常青，是观赏价值高、文化寓意好的珍贵树种，既符合文庙环境，又具地域特色，建议推广应用。

表4 乔木与评价标准适宜度Table 4 Arbor and suitability of evaluation criteria

3.4.2 灌木

26 种待评价灌木中，较适宜的灌木是介于最适宜和适宜标准的树种共21 种，相对优势科为禾本科含4 种、山茶科含2 种，蔷薇科含2 种，千屈菜科含2 种（表5）。接近最适宜指数的植物是紫薇、蜡梅Chimonanthus praecox、石榴、贴梗海棠Chaenomeles speciosa，相对接近度在0.4 以上，均具观花观果性，又隐喻成才、多福之意。刚竹Phyllostachys sulphureavar.viridis、佛肚竹Bambusa ventricosa、孝顺竹Bambusa multiplex、凤尾竹Bambusa multiplexf.fernleaf等禾本科竹类植物，具有品性隐喻性，常种植在文庙墙垣或附属建筑旁。茶梅Camellia sasanqua、山茶Camellia japonica、含笑Michelia figo等常绿灌木，花清香且花期较长，适合林下空间和甬道两侧。

表5 灌木与评价标准适宜度Table 5 Shrubs and suitability of evaluation criteria

3.5 湖南文庙植物资源利用策略

3.5.1 保护利用古树名木

据调查（表6），湖南文庙古树名木（含古树后备资源）记录有香樟、银杏、桂花、紫薇、罗汉松、栾树、朴树等10 种，隶属10 科10 属，总数量28株。香樟数量最多，共14 株，占比50%，其中浏阳县学文昌阁庭前有6 株，占比42.86%；银杏树龄最大，约1 700年，位于武冈州学，原为对植两株。古树名木作为历史的见证[26]，历来重视对其的保护，如《长沙县学宫志》所述[27]：“至圣四配赞文亭前有两棵古桧柏，新栽植的有两棵桧柏和两棵丹桂。”历史典籍频频记载桧柏（圆柏），可见其在文庙栽植的历史悠久，重点推荐应用。

表6 湖南文庙古树名木一览Table 6 The list of famous ancient trees of Hunan confucian temple

3.5.2 全面厘清历史植物

文庙历史植物与空间形成相对稳定的布局关系（表7）。比如桧柏、丹桂、楠木等木质坚硬、树干通直、生长寿命长，象征皇权的尊贵，多布局于祭祀区；桃、李、杏、甘棠等小乔木，多种植教学区，隐喻尊师重教，桃李满门；“兰芷之草”恬雅清俊、莲为“花之君子”高雅清廉，普遍植于泮水区。历史上艾、蒿、芹、藻类植物首先具有仪式物品性，如《诗·鲁颂·泮水》所述：“思乐泮水，薄采其芹。思乐泮水，薄采其藻。思乐泮水，薄采其茆”，又如《宜章县学记》：“红墙碧水、坛杏庭草，盆鱼池莲，庙中之生意也；鸢飞鱼跃，风月洒落，波光粼粼，庙中之光霁也”，描绘了泮水及水生植物与文庙建筑相映成趣的场景。因此厘清并理解历史植物，对指导文庙植物景观修复具有积极意义。

表7 湖南文庙历史植物与空间的关系Table 7 Statistics of historical plants in Hunan confucian temple

3.5.3 合理推广乡土树种

乡土树种是适应本土环境的特色树种，也是文庙植物景观特色形成的保障。因文庙多位于城市中心，且湖南处丘陵地带，结合文庙对文化的传承需求，重点推荐适应城市丘陵地形的长寿命树种为文庙植物资源，如：榆科（朴、榉、榆、糙叶树、青檀等属树种），壳斗科（栎类、青冈类等种类），蔷薇科（石楠、椤木石楠、桃叶石楠、大叶桂樱、梨类、枇杷等）等树种。“适地适树、因地制宜”还要求充分认识文庙场地小环境的限制因素，如祭祀场地的预留、“三合土”土壤条件、地下管网设施、植物与建筑色彩、空间尺度的关系等等。调查发现宁远文庙80年代栽植的白玉兰，叶、花、型、色、味等观赏特性，深受好评，建议合理推广木兰科含笑属乔灌木，增加本土特色。

4 结论与讨论

4.1 结 论

湖南正在积极修复整治文庙，本研究在全面厘清文庙现状与历史植物资源的基础上，运用AHP-TOPSIS 组合模型评价法，对湖南文庙植物进行评价和适宜性排序，结论如下：

1）构建了湖南文庙植物优选模型，为植物选择提供科学依据。在文庙植物应用上，礼仪要求（B2）是前提，文化象征（B1）与审美特性（B3）是形与意的关联，具同等重要性；而植物的仪式功能（C5）、礼制等级（C6）和生长寿命（C13），是影响文庙植物风貌的关键因素，需优先考虑。

2）建立了湖南文庙植物资源库，为文庙植物修复提供借鉴。运用AHP-TOPSIS 组合评价法，筛选出较适宜的乔木31 种、灌木21 种，共52 种。乔灌木形成文庙植物景观的基调，新增了榆科的朴树、樟科的闽楠、蔷薇科的椤木石楠以及木兰科的白玉兰、醉香含笑等具有应用前景的乔木资源。

3）提出了湖南文庙的古树名木、历史植物、乡土树种利用策略。湖南文庙古树名木记录有10种，隶属于10 科10 属，以香樟数量最多，银杏树龄最大。据考证推断，历史植物有38 种，隶属26 科37 属，乔木20 种，占比最大，为53%，水生植物8 种，以芹藻类为主。具备城市丘陵地形和环境适应性且寿命长的乡土树种，在文庙植物资源应用中具有较好前景。

4.2 讨 论

文庙植物是具有生命力的景观要素组成，在植物种类、配置形式、审美意蕴及文化寓意等方面都表现出独特风格和地方特色。但长期以来，文庙植物修复在文庙建筑遗产的保护过程中被边缘化，在植物种类选取上重模仿，轻特色，以个人的主观判定为主。

1）基于AHP-TOPSIS 组合评价法的文庙植物优选模型，实现了定性指标与定量指标相结合的综合评判。有效解决了评价指标权重分配的难题，同时避免单因素决策的片面性以及人为主观因素所导致的决策错误，能做出科学、合理、全面的判断。文庙植物优选模型还适用于其他地域文庙植物筛选与评价，具有可复制和推广性。

2）文庙历史植物种类还需在实践应用过程中进一步检验调整。文庙遗产几经变迁，文庙空间的功能以及植物种植环境均发生变化，在“适地适树”的原则下，历史植物种类与现实应用之间的适应和匹配度，还需在长期的文庙植物修复过程中不断跟踪、反馈、调整、适应。

3）文庙植物景观效果除了种类的选择，还与种植模式、场地条件、养护管理等因素息息相关。庙学合一的空间对于植物的种类以及空间布局都有特定的要求，比如常绿树种与雕甍画栋的祭祀建筑搭配，庄重素净；彩叶树种与灰瓦为主的附属仪式建筑配景，增添韵律；以泮池为主的前导空间，历史上薄采芹藻、盆鱼池莲，芹藻类植物兼具仪式物品、文化象征以及景观功能等属性。诸如以上植物文化与空间布局的关系，是进一步研究的方向。