层次分析法在自然保护区公路路线方案选择中的应用

2. 路线比选过程
拟建的环长白山旅游公路（二道白河至漫江段）起点位于省道 203 安图县白河镇 K137+818 处（东经 128°08′48″北纬 42°27′23″）,终点位于省道 302 抚松县漫江镇八 公里处（东经 127°38′59″北纬 41°56′39″），路线紧邻保护区边界，个别路段需要穿 过保护区，是唯一一条连接长白山北、西、南坡的旅游公路[2]。特殊地理位置决定了本项 目应该把保护自然生态环境放在重要的位置，最大限度的保护自然生态环境的完整性。所以 在路线比选过程中，针对不同的路线方案，必须经过认真和科学的比较,选取一个最佳方案 进行环境影响预测。为了避免在比选过程中的盲目性、片面性和主观性,采用层次分析法对 环长白山旅游公路路线方案进行比选。
Keywords: AHP, Route plan, Protection zone
-5-
j =1
j =1
计算得出 C.R.=0.033<0.1
从表—4 计算的 Wz 结果可知,三个比较方案中方案二为最优方案。优先比选排序为：方
案 2>方案 3>方案 1。
3 .结论
运用层次分析法可以在所需数据及信息较少的条件下，进行方案最优化判断。层次分析 法可以避免定性判断带来的模糊性和主观性，它突出的特点就是可以通过包括定性比较数据 在内的两两比较矩阵，得出定量的综合评价结果。在环长白山旅游公路路线比选过程中，由
2
0.249
2
3
1
3
0.594
3
1/2
1/3
1
0.157
Y2
1
2
3
W2
1
1
4
1/2
0.333
2
1/4
1
1/5
0.097
3
2
5
1
0.570
Y3
1
2
3
W3
1
1
1/3
1/2
0.163
-3-
Hale Waihona Puke 2312
3
2
1/2
1
Y4
1
2
3
1
1
1/4
1/3
2
4
1
3
3
3
1/3
1
Y5
1
2
3
1
1
1/4
1/2
2
4
1
3
3
2
1/3
1
上表各个权重 w 的一致性检验为：
The Method of AHP for Choosing the Best Plan of Protection Zone Highway Route
Sun Yanyan1,Ma Xiaofan1,Wang zhi2
(1.College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun, PRC, 130012) (2.College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun, PRC, 130012)
5
表示因素 yi 与 yj 比较，yi 比 yj 明显重要或优先
7
表示因素 yi 与 yj 比较，yi 比 yj 强烈重要或优先
9
表示因素 yi 与 yj 比较，yi 比 yj 极端重要或优先
2、4、6、8
2、4、6、8 分别表示相邻判断 1-3、3-5、5-7、7-9 的中值
倒数
表示 yi 与 yj 比较得判断 yij，则 yj 与 yi 比较得判断 yji＝1/yij
方案三
1
0．119
0．249
0．594
0．157
2
0．054
0．333
0．097
0．570
3
0．098
0．163
0．540
0．297
4
0．286
0．117
0．614
0．269
5
0．442
0．136
0．625
0．239
层次总排序权重值 Wz
0.157
0.429
0.261
总的一致性检验:
m
m
∑ ∑ C.R.= wjCIj / wjRIj
有可接受的不一致性。
计算结果为：λ max=5.347,C.I.=0.0867,C.R.=0.078<0.10，说明上面计算得出的w权重值可
以作为评价指标。
2.4 计算方案层组合权重值
建立三个方案对于各个准则的判断矩阵，见下表：
表——4 三个方案对准则层判断矩阵及权重计算结果
Y1
1
2
3
W1
1
1
1/3
y3
1/3 3
1 1/3 1/3 0.098
y4
4
4
3
1 1/2 0.286
y5
5
7
3
2
1 0.442
表—1 中的重要性标度yij含义如下表：
表——2 判断矩阵重要性标度及其含义
重要性标度
含义
1
表示因素 yi 与 yj 比较，具有同等重要或优先
3
表示因素 yi 与 yj 比较，yi 比 yj 稍微重要或优先
-4-

