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模糊数学和熵值法综合评价兴隆热带植物园对人群精神压力影响

2025-04-21 17 上传者：管理员

摘要：植物是影响人类情绪的重要因素。为了研究植物对人群精神压力的影响，以兴隆热带植物园为对象，调研不同人群对植物园满意度，建立兴隆热带植物园满意度评价指标体系。采用问卷调查、模糊综合评价法、熵值法和数理统计对兴隆热带植物园满意度进行定性定量分析，评价热带植物园对缓解精神压力的影响因子。结果表明，在景观特色、科教特色、设施特色及人文特色4个评价指标中，景观特色中丰富的植物多样性人群满意度最高，也是需求度最高的因素，对缓解人群情绪压力具有重要的积极作用。

关键词：
兴隆热带植物园
模糊数学
熵值法
缓解精神压力
评价指标
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植物园有大量不同种类的植物，不同植物外观形态及其散发的香气，均会刺激人体的大脑神经中枢系统，从而有效地缓解人群精神压力。因为气候、地理位置、生态环境等条件的差异，不同地区的植物园各具特色，从而缓解人群精神压力的效果也具有差异性[1]。国内针对缓解人群精神压力的研究多针对城市中的生活空间，比如城市滨水慢行空间[2]、城市河流空间环境因子[3]及袖珍公园等，而关于对植物园的研究较少。在缓解精神压力的研究中，谭少华等[4]主要采用主成分分析法筛选袖珍公园中缓解精神压力的关键因子，经过量化分析得出袖珍公园景观特色与缓解人群精神压力的关系，从而对袖珍公园的规划设计提出理论指导，具有一定的指导意义。熵值法和模糊综合评价法[5]是2种常见的多指标决策方法，这2种方法都能够在决策中处理多个指标的复杂关系，提升决策的准确性和可信度，适用于评价研究机制中。因此，以兴隆热带植物园为研究对象，以不同人群对热带植物园满意度为出发点，构建人群满意度评价指标体系，通过调查问卷、实地考察等方式，对不同人群的反馈的信息进行收集和整理，并利用模糊数学和熵值法进行量化和质化分析，最终完成热带植物园对于缓解精神压力的影响因子的评价，为植物疗法治疗人群精神压力提供理论依据。

1、材料与方法

1.1研究区域

兴隆热带植物园坐落于海南省万宁市兴隆镇的温泉旅游区内，由农业部中国热带农业科学院香料饮料研究所管理。该园占地42hm2，每年吸引约100万游客，是海南热门旅游景点之一。园区三面环山，具备充足的阳光和丰沛的降水，为各种热带和亚热带植物茁壮生长提供了理想条件。作为国内外热带亚热带作物种质资源的重要保护基地，兴隆热带植物园已收集保存了逾3000种独特的植物。它不仅是一个综合性热带植物园，还兼具科研、科普、生产、加工和观光功能。

1.2研究设计

1.2.1兴隆热带植物园不同群体满意度指标体系的构建

将植物园分为景观特色、人文特色、科教特色及设施特色4个特色资源，每个特色资源代表对于环境人群精神压力的不同影响因子。通过构建评价指标体系，对兴隆热带植物园进行全面性、代表性和客观性调研，结合相关文献，将指标体系分为目标层、基准层和指标层，再采用问卷调查、模糊综合评价法、熵值法等对兴隆热带植物园满意度进行定性定量分析，完成热带植物园对于缓解精神压力的影响因子的评价。目标层为兴隆热带植物园缓解人群精神压力评价体系，依据植物园的特色资源分为景观特色、人文特色、科教特色及设施特色4个基准层，最后依据指标层所包含的主要内容，每个指标层分别列出4个具体的指标层（表1）。

1.2.2问卷调查。

对长期生活在兴隆热带植物园的学生和教职工进行问卷调查，了解受访者在该地区生活状态，以及对兴隆热带植物园缓解人群精神压力指标的重要性和性能评价，问卷中所有项目均采用Likert5分量表进行测定，1表示很不满意（VD），2表示不满意（DI），3表示一般（CO），4表示满意（SD），5表示很满意（VS）。

1.3数据分析及处理

1.3.1熵值法确定权重。

采用客观赋权中的熵值法确定权重，以避免主观性判断，同时弥补了层次分析法的缺陷，获取更客观的满意度评价。熵值法计算公式如下：Pij=Xij/Σi＝1nXij（1）构建原始数据矩阵X=（Xij）m*n。式中，x为一个样本中每个指标的得分，m为样本数，n为指标个数，P=P（mxn）为标准化决策矩阵，其中Pij为第j个样本中第i个指标的权重。将原始数据代入上式可得决策矩阵P。Ei=k*Σi＝1nPijln(Pij)（2）计算第j个样本中各个指标的熵值Ej。式中，调节系数为K=-1/ln（指标数）。Wj=Gj/Σi＝1nG（jj=1,2,...m）（3）计算每个样本中各指标的差异系数Gj，将得到的熵值转换成对应的权重Wj。式中，Gj=1-E（jj=1,2,...m）。

