雷孝章 王金锡 彭沛好 陈国先 唐云锦

提　要　通过分析研究世界各国的森林持续发展的评价指标体系，结合中国生态林业工程的发展状况，运用软系统方法 (SSM)、综合集成法 (SIM)、定性中的广义归纳法和系统工程 (SE) 的知识，针对森林系统及其效益评价系统均为软系统，形成了软系统综合集成法 (SSMII)，作为评价指标体系建立的软件支撑，利用专家知识库和实测数据库，建立了生态林业工程评价指标体系。

关键词　评价指标体系 软系统 综合集成法(SSMII) 权重

分　类　中图法　F326.24

　　在世界经济迅速发展，而环境十分脆弱的情况下，防护林体系对环境的持续发展思想得到世界各国的关注，已广泛成为世界林业组织和许多国家政府的共识，且世界林业组织和许多国家均在探索以其指导林业生产活动。对于森林可持续发展应明确其目标，并提出衡量它的标准与指标，以及度量、测定各项指标的方法，然后才能对森林类型，森林类型组合后对一个森林集水区、一个林区乃至一个国家的森林经营现状和达到可持续利用的目标作出恰当的评估，继而才能采取适当的技术和手段，取得林业经济政策、法规和社会经济、科学研究等方面的支持。然而，评价森林，尤其是防护林体系的综合效益在我国乃至世界均属一项探索工作，为此就需要建立一套较为客观、简捷、实用，又能得到政府官员、林学、生态、环境等专家和公众认同的评价指标体系，因此本研究采取“共同建构”方法。目前，世界上正处于森林可持续发展标准与指标的研制高潮，而对其实验性实施只处于试点阶段。

1 国内外森林效益的评价与指标体系的研制进展 ^[1～7]

　　自从 1992 年联合国环境与发展大会后，对森林持续利用的标准与指标体系已展开了国际性广泛的研讨和协调行动，一些国家制定了国家级标准与指标，少数国家开展了示范区的实验性研究。目前世界上主要的森林经营指标与标准有：①蒙特利尔行动纲要（温带与北方森林保护与可持续经营标准与指标），提出了 63 个指标；②亚马逊行动 (Amaironia Process)，分 3 个方面，即国家水平的 41 个指标，经营单位水平的 23 个指标，为全球服务水平的 7 个指标；③赫尔辛基行动，提出了 28 个指标；④国际热带木材组织 (ITTO) 指标，分两方面，即国际水平的指标 27 个；森林经营单位水平的指标 23 个。另外还有森林政府间工作组 (IWCF)、印度一英联邦活动、森林管理委员会 (FSC)、森林和可持续发展的世界委员会 (WSFSD)、国际林业研究中心 (CIFOR) 在 1994 年 12 月开展了森林可持续经营的国际对话，有世界各国 50 余名代表参加，发表了相应文件，还组织了在加拿大、印尼、巴西和非洲的森林可持续经营标准与指标的实施示范。

　　到目前为止，国内对森林效益的评价与指标体系研究才起步。仅对森林综合效益定量研究进行了一定的探索，且尚不系统，如“长江中上游防护林体系的生态、经济效益评价技术研究”、“黄土高原水土保持林体系综合效益研究”、“中国生态系统结构与功能规律研究”等分单项提出了部分评价指标。

2 评价指标的筛选

　　森林系统及其评价指标系统是一个复杂的软系统，森林利用的目的是保障森林综合效益的永续和扩大，要使环境资源得到持续稳定发展，不仅要求林业产业自身持续稳定发展，而且还要为整个人类社会和经济的持续发展创造条件，因此选择评价指标和评价标准时，既要能体现森林本身的发生、发展规律，还要体现其对生态、经济、社会环境的保护、增益和调节功能，同时为政府确定整个林业产业在国民经济中的作用和地位，制定林业发展规划与宏观决策等提供科学依据和准确数据信息，因此评价指标必须有典型性、代表性和系统性。

