喀斯特地貌條件下高速公路景觀規(guī)劃方法研究

羅根傳，古鵬翔

(1.廣西交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022；2.廣西桂山高速公路有限公司，廣西 都安 530700)

喀斯特地貌條件下高速公路景觀規(guī)劃方法研究

羅根傳1，古鵬翔2

(1.廣西交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022；2.廣西桂山高速公路有限公司，廣西 都安 530700)

隨著高速公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，建設(shè)者的理念也不斷更新。為適應(yīng)時(shí)代要求，實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，設(shè)計(jì)出的公路不但要滿足必要的交通需求，還應(yīng)滿足人、車、路、環(huán)境的景觀要求，彰顯文化高速魅力。文章在分析喀斯特地貌條件下高速公路景觀特征的基礎(chǔ)上，分別從景觀分類方法、縱向景觀主題段劃分方法、高速公路橫向景觀敏感度分級(jí)方法、高速公路景觀重要度分區(qū)方法四個(gè)方面研究了高速公路景觀規(guī)劃方法，并以廣西河池至都安高速公路景觀規(guī)劃實(shí)踐為例，為高速公路景觀合理科學(xué)規(guī)劃提供解決方案。

喀斯特；高速公路；景觀規(guī)劃；劃分方法

0 引言

過去，規(guī)模較大的高速公路在修建與管理時(shí)，建設(shè)者一直都將工程技術(shù)指標(biāo)放在整個(gè)工程的首要位置，并致力于解決交通安全問題。景觀問題在安全問題的對(duì)比之下顯得并不是很重要，所以通常情況下會(huì)被設(shè)計(jì)者忽視，甚至根本不會(huì)被考慮，導(dǎo)致其在設(shè)計(jì)的過程中不能和工程設(shè)計(jì)相結(jié)合。所以，設(shè)計(jì)要素很難因此而變動(dòng)，這就會(huì)造成路線周圍的景觀單調(diào)乏一，沒有地域特色，嚴(yán)重時(shí)可能還會(huì)導(dǎo)致沿線的環(huán)境遭到嚴(yán)峻毀壞。

在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，規(guī)劃設(shè)計(jì)高速公路如果仍只從使用功能這個(gè)角度出發(fā)，所建公路必然不能適應(yīng)時(shí)代的需求。因而，針對(duì)喀斯特地貌的高速公路景觀特征，研究高速公路景觀規(guī)劃方法，并將其應(yīng)用于工程實(shí)踐，從理論到實(shí)踐，均具有重要意義。

1 喀斯特地區(qū)高速公路景觀的分類

當(dāng)應(yīng)用不同的研究方法或者在不同的研究角度，公路景觀的分類方法也相應(yīng)地不同。根據(jù)人類在公路景觀活動(dòng)中所采用的景觀材質(zhì)以及處理手法，可將公路景觀分為路域硬質(zhì)景觀(Structure and Hardscape)、路域軟質(zhì)景觀(Softscape)。

1.1 路域硬質(zhì)景觀

用人工制造的材料或主要材料是用人工材料建造的景觀效果一般稱之為硬質(zhì)景觀。由公路施工創(chuàng)造出來的景觀效果也是硬質(zhì)景觀，比如常見的邊坡、邊溝、中間帶、隧道、服務(wù)區(qū)等。從公路的功能以及景觀所要達(dá)到的效果等角度考慮，路域硬質(zhì)景觀可分為以下幾種：

(1)功能性路域硬質(zhì)景觀

首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了滿足公路的交通使用功能，然后兼顧公路景觀設(shè)計(jì)要求的公路構(gòu)造物通常叫做功能性路域硬質(zhì)景觀。在景觀設(shè)計(jì)中，為了使汽車安全快速行駛，在進(jìn)行景觀造型時(shí)力求簡(jiǎn)單、流暢，此時(shí)的景觀設(shè)計(jì)手法則是考慮結(jié)構(gòu)物的顏色和比例為主，工程投資不高。