1.3.2模糊数学综合评价法。

模糊数学是一种处理模糊现象的数学方法，最早由美国自动控制专家LAZadeh提出。它通过量化描述和运算，对系统中多个相互影响的因素进行综合评价。具体方法如下：（1）确定评价指标集。根据以上评价指标体系，可以得出一级指标有S={A，B，C，D}。二级指标有A={a1，a2，a3，a4}，B={b1，b2，u3，u4}，C={c1，c2，c3，c4}，D={d1，d2，d3，d4}。并建立评价评语集合，设置评价评语集合为V={v1，v2，v3，u4，v5}={1，2，3，4，5}。（2）确定各指标权重。可设二级指标的权重矩阵分别为：WA={Wa1，Wa2，Wa3，Wa4}，WB={Wb1，Wb2，Wb3，Wb4}，WC={Wc1，Wc2，Wc3，Wc4}，WD={Wd1，Wd2，Wd3，Wd4}。（3）模糊判断矩阵的建立。建立各级评价指标的评判矩阵R，先要建立二级评判矩阵R1、R2、R3、R4。建立评判矩阵的过程就是确定各因素的隶属度。采用模糊数学方法评定兴隆热带植物园缓解人群精神压力综合评价结果时，首先调查一定数量的评价人员n个，对某一指标进行评价，然后统计出评价等级为V（1很满意）的人数n1，评价等级为V（2满意）的人数n2，评价等级为V（3一般）的人数n3，评价等级为V（4不满意）的人数n4，评价等级为V（5很不满意）的人数n5。其中总人数n=n1+n2+n3+n4+n5。对这些结果进行归一化，得到隶属度为（n1/n，n2/n，n3/n，n4/n，n5/n）。最终确定目标层的模糊综合评价集E。

1.3.3数据处理。

本研究采用调查问卷和实地观察结合的方式，以不同评价指标对热带植物进行综合化和全面性评价的方式展开。通过问卷调查进行探索性的分析，将评价因素进行归类、总结、定性。然后采用数理统计技术对问卷获得的数据进行量化分析。采用Excel、SPSSAU、DesignExpert8进行分析处理和绘图。

表1兴隆热带植物园满意度评价体系

2、结果与分析

2.1对调查人员进行统计和描述

由表2可知，女性比例较高于男性，占总调查人数的70.83%。年龄主要集中在18~28岁之间，约占89.58%。文化程度主要集中在本科和硕士，分别占总人数的43.75%和52.08%，且学生占比达到83.33%，与当下年轻人面对精神压力具有较高的比例相一致。

表2兴隆热带植物园问卷调查人员的基本数据

图1问卷指标与满意度的关系

表3兴隆热带植物园指标满意度权重

表4兴隆热带植物园满意度调查数据汇总

2.2可靠性与效度分析

在建立兴隆热带植物园满意度评价指标体系之前，采用SPSSAU对其问卷数据进行了信度和效度测试，结果显示，信度Cronbachα系数为0.961，大于0.7，表明一致性和可靠性较为良好。效度分析可用于研究定量数据的设计合理性。其中Kaiser-Meyer-Olkin（KMO）值若高于0.8，说明研究数据反映出效度很好，如果此值介于0.7~0.8之间，则说明研究数据反映出效度较好，如果此值介于0.6~0.7，则说明研究数据反映出效度一般，如果此值小于0.6，说明数据不适合提取信息。根据数据分析结果可知，KMO值为0.88＞0.80，表明本研究使用的量表效度很好。

2.3兴隆热带植物园问卷数据分析

由二级指标满意度分析可知（图1），指标A（景观特色）的VS满意度最高，达到40.11%，其次是C（科教特色）指标，为36.98%；指标B（人文特色）的SD满意度最高，达到42.71%，其次是A指标，为31.25%。而A（景观特色）和D（设施特色）指标的VD满意度都仅为0.52%。VS满意度约为35.6%，其次为SD满意度，为33.1%，而VD最低，仅为0.3%。尤其在A指标中最高权重为植物种类多样性a（10.073），由此说明，大多数人对兴隆热带植物园的植物种类和空间层次满意度都非常高。ChantalE等研究表明[6]，经常性感触自然环境，可以对人类福祉带来好处，能有效减缓精神压力或者抑郁等症状。在兴隆热带植物园中，由于植物覆盖率高，树荫场地较多，炎热的热带环境中，在树荫下散步可以有效缓解人群的精神压力。另外，Takayama等研究表明[7]，在植物园行走对人类肌体具有降低血压、脉搏率、皮质醇水平并增强副交感神经活动等益处。