2.1 评价指标筛选原则

　　(1) 系统性　评价指标和标准不仅要反映森林的发生发展规律，而且还要反映对区域功能的促进，即森林系统与环境、社会经济系统的整体性和协调性。

　　(2) 独立性　各评价指标和相应标准应相互独立。

　　(3) 可比性　指评价指标和标准应有明确的内涵和可度量性。

　　(4) 真实性　指评价指标能反映事物的本质物征。

　　(5) 实用性　指评价指标应操作简便，评价方法易于掌握。

2.2 评价指标的筛选方法 ^[7、8]

　　针对森林效益评价指标系统属于复杂软系统范畴，课题组认真分析了软系统方法 (SSM)、综合集成法 (SIM)、定性中的广义归纳法和系统工程 (SE) 的知识，结合森林效益评价指标体系研究发现：①SSM 法是一个已感知的期待改善问题的开始，未包括问题的发现与形成这一前期阶段。且 SSM 目标在于探索与改进问题，其变革现实部分比较笼统。②SIM 法也如此，但它难于掌握解决问题的“度”，其研究结论通常缺乏量的规定与可操作性；但它能得到有针对性的对策或行动方案，使 SSM 中失于笼统的变革部分具体而可操作，对剩下的难于结构化的问题也可用 SSM 法改进。③SE 工程偏于硬系统，解决良性结构问题。因此，只有把 SSM、SIM、SE 和定性研究 4 种方法有机结合起来，逻辑上才完善，也才能覆盖各种系统。其次，这些方法本身的特点是互补的，因定性研究长于发现问题，提出问题和开发概念，SSM 法有可能使整个问题或其部分结构化后成为目标明确的良结构系统，从而用 SE 求得问题的解决；再由定性研究→SSM→SIM→SE，定量研究色彩越来越浓，对专家经验体系的利用越来越弱，因此，本研究把 SSM、SIM、定性研究和 SE 4种方法有机融合起来，形成软系统归纳集成法 (SSMII)，作为评价指标体系建立的方法和软件支撑。SSMII 的逻辑程序由 4 个相互关联部分组成。

　　(1) 任务目标分析阶段。接受了解决目标不明确，结构模糊的复杂软系统问题后，要通过对系统的环境、功能、组成要素、结构与运行、输入与输出、历史与现状等进行调研与分析，来构想问题情境，挑选专家与样本 ( 或典型 )。基本上采用广义归纳方法，以专家会议或咨询形式，形成对研究问题明白的、公认的表述形式系统 ( 以后可以再修正 )。通过结构化分析分别转入第二或第四步。

　　(2) 用 SSM 处理不良结构问题使其科学化阶段。在问题系统更新以后，或者再用 SSM 改进问题提法，或者再作结构化分析并分别转入第三或第四步。

　　(3) 用 SIM 处理半结构化问题，尽管对这种问题的全部我们不一定能把握，但总可以找到供我们行动决策的 ( 当时当地 ) 相对满意方案。

　　(4) 用 SE 处理良结构问题，一般可求得这部分问题的最优解。

　　要说明的是第二、三、四步都需要对解决问题的认识与行动方案，要通过数据模拟结果的效益评价与风险（或可靠性）分析，并通过专家组的审议，满意后才能付诸行动，否则要返回重新用 SSM 定义问题或者再进行更基础的抽象归纳，以修正原问题系统。

2.3 评价指标的筛选与权重确定方法

　　评价指标筛选是根据 K.J 法、Delphi 法、会内会外法。用专家咨询表的定量信息和定性信息进行统计分析，如果有 1/3 以上的专家认为某项指标一般或不重要，该指标即被淘汰，此外，对于权重很小的指标，并入相近指标中。经过 4 轮专家咨询，直到 70% 以上的专家认同，才列入指标体系，形成评价指标。

