森林立地質(zhì)量綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)系數(shù)的確定

森林立地質(zhì)量綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)系數(shù)的確定

森林的森林質(zhì)量取決于樹種的生物學(xué)特性以及森林的生態(tài)環(huán)境。森林質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)是對(duì)森林潛在生產(chǎn)力的評(píng)價(jià)。目前，有許多方法可以進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)（例如，層次分析指數(shù)和方法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和模型識(shí)別法，它們?cè)趹?yīng)用中取得了良好的結(jié)果），但評(píng)估指數(shù)的權(quán)力系數(shù)的確定主要采用專家咨詢法（alphi）、二系數(shù)法、層次分析法（ahp）、模糊、灰色和物質(zhì)評(píng)估法等。它們的共同點(diǎn)是需要專家評(píng)估或評(píng)估，而且還有以下缺點(diǎn)：（1）工作量大，特別是研究的專家很多（研究任務(wù)多，性質(zhì)更高），因此選擇合適的專家并不容易。2.選擇合適的專家是困難的。3.評(píng)估結(jié)果往往被主觀因素干擾。特別是如果沒有相關(guān)的專家，則無法使用上述方法。因此，我們參考了基于數(shù)據(jù)信息和模擬專家評(píng)分機(jī)制的綜合評(píng)價(jià)模型。對(duì)吉林省雙陽(yáng)縣的森林布局進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)試驗(yàn)。1基本原則和基本數(shù)學(xué)公式1.1確定綜合評(píng)價(jià)單位的綜合評(píng)價(jià)值設(shè)有n個(gè)被評(píng)價(jià)單位,對(duì)于某一評(píng)價(jià)目標(biāo)(如立地質(zhì)量綜合性評(píng)價(jià)),可用m個(gè)定量指標(biāo)X1,X2,…Xm(如土壤質(zhì)地、坡度等立地因子)來進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià).這些被評(píng)價(jià)的各評(píng)價(jià)指標(biāo)的觀測(cè)值為xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),假設(shè)分別對(duì)應(yīng)于指標(biāo)x1,x2,…,xm的權(quán)系數(shù)為b1,b2,…bm,求出各被評(píng)價(jià)單位的綜合評(píng)價(jià)值為:權(quán)系數(shù)bj(j=1,2,…,m)的確定,是問題的關(guān)鍵.前面提到的一些方法,都是通過專家評(píng)分或評(píng)判來獲得的,而綜合評(píng)價(jià)模型假設(shè)存在一位全知全能的理想專家,它不僅掌握了關(guān)于評(píng)價(jià)目標(biāo)的所有信息,還掌握了與評(píng)價(jià)目標(biāo)無直接關(guān)系的環(huán)境信息,而且,它的推理合乎邏輯.它評(píng)分的原則是:某項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值的離差越大則其權(quán)系數(shù)的絕對(duì)值越大;某項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值對(duì)于每一評(píng)價(jià)單位都相等或相差不大,即分布較均勻,則此項(xiàng)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)沒什么貢獻(xiàn),其權(quán)系數(shù)為零或很小;某項(xiàng)指標(biāo)如果與其它指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,則該指標(biāo)的權(quán)系數(shù)應(yīng)與其它指標(biāo)的權(quán)系數(shù)異號(hào).嚴(yán)鴻和等根據(jù)知識(shí)工程的基本思想,分析專家評(píng)分的過程,找出了理想專家的評(píng)分機(jī)理,建立了一個(gè)模擬專家評(píng)分機(jī)理的數(shù)學(xué)模型.其數(shù)學(xué)論證詳見文獻(xiàn).1.2模型的基本理論綜合評(píng)價(jià)模型,要求確定權(quán)系數(shù)bj的準(zhǔn)則是使Yi(i=1,2,…,n)盡可能分散,又使bj的平方和為1.即:求權(quán)系數(shù)構(gòu)成的向量b=[b1,b2,…,bm]τ,使指標(biāo)向量x-[i]=[xi1,xi2,…,xim]r的線性函數(shù)(1),(2),(3)式構(gòu)成了模型的基本數(shù)學(xué)公式.