基于SBE法和植物組合色彩量化分析的公園植物配置研究

趙秋月，劉 健* ，余坤勇，艾婧文，上官莎逸，項(xiàng) 佳，林月彬

植物是公園與街旁綠地設(shè)計(jì)規(guī)劃中最具有生命力、代表性和最能體現(xiàn)地方特色的元素［1］，植物的多樣性是進(jìn)行植物配置的基礎(chǔ)。植物配置是公園景觀(guān)設(shè)計(jì)的主要因子，而色彩是植物配置最直觀(guān)鮮明的特點(diǎn)。隨著城市化進(jìn)程的加快，生活水平不斷提高，生活壓力不斷增加，人們對(duì)于人居環(huán)境的要求也越來(lái)越高［2］。所以，當(dāng)更多的公園和街旁綠地進(jìn)入人們的生活中之后，景觀(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中的植物配置方案也愈加受到關(guān)注。色彩試驗(yàn)表明，人們?cè)谡顟B(tài)下觀(guān)測(cè)事物時(shí)，開(kāi)始在注意力的分配上色彩占據(jù)80%，事物形體占據(jù)20%。一段時(shí)間后，人們對(duì)形體和色彩的注意力才逐漸趨平［3］。相對(duì)植物的形狀、質(zhì)地、線(xiàn)條及生態(tài)效益而言，植物的色彩給人留下印象更深刻，帶給人視覺(jué)感受更直觀(guān)，色彩的搭配也同樣影響著人們的心情。

目前大部分對(duì)于植物群落美景的調(diào)查研究主要集中在植物空間分布及植物群落生態(tài)等方面［4］，園林景觀(guān)植物配置除需要深入了解植物的形態(tài)生理特征、植物的各種功能之外，還應(yīng)認(rèn)真研究植物組合色彩配置理論，植物群落的色彩是影響美景度值重要因素之一［5-7］。部分植物色彩研究以單一植物的色彩量化研究居多，植物組合的色彩研究還有深入挖掘的空間［8］。因而進(jìn)一步探討植物組合的色彩對(duì)于指導(dǎo)城市公園的植物配置、景觀(guān)提升具有重要意義和必要性。福州市西湖公園知名度較高，人流量較大，植物景觀(guān)特點(diǎn)較為顯著［9］，是福州市區(qū)最具代表性的城市公園，故本研究選取福州西湖作為主要對(duì)象，通過(guò)對(duì)該公園植物群落色彩要素的研究，從而對(duì)公園植物群落色彩配置的完善及園林植物景觀(guān)建設(shè)提供建議。

1 研究區(qū)概況

福州位于中國(guó)東南部(25°15'－26°39'N，118°08'－120°31'E)［10］，是典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全年冬天較短，夏天較長(zhǎng)，溫暖濕潤(rùn)［11］。西湖公園地處福州市鼓樓區(qū)西北部，現(xiàn)占地面積為42.51 hm2，其中陸地面積 12.21 hm2，水域面積 30.3 hm2，是福州保留最完整的古典園林。自免費(fèi)開(kāi)放以來(lái)，福州西湖公園游客逐年遞增，年均游客接待量達(dá)60萬(wàn)人次以上［12］，植物種類(lèi)繁多，植物色彩豐富。

2 研究方法

2.1 照片的采集及選擇

為真實(shí)反映森林景觀(guān)的美學(xué)特性，同時(shí)也使景觀(guān)之間更具可比性，拍攝工作按一定規(guī)范對(duì)西湖公園景觀(guān)節(jié)點(diǎn)的植物群落進(jìn)行拍照(圖1)。選取西湖公園景觀(guān)節(jié)點(diǎn)植物組合作為美景度評(píng)價(jià)及色彩量化分析的基礎(chǔ)資料。拍攝時(shí)統(tǒng)一規(guī)范［13］，于2016年12月4日10:00～11:00，由同一人采用尼康D90相機(jī)進(jìn)行拍攝，光線(xiàn)充足、順光、橫向拍攝，拍攝距離5～15 m［14］。根據(jù)研究需要從拍攝的大量照片中由專(zhuān)家根據(jù)評(píng)判目的挑選出60張較清晰且具有代表性的照片作為評(píng)價(jià)對(duì)象。