　　评价指标权重确定方法主要有 Delphi 法、AHP 法、AHP－Delphi 法、把握度—梯度法和最大熵—最大方差法。首先请专家填写 3 种咨询表格。第一种咨询表请专家对每一待定指标按很重要、重要、一般、不重要 4 个等级填写；第二种表请专家直接综合该指标的权重（对紧上指标）；第三种由专家按递阶层次结构对每一个上级指标，按其所辖的下级指标两两比较其重要程度，用 5 等 9 级法得出判断矩阵。

　　课题组尽量利用已积累的各评价单元的各选定指标的观测数据，得出单元评价数据矩阵 X_n×m。同时课题组的专家们对各评价单元给出模糊评价判断矩阵 R。

　　在设计生态林业工程效益评价指标体系咨询表时，实际上是要求专家们按四大防护林分别填写咨询表与分类整理单元评价数据矩阵 X。

　　对第一种与第二种咨询表以 Delphi 法处理（进行 3 轮），必要时也可按会内会外法加快处理。前者用以确定一条指标是否被淘汰。后者可得出要保留的第 j 指标的权重为 DWj,DWj 可能与地区分类有关。

　　对第二种咨询表以 3 种群组 AHP 法处理，即①对数最小二乘意义下的群组 AHP 法；②AHP－Delphi 组合法；③把握度、梯度特征向量法。此 3 种方法求得的指标权重，往往仍有差异，故需由课题组使用会内会外法将三者综合为指标的 AHP 权。

　　对专家们给出的评价单元意见表，处理后得出单元模糊评价矩阵 R_i。使用 Fuzzy 单纯形调优远算以求各指标的模糊权重 FWj，(j=1,2，...,m)。

　　对观测统计得出的 n 个单元，m 个指标数据矩阵 X，我们仍首先使用主成分法来求出第一成分各分量，即从 X（或经过规范化）求得其相关系统矩阵 R，再求出其特征值与相应特征向量（应归一化）。这第一主成分的分量表示为 PWj，(j=1,2，...，m)。

　　使用主成分法虽有上段指出的问题，但由它求得的各主成分，实际提供了森林评价体系中 B 级与 A 级指标（已有综合性）的设置是否与观测数据相协调的信息。如果专家们（通过会内会外法）认为两者是协调的，还应把各主成分向量适当加权综合为 PWj（主成分权向量）。如果专家们认为两者很不协调，而原设定的递阶层次结构指标（主要是 B 层）也合理，我们则使用上段的最大熵—最大方差法来求出各指标权重，记为 HPWj，(j=1,2，...，m)。

　　上述四类权重估计，Delphi 权与 AHP 权主要基于专家群体的经验，主成分权取决于观测数据的科学性，Fuzzy 权则与专家及观测值均有关，课题组在仔细分析 4 种权之间的异同（采用 K.J 法开会讨论）后，认定了其间差异可以接受，并规定第 j（基原）指标权重 Wj=0.5DWj＋0.25AWj＋0.25PWj（或 HPWj）。

　　当然加权系数 0.5、0.25、0.25 也可由会内会外法作其它选择。上述方法确定各指标权重后，采用由下层逐级向上合成的权重的办法，求出各级指标权重。

3 评价指标体系的建立

　　通过搜集国内外防护林效益研究方面的文献 225 篇，课题组认真分析蒙特利尔行动纲要、尔辛基行动、亚马逊行动、国际热带木材组织等的标准和指标，国内“长江中上游防护林体系生态经济效益评价技术研究”、“黄土高原水土保持林体系综合效益研究”等文献，结合四大防护林体系的环境背景特征，及我国防护林建设的目的和区域社会经济状况，尽可能多地搜集评价指标，采取宁多勿缺的原则，搜集了 C 级评价指标 208 个，并按生态、经济、社会三大效益作为标准，把 C 级指标进行归并，形成第一轮评价指标。