為了便于實(shí)際應(yīng)用,將它簡(jiǎn)化成要求bj,只要求得W的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量(已單位化)就行了,其中,(6)式中,xij為樣區(qū)內(nèi)各評(píng)價(jià)單位的評(píng)價(jià)指標(biāo)值.2森林面積的綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)雙陽(yáng)縣森林立地質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)的試驗(yàn)的過程如下:2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確立影響森林立地質(zhì)量的環(huán)境因子很多,因此,其綜合性評(píng)價(jià)是個(gè)多指標(biāo)評(píng)價(jià).應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)模型,首先要確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.本文根據(jù)FAO的立地質(zhì)量概念,結(jié)合雙陽(yáng)縣的實(shí)地情況,根據(jù)東北師范大學(xué)地理系有關(guān)老師在該地區(qū)的研究,遵循主導(dǎo)因素原則,確定了坡度、土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤類型和土壤母巖性質(zhì)等5個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目及其指標(biāo).2.2確定樣區(qū)的指標(biāo)應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)系數(shù),需要有一定樣區(qū)的指標(biāo)的觀測(cè)值,樣區(qū)要有一定的代表性.本試驗(yàn)選取了立地類型較齊全,能代表雙陽(yáng)縣立地現(xiàn)狀的雙陽(yáng)縣西南部作為樣區(qū),利用其指標(biāo)數(shù)據(jù),建立模型以求得各指標(biāo)的權(quán)系數(shù).2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)值等級(jí)劃分各評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)來自試驗(yàn)樣區(qū)的各要素地圖,如地貌圖、土壤圖以及地形圖等,以及一些文字資料,其中某些指標(biāo)只是定性描述,需將它們數(shù)量化.為了排除指標(biāo)量綱不同和度量單位所帶來的困難,通過對(duì)各指標(biāo)值劃分等級(jí)給予分?jǐn)?shù),得到無量綱化的樣區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)值.評(píng)價(jià)指標(biāo)值的等級(jí)劃分請(qǐng)見表1.2.4樣區(qū)內(nèi)不同單元的指標(biāo)值的計(jì)算常規(guī)的立地質(zhì)量評(píng)價(jià)是以立地類型為評(píng)價(jià)單位的.本試驗(yàn)應(yīng)用計(jì)算機(jī),以0.15cm×0.15cm大小(實(shí)際為75m×75m)的柵格為處理單元,樣區(qū)內(nèi)共200×200個(gè)單元.把樣區(qū)內(nèi)指標(biāo)值相同的單元?dú)w并成n類作為綜合評(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)單位,各單位的每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值記為xij,稱為標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)值,構(gòu)成n×m矩陣X.本試驗(yàn)中n=27,m=5.n可以根據(jù)建模的需要,通過擴(kuò)大樣區(qū)或減少樣區(qū)內(nèi)的評(píng)價(jià)單位數(shù)來改變.2.5求穩(wěn)定bj由xij構(gòu)成矩陣X后,通過公式W=XTX,得到半正定矩陣W;隨后計(jì)算W的最大特征根,得到它所對(duì)應(yīng)的特征向量并單位化,記為b,即b={bj}(j=1,2,,5),滿足bj2=1;改變n,反復(fù)運(yùn)算幾次,求得穩(wěn)定的bj;最后,按(i=1,2,…,27)計(jì)算各評(píng)價(jià)單位的評(píng)價(jià)值,并對(duì)全縣進(jìn)行立地質(zhì)量綜合性評(píng)價(jià).得到各評(píng)價(jià)單位的評(píng)價(jià)值后,根據(jù)專業(yè)人員確定的評(píng)定等級(jí)進(jìn)行分級(jí)處理,評(píng)價(jià)各級(jí)地對(duì)林業(yè)發(fā)展的適宜狀況,從而得出各級(jí)地的適宜范圍及開發(fā)方向,最后輸出森林立地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)圖(圖略).3評(píng)估結(jié)果的分析與討論3.1評(píng)價(jià)結(jié)果分析根據(jù)有關(guān)專業(yè)人員確定的評(píng)定等級(jí),樣區(qū)的林地可以劃分成以下幾等.3.1.1中低山地.