(2)關(guān)鍵性路域硬質(zhì)景觀

在滿足公路所需的交通功能后，專門設(shè)計(jì)路域關(guān)鍵性景觀節(jié)點(diǎn)的景觀，由此來提升公路視覺美感的結(jié)構(gòu)物一般稱之為關(guān)鍵性路域硬質(zhì)景觀，常見的結(jié)構(gòu)物有收費(fèi)站、重要跨線橋、互通式立交、路側(cè)隔音墻等。

(3)地標(biāo)性路域硬質(zhì)景觀

為了體現(xiàn)高速公路所在區(qū)域的自然文化特色而在沿線設(shè)計(jì)的公路景觀造型和構(gòu)造物一般叫做地標(biāo)性路域硬質(zhì)景觀，常見的景觀有挖方擋土墻、高速服務(wù)區(qū)、路旁的雕塑，以及跨線橋、高速收費(fèi)站、道路兩側(cè)的隔音墻等特殊造型。

1.2 路域軟質(zhì)景觀

用非人工制造材料或者主要材料是以非人工制造材料所建立達(dá)到的景觀效果通常稱為路域軟質(zhì)景觀。與此同時(shí)，高速公路兩側(cè)被納入路域景觀范圍內(nèi)、非高速公路項(xiàng)目修筑的歷史文化遺存、自然村落、自然景觀等也屬于路域軟質(zhì)景觀。根據(jù)路域軟質(zhì)景觀的構(gòu)造材質(zhì)的性質(zhì)可將其分為以下幾種：

(1)石質(zhì)路域軟質(zhì)景觀

在喀斯特地貌區(qū)域高速公路景觀設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)采用借景、對(duì)景等景觀設(shè)計(jì)手法將其納入駕駛?cè)艘曇胺秶鷥?nèi)，給司乘人員以自然、柔和的美學(xué)觀感，以彌補(bǔ)高速公路構(gòu)造物剛硬、人工穿鑿的美學(xué)體驗(yàn)。

(2)植物路域軟質(zhì)景觀

路域植物軟質(zhì)景觀是利用邊坡綠化、中央分隔帶綠化、互通式立交綠化等景觀綠化手法，通過植被四季色彩的季相變化營(yíng)造綠色、生態(tài)的景觀效果，或通過栽植灌木和喬木等植被可以遮蔽路側(cè)凌亂的原始景觀，美化路域景觀。

(3)水體路域軟質(zhì)景觀

廣西的巖溶區(qū)域所在位置雨水量充足，高速公路所在的路域范圍內(nèi)河流、湖泊密布。因此，該路線在布設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)著重協(xié)調(diào)、力求處理好路線與水體跨越、臨近的關(guān)系。在這里，可以運(yùn)用一些景觀手法，將水體景觀與公路景觀相互融合，使得水、路達(dá)到和諧的景觀效果。

(4)人文路域軟質(zhì)景觀

高速公路沿線的城鎮(zhèn)、村莊、少數(shù)民族聚居區(qū)、歷史古跡等構(gòu)成了人文路域軟質(zhì)景觀。

2 喀斯特地區(qū)高速公路景觀縱向主題段的劃分方法

2.1 高速公路景觀主題段劃分的目的

高速公路穿越不同的地域風(fēng)貌，由于高速公路景觀要素主要由其形式、尺度、材質(zhì)和色彩等組成，所以在這些方面選擇時(shí)，要使其適應(yīng)路線所在位置的地域風(fēng)格。景觀規(guī)劃時(shí)應(yīng)該根據(jù)主題段的不同屬性特征選擇相應(yīng)的要素，將高速公路景觀更加恰當(dāng)合理地融入自然地形并且變化豐富。

2.2 高速公路景觀主題段設(shè)計(jì)

2.2.1 高速公路景觀主題段的長(zhǎng)度

由于連續(xù)單一屬性風(fēng)格的景觀段容易使駕駛?cè)说囊曈X產(chǎn)生疲勞，為了盡量防止這種情況的發(fā)生，一般要求駕駛?cè)艘曈X所處的環(huán)境盡量保證在每隔8～10 min左右的范圍內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)新的變化。這里的8～10 min所出現(xiàn)的新的視覺環(huán)境變化我們稱之為視覺界面交替時(shí)間。計(jì)算得到單段長(zhǎng)度范圍應(yīng)≤10～15 km。