　　据此，邀请四川方面的专家学者 18 人，召开咨询会。会议开始时，由课题组介绍指标体系的框架和各级指标，以及指标的内涵和量测方法，要求与会专家根据自己的知识和经验对评价指标体系框架，各级指标的重要性进行描述，并对第一轮评价指标进行归并和补充，专家发言时，不准打断其发言，别的专家可以借鉴他的意见。

　　通过会内法，专家建议将森林分布指标 (B1)、林种配置指标 (B2) 和森林生物多样性指标 (B5) 纳入森林生态系统稳定性维持指标，B7、B8 中的 C 级指标比较完善，结构合理，保留；B10 指标，由于不易测量，建议只保留一个水质指标，因为各个一级站均有观测。

　　会外请专家填咨询表，对指标框架和各级指标的构成进行表态，按“赞成、基本合理、需修改、不恰当”四项，同时对指标的重要性进行表态，按“很重要 (4)、重要 (3)、一般 (2)、次要 (1) 和无法表态 (0)”填写咨询表格。

　　课题组通过会内专家对指标的评判和专家咨询表统计分析，若专家赞成某项指标的人数大于 60% 时，该指标作为保留指标；对于补充指标，在会上提出，请专家表态，若 60% 以上的人赞成增补的，作为保留指标，由此把课题组整理提出的指标进行调整和归并，即 A 级 3 个保持不变，B 级 16 个压缩为 15 个 ,C 级指标内 208 个压缩为 112 个，并构成第二轮评价指标体系。

　　对第二轮评价指标，仍邀请四川方面的专家 18 人，运用头脑风暴法和会内会外法对指标框架和各级指标进行归并、补充和重要性表态，经统计、分析、整理，凡评价指标有 70% 以上的专家赞成的，均作为保留指标，同时课题组成员又根据专家的定性和定量信息对指标的重要性和权重进行分析得出：A 级 3 个保持不变，B 级 15 个压缩为 13 个 ,C 级指标内 112 个压缩为 81 个。由此构成第三轮评价指标体系（图 1）。

图 1 第三轮评价指标体系框架
Fig. 1　The framework for the third round reservation and evaluation index system

　　以第三轮评价指标为基础，根据我国四大生态林业工程建设状况，各区的生态、经济特点，按照 SSMII 法的要求，在我国三北、太行、沿海、长江四大片，各邀请 11～12 名专家和高层管理人员，请他们对全国和各区的指标进行重要性表态和指标两两比较。发出 42 份咨询表，回收 38 份，回收率达 90.48%，如此高的回收率反映了中国林学界和生态学界、专家与高层领导对森林效益评价问题的关注。38 名专家中，教授、研究员 28 人，占 74%。他们分布于中国科学院的 4 个研究所、林业部、中国林科院、东北林大、北京林大、南京林大、广西大学和 8 个省级林科院（所）的 21 个单位，基本上荟萃了国内森林生态学的知名专家、学者，故咨询结论有很强的权威性和代表性。

　　咨询专家们对评价体系中所列出的 A 级 3 项、B 级 13 项、C 级 81 项共 97 项指标应否被淘汰、直接相对权重与 saatty 两两比较间接求权重法作出了认真的回答，专家咨询结果呈高度显著相关。共收回 46300 条数字信息和大量的定性信息，运用 SSMII 形成的软件包统计处理后表明：专家们的定性回答与定量回答呈正相关 (r=0.80)，直接法估计的权重与用层次分析法 (AHP) 间接估计权重也是高度显著正相关 (r=0.825)，表明专家的咨询结果具有很好的内部一致性。

3.1 指标重要性咨询表的处理

　　对于指标的重要性表态，分别按全国和各区域进行，主要确定指标是否被保留，尤其是 B 级指标和 C 级指标。如 B1 指标（森林生态系统稳定性维持指标）下辖 7 个 C 级指标，仅对全国而言：C5 指标，认为“不重要”的专家占 6%，认为“次要”的专家占 48%，两者之和为 54%；对于 C7 指标，认为“不重要”的专家占 16%，认为“次要”的专家占 41%，两者之和为 57%，因此 C5、C7 作为被删去指标。其余指标的处理仿此进行，对于各区域指标的处理也如此。