圖1 西湖公園平面及拍照地點(diǎn)Fig.1 Plane graph of the West Lake Park and pictured site

2.2 SBE 法

國(guó)內(nèi)外植物群落景觀(guān)評(píng)價(jià)方法主要采用SBE法、LCJ法以及 BIB-LCJ法［15］，其中 BIB-LCJ是比較可靠且直接的評(píng)價(jià)方式，不過(guò)該方法需要大量人力、物力和時(shí)間，實(shí)際操作難度很大;SBE法由于可靠、可行、簡(jiǎn)便，且評(píng)價(jià)結(jié)果與其他2個(gè)方法無(wú)顯著差異［16-17］，一直受到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的推崇。故本研究采用SBE法進(jìn)行植物群落評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過(guò)程如下:

1)對(duì)所選樣地照片進(jìn)行隨機(jī)編號(hào)，記錄其序列號(hào)，設(shè)定每張照片的放映時(shí)間為8 s;

2)向評(píng)價(jià)者作簡(jiǎn)要說(shuō)明，側(cè)重色彩美景度評(píng)價(jià)。(由于對(duì)細(xì)節(jié)的說(shuō)明可能使評(píng)判者產(chǎn)生趨向性，故說(shuō)明不涉及有關(guān)評(píng)判對(duì)象的細(xì)節(jié));

3)快速放一部分評(píng)判對(duì)象的幻燈片，以便評(píng)判者對(duì)將要評(píng)判的景觀(guān)類(lèi)型產(chǎn)生初步印象，并采用7分制進(jìn)行景觀(guān)打分(表1)。選取7分制目的在于保證評(píng)判者對(duì)評(píng)判對(duì)象審美尺度的穩(wěn)定性;

4)正式放映受評(píng)景觀(guān)的幻燈片，每張幻燈片放映時(shí)間為8 s，評(píng)判者按幻燈片次序在評(píng)判反應(yīng)表上記錄每個(gè)景觀(guān)的反應(yīng)值;

5)回收評(píng)價(jià)反映表，并對(duì)其進(jìn)行檢查和整理;

6)美景度值計(jì)算。

由于評(píng)價(jià)結(jié)果受景觀(guān)本身特征和評(píng)價(jià)者的審美態(tài)度影響，因此不能直接將得到的美景度值進(jìn)行比較，必須對(duì)美景度值進(jìn)行處理，傳統(tǒng)的處理方法為標(biāo)準(zhǔn)化法，其公式為:

式中:Zij為第j個(gè)評(píng)價(jià)者對(duì)第i張照片的標(biāo)準(zhǔn)化得分值;Rij為第j個(gè)評(píng)價(jià)者對(duì)第i張照片的打分值;珔Rj為第j個(gè)評(píng)價(jià)者對(duì)所有照片的打分值的平均值;Sij為第j個(gè)評(píng)價(jià)者對(duì)所有照片的打分值的標(biāo)準(zhǔn)差。

2.3 植物組合色彩要素分解

2.3.1 色彩評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的確定 運(yùn)用SD法進(jìn)行景觀(guān)評(píng)價(jià)，按照色彩構(gòu)成要素［18］、色彩指標(biāo)篩選為11個(gè)，分別為植物組合色彩層次感(X1)主色彩布局(X2)、與周?chē)h(huán)境色彩對(duì)比情況(X3)、植物組合色彩對(duì)比程度(X4)、植物組合鮮艷感(X5)、色彩明暗(X6)、色彩主次分明(X7)、色彩冷暖(X8)色彩調(diào)和類(lèi)型(X9)、葉色變異(X10)、季相性(X11)(表2)。

表1 植物組合評(píng)價(jià)賦分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard scores of plant combination

表2 植物組合色彩要素Table 2 Color elements of plant combination

2.3.2 ColorImpact量化分析法 運(yùn)用 ColorImpact提取照片色彩，根據(jù)孟塞爾色彩體系和色彩組成三要素HSB以及RGB，分析照片色彩中包含的色相數(shù)量以及各色塊面積比(圖2)。根據(jù)色彩信息可以分析此地植物組合的色彩定量因子的數(shù)值，常綠色比例(X12)、主色彩比例(X13)、色彩數(shù)量(X14)。

2.4 模型建立

用各植物組合的標(biāo)準(zhǔn)化美景度得分值作為因變量，以各植物組合色彩要素(定性與定量)為自變量值，采用 SPSS22.0 建立數(shù)量化數(shù)學(xué)模型［19］。數(shù)量化理論［20］中，植物組合色彩要素定性變量稱(chēng)為項(xiàng)目，把植物組合色彩要素定取的“值”稱(chēng)為類(lèi)目。

