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【摘要】本文运用层次分析法对云南高原湖泊人工湿地生态系统健康评价构造了三个层次23个指标框架体系，在有关专家打分的基础上确定指标权重；开展以滇中地区某人工湿地的实证研究，采用隶属函数对指标进行模糊处理，构造判断矩阵进行评价，并对评价结果进行分析。
【关键词】层次分析法 云南高原湖泊人工湿地 健康评价
湿地因具有巨大的水文和元素循环功能被称为“地球之肾”，因具有巨大的食物网、支持多样性的生物而被看作“生物超市”[1]。随着人类活动的加强，湿地生态系统健康与否将影响一个区域或流域的生态安全，甚至将威胁人类自身的健康与发展[2]。云南高原湖泊属于我国五大湖区之一，是具有国际价值的重要湖泊，其流域独特的自然地理特征和重要的经济地位，使得具有重大开发应用和研究价值。本文结合云南高原湖泊人工湿地生态特征，运用层次分析法（AHP法）构造指标框架，在有关专家打分评价的基础上确定指标权重；开展以滇中地区某人工湿地的实证研究，采用隶属函数作为隶属度计算公式，对指标进行模糊处理，确定指标等级隶属度，构造判断矩阵进行健康综合评价，并对评价结果进行分析，对云南高原湖泊人工湿地生态系统健康的维护和管理给出了相应的管理对策及措施。
1.层次分析法的基本原理
层次分析法（Analytic Hierarchy Processing，简称AHP）是20世纪70年代中期由美国运筹学家A.L.Saaty提出来的一种系统规划方法，它是通过应用数学方法将决策规划过程中定性与定量分析有机地结合起来，统一进行优化处理而得到合理结果的一种方法，具有客观性、准确性和有效性。其基本思想是根据数据资料和评价依据把复杂的问题分解为各个组成元素，将这些元素按支配关系分组构成有序的梯阶层次结构，根据一定的比率标定，通过两两比较将判断定量化，形成比较判断矩阵，最终把系统分析归结为最低层次（如决策方案）相对于最高层（总目标）的相对重要性权值的确定或相对最优次序的排序问题，从而为决策方案的选择提供依据。运用层次分析法做决策分析一般经过5个步骤：建立梯阶层次结构、构造比较判断矩阵、层次因素单排序数值计算、一致性检验和层次总排序。
在国外，层次分析法被广泛应用于能源和资源分配工艺方案评比、环境预测及评价和环保规范等方面。我国于20世纪8O年代末应用于环保领域[3-4]，由于层次分析法是运用定量与定性相结合的模糊综合评判模型，可以综合考虑各方面的因素，并按因素对评判结果的影响程度，将其划分为不同的层次，加以逐层的综合评判，从而得到一个既定量化又较符合实际的评价结果[5]，此方法目前已开始应用于湿地生态系统的健康评价。
2.指标体系的建立与权重值的计算
2.1 建立指标体系。
本研究结合云南高原湖泊人工湿地生态系统健康评价指标的选取原则，建立的指标体系框架可分为（A、B、C）三个层次。第一层次A是目标层，即人工湿地生态系统健康综合评价；第二层次B是评价准则层，即每一个评价准则具体有哪些因素决定，本研究由人工湿地功能整合性、人工湿地生态特征、人工湿地社会环境指标决定；第三层次C是指标层，即每个评价因素有哪些具体指标来表达，共23项指标[6]。具体分层见图1。
2.2 构建判断矩阵。
2.2.1 构建各层的判断矩阵。
判断矩阵的值反映了人们对各因素相对重要性的认识，矩阵中各项bij表示该项所对应的bi 比bj 的重要程度，一般采用1-9比例标度对重要性程度赋值。标度及其涵义如表1所示。
构造判断矩阵是层次分析法的关键一步。假定A层中元素与下一层中元素Bi（i=1，2，3，…，n）有联系，则将B中元素两两比较，可构成如下矩阵（表2）。
求得其最大特征根λmax为3.0015，相应的特征向量W =（0.4600，0.3189，0.2211），其中3个元素（B1、B2、B3）的权值。根据检验判断矩阵的一致性公式可得：CI=0.0007，查表得RI为0.58，计算CR=CI/RI=0.0007/0.58=0.0013<0.10，所以该矩阵具有满意的一致性，故W中的权值可以应用。同理对其他各层次元素湿地功能整合性、生态特征、社会环境构造判断矩阵依其重要性构造各个判断矩阵，并检验其一致性，最终确定其权值。限于篇幅，此处不再赘述。