　　对于通过上述方法确定删除的指标，课题组采用会内会外法再次决定是否保留。由此：B 级指标保持 13 个不变 ,C 级指标由 81 个压缩为 51 个，由此形成第四轮评价指标体系（图 2）。

图 2 第四轮评价指标体系框架
Fig. 2　The framework for the fourth round reservation and evaluation index sysytem

3.2 指标权重的计算

3.2.1 应用专家重要性表态计算权重

　　以专家对紧上指标重要性的直接表态为依据，计算各指标的相对权重，按全国、长江（三北）、太行、沿海分别进行。

　　计算中得出各级指标的平均值 (a)、标准差 (σ)、变异系数 (V) 与相对权重 (W)。例如：对 B1（森林稳定性维持指标）指标中的 C1（森林覆被率）指标，专家群估计权重为 25.9＋7.2，变异系数为 V=0.278。

　　又由于 B1 中共有 C1、C2、…C7 等 7 个指标，把这 7 个指标重要性均值归一化处理后，得出 C1 的权重为 0.2575（对 B1 而言）；又由于专家重要性表态中 C5、C7 指标应删去，故 C5、C7 的权重应分摊到 B1 的 C1、C2、C3、C4、C6 5个指标中去，所以在第四轮咨询表中，C1 的权重是：C1=0.2575／(0.2575＋0.1412＋0.1133＋0.126＋0.1634)=0.2578/0.8014=0.3213。

3.2.2 应用层次分析法计算权重

　　每个专家（设为 S），对每一紧上指标（例如 B1）所辖各指标（如 C1,C2,...C7），依据全国、三北、太行或长江、沿海四大区，分别输入计算机中，在各区代码为 0、1、2、3、4 的相应背景下，两两比较其重要性，并进行标度。要求专家对全国和自己所熟悉的区域表态。对于每一个区域，咨询表的数量是不多的，对全国收回的专家咨询意见有 23 份。

　　计算机自动把 S 专家对紧上指标所填的意见整理为判断矩阵，计有 17 个，对于 5 个区域，每个专家最多只填 85 个，实际上专家最多填 34 个。

　　计算机对每区域每个紧上指标，自动按对数量小二乘法、AHP 法、AHP－Delphi 法、把握度 GEP 法算出所辖各指标的相对权重，并进行相容性检验后，对这三组权重分别按 1/4、1/2、1/4 加权，合成各层次分析法权重 WA。例如：对于 B1 指标下辖的 C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7 的权重分别为 0.2575、0.1412、0.1133、0.126、0.111、0.1634、0.0876。由专家重要性表态知 C5、C7 应删去，由层次分析法计算出 B1 下各个 C 级指标中 C5、C7 的权重最小，而后课题组采用会内会外法确定 C5、C7 指标是否被淘汰。其余指标按此进行。

　　对第三轮评价指标体系，通过上述处理后，得到如下结论：

　　(1)80% 左右的专家肯定了效益评价体系的 A、B 级框架。但是对生态效益 (A1) 所辖的 8 个二级指标中 5 个指标的权重，即生物生产力 (B2)、改善小气候 (B3)、水源涵养 (B4)、水土保持 (B5)、土壤改良 (B6) 等的变异系数均在 0.6 以上，反映专家之间对 B2、B3、B4、B5、B6 的权重赋值分歧较大，其余 7 个二级指标，变异系数均在 0.4 以下。

　　(2) 专家们对 81 个三级（C 级）指标，针对不同类型区防护林体系分别淘汰了 26～35 个。淘汰的原则是：①认为该指标不重要与一般的专家人数占 1/3 以上；②)Delphi 法与 AHP 法计算出的权值比该指标的平均分额的 32% 还低；③) 依权重排序的名次靠后。最后确定四大生态林业建设区被淘汰的指标有 20 个。