圖2 色塊數(shù)量以及各色塊面積比Fig.2 The number of blocks and the area ratio of each color block

數(shù)量化數(shù)學(xué)模型為:對(duì)于一個(gè)已確定的數(shù)學(xué)計(jì)算模型而言，設(shè)有 X1，X2，X3，…，Xn色彩要素項(xiàng)目對(duì)定量的基準(zhǔn)變量美景度標(biāo)準(zhǔn)化值Y進(jìn)行預(yù)測(cè)，設(shè)第1個(gè)色彩要素項(xiàng)目X1有11個(gè)類(lèi)目C11，C12，…，C111;第2個(gè)色彩要素項(xiàng)目有12個(gè)類(lèi)目C11，C12，…，C112?？偣灿蠵個(gè)植物組合色彩要素類(lèi)目，P=11+12+…+1n。假定觀(guān)測(cè)了m個(gè)樣本，Yi是因變量色彩美景度標(biāo)準(zhǔn)化值Y在第i個(gè)植物組合中的測(cè)定值，σi(j，k)(i=1，2，3，…，m;j=1，2，3，…，n;k=1，2，3，…，m)稱(chēng)為植物組合色彩要素j項(xiàng)目的k類(lèi)目在第i個(gè)植物組合樣本中的反應(yīng)，采用特殊的“0～1”變量，即:

當(dāng)?shù)趇個(gè)植物組合樣本植物色彩要素j項(xiàng)目的定性數(shù)據(jù)為k;其他情況。

在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，一般假定基準(zhǔn)變量(即植物組合美景度標(biāo)準(zhǔn)化值)與各項(xiàng)目(植物色彩要素)、類(lèi)目(植物色彩要素情況)的反應(yīng)間遵從線(xiàn)性模型:

式中，bij為依賴(lài)于植物組合色彩要素j項(xiàng)目的常系數(shù)，δi為第i次進(jìn)行抽樣的隨機(jī)誤差。根據(jù)最小二乘法的原理［21］求出常系數(shù)bij的最小二乘估計(jì)值。

應(yīng)用SPSS22.0對(duì)植物組合色彩要素進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對(duì)其各色彩要素的偏相關(guān)系數(shù)進(jìn)行t檢驗(yàn)，把差異不明顯和偏相關(guān)系數(shù)較小的色彩要素項(xiàng)目刪除，然后對(duì)剩下的色彩要素項(xiàng)目繼續(xù)運(yùn)算，重復(fù)進(jìn)行，最后篩選出影響植物組合美景度的主導(dǎo)因素建立回歸模型。建模過(guò)程中，要考慮各色彩要素之間的多重共線(xiàn)性關(guān)系，盡量使模型的色彩要素具有良好的獨(dú)立型，優(yōu)先保留可解釋性強(qiáng)、可確定和對(duì)植物組合美景度值貢獻(xiàn)較大的色彩要素［22］。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物組合美景度

3.1.1 植物組合美景度值 調(diào)查共發(fā)放120張紙質(zhì)版問(wèn)卷(包括80位風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)學(xué)生、5位專(zhuān)家、35位非專(zhuān)業(yè)人員)，回收115份，其中有效問(wèn)卷110份，回收率為91.67%，研究結(jié)果表明不同群體在景觀(guān)審美偏好上有很大的相似性，這與相關(guān)研究一致，最終數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(表3)。

表3 植物組合美景度值Table 3 SBE values of plant combination

3.1.2 植物組合分析 由美景度值可知人們喜歡的植物組合圖片編號(hào)分別是 2、3、6、21、38、43;而不被喜歡的植物組合圖片編號(hào)分別為12、23、29、34、49、57，將人們喜歡的植物組合與不被喜歡的植物組合進(jìn)行色彩分析可知:在色彩數(shù)量方面，人們喜歡的植物組合色彩數(shù)量較多，不被喜歡的植物組合色彩數(shù)量普遍比較單一，植物組合色彩數(shù)量會(huì)影響人們對(duì)植物組合的評(píng)價(jià)，色彩數(shù)量能夠影響美景度值;