2.2.2 高速公路景觀主題段的屬性

在進(jìn)行景觀主題定義時(shí)，需要在區(qū)域發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃理念的基礎(chǔ)上，篩選高速公路各節(jié)段內(nèi)主要的自然、人文景觀特性[1]。

2.2.3 主題段之間的過渡

擬定將特征比較集中的路段劃定為一段來作為該公路的特色景觀主題段。而與此相對(duì)的，景觀特征不是特別集中的節(jié)段或一些長(zhǎng)大橋橋梁、隧道等，將其劃定過渡段。

3 喀斯特地區(qū)高速公路景觀橫向視覺敏感度分級(jí)方法

3.1 高速公路景觀研究尺度

3.1.1 研究尺度范圍

根據(jù)現(xiàn)有的研究成果可知，基于駕駛?cè)说膭?dòng)視覺特性，汽車的行駛速度可以選取60 km/h，視野角度可以取75°，此時(shí)景觀研究尺度范圍是在公路兩側(cè)路基外245 m內(nèi)[2]。

3.1.2車前可視距離的計(jì)算

對(duì)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的車輛而言，隨著汽車車速的逐漸提高，駕駛?cè)嗽诳臻g范圍內(nèi)的辨別能力會(huì)持續(xù)下降[3]。通過公式Dv=Vt，可計(jì)算出車前可視距離?？紤]動(dòng)視覺原理，在正常情況下，駕駛?cè)说囊曈X反應(yīng)時(shí)間大約處于0.15～2.00s的時(shí)間范圍內(nèi)，而通過分析畫面，人眼得出一個(gè)有意義知覺的反應(yīng)時(shí)間一般為1.5～2.0s[4]。因此，本文選用1.5s作為駕駛?cè)说囊曈X反應(yīng)時(shí)間，將其代入公式并將單位進(jìn)行換算可以得到Dv=0.417V。

3.1.3 注意力集中點(diǎn)與最深視野

在駕駛?cè)笋{車行駛的過程中，當(dāng)其兩眼凝視遠(yuǎn)方，同時(shí)注意力集中于一點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致視野變窄。而當(dāng)車速逐漸增加時(shí)，遷移的注意點(diǎn)和逐漸增加的視野深度，會(huì)產(chǎn)生隧道視現(xiàn)象，極易導(dǎo)致駕駛?cè)顺霈F(xiàn)視覺疲勞的現(xiàn)象。當(dāng)運(yùn)行車速不斷提高時(shí)，駕駛?cè)司蜁?huì)很難看到離汽車距離比較近的物體[5]。駕駛?cè)说囊暰€范圍變窄會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)怂茏R(shí)別的空間范圍不斷縮小[6]。

3.1.4 分級(jí)參數(shù)的確定

由于汽車在高速公路上行駛時(shí)，最低行駛車速應(yīng)≥60km/h，所以可以采用該速度為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以此來研究高速公路上的景觀要素設(shè)計(jì)。當(dāng)駕駛?cè)笋{駛汽車以60km/h的速度行駛時(shí)，他所能看到的視線空間見圖1，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算參數(shù)可知，駕駛?cè)嗽谠撍俣认埋{車行駛可以看到車前大約25m的距離，駕駛?cè)说淖⒁饬悬c(diǎn)大約在180m左右，而視野深度則是在370m左右。

圖1 60 km/h速度下的視線空間示意圖

3.2 高速公路景觀橫向視覺敏感度分級(jí)結(jié)構(gòu)

景觀研究尺度范圍界定在公路路基邊緣外各245m內(nèi)。假定駕駛?cè)松闲?，距離路基邊緣5m，在天氣條件、道路狀況良好的情況下，以60km/h的運(yùn)行速度、75°的視野角度行駛，可模擬出如圖2所示的視覺敏感分區(qū)圖。將公路景觀分為三級(jí)視覺敏感區(qū)，其中一級(jí)最敏感。

圖2 60 km/h的景觀視覺敏感度分區(qū)示意圖

一級(jí)景觀視覺敏感區(qū)為距離駕駛?cè)擞覀?cè)路基邊緣104.58m處向左延伸219.15m的帶狀區(qū)域。

二級(jí)景觀視覺敏感區(qū)為距離駕駛?cè)擞覀?cè)路基邊緣104.58m處向右延伸115.66m的帶狀區(qū)域，及距離右側(cè)路基邊沿向左114.57m處，向左延伸115.66m的一個(gè)帶狀區(qū)域。

