本發(fā)明可應(yīng)用在土地和生態(tài)因子資源高效利用，提高銀杏木材等產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和土地可持續(xù)性經(jīng)營等。本發(fā)明涉及一種銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價方法，具體地說，是指一種多目標(biāo)、多層次、多準(zhǔn)則的銀杏農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營決策分析方法。首先，計算載荷矩陣以此確定標(biāo)度并建立判斷矩陣；然后矩陣按行平均后歸一化，根據(jù)隨機(jī)性指標(biāo)值，對各矩陣進(jìn)行一致性檢驗；最后，將每層的單因子權(quán)重與上一層權(quán)重組合，并計算組合權(quán)重，將各指標(biāo)的數(shù)值進(jìn)行線性加權(quán)求和，得到綜合評價值。從而有效處理難以完全定量分析的復(fù)雜問題，對不同銀杏復(fù)合經(jīng)營模式的綜合效益進(jìn)行全面、定量、客觀的評價，并對生產(chǎn)經(jīng)營模式進(jìn)行有效優(yōu)選。

背景技術(shù)：

銀杏林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)是一種可持續(xù)的土地利用方式，既可增加短期收益，也可帶來長期效益。然而，以往對銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)的綜合評價強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益評價，局限于追求單一的財務(wù)目標(biāo)。雖然這些操作方法在財務(wù)上可行，但是林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)效益評價需要有效反映決定經(jīng)營主體行為選擇的各個方面，不能僅僅局限于復(fù)合系統(tǒng)的產(chǎn)出投入比上。因此，對銀杏林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)的評價必須重視可持續(xù)性，充分考慮經(jīng)濟(jì)因素、社會因素和生態(tài)因素，理論聯(lián)系實際，實現(xiàn)對銀杏林農(nóng)復(fù)合系統(tǒng)的全面評估。

近年來，林業(yè)可持續(xù)經(jīng)營評價方法的研究為：王達(dá)明等2002年在《云南林業(yè)科技》第3期上發(fā)表的“西雙版納人工林可持續(xù)經(jīng)營研究”，該研究通過測定與分析木材及其他產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，林分結(jié)構(gòu)與林分生物量、生物多樣性、土壤肥力與理化指標(biāo)、保土涵水固碳等生態(tài)效益，對從云南熱帶雨林區(qū)的主要樹種10年左右的生長狀況和發(fā)展趨勢進(jìn)行了綜合評價。陳嘉杰等2012年在《廣東林業(yè)科技》第3期上發(fā)表的“中山市森林資源生態(tài)可持續(xù)性評價研究”，該研究對廣東省中山市2004-2009年間的森林資源生態(tài)可持續(xù)性進(jìn)行測定和評價。孫雪忠等2008年在《竹子研究匯刊》27卷第1期發(fā)表的“生態(tài)公益類毛竹林可持續(xù)經(jīng)營及其生態(tài)效益評價”，該研究針對生態(tài)公益類毛竹林可持續(xù)經(jīng)營缺乏有效技術(shù)支撐的現(xiàn)狀，提出了一套適合生態(tài)公益類毛竹林可持續(xù)經(jīng)營的技術(shù)措施。這種經(jīng)營方式比單純追求竹材產(chǎn)量的集約經(jīng)營方式更有利于減少林地水土流失，更好地保護(hù)植物多樣性。然而，以上方法僅僅從森林的經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值方面獨(dú)立進(jìn)行可持續(xù)性經(jīng)營評價，并未綜合生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益指標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)評價。故本發(fā)明以多個指標(biāo)作為目標(biāo)指標(biāo)，彌補(bǔ)了單一經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)的不足，為銀杏林地的復(fù)合經(jīng)營方案選擇提供了理論依據(jù)，并為林地經(jīng)營管理者提供有效的決策支持。創(chuàng)新點(diǎn)和特色如下：1)通過計算載荷矩陣實現(xiàn)各因素重要程度的客觀定量化評判比較；2)構(gòu)建了簡單明了的綜合分析系統(tǒng)，建立了定量化的要素層級，清楚呈現(xiàn)各層、各準(zhǔn)則與各要素的關(guān)系；3)通過系統(tǒng)思維原則，結(jié)合分解、判斷、綜合的系統(tǒng)評價方式，定量化實現(xiàn)了銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價方法，通過計算載荷矩陣實現(xiàn)各因素重要程度的客觀定量化評判比較，對多種銀杏復(fù)合經(jīng)營模式的生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益進(jìn)行了定量化分析和評價。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價方法，首先，計算載荷矩陣以此確定標(biāo)度并建立判斷矩陣；然后矩陣按行平均后歸一化，根據(jù)隨機(jī)性指標(biāo)值，對各矩陣進(jìn)行一致性檢驗；最后，將每層的單因子權(quán)重與上一層權(quán)重組合，并計算組合權(quán)重，將各指標(biāo)的數(shù)值進(jìn)行線性加權(quán)求和，得到綜合評價值。