中壤地區(qū)以暗棕壤平原、暗棕壤崗地為主,其次是黑土平原.它們的共同特點(diǎn)是坡度較緩,一般在5°～15°,土層較厚,海拔較低,熱量充足,土壤質(zhì)地以中壤為主.這類林地對(duì)于營(yíng)造用材林、薪炭林和某些經(jīng)濟(jì)林來說基本無限制因素.此類地在本區(qū)不多,且多已開發(fā),植被現(xiàn)狀良好.3.1.2非沿邊界地區(qū)主要包括暗棕壤低山崗地、部分暗棕壤丘陵,另有部分暗棕壤低山坡地、新積土崗地、石質(zhì)土崗地等.其共同特點(diǎn)是海拔較低、熱量條件較好,但坡度較大或土層較薄.此類地適宜于發(fā)展用材林、薪炭林和某些經(jīng)濟(jì)林.二等地在本樣區(qū)占多數(shù),植被現(xiàn)狀不夠好,多為荒地,是重點(diǎn)開發(fā)區(qū).3.1.3丘陵區(qū)地適樹配置以部分暗棕壤丘陵和暗棕壤低山為主,其次是新積土丘陵、石質(zhì)土丘陵或部分草甸土崗地、草甸土丘陵坡地等.這類地坡度大、土層薄、或熱量條件較差,只能勉強(qiáng)用于發(fā)展用材林、薪炭林或水源涵養(yǎng)林.本區(qū)此類地不少且多為荒山,所以應(yīng)選擇合適樹種進(jìn)行植樹造林.3.1.4低山地森林較多,一般不適宜發(fā)展造林此類地坡度大,土層薄,海拔較高,熱量條件較差,一般不適于發(fā)展用材林,只能勉強(qiáng)發(fā)展薪炭林或水源涵養(yǎng)林.此類地在本區(qū)不多,只在某些草甸土、白漿土區(qū)、低山山頂?shù)鹊乜梢?3.2討論3.2.1權(quán)系數(shù)的確定采用模擬專家評(píng)分機(jī)理的綜合評(píng)價(jià)模型在樣區(qū)進(jìn)行立地質(zhì)量綜合性評(píng)價(jià),得到的各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)系數(shù)與AHP方法(同一樣區(qū),樣本為所有處理單元)得到的權(quán)系數(shù)基本相同(見表2),評(píng)價(jià)結(jié)果與植被現(xiàn)狀也基本吻合,說明該方法是可行的.其優(yōu)點(diǎn)概括起來有三點(diǎn):①簡(jiǎn)化了評(píng)價(jià)工作,節(jié)約大量的專家咨詢時(shí)間.綜合評(píng)價(jià)模型在選定了評(píng)價(jià)指標(biāo)后,權(quán)系數(shù)的確定一般不再需要專家參與,而是根據(jù)各評(píng)價(jià)單位的觀測(cè)數(shù)據(jù)本身所包含的信息來確定,這就大大簡(jiǎn)化了評(píng)價(jià)工作.若用AHP法計(jì)算權(quán)系數(shù),其判斷矩陣是由有關(guān)專家提供的.只有當(dāng)判斷矩陣具有滿意的一致性時(shí),得到的權(quán)系數(shù)才被認(rèn)為是正確的,而要使判斷矩陣具有滿意的一致性,一般都需要經(jīng)過幾次修正,這勢(shì)必要消耗專家的許多精力和時(shí)間,也大大增加評(píng)價(jià)的工作量.其它方法如模糊綜合評(píng)判也是如此.②評(píng)價(jià)結(jié)果比較客觀,在一定程度上減少了人為主觀性.由綜合評(píng)價(jià)模型得到的各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)系數(shù)是通過模擬理想專家的評(píng)分機(jī)理,從觀測(cè)數(shù)據(jù)本身所包含的信息中獲取,減少主觀因素的干擾,而AHP等方法,權(quán)系數(shù)的確定都需要有關(guān)專家的參與,甚至由專家確定,這不免帶有主觀性.③適于較大范圍的應(yīng)用,而且易于更新.只要能獲取新的數(shù)據(jù)信息,就可以及時(shí)修正評(píng)價(jià)結(jié)果.最值得指出的是綜合評(píng)價(jià)模型是在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的,如果要對(duì)于某一評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),只要選擇合理的評(píng)價(jià)項(xiàng)目與指標(biāo),確定樣區(qū),從樣區(qū)內(nèi)各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)值求得權(quán)系數(shù)后,就可以很簡(jiǎn)便、大范圍地進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià).3.2.2確定綜合評(píng)價(jià)模型主要有兩點(diǎn):①它還不能完全脫離專家,在確定評(píng)價(jià)項(xiàng)目和指標(biāo)及其對(duì)評(píng)價(jià)值分級(jí)等處理時(shí)仍需專家參加.但與AHP等