基于层次分析法和模糊评判法的西藏国家气象公园评价研究

四郎措姆 熊亚军 洛桑卓嘎 洛松桑邓 边巴江村 旦增克珠

(1.拉萨市气象台，西藏 拉萨 850000； 2.京津冀环境气象预报预警中心，北京 100000； 3.贡觉县气象局，西藏 贡觉 854200；4.曲水县气象局，西藏 曲水 850600)

引言

国家气象公园的建设不仅能实现旅游开发、文化传承、生态保护、气候监测、科普教育等，也能使生态系统得到实时监测，便于及时开展生态保护与修复工作[1]。适度开发气候资源能够带动地方经济，实现人与自然和谐与共生共荣[2]，有研究认为气象主题公园具有较大的发展前景[3]。

对于国家气象公园的相关研究，部分学者进行了探索与分析。前期研究主要集中在论证气象景观和挖掘气象旅游资源可能性方面。德力格尔[4]首次提出国家气象公园的概念；赖比星等[5]研究了天气景观资源以及世界气象公园体系建立；桑晓磊[6]研究指出特定的气候现象和物候景观可作为主要景观资源加以开发利用；岳旭等[7]依据国家公园、国家气象公园等概念为基础，从天气景观、人文价值、区域环境保护、灾害防御、科普等方面做了庐山申报国家气象公园的可行性研究。尽管如此，关于国家气象公园的相关研究工作仍然十分缺乏，不足以科学合理地支撑国家气象公园的建设，因此进一步推进国家气象公园评价研究工作具有重要意义。2018年1月，国家气象公园试点建设在我国黄山景区启动[8]，这标志着我国已正式开展国家气象公园试点建设工作。目前高原地区对国家气象公园的相关研究甚少，本研究应用层次分析法和模糊评判法并依据国家气象公园评价的行业指标，充分挖掘高原特有的景观资源，选取景观资源较丰富的羊卓雍措、纳木措和玛旁雍措三个潜在高原国家气象公园进行评价研究。层次分析法和模糊评判法可以量化根据多位决策专家的主观判断，并与政策经验相结合进行定量研究，是对气象公园进行较客观评估一次有益的探索与尝试。同时，针对高原国家气象公园的评价分析可为科学合理地开发高原气象旅游资源，实现经济可持续发展提供依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

以羊卓雍措、纳木措和玛旁雍措作为高原国家气象公园建设备选对象进行高原国家气象公园的可行性评价分析。纳木措距拉萨220 km，处于当雄县境内,属于西藏自治区区级生态旅游景区。羊卓雍措位于山南浪卡子县境内，拥有湖泊、雪山、岛屿、温泉、草原、牧场、野生动物、寺庙等多种景观集中的风景区。玛旁雍措位于西藏阿里地区普兰县，自古以来藏族人民把它看作是圣地“世界中心”。西藏三大神湖均具备建设国家气象公园所必备的良好天气景观、人文气象资源，具有建设国家气象公园的得天独厚的条件。但是由于西藏自治区受到人力、财力等各方面的限制，必须对三个备选方案进行客观评价和排序，拟定最优选择。

图1 西藏纳木措、羊卓雍措、玛旁雍措位置分布

高原拥有较丰富的天气气候景观资源，是建立气象公园的重要组成部分。本研究邀请10位生态环境、环境气象等领域的专家，对纳木措、羊卓雍措、玛旁雍措地区2015—2019年天气气候景观、人文气象资源、环境保护、科学价值等的资料进行综合研究评价，并对三个地区景观特征进行多维角度实地调研。对三个备选方案的四个指标层即：天气景观、人文气象资源、环境保护、科学价值进行主观赋值，运用AHP法计算指标层的权重。在此基础上，基于指标层权重，运用模糊综合评价模型，多维度较为全面、科学地分析三个备选方案，并对三个备选方案的优劣隶属度进行分类。

1.2 研究方法

1.2.1 层次分析法(AHP)

层次分析法[9-10](AHP)是一种非常有效的系统分析方法。在判断矩阵的建立中，提出了1—9比例标度，并对重要性程度进行赋值，取值通常为1、3、5、7、9以及它们的倒数。标度含义如下：1表示两个元素相比，一样重要；3表示两个元素相比，前者比后者稍重要；5表示两个元素相比，前者比后者明显重要；7表示两个元素相比，前者比后者强烈重要；9表示两个元素相比，前者比后者极端重要；2、4、6、8表示上述相邻判断的中间值；若元素i与j的重要性之比为a，反之元素j与i重要性之比为1/a，为了度量各判断矩阵是否满足一致性检验，根据经验，引入平均随机一致性指标RI值，是由正互反矩阵计算1000次得到随机平均一致性指标RI，1—7阶判断矩阵的RI值可通过表1获得。