所述的銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價方法，具體步驟如下：

1)將決策的目標(biāo)、考慮的因素和決策對象按它們之間的相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，繪出層次結(jié)構(gòu)圖：最高層：決策的目的、要解決的問題；最低層：決策時的備選方案；中間層：考慮的因素、決策的準(zhǔn)則；對于相鄰的兩層，稱高層為目標(biāo)層，低層為因素層；

2)把所有因素兩兩相互比較，本層所有因素針對上一層某一個因素的相對重要性依據(jù)載荷矩陣，計算方法如下：

選取前k個PC分量Y₁、Y₂、…、Y_k，則由X＝TY，得

上式可近似地表示為

由于Y₁、Y₂、…、Y_k互不相關(guān)，因此X_i的方差可近似地表示為

它在X_i方差中所占的比為

稱t_ij為第i個原始變量X_i在第j個PC分量Y_j上的載荷，而所有的載荷t_ij構(gòu)成的m×k矩陣稱為PC分量的載荷矩陣，記為A，即

3)在建立遞階層次結(jié)構(gòu)以后，上下層次之間元素的隸屬關(guān)系就被確定；假定上一層次的元素C_h作為指標(biāo)，對下一層次的元素A₁，A₂…，A_n有支配關(guān)系，目的是在指標(biāo)C_h之下按它們相對重要性賦予A₁，A₂，…，A_n相應(yīng)的權(quán)重；若因素i與j比較得a_ij，則因素j與i比較的判斷為1/a_ij；對于n個元素來說，得到兩兩比較判斷矩陣A：

A＝(a_ij)_n×n (6)

稱A為正的互反矩陣；A的元素不一定具有傳遞性，即未必成立等式

a_ija_jh＝a_ih (7)

但式(7)成立時，則稱A為一致性矩陣；

4)對于A₁，…，A_n通過兩兩比較得到判斷A，解特征根問題，

AW＝λ_maxW (8)

所得到的W經(jīng)正規(guī)化后作為元素A₁，…，A_n在指標(biāo)C_h下排序權(quán)生，λ_max和W的計算采用冪法，其步驟為：

設(shè)初值向量W₀，對于k＝1，2，3，…計算

式中W_h-1經(jīng)規(guī)一化所得到的向量；對于事先給定的計算精度，若

max|W_hi-W_(h-1)i|＜ε (11)

則計算停止，否則繼續(xù)，式中W_hi表示W(wǎng)_h的第i個分量；計算：

5)一致性檢驗，其步驟如下：

a、計算一致性指標(biāo)CI

b、計算一致性比例CR

當(dāng)CR＜0.1時，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的。

步驟4)中，用簡單的近似方法計算λ_max和W：

第一步，A的元素按列規(guī)一化；

第二步，將A的元素按行相加；

第三步，所得到的行向量規(guī)一化得排序權(quán)向量W；

第四步，按下列公式計算：

式中(AW)_i表示AW的第i個元素。

步驟5)中，從平均隨機(jī)一致性指標(biāo)當(dāng)中查找RI；假定已經(jīng)計算出第k-1層元素相對總目標(biāo)的組合排序權(quán)重向量第k層在第k-1層第j個元素作為準(zhǔn)則下元素的排序權(quán)向量為其中不受支配元素權(quán)重為零；令則第k層的元素相對于總目標(biāo)的組合排序權(quán)重向量由下式給出

a^k＝B^ka^k-1 (16)

對于遞階層次組合判斷的一致性檢驗，需要類似地逐層計算CI；若分別得到了第k-1層次的計算結(jié)晶CI_k-1，RI_k-1和CR_k-1則第k層的相應(yīng)指標(biāo)為

CI_k和分別在k-1層第i個指標(biāo)下判斷矩陣的一致性指標(biāo)和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；當(dāng)CR_k<0.10，認(rèn)為遞階層次在k層水平上整個判斷有滿意的一致性。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是一種多目標(biāo)、多層次、多準(zhǔn)則的銀杏農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營決策分析方法，它以多個指標(biāo)作為目標(biāo)指標(biāo)，彌補(bǔ)了單一經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)的不足，為銀杏林地的復(fù)合經(jīng)營方案選擇提供了理論依據(jù)，并為林地經(jīng)營管理者提供有效的決策支持。有效處理難以完全定量分析的復(fù)雜問題，對不同銀杏復(fù)合經(jīng)營模式的綜合效益進(jìn)行全面、定量、客觀的評價，并對生產(chǎn)經(jīng)營模式進(jìn)行有效優(yōu)選。此外還具有以下重要優(yōu)點(diǎn)：