三級(jí)景觀視覺敏感區(qū)為距離右側(cè)路基邊緣220.24m處向右延伸24.76m的一個(gè)帶狀區(qū)域，及距離右側(cè)路基邊緣向左延伸230.23m處與左側(cè)景觀研究尺度邊界之間的帶狀區(qū)域。

3.3 高速公路景觀可視區(qū)域分析

基于駕駛?cè)藙?dòng)視覺特點(diǎn)的景觀視覺敏感區(qū)確定了高速公路路側(cè)景觀設(shè)計(jì)的尺度和重要程度[7]。然而，由于地形和地物的變化，同一景觀視覺敏感區(qū)內(nèi)的可視區(qū)域及視點(diǎn)集中狀態(tài)并不相同。高速公路景觀可視區(qū)域分析原理如圖3所示。

圖3 高速公路景觀可視區(qū)域分析原理圖

根據(jù)可視區(qū)域分析原理，由于在一條公路上通常情況下會(huì)有許多重要的節(jié)點(diǎn)，這時(shí)可以選擇這些點(diǎn)來作為視點(diǎn)[3]。將整條公路作為所有視點(diǎn)的軌跡集合，由視域分析可以找出公路所在景觀區(qū)域的可視規(guī)劃區(qū)的邊界，從而針對(duì)性進(jìn)行景觀要素設(shè)計(jì)。

4 喀斯特地區(qū)高速公路景觀重要度分區(qū)方法研究

高速公路景觀敏感度分級(jí)主要針對(duì)路線的景觀要素，但從設(shè)計(jì)角度，公路外部景觀與內(nèi)部景觀的設(shè)計(jì)重要性并不相同。通過敏感度分級(jí)分析可知，一級(jí)敏感區(qū)屬于公路景觀設(shè)計(jì)的著重區(qū)域。因此需要對(duì)一級(jí)景觀敏感區(qū)內(nèi)的公路內(nèi)部景觀進(jìn)行著重設(shè)計(jì)。

駕駛?cè)藢?duì)不同的景觀要素認(rèn)知程度不相同，因此，不同的公路內(nèi)部景觀給人的印象也不同，所以各要素的景觀重要性也不相同。

4.1 高速公路景觀重要度分區(qū)依據(jù)

景觀分區(qū)依據(jù)應(yīng)主要從兩個(gè)方面考慮：(1)高速公路整體景觀的美學(xué)效果，即著重考慮對(duì)人的視覺效果的影響程度；(2)高速公路景觀在后期使用過程中的養(yǎng)護(hù)及其所需的費(fèi)用是否經(jīng)濟(jì)。

4.2 重要度分區(qū)方法

4.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定方法

對(duì)高速公路景觀分區(qū)產(chǎn)生影響的指標(biāo)主要有兩個(gè)，分別是景觀要素的美感度和養(yǎng)護(hù)。

(1)確定權(quán)重

一般情況下，權(quán)重的設(shè)定方法有很多，經(jīng)過研究針對(duì)該問題可以用專家判定法，由此來確定權(quán)重[8]。

(2)權(quán)重的計(jì)算公式

指標(biāo)構(gòu)成的權(quán)重體系{Wi|i=1，2，…，n}，必須滿足：

(3)權(quán)重的確定

根據(jù)權(quán)重計(jì)算公式，分別得出美感度和養(yǎng)護(hù)的平均權(quán)重值。

(1)

美感度平均權(quán)重值

養(yǎng)護(hù)權(quán)平均權(quán)重值

對(duì)兩個(gè)指標(biāo)的平均權(quán)重值進(jìn)行四舍五入，可得高速公路景觀分區(qū)指標(biāo)的權(quán)重值體系為{Wi|W1=0.5，W2=0.5}。

4.2.2 分區(qū)結(jié)果

各高速公路景觀要素分區(qū)指數(shù)計(jì)算公式如下：

Ui=WA×Ai+WB×Bi

(2)