　　(3) 运用群组决策 AHP、AHP－Delphi 法和 GEM 法确定了各级指标的权重。全国和各区 A、B 级指标的权重如表 1。

表 1 第三轮保留评价指标的重要性与相对权重
Table 1 The importance and relative weights of the third round reservation and evaluation index sysytem

　　由上分析看出，80% 的专家肯定了评价指标的 A、B、C 级框架，但①A1 中的 B2、B3、B4、B5 的变异系数在 0.6 以上；②部分专家对指标的可测性比较重视，因而对某些指标的重要程度估计相对偏低；③课题组认为生态效益所占的权重在 0.48～0.51 之间相对偏低，应否提高到 0.6 左右。因此把第三轮的处理意见综合，形成第四轮评价指标返馈给智囊团的专家，请他们对指标的重要性和权重进行调整。为了避免专家把指标的权重调得太大或太小，设计了一个微调范围，即在－0.06～－0.03（填－2）、－0.03～－0.01（填－1）、－0.01～＋0.01（填 0）、0.01～0.03（填 1）、0.03～0.06（填 2）。

　　发出咨询表 40 份，收回 30 份，回收率为 75%。在对专家反馈意见进行处理时，对于指标重要性填“O”或没有填写者，按未表态处理；对指标的调整幅度没填写者，按不调整处理。

　　对指标重要性咨询表的处理按第三轮方法，对指标权重微调，用 C、P 自动，按第三轮指标重要性表态的 Delphi 法处理得出，在 52 个 C 级指标与 13 个 B 级指标中应保留、淘汰或合并的指标。

　　对第四轮评价指标的重要性与所占权重，通过计算统计后，得出各级指标的权重（表 2），表 2 仅列出 A 级和 B 级指标的权重结果。

表 2 中国生态林业工程综合效益评价指标体系的咨询结论及调整意见
Table 2 The evaluation index system's advisory conclusion and adjustement opinion of the complex benefit Chinese ecological forest engineering

　　通过第四轮专家重要性表态，指标权重微调后发现，除各区特异指标外，各区 B 级、C 级指标的专家意见一致。为了便于指标的操作、实施，课题组采用会内会外法，以第四轮的咨询结论为基础，结合大部分专家的定性意见，对指标再次认真分析，使所保留指标能充分体现防护林的生态、经济和社会效益，因此形成了如下指标体系：A 级 3 个、B 级 11 个、C 级 33 个，并计算出了各级指标的权重（图 3）。

图 3 中国生态林业工程综合效益评价指标体系
Fig. 3　The comprehensive benefit evaluation index of ecological forest engineering of China

参考文献

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2	The forest service program for forest and rangeland resource. A Long-term Strategic Plan, RPA Program, 1995
3	Harmonization of criteria and indicators for sustanable forest management. FAO/ITTO Expert Consultation, 1995
4	Briefing note for national foresty action programes. Decenfralized and Participatory Planning, FAO 1995
5	蒋有绪．国际森林可持续经营的标准与指标体系研制进展．世界林业研究，1997,10(2)
6	杨玉坡，陈秀明．长江中上游防护林体系综合效益评价指标体系的初步研究．四川林业科技，1993(14)
7	王礼先，解明曙．山地防护林水土保持水文生态效益及其信息系统研究．北京：中国林业出版社，1997,282～303
8	陈国阶，陈治谏．三峡工程对生态与环境影响的综合评价．北京：科学出版社，1993

作者简介

雷孝章，男，1965 年 4 月生，助理研究员，硕士，先后参加或主持了国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关项目，已在《林业科学》、《自然资源学报》、《北京林业大学学报》等刊物发表论文 15 余篇。

*	本文得到四川大学赵文谦教授的指导，特此致谢。