1)通過計算載荷矩陣實現(xiàn)各因素重要程度的客觀定量化評判比較；

2)構(gòu)建了簡單明了的綜合分析系統(tǒng)，建立了定量化的要素層級，清楚呈現(xiàn)各層、各準(zhǔn)則與各要素的關(guān)系；

3)通過系統(tǒng)思維原則，結(jié)合分解、判斷、綜合的系統(tǒng)評價方式，定量化實現(xiàn)了銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價。

附圖說明

圖1是銀杏復(fù)合經(jīng)營綜合效益評價的指標(biāo)體系圖；

圖2是綜合效益統(tǒng)計匯總的累積直方圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實施例1

一種銀杏復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營評價方法，首先，計算載荷矩陣以此確定標(biāo)度并建立判斷矩陣；然后矩陣按行平均后歸一化，根據(jù)隨機(jī)性指標(biāo)值，對各矩陣進(jìn)行一致性檢驗；最后，將每層的單因子權(quán)重與上一層權(quán)重組合，并計算組合權(quán)重，將各指標(biāo)的數(shù)值進(jìn)行線性加權(quán)求和，得到綜合評價值。具體步驟如下：

1)將決策的目標(biāo)、考慮的因素(決策準(zhǔn)則)和決策對象按它們之間的相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，繪出層次結(jié)構(gòu)圖：最高層：決策的目的、要解決的問題；最低層：決策時的備選方案；中間層：考慮的因素、決策的準(zhǔn)則；對于相鄰的兩層，稱高層為目標(biāo)層，低層為因素層。

2)把所有因素兩兩相互比較。本層所有因素針對上一層某一個因素的相對重要性依據(jù)載荷矩陣，其計算方法如下：

選取了前k個PC分量Y₁、Y₂、…、Y_k，則由X＝TY，得：

上式可近似地表示為：

由于Y₁、Y₂、…、Y_k互不相關(guān)，因此X_i的方差可近似地表示為：

它在X_i方差中所占的比為：

此值越大，說明用PC分量Y₁、Y₂、…、Y_k來反映原始變量X_i的效果就越好。稱t_ij為第i個原始變量X_i在第j個PC分量Y_j上的載荷，而所有的載荷t_ij構(gòu)成的m×k矩陣稱為PC分量的載荷矩陣，記為A，即：

載荷t_ij反映了PC分量Y_j對原始變量X_i的作用，t_ij的絕對值越大，說明Y_j對原始變量X_i的作用就越大。

3)在建立遞階層次結(jié)構(gòu)以后，上下層次之間元素的隸屬關(guān)系就被確定了。假定上一層次的元素C_h作為指標(biāo)，對下一層次的元素A₁，A₂…，A_n有支配關(guān)系，目的是在指標(biāo)C_h之下按它們相對重要性賦予A₁，A₂，…，A_n相應(yīng)的權(quán)重。

4)在這一步中，決策要反復(fù)回答問題，針對指標(biāo)C_h兩個元素A_i和A_j哪一個更重要些，重要多少。需要對重要多少賦予一定數(shù)值。若因素i與j比較得a_ij，則因素j與i比較的判斷為1/a_ij。對于n個元素來說，我們得到兩兩比較判斷矩陣A：

A_＝(a_ij)_n×n (6)

稱A為正的互反矩陣。A的元素不一定具有傳遞性，即未必成立等式

a_ija_jh＝a_ih (7)

但式(7)成立時，則稱A為一致性矩陣。

5)這一步解決在指標(biāo)C_h下，n個元素A₁，…，A_n排序權(quán)重的計算問題，并進(jìn)行一致性檢驗，對于A₁，…，A_n通過兩兩比較得到判斷A，解特征根問題，

AW＝λ_maxW (8)

所得到的W經(jīng)正規(guī)化后作為元素A₁，…，A_n在指標(biāo)C_h下排序權(quán)生，這種方法稱排序權(quán)向量計算的特征根方法。λ_max和W的計算一般采用冪法，其步驟為：

設(shè)初值向量W₀，對于k＝1，2，3，…計算

式中W_h-1經(jīng)規(guī)一化所得到的向量。對于事先給定的計算精度，若

max|W_hi-W_(h-1)i|＜ε (11)

則計算停止，否則繼續(xù)，式中W_hi表示W(wǎng)_h的第i個分量。計算:

在精度要求不高的情況下，可以用簡單的近似方法計算λ_max和W：第一步，A的元素按列規(guī)一化；第二步，將A的元素按行相加；第三步，所得到的行向量規(guī)一化得排序權(quán)向量W；第四步，按下列公式計算。