式中，Ui——景觀要素的分區(qū)指數(shù)；

Wi——賦予分區(qū)指標(biāo)的權(quán)重；

Ai——景觀的美感對(duì)分區(qū)的影響程度數(shù)值；

Bi——養(yǎng)護(hù)值。

通過定性分析和定量計(jì)算互相結(jié)合的分析方式，可以對(duì)高速公路景觀要素進(jìn)行分區(qū)，具體情況見表1。

表1 景觀要素分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

5 河都高速公路景觀規(guī)劃實(shí)踐

根據(jù)河都高速公路經(jīng)過區(qū)域的自然環(huán)境和當(dāng)?shù)氐拿褡逦幕厣认嚓P(guān)因素將其路線走廊帶進(jìn)行段落劃分。全線景觀總結(jié)歸納為兩條主線索：山水自然景觀線和民族人文風(fēng)情線。劃分的主要走廊段見圖4。

圖4 河都高速公路主要走廊帶段圖

(1)壯鄉(xiāng)文化走廊帶(起點(diǎn)K2+875.987～K19+600)

該走廊帶路段起點(diǎn)即路線起點(diǎn)位于宜州至河池高速公路項(xiàng)目的肯研樞紐互通式立交，終點(diǎn)止于水泡水庫(kù)大橋起點(diǎn)處，該走廊帶內(nèi)包括加孟服務(wù)區(qū)在內(nèi)。

(2)碧水映竹自然風(fēng)光走廊帶(K19+600～K36+210.5)

該走廊帶路段起點(diǎn)從水泡水庫(kù)大橋起點(diǎn)處開始，至萬合店一號(hào)隧道進(jìn)口處止。

(3)青峰云繞自然景觀走廊帶(K36+210.5～K69+560)

該走廊帶起于萬合店一號(hào)隧道，至高嶺五號(hào)隧道為止。

(4)瑤族洼地水域景觀走廊帶(K69+560～K95+182.828終點(diǎn))

該走廊帶起于高嶺五號(hào)隧道，止于路線終點(diǎn)都安至南寧高速公路。

6 結(jié)語

(1)在景觀分類方面，根據(jù)景觀材質(zhì)和處理手法，將公路景觀分為路域硬質(zhì)景觀、路域軟質(zhì)景觀。

(2)在高速公路縱向景觀主題劃分方法研究中，對(duì)景觀主題段劃分原則、長(zhǎng)度、屬性及過渡方法進(jìn)行了研究。

(3)基于駕駛?cè)藙?dòng)態(tài)視覺特征，對(duì)高速公路景觀研究尺度進(jìn)行了研究，將高速公路景觀橫向敏感度分為三級(jí)景觀視覺敏感區(qū)。

(4)基于調(diào)查分析，進(jìn)行了高速公路景觀重要度三級(jí)分區(qū)。

(5)以河都高速公路為例進(jìn)行景觀規(guī)劃，為喀斯特地區(qū)高速公路景觀規(guī)劃提出參考。

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Study on Expressway Landscape Planning Method under Karst Topography

LUO Gen-chuan1，GU Peng-xiang2

(1.Guangxi Traffic Investment Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530022；2.Guangxi Guishan Expressway Co.，Ltd.，Du’an，Guangxi，530700)

With the continuous construction of expressway，the concept of builders is constantly updated.In order to meet the requirements of the times and realize the sustainable development of expressway construction，the designed highway not only must meet the necessary traffic demand，but also shall meet the landscape requirements of people，vehicles，roads and environment，showing the charm of cultural expressway.Based on analyzing the landscape features of expressway under karst landforms，this article studied the expressway planning methods from four aspects of landscape classification method，vertical landscape theme segmentation method，expressway transverse landscape sensitivity classification method and expressway landscape importance degree partitioning method，and with the landscape planning practices of Guangxi Hechi-Du’an Expressway as an example，it provides the solutions for the reasonable scientific planning of expressway landscape.

Karst；Expressway；Landscape planning；Dividing method

羅根傳(1964—)，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事公路工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理工作；

古鵬翔(1977—)，高級(jí)工程師，主要從事高速公路工程技術(shù)管理工作。

U417

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.11.014

1673-4874(2016)11-0067-06

2016-10-28