表1 平均随机一致性指标

1.2.2 基于AHP的评价指标体系

依据中国气象局发布的国家气象公园评价指标体系，并充分考虑高原文化特色，制作了高原气象公园及类似景观质量的评价标准，选取指标体系考虑以下原则：①客观性、科学性、完整性原则。②能够全面反映高原景观特色。③与实际联系，实事求是。④体系应分层，从总体到细节，构建多层次结构，能够纵向进深，横向比较。⑤指标具有可比性、可行性。

参考刘维斯等[11]制定的城市公园植物景观评价指标体系，骆林川等[12]基于层次分析法的城市湿地公园模糊评价的行文方式,从多维角度反映景观特征，建立层次结构模型见表2。该模型分别为目标层：国家气象公园景观评价(A)；准则层：天气景观(B1)、人文气象资源(B2)、环境保护(B3)、科学性(B4)；因子层：稀有度(C1)、典型度(C2)、 多样度(C3)、重现度(C4)、人文价值(C5)、宗教价值(C6)、历史价值(C7)、气候特征(C8)、水土保持(C9)、灾害防御(C10)、科学性(C11)、科普性(C12)。

表2 西藏国家气象公园景观评价体系

在建立层次模型结构中，准则层天气景观、人文气象资源、环境保护、科学价值对目标层天气景观质量评价建立评判矩阵，进行层次分析；因子层对准则层建立评判矩阵，进行层次分析。其中因子层包含：稀有度、典型度、 多样度、重现度、人文价值、宗教价值、历史价值、气候特征、水土保持、灾害防御、科学性、科普性，结合高原独有的景观、旅游资源开发目的要求，从多维角度反映景观特征，较客观、科学地反映高原景观质量。

1.2.3 模糊综合评价法(FUZZY)

模糊综合评价方法[13-14]是多种因素对某一事物的影响权重做出综合决策的方法，这种方法作出的评价具有较科学、合理、贴近实际的特点。步骤如下：

(1)确定评价对象的因素集和评价集 ，稀有度、典型度、 多样度、重现度，人文价值、宗教价值、历史价值、气候特征、水土保持、灾害防御、科学性、科普性等要素组成本文评价对象因素集，基于层次分析法得到上述指标以及相应因子的权重，综合评判目的是公众对气象公园各个因素的满意程度，评价集为V={优，良，中，差}。

(2)逐一确定各因素的权重值及它们的隶属度矢量。

(3)获得模糊综合评判矩阵，单独从上述因素出发，专家评审团对评价指标体系中第二层各个元素进行单因素评价。

1.3 软件介绍

MCE(Modern Comprehensive Evaluation)是一个包括AHP(层次分析法)，Fuzzy(模糊综合评价)和(灰色综合评价法)Gray三种综合评价方法的软件包，已广泛应用于现代综合评价的实践中[15]。

2 结果分析

2.1 权重计算和一致性检验

由准则层 B1—B4 判断矩阵(表3)得到天气景观权重系数为0.4594，人文气象资源权重系数为0.3248，环境保护权重系数为0.1491，科学性权重系数为 0.0667。为了验证所求值是否具有可靠度，对构造的判断矩阵进行一致性检验，当CR<0.1时，认为判断矩阵满足一致性检验。求得矩阵最大特征值λmax=4.1042。

表3 B层对于A层的判断矩阵及其权重

该特征值对应的归一化特征矢量W={0.4594 0.3248 0.1491 0.0667}

(1)

式(1)中，λmax为该矩阵的最大特征根;n为某层的因素数量。由表1可知，当n=4时，RI=0.9，故CR=0.0386<0.1,A通过了一致性检验。

天气景观因子层C1—C4判断矩阵(表4)，通过一致性检，相对于天气景观来说，景观的稀有度所占权重最大，典型度次之，多样度和重现度最小。

表4 C层对于B1层的判断矩阵及其权重

人文气象资源因子层C5—C7判断矩阵(表 5)，通过一致性检验,对于人文气象资源来说，人文价值权重最大，其次是宗教价值性，最后是历史价值。

表5 C层对于B2层的判断矩阵及其权重

环境保护因子层C8—C10判断矩阵(表6)，通过一致性检验，对于环境保护来说，气候特征比重最大，其次为水土保持，最后为灾害防御功能。

表6 C层对于B3层的判断矩阵及其权重

科学价值因子层C11—C12判断矩阵(表 7)，通过一致性检验，对于科学价值来说，科学性的权重最大，其次是科普性。每个指标综合权重Wz计算公式如下：

表7 C层对于B4层的判断矩阵及其权重

Wz=Wi×W

(2)

式(2)中，Wz表示指标层中每个指标的综合权重值；Wi为每个指标相对应的准则层的权重，W为准则层中每个因素的归一化特征矢量。成对比较矩阵B1、B2、B3、B4，求层次总排序的权矢量，同上的计算方法进行一致性检验，通过一致性检验。指标层以及因子层的排序结果如表8。