式中(AW)_i表示AW的第i個元素。

6)一致性檢驗，其步驟如下：

a、計算一致性指標(biāo)CI

b、計算一致性比例CR

當(dāng)CR＜0.1時，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的。從平均隨機(jī)一致性指標(biāo)當(dāng)中查找RI。假定已經(jīng)計算出第k-1層元素相對總目標(biāo)的組合排序權(quán)重向量第k層在第k-1層第j個元素作為準(zhǔn)則下元素的排序權(quán)向量為其中不受支配(即與k-1層第j個元素?zé)o關(guān)的)元素權(quán)重為零。令則第k層的元素相對于總目標(biāo)的組合排序權(quán)重向量由下式給出

a^k＝B^ka^k-1 (16)

對于遞階層次組合判斷的一致性檢驗，需要類似地逐層計算CI。若分別得到了第k-1層次的計算結(jié)晶CI_k-1，RI_k-1和CR_k-1則第k層的相應(yīng)指標(biāo)為

CI_k和分別在k-1層第i個指標(biāo)下判斷矩陣的一致性指標(biāo)和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。當(dāng)CR_k<0.10，認(rèn)為遞階層次在k層水平上整個判斷有滿意的一致性。

實施例2

采用實施例1的方法，進(jìn)行實地評價。調(diào)查數(shù)據(jù)為銀杏林造林時間為1994年，株行距8m×8m，嫁接部位高度為1.2～1.5m。復(fù)合經(jīng)營模式有1994年銀杏+油菜(Brassica campestris L.)+花生(Arachis hypogaea)(94G+R+S)、1994年銀杏+小麥(Triticum aestivum L.)+花生(94G+W+S)、1994年銀杏+桑樹(Morus alba L.)(94G+M)，以1994年銀杏(94G)、油菜+花生(R+S)為對照。1994年營造的銀杏胸徑19.7～31.4cm、樹高6.0～7.8m、冠幅5.9～8.8m，桑樹種植株行距為30cm×1m，高度通過修剪控制在2.0m以內(nèi)。各模式施肥量和施肥方式均保持一致(肥料為復(fù)合肥，每年5月和9月種植農(nóng)作物時各撒施1次，每次施肥量為375kg·hm^-2)。采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，每個樣地為667.7m²，設(shè)3個重復(fù)。

綜合效益評價模型的建立。林下復(fù)合經(jīng)營模式在功能和結(jié)構(gòu)上都比較復(fù)雜，單一的指標(biāo)都不能很好的對不同模式做出綜合的客觀反映，必須采用多指標(biāo)的綜合評價。選擇了相應(yīng)的效益指標(biāo)，建立起層次結(jié)構(gòu)模型，分為總目標(biāo)層(A)、評價準(zhǔn)則層(B)和評價指標(biāo)層(C)三個。具體的層次結(jié)構(gòu)如圖1。

把所有因素兩兩相互比較。本層所有因素針對上一層某一個因素的相對重要性依據(jù)載荷矩陣(表1)。

表1 載荷矩陣

采用成對比較的方法，確定標(biāo)度，建立判斷矩陣，將矩陣按行平均后歸一化，得到各矩陣中指標(biāo)的初始權(quán)重。然后根據(jù)隨機(jī)性指標(biāo)值，對各矩陣進(jìn)行一致性檢驗，當(dāng)檢驗一致性符合后，該初始權(quán)重值才能被接受，否則重新需要修改判斷矩陣，直至一致性檢驗通過。根據(jù)每個層次一致性檢驗滿足后的單因子權(quán)重與上一層次的效益權(quán)重組合，計算每一個指標(biāo)相對于綜合效益的組合權(quán)重。經(jīng)過量化處理后的各個指標(biāo)原始效益值，得到3個模式在第一年的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益各指標(biāo)量化值(表2)。

表2效益指標(biāo)匯總

根據(jù)M3模式作為標(biāo)準(zhǔn)參照，對3個經(jīng)營模式的效益指標(biāo)景象規(guī)范化處理，消除量綱后得到各指標(biāo)的數(shù)量化值(表3)。

表3 指標(biāo)權(quán)重和數(shù)量化

根據(jù)數(shù)量化后的值，將各個指標(biāo)組合權(quán)重代入，分別計算，對各個效益進(jìn)行加和處理，得到各效益的量化值，最后得出綜合效益值(表4)。

表4 綜合效益的數(shù)量化

因此，根據(jù)綜合效益的計算結(jié)果，得到銀杏林下3種復(fù)合經(jīng)營模式在第一年的綜合效益評價。其中，社會效益的排序：M2模式(0.271)>M1模式(0.233)>M3模式(0.200)；生態(tài)效益的排序為M3模式(0.298)>M1模式(0.200)>M2模式(0.178)；經(jīng)濟(jì)效益的排序為：M2模式(0.94)>M1模式(0.826)>M3模式(0.500)；綜合效益的排序為M2模式(1.389)>M1模式(1.259)>M3模式(0.998)(圖2)。