2.2.2 C层对A总目标层的权重。
C层中各个评价目标对A层及总目标层的权重计算如表4所示。
2.2.3 隶属函数的确定。
为了消除各指标各等级间数值相差不大或状况区别不明显，而评语等级可能相差一级的跳跃现象的存在，使隶属函数在各级之间能够平滑过渡，可将其进行模糊化处理[7]，将其带入隶属度计算公式，构建隶属度矩阵，限于篇幅，此处不再赘述。
3.各指标的评判
3.1 综合评判结果。
针对不同的健康等级进行赋分，在有关专家打分评价的基础上确定指标权重；构造等级评分向量，即：健康1，亚健康0.8，脆弱0.6，疾病0.4，恶劣0.2。将滇中某人工湿地2008年功能整合性各指标的现状值代入隶属度计算公式，可得到湿地功能整合性隶属度，这里见表6，同时将2008年生态特征各指标、社会环境各指标的现状值限于篇幅，此处不再赘述。
滇中地区某人工湿地在健康评价过程中所运用的指标及标准不同，对各个指标的处理方法也就不同，最终反映在湿地健康评价结果也有所差别，本研究考虑到各个因素对健康评价的结果都有其影响，让每个评价因子都对评价结果有一定的影响性，采用改进的加权求和模型：B=A*R，即bj=∑〖DD（〗n〖DD）〗（ai·rij）（j=1，2，…m）。生态系统健康度的最终依据是通过功能整合性、生态特征和社会环境三项指标来决定的，前面已列出过三项指标的权重，具体计算如下： A=（0.4600，0.3189，0.2211）
B1=A1*R1=（0.3213，0.3895，0.1453，0.0546，0.0892）
B2=A2*R2=（0.2271，0.1352，0.2711，0.2519，0.1148）
B3=A3*R3=（0.0683，0.0091，0.1042，0.1970，0.6214
3.2 评判结果分析。
从最终评价计算结果上来看，滇中地区某人工湿地生态系统健康度为0.6248，根据上文人工湿地生态系统健康等级划分标准，可得到如下结论：目前该人工湿地生态系统健康属于第Ⅲ等级（0.5-0.7），即湿地生态结构完整、具有一定的系统活力，外界压力较大，接近湿地生态阈值，系统尚稳定，但敏感性强，已有少量的生态异常出现，可发挥基本的湿地生态功能，湿地生态系统可维持。
从整个评价结果来看，该人工湿地生态系统能够从自然的或人为的正常干扰中达到健康状态，具有自我维持能力对相邻的生态系统不构成影响，对突发的自然或人为扰动能保持着弹性和稳定性，整体功能表现出多样性，具有一定的活力和生产力，在经济上也是可行的，但社会环境对湿地的影响不容忽视。因此，在今后的运行过程中尤其要注重：①加强湿地的管理，对管理人员进行专业培训。②大力宣传湿地生态环境的科普知识，提高群众的环保意识和参与环保活动的积极性，调整湿地周边农业产业结构。③认真贯彻执行有关湿地资源综合开发、利用、保护的各项法律法规和有关事宜的地方性条例，大力发展人工湿地生态农业和旅游业，建立湿地生态补偿机制。
4.结论
本文确立了研究云南高原湖泊人工湿地生态系统健康综合评价方法。运用层次分析法构建指标权重框架，确定各指标权重，运用定量与定性相结合界定等级划分标准，确定了各指标的等级隶属度，构造了隶属度评判矩阵，最后运用二级模糊综合评判模型对滇中地区某人工湿地生态系统健康逐级评价，求其健康度得到评价结果。
参考文献
[1] 国家林业局野生动物植物保护司编.湿地管理与研究方法[M].北京：中国林业出版社，2001：前言.
[2] RapportD J，Costanza R，Michael A J.Assessing ecosystem health.Trend in Evolution，1998，13：397～402.
[3] 于晓东.“十一五”期间中国城镇污水处理设施建设发展概况[J].世界环境，2006，（2）：23-26.
[4] 赵焕臣，许树柏，和金生.层次分析法[M].北京：科学出版社，1996.
[5] 刘扬，杨玉楠，王勇.层次分析法在我国小城镇分散型生活污水处理技术综合评价中的应用[J].水利学报，2008，（9）：1146-1150.
[6] 杨树华 高原湖泊流域生态系统评价指标体系研究[J].云南大学学报（自然科学报），1999，21（2）：149～152.
