路域生态系统稳定性评价的物元模型

路域生态系统稳定性评价的物元模型
【摘要】本文探讨了影响公路路域生态系统稳定性的主要因素，提出了公路路域生态系统稳定性评价指标体系，并运用物元分析理论设计了公路路域生态系统稳定性评价的物元模型，同时给出了应用实例。

【关键词】路域生态系统;稳定性评价;物元模型
【Abstract】In this paper, we had discussed the main factors of road-region ecosystem stability, put forward the evaluation index system of it, and devised the matter-elector model of road-region ecosystem stability, given the application instance.
【Key words】Road-region ecosystem;Stability evaluation;The matter-elector model
0.概述
当公路建成以后，随着绿化和生态恢复为主的环保工程的实施，出现了一个新的生态系统——路域生态系统。

它的范围是公路用地界之内，宽约50~70m，长数十至数百公里的地带。

其中生态因素包括中央分隔带的植被、边坡植被、护坡道植被和隔离植被等。

另外，这里栖息了许多小型哺乳和爬行动物、灌丛和枝头的鸟类、农田迁来的害虫和天敌、排水沟栖息的两栖类动物等。

这一系统的成分、结构、演替等比周围自然生态群落要单纯，比农田等人工生态环境又要复杂。

其代表性的特点是外来种属的引进，乔、灌、草、动物等生物多样性的变化。

在很长的线型地域内，它的边界是灰色模糊的。

路域生态系统是一典型的人工生态系统，因此该系统的稳定主要受人为因素的影响，要保证路域生态系统的稳定，首先应使路域生态系统与周边系统的融合.
1.影响稳定性的因素
有关研究表明，影响公路路域生态系统稳定性的主要因素如下：
1.1 绿化率
绿化率指达到保存率和覆盖率指标的里程占公路总里程的百分比。

高速公路绿化除了环境保护功能外，还具有交通安全、自然防护和景观改善的功能。

如不对挂网喷混凝土、石砌边坡等刚性防护所形成的白色边坡进行生态恢复，则此类边坡在炎热季节热反射率大，导致了路面温度升高，对路面稳定和行车心理都产生不利影响。

而且，刚性支护形式阻隔了生物和下面自然土层的连接，使生态恢复条件恶化。

1.2物种的多样性
物种的多样性与系统的稳定性之间具有极密切的联系。

目前的高速公路生态建设多采用一种或很少的几种植物，这样不仅会导致景观单调、呆板，更重要的是因为物种少，植物间缺少了空间上和时间上必要的补充和间隔，植物群落抗病能力差，一旦发生病、虫害，蔓延很快。

高速公路里程长，跨越不同地域和许多环境要素区。

土质和气候等植物生长条件不同，各区域适宜的种植种类也会有差异。

应根据演替的不同阶段选用适宜的种类，并根据立地条件建造不同的模式，宜乔则乔、宜灌则灌，在可能的情况下采用草、灌、木等各种组合。

通过恢复和重建植被实现生物多样性的增加。

1.3物种的本土性
乡土树种，适应性强，存活率高。

一味地追求高档进口物种，既不经济，又不实用。

如在高速公路建设初期，路边绿化常借用园林设计风格，讲究“三季有花，四季常青”，路边绿化多采用针叶常青树间植花冠木。

在乡间旷野，这种常绿树木在物种和色彩上常与周围物种季相不一致，造成公路的突出感、分割感，而且，有些常青树常常成为农田害虫产卵越冬的场所，引种不当对地区的农业生态造成影响，引起新的环境问题。

所以，路域系统内的绿化要因地制宜，应尽可按照建路以前或临近区物种组合来进行。

1.4隔离栅的绿化
国内高等级公路为了明确公路用地，公路地界常设有金属隔离栅，总令人有封闭的感觉，甚至给路域内的动物以笼式效应。

若种植攀缘植物、蔓生植物、或丛生的灌木，既可遮蔽和美化隔离栅，又能与周边环境相协调。

1.5美化（构造物及不佳景观的绿化）
桥梁、隧道、声屏障等构造物和公路旁需掩饰绿化的烂房子、垃圾堆、坟墓地等都是视觉的敏感点，若不进行诱导性绿化或掩饰绿化，不仅造成视觉的不适，而且与周边景观难以融合。