于一些影响路线走向因素难以定量比较，所以应用层次分析法进行定量综合分析是比较合适 的方法。在具体进行比选过程中，确定各个层次影响因素之间的比较矩阵重要性标度是保证 此方法可靠性的关键。
参考文献
[1]李书涛.决策支持系统原理与技术.北京.北京理工大学出版社，1996.311-316 [2]《环长白山旅游公路二道白河至漫江段建设项目环境影响评价工作方案》.吉林大学环评室 [3]韦鹤平.环境系统工程.上海.同济大学出版社，1993.
2.2 构造两两比较判断矩阵
设 5 个影响路线走向因素：规划布局合理性y1；社会经济效益y2；工程投资y3；土地资 源利用y4；景观及环境保护y5。构造两两比较判断矩阵如下表：
表——1 影响因素比较矩阵
y1
y2
y3
y4
y5
w
y1
1
2
3 1/4 1/5 0. 119
y2
1/2 1 1/3 1/4 1/7 0.054
2.3 计算权重系数 w
先根据比较矩阵，按行将各元素连乘并开 m 次方，即求得各行元素的几何平均值：
∏ yi= ⎜⎜⎝⎛
m j =1
aij ⎟⎟⎠⎞ 1/mi=1,2,…,m
-2-
然后在把 yi 归一化，即求得权重系数 w:

m
∑ wj=yj/ yk, j = 1,2,..., m k =1
计算结果为：w1=0.119,w2=0.054,w3=0.098,w4=0.286,w5=0.442，见表—1。 对于所得权重值 w 的可信度和准确性，还需要进行一致性检验。衡量一致性指标 C.I.(consistent index)定义为：
λ max− m
C.I.=
m −1
为了得到一个对不同阶数判断矩阵均适用的一致性检验的临界值，还必须考虑一致性与 矩阵阶数之间的关系，即需要根据判断矩阵的阶数对一致性指标 C.I.进行修正。用平均随机 一致性指标 R.I.修正 C.I.。下表是样本容量为 1000 的 R.I.均值[3]。
y1: λ max=3.054,C.I.=0.027,C.R.=0.052<0.10; y2: λ max=3.024,C.I.=0.012,C.R.=0.020<0.10; y3: λ max=3.005,C.I.=0.003,C.R.=0.005<0.10; y4: λ max=3.049,C.I.=0.024,C.R.=0.047<0.10; y5: λ max=3.018,C.I.=0.009,C.R.=0.017<0.10。
1.前言
层次分析法(Analytic Hierarchy Process)简称 AHP,是美国著名的运筹学家 T.L.Satty 于 1973 年提出的。它是把复杂问题中的各因素划分成相关联的有序层次,使之条理化的多目标、 多准则的决策方法,是一种定量分析与定性分析相结合的有效方法。用层次分析法做决策分 析,首先要把问题层次化。根据问题的性质和要达到的总目标,将问题分解为不同的组成因素, 并按照因素间的相互影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合,形成一个多层次的分析 结构模型。最终把系统分析归结为最低层(如决策方案)相对于最高层(总目标)的相对重要性 权值的确定或相对优劣次序的排序问题,从而为决策方案的选择提供依据[1]。本文将层次分 析法应用于自然保护区旅游公路环境影响评价的路线方案比选中，探讨该方法在公路环境影 响评价中的适用性。
2.1 建立递阶层次结构
环长白山旅游公路有三个路线比选方案，根据影响路线走向的主要因素，建立递阶层次 结构模型，如图所示。
-1-
目标层 z：
最佳方案

准则层 y： 规划布局合理性
社会经济效益
工程投资 土地资源利用
景观及环境保护
方案层 x：
方案一
方案二
方案三
检验结果说明上面计算得出的权重值 w 可以作为评价指标。
2.5 层次总排序，得出最优方案

0.540 0.297 W4 0.117 0.614 0.269 W5 0.136 0.625 0.239
表——5 三种方案的层次总排序
层次 y
权重值 w
方案一
方案二

层次分析法在自然保护区公路路线方案选择中的应用
孙炎焱1,马小凡1，王治2
1 吉林大学环境与资源学院（130012） 2 吉林大学环境与资源学院（130012）