气象公园评价指标体系中，各因素占用比重依次如表8，对于气象公园景观质量评价，天气景观因素权重最大，其次是人文气象资源、环境保护，科学价值。景区拥有丰富多样的天气景观资源是建设成为气象公园的前提条件和首要特征，青藏高原地理、气候独特，造就了高原丰富多样的天气景观，如日出日落、晚霞、积雪、结冰、雪山、冰川、星空等景观[16]，气象公园主要展示其气象自然风光，充分利用天气景观资源、科学开发天气景观，是一种带动区域经济可持续发展的重要途径。在人文气象资源方面，高原悠久的历史文化造就浓郁人文气息，自然环境、人文气象资源、生产方式、聚落环境、荒野审美各个方面都有所体现，高原文化价值的普世性使高原民众具有崇高的宗教信仰和普遍的信仰行为[17]，达到人文和自然高度融合，因此高原拥有众多神山神湖，吸引大量游客,同时也有学者前往科考研究高原独特人文气象资源。从环境保护方面来看，高原地区冰川、湖泊众多，为中国乃至亚洲地区的重要水源和绿肺，在全球气候异常变化背景下，建立环境保护区改善周边生存环境[18]，科学开发资源、提高对资源利用率，促进区域经济的可持续发展，高原丰富的水源资源,对水源涵养具有积极的作用,有力地保护高原水源，可以从根源上缓解下游地区所面临的严重的水安全问题,这也是气象公园所具有的最重要的功能，科研价值在科学价值中占据较高的权重。高原地区拥有丰富的环境介质，对研究青藏高原气候环境变化、地表过程都具有极高的科学价值，气象公园的建立有利于气象科学研究的不断深化，引导公众认识全球气候变化，关注气候，从自身做起环境保护工作。另一方面，向公众进行气象科普，加深对气象的认知度，具有积极作用。

表8 2015—2019年西藏纳木措、羊卓雍措、玛旁雍措国家气象公园景观评价指标体系因子权重表

2.2 气象公园景观价值FUZZY模糊综合评价

专家团队对选取的西藏三大神湖进行实地调研，依据高原气象公园景观质量的评价标准与赋分规则赋值，评价分值以1分制来划分，分为优(0.8—1.0分)、良(0.6—0.8分)、一般(0.4—0.6分)、差(0.0—0.4分)4个等级，对专家评审调查结果进行整理、统计、得到了纳木措、玛旁雍措、羊卓雍措因素集模糊综合判断矩阵，得到标准体系及评判表9至表11。

表11 2015—2019年玛旁雍措指标体系及评判表

利用现代综合评价软件(MCE)计算表9至11的数据，得出纳木措、羊卓雍措、玛旁雍措的综合评价。

表9 2015—2019年纳木措指标体系及评判表

表10 2015—2019年羊卓雍措指标体系及评判表

纳木措综合评判结果:B=A∘R=[0.506 0.281 0.129 0.075]，根据最大隶属度原则，优(0.8—1.0分)、良(0.6—0.8分)、一般(0.4—0.6分)、差(0.0—0.4分)，纳木措各因素的分值为0.842评价为优。羊卓雍措综合评判结果:B=A∘R=[0.181 0.340 0.298 0.181]，羊卓雍措各因素的分值为0.704评价为良。玛旁雍措综合评判结果：B=A∘R=[0.152 0.321 0.315 0.213]。玛旁雍措各因素的分值为0.698评价为良。

由最大隶属度原则可以得出纳木措总体景观质量属于优的评价等级(图2a)，羊卓雍措总体景观质量属于良的评价等级(图2b)，玛旁雍措总体景观质量属于良的等级(图2c)。纳木措天气景观、人文气象资源、环境保护、科学价值等各方面的综合评价较高，羊卓雍措、玛旁雍措天气景观与人文气象资源评分稍低于纳木措，而环境保护、科学价值评分远低于纳木措。究其原因主要是：(1)后两者环境保护较单一，自然生态脆弱，一旦被破坏，难以修复，而纳木措环境保护较复杂，相对来说不易被破坏；(2)两者地理位置偏远交通不便，气候条件相对差，尤其是玛旁雍措；(3)开发建设条件、旅游市场不足；因此气象资源的综合价值和功能、为公众提供的游憩服务功能、享受自然和接受自然教育机会等达不到最优，在三个备选方案中，纳木措最适宜建设国家气象公园。

图2 2015—2019年纳木措(a)、羊卓雍措(b)、玛旁雍措(c)模糊综合评价

3 结论

(1)根据AHP分析方法，在国家气象公园的建设中，天气景观权重最大，申报国家气象公园的区域拥有较高知名度、集体观赏性的天气景观是首要条件。

(2)通过模糊综合评价的隶属度原则来看，纳木措各因素的得分为0.842评价等级为优。综合专家指标赋值、计算结果等来看，纳木措气候独特、天气景观丰富，旅游资源丰富多样，人文气象资源集中，是建设高原湖泊型国家气象公园的首选之地。

(3)纳木措建设为国家气象公园对于合理开发旅游资源，实现经济可持续发展，动态监测区域生态环境等有积极作用，因此，在自治区财政资源有限的情况下，应优先建设纳木措国家气象公园。