[7] 朱茵，孟志勇，阚叔愚.用层次分析法计算权重[J]. 北方交通大学学报，1999，10（5）.
[8] 陈静，杨逢乐，和丽萍等，云南省高原湖泊人工湿地技术规范研究[M].
[9] 田海龙，李岩，高维春.人工湿地应用适宜性评价研究[J].2010， 27（1）.
【关键词】层次分析法 云南高原湖泊人工湿地 健康评价
湿地因具有巨大的水文和元素循环功能被称为“地球之肾”，因具有巨大的食物网、支持多样性的生物而被看作“生物超市”[1]。随着人类活动的加强，湿地生态系统健康与否将影响一个区域或流域的生态安全，甚至将威胁人类自身的健康与发展[2]。云南高原湖泊属于我国五大湖区之一，是具有国际价值的重要湖泊，其流域独特的自然地理特征和重要的经济地位，使得具有重大开发应用和研究价值。本文结合云南高原湖泊人工湿地生态特征，运用层次分析法（AHP法）构造指标框架，在有关专家打分评价的基础上确定指标权重；开展以滇中地区某人工湿地的实证研究，采用隶属函数作为隶属度计算公式，对指标进行模糊处理，确定指标等级隶属度，构造判断矩阵进行健康综合评价，并对评价结果进行分析，对云南高原湖泊人工湿地生态系统健康的维护和管理给出了相应的管理对策及措施。
1.层次分析法的基本原理
层次分析法（Analytic Hierarchy Processing，简称AHP）是20世纪70年代中期由美国运筹学家A.L.Saaty提出来的一种系统规划方法，它是通过应用数学方法将决策规划过程中定性与定量分析有机地结合起来，统一进行优化处理而得到合理结果的一种方法，具有客观性、准确性和有效性。其基本思想是根据数据资料和评价依据把复杂的问题分解为各个组成元素，将这些元素按支配关系分组构成有序的梯阶层次结构，根据一定的比率标定，通过两两比较将判断定量化，形成比较判断矩阵，最终把系统分析归结为最低层次（如决策方案）相对于最高层（总目标）的相对重要性权值的确定或相对最优次序的排序问题，从而为决策方案的选择提供依据。运用层次分析法做决策分析一般经过5个步骤：建立梯阶层次结构、构造比较判断矩阵、层次因素单排序数值计算、一致性检验和层次总排序。
在国外，层次分析法被广泛应用于能源和资源分配工艺方案评比、环境预测及评价和环保规范等方面。我国于20世纪8O年代末应用于环保领域[3-4]，由于层次分析法是运用定量与定性相结合的模糊综合评判模型，可以综合考虑各方面的因素，并按因素对评判结果的影响程度，将其划分为不同的层次，加以逐层的综合评判，从而得到一个既定量化又较符合实际的评价结果[5]，此方法目前已开始应用于湿地生态系统的健康评价。
2.指标体系的建立与权重值的计算
2.1 建立指标体系。
本研究结合云南高原湖泊人工湿地生态系统健康评价指标的选取原则，建立的指标体系框架可分为（A、B、C）三个层次。第一层次A是目标层，即人工湿地生态系统健康综合评价；第二层次B是评价准则层，即每一个评价准则具体有哪些因素决定，本研究由人工湿地功能整合性、人工湿地生态特征、人工湿地社会环境指标决定；第三层次C是指标层，即每个评价因素有哪些具体指标来表达，共23项指标[6]。具体分层见图1。
2.2 构建判断矩阵。
2.2.1 构建各层的判断矩阵。
判断矩阵的值反映了人们对各因素相对重要性的认识，矩阵中各项bij表示该项所对应的bi 比bj 的重要程度，一般采用1-9比例标度对重要性程度赋值。标度及其涵义如表1所示。
构造判断矩阵是层次分析法的关键一步。假定A层中元素与下一层中元素Bi（i=1，2，3，…，n）有联系，则将B中元素两两比较，可构成如下矩阵（表2）。
求得其最大特征根λmax为3.0015，相应的特征向量W =（0.4600，0.3189，0.2211），其中3个元素（B1、B2、B3）的权值。根据检验判断矩阵的一致性公式可得：CI=0.0007，查表得RI为0.58，计算CR=CI/RI=0.0007/0.58=0.0013<0.10，所以该矩阵具有满意的一致性，故W中的权值可以应用。同理对其他各层次元素湿地功能整合性、生态特征、社会环境构造判断矩阵依其重要性构造各个判断矩阵，并检验其一致性，最终确定其权值。限于篇幅，此处不再赘述。
2.2.2 C层对A总目标层的权重。
C层中各个评价目标对A层及总目标层的权重计算如表4所示。
2.2.3 隶属函数的确定。