2.公路路域生态系统稳定性评价指标体系
通过上面的分析以及查阅现有关于路域生态系统的有关文献，我们提出了公路路域生态系统稳定性评价指标体系，见图1。

其中的评价指标有绿化率、物种的多样性、物种的本土性、隔离栅的绿化及美化。

图1 公路路域生态系统稳定性评价指标体系
3.公路路域生态系统稳定性评价的物元模型
3.1 物元分析引论
物元分析理论由物元理论和可拓集合理论组成。

其中物元理论研究事物的可变性，研究事物变化的条件、途径和规律，探索使事物转化的方法。

可拓集用关联度来刻划，关联度由常见的闭区间[0，1]连续取值，拓展至（-∞，+∞）整个实数轴，描述量值的可拓集的关联度即能用代数式来表达，使研究问题定量化。

3.2 物元分析模型
3.2.1 物元
以有序三元组R=(P,c,x)作为描述事物的基本单元，称为物元。

式中P表示事物，c表示P的特征，x表示P关于c所取的量值。

若事物P由n个特征c■,c■,···c■及相应的量值来描述，则称为n维物元。

并表示为：
R=P, c■, x■ c■, x■ M M c■, x■
3.2.2 确定物元
对待评单元，把实测得到的数据用物元R表示，称为待评物元。

式中P表示待评单元；x■表示P关于c■的量值，即待评单元所得的实测值。

3.2.3 确定评价标准的物元集
(1)确定经典域
R=(N■,c■,x■)=N■, c■, x■ c■, x■ M M c■, x■=N■, c■, c■, M M c■,
式中N■表示所划分的j个评价等级；c■表示评价等级N■的特征；x■为N■关于c■所规定的量值范围，即各评价等级N■关于对应特征所取的数据范围——经典域。

(2)确定节域
R■=(P■，c■,x■）=P■, c■, x■ c■, x■ M M c■, x■=P■, c■, c■, M M c■,
式中P■表示评价等级的全体，x■为P■关于c■所取的量值范围。

3.2.4 确定待评单元关于各评价等级的关联度
(1)根据可拓集理论建立如下关联函数：
k■(x■)=?籽(x■,x■)/[?籽(x■,x■)-?籽(x■,x■)] x■∈x■-?籽(x■,x■)/x■
x■?埸x■
式中：
?籽(x■,x■)=x■-（a■+b■)/2-(b■-a■)/2
?籽(x■,x■)=x■-（a■+b■)/2-(b■-a■)/2
x■=a■-b■
(2)确定权值
由于各因素对公路景观影响程度不同，则应根据其在公路景观中的作用大小分别给予不同的权值。

确定权值的方法很多，这里采用层次分析法。

(3)确定关联度
对于每个特征c■取?棕■为权值，令
k■(P)=■?棕■·k■(x■)
称k■(P)为待评单元P关于j的关联度。

3.2.5 质量等级的确定
若k■=max[k■(P)] j=1,2,···m
则待评单元P属于等级j。

4.公路路域生态系统稳定性评价实例
现对京珠高速某段进行路域生态系统稳定性评价。

根据专家调查的结果，采用层次分析法得到各因素的权值为：w■=(0.30,0.15,0.25,0.10,
0.20)，然后根据上述模型，编制计算程序上机计算结果见表1。

表1 稳定性评价关联度计算结果
由表1可知，该公路路域生态系统稳定性评价结果为“良”。

实际情况为绿化效果较好，构造物及不良景观处理效果好，植物物种基本上本土化，物种虽不均一，但种类不多，隔离栅绿化效果不好，分割感强。

评价结果为“良”与此情况相吻合。

5.结语
开展公路路域生态系统稳定性评价已成为公路建设项目必须面对的课题。

目前，国内外开展的此类研究尚少，本文运用了物元分析的方法对此做了初步的尝试，得出了较为满意的结果。

【参考文献】
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