2.4评价指标和权重的确定

兴隆热带植物园满意度评价体系S包括景观特色、人文特色、科教特色和设施特色，S=Sij，另外权重为W=Wij。根据问卷统计（见表3），构建评价矩阵R=（Rij），得到景观特色、人文特色、科教特色和设施特色的满意度评价矩阵，即R1~R4。

2.5模糊数学综合评价计算

由表4可知，构建评价矩阵Rij，得到景观特色（A）、人文特色（B）、科教特色（C）和设施特色（D）。即RA-RD。根据SPSSAU分析可知，A、B、C、D二级指标的权重分别为（0.073、0.054、0.061、0.055）、（0.055、0.056、0.026、0.041）、（0.048、0.078、0.076、0.068）、（0.139、0.078、0.060、0.040）。并且一级指标的权重为Q=（0.235、0.178、0.27、0.317）。基于模糊数学综合评价方法，可以计算出兴隆热带植物园满意度的最终评价集为S=Q*QBi=（0.0032、0.0467、0.2837、0.3529、0.3550），最终模糊评价集满意综合评价得分为：F=S*V=4.1344。根据以上结果可知，此次问卷调查结果满意度综合评价得分为4.1344，在[4，5]区间内，在满意和很满意之间，并且，在二级指标满意度的综合评价得分中SC最高，得分在[4，5]区间内的还有SA和SD。其中，4个二级指标中，缓解人群精神压力的源动力应该是SA、SC、SD。GongM等研究表明[8]，芳香植物中的精油可以起到减缓精神压力和焦虑情绪的作用。人们可以通过植物的芳香气味缓解精神压力，还可以通过视觉的效果缓解精神压力。JourdanRodak等[9]研究表明，通过色彩疗法对人群的大脑皮层系统、生理系统、心理系统进行刺激，可以有效降低精神疾病人群的心态和消极情绪，有效缓解人群的精神压力。因为植物的色彩可以通过人群的视觉系统传递到神经系统，刺激大脑皮层作出反应，不同色彩植物会根据大脑皮层的反应带给人不同的心理情绪和机体反应，进而影响人群在空间中活动状态。

3、结论

研究结果表明，大多人群对兴隆热带植物园总体满意度得分为4.1344。主要体现在景观特色、人文特色、科教特色和设施特色指标中。其中，景观特色和科教特色的满意度较高。植物园对于缓解人群精神压力具有很大的作用，其中景观特色对于精神压力的缓解作用最大。由于兴隆热带植物园植物覆盖率高、空间密度大、安全性能高，为人群提供了一个氛围安静的天然氧吧，为缓解人群精神压力提供了场所，同时具备香料饮料研究所，为缓解人群精神压力研发了不同种类的康养产品。兴隆热带植物园占地面积的范围较大，具有丰富的植物种类和数量，但是园区文化管理较差，导致人文特色指标的得分仅为3.9253，处在一般和满意之间，为了可以更大程度缓解人群精神压力，更有效地治疗人群精神疾病，应该不断完善植物园的不同指标特色，加强植物园设施的建设，从而为缓解更多人群精神疾病及研究人群精神疾病提供一个更好的场所。

参考文献:

[1]罗钰鑫.交互设计理念下中小城市郊野公园设计研究[D].荆州:长江大学,2024.

[2]刘一锦.精神缓压目标下的城市滨水慢行空间研究[D].郑州:华北水利水电大学,2022.

[3]郑梦如.基于压力缓解理论的合肥市匡河公园空间环境因子评价研究[D].合肥:安徽农业大学,2020.

[4]谭少华,彭慧蕴.袖珍公园缓解人群精神压力的影响因子研究[J].中国园林,2016,32(08):65-70.

[5]王明月.基于熵权法和模糊综合评价法的四川西岭国家森林公园游客风险感知评价[J].旅游纵览,2023(17):24-27.

基金资助:安徽省高校自然科学研究项目“共生理论下巢湖圩区乡村风貌更新设计研究——以庐江县石头镇同心村为例”(课题编号:2023AH052547);安徽省高校自然科学研究项目“基于实景三维技术的湿地景观数字化展示研究——以巢湖市柘皋河湿地为例”(课题编号:2022AH052235);

文章来源:李艳,林毅.基于模糊数学和熵值法综合评价兴隆热带植物园对人群精神压力的影响[J].现代园艺,2025,48(11):55-58.