为了消除各指标各等级间数值相差不大或状况区别不明显，而评语等级可能相差一级的跳跃现象的存在，使隶属函数在各级之间能够平滑过渡，可将其进行模糊化处理[7]，将其带入隶属度计算公式，构建隶属度矩阵，限于篇幅，此处不再赘述。
3.各指标的评判
3.1 综合评判结果。
针对不同的健康等级进行赋分，在有关专家打分评价的基础上确定指标权重；构造等级评分向量，即：健康1，亚健康0.8，脆弱0.6，疾病0.4，恶劣0.2。将滇中某人工湿地2008年功能整合性各指标的现状值代入隶属度计算公式，可得到湿地功能整合性隶属度，这里见表6，同时将2008年生态特征各指标、社会环境各指标的现状值限于篇幅，此处不再赘述。
滇中地区某人工湿地在健康评价过程中所运用的指标及标准不同，对各个指标的处理方法也就不同，最终反映在湿地健康评价结果也有所差别，本研究考虑到各个因素对健康评价的结果都有其影响，让每个评价因子都对评价结果有一定的影响性，采用改进的加权求和模型：B=A*R，即bj=∑〖DD（〗n〖DD）〗（ai·rij）（j=1，2，…m）。生态系统健康度的最终依据是通过功能整合性、生态特征和社会环境三项指标来决定的，前面已列出过三项指标的权重，具体计算如下： A=（0.4600，0.3189，0.2211）
B1=A1*R1=（0.3213，0.3895，0.1453，0.0546，0.0892）
B2=A2*R2=（0.2271，0.1352，0.2711，0.2519，0.1148）
B3=A3*R3=（0.0683，0.0091，0.1042，0.1970，0.6214
3.2 评判结果分析。
从最终评价计算结果上来看，滇中地区某人工湿地生态系统健康度为0.6248，根据上文人工湿地生态系统健康等级划分标准，可得到如下结论：目前该人工湿地生态系统健康属于第Ⅲ等级（0.5-0.7），即湿地生态结构完整、具有一定的系统活力，外界压力较大，接近湿地生态阈值，系统尚稳定，但敏感性强，已有少量的生态异常出现，可发挥基本的湿地生态功能，湿地生态系统可维持。
从整个评价结果来看，该人工湿地生态系统能够从自然的或人为的正常干扰中达到健康状态，具有自我维持能力对相邻的生态系统不构成影响，对突发的自然或人为扰动能保持着弹性和稳定性，整体功能表现出多样性，具有一定的活力和生产力，在经济上也是可行的，但社会环境对湿地的影响不容忽视。因此，在今后的运行过程中尤其要注重：①加强湿地的管理，对管理人员进行专业培训。②大力宣传湿地生态环境的科普知识，提高群众的环保意识和参与环保活动的积极性，调整湿地周边农业产业结构。③认真贯彻执行有关湿地资源综合开发、利用、保护的各项法律法规和有关事宜的地方性条例，大力发展人工湿地生态农业和旅游业，建立湿地生态补偿机制。
4.结论
本文确立了研究云南高原湖泊人工湿地生态系统健康综合评价方法。运用层次分析法构建指标权重框架，确定各指标权重，运用定量与定性相结合界定等级划分标准，确定了各指标的等级隶属度，构造了隶属度评判矩阵，最后运用二级模糊综合评判模型对滇中地区某人工湿地生态系统健康逐级评价，求其健康度得到评价结果。
参考文献
[1] 国家林业局野生动物植物保护司编.湿地管理与研究方法[M].北京：中国林业出版社，2001：前言.
[2] RapportD J，Costanza R，Michael A J.Assessing ecosystem health.Trend in Evolution，1998，13：397～402.
[3] 于晓东.“十一五”期间中国城镇污水处理设施建设发展概况[J].世界环境，2006，（2）：23-26.
[4] 赵焕臣，许树柏，和金生.层次分析法[M].北京：科学出版社，1996.
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[6] 杨树华 高原湖泊流域生态系统评价指标体系研究[J].云南大学学报（自然科学报），1999，21（2）：149～152.
[7] 朱茵，孟志勇，阚叔愚.用层次分析法计算权重[J]. 北方交通大学学报，1999，10（5）.
[8] 陈静，杨逢乐，和丽萍等，云南省高原湖泊人工湿地技术规范研究[M].
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