表4 最佳植物配置模式Table 4 Optimal pattern of plant combinations

主色彩布局方面，主色彩的布局會(huì)影響植物組合的搭配效果，植物主色彩布局較為分散時(shí)，美景度值較高，植物主色彩布局較為集中時(shí)，美景度值較低，說(shuō)明人們更接受色彩分散的植物組合;主色彩比例方面，美景度值較高的植物組合的主色彩比例較為穩(wěn)定，而美景度較低的植物組合的主色彩比例較不穩(wěn)定，因此主色彩比例影響植物組合的美景度值;色彩調(diào)和類(lèi)型方面，色彩調(diào)和情況直接影響人們對(duì)植物組合的審美判斷，然而對(duì)比色調(diào)和時(shí)，美景度值較高，其他色彩調(diào)和時(shí)，美景度值較低，相比較而言人們更喜歡對(duì)比色調(diào)和的植物組合;層次感方面，植物組合層次感強(qiáng)美景度值較高，植物組合層次感較弱美景度值較低，說(shuō)明色彩層次感的強(qiáng)弱影響植物組合的美景度值;冷暖比方面，冷色占比較高時(shí)，能顯著提高植物組合的美景度值。根據(jù)美景度值較高的6個(gè)植物組合得到最佳植物配置模式見(jiàn)表4。

3.2 植物組合色彩指標(biāo)

3.2.1 植物組合色彩指標(biāo)可信度檢驗(yàn) 西湖公園植物組合景觀(guān)色彩量化體系是由量表形式體現(xiàn)的，量表編制的合理性決定評(píng)價(jià)結(jié)果的可用性以及可行性，因此需運(yùn)用SPSS20.0對(duì)其進(jìn)行信度和效度檢驗(yàn)。信度指的是測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性或一致性程度。信度分析的方法主要有4種:重測(cè)信度法、復(fù)本信度法、折半信度法以及α信度系數(shù)法。本研究采用α信度系數(shù)法，又稱(chēng)同質(zhì)性信度、內(nèi)部一致性系數(shù)，是指測(cè)驗(yàn)內(nèi)部所有項(xiàng)目間的一致性的程度。植物組合色彩量化指標(biāo)的α系數(shù)為0.723(表5)，一般信度系數(shù)＞0.7，表示指標(biāo)尚可接受，若＜0.7，則需對(duì)指標(biāo)進(jìn)行修改［23］。

表5 可靠性統(tǒng)計(jì)量Table 5 The reliability statistics

3.2.2 植物組合色彩指標(biāo)相關(guān)性 各植物組合色彩影響因子之間形成了一定的相關(guān)性(表6)。色彩層次感與植物色彩對(duì)比、主次分明情況、色彩數(shù)量高度相關(guān);綠色比與冷暖比、葉色變異情況、鮮艷感具有較高的相關(guān)性。由于影響因子間可以相互關(guān)聯(lián)地反映景觀(guān)質(zhì)量，因此在討論植物組合色彩因子對(duì)其美景度值的貢獻(xiàn)率時(shí)，需要進(jìn)一步確定影響因子。

同時(shí)在景觀(guān)評(píng)價(jià)模型運(yùn)算過(guò)程中(表7)，可以確定為對(duì)美景度值貢獻(xiàn)較大的色彩指標(biāo)，各色彩影響因子對(duì)美景度值貢獻(xiàn)大小順序依次是綠色比＞主色比＞色彩數(shù)量＞層次感＞色彩對(duì)比。

表6 相關(guān)性系數(shù)Table 6 Pearson coefficient

表7 景觀(guān)評(píng)價(jià)模型運(yùn)算過(guò)程Table 7 Model process of evaluation

3.2.3 模型的建立 將西湖公園景觀(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化美景度值作為因變量，提取的景觀(guān)美學(xué)評(píng)價(jià)的色彩因子作為自變量，建立多元線(xiàn)性回歸模型。

根據(jù)模型與具體數(shù)據(jù)可得出人們對(duì)于植物組合喜好的具體色彩規(guī)律，從層次感來(lái)看，層次感較強(qiáng)的植物組合美景度值較高。從綠色比來(lái)看，綠色比在41%～58%時(shí)，美景度值較高，且綠色比超過(guò)2/3及低于1/3時(shí)與美景度值成反比，說(shuō)明綠色比例在1/3～2/3時(shí)更能顯著提高植物組合的美景度值(圖3)。從色彩對(duì)比來(lái)看，色彩對(duì)比越強(qiáng)，植物組合美景度值越高。從色彩數(shù)量來(lái)看，植物組合色彩數(shù)量過(guò)多或過(guò)少都會(huì)影響人們對(duì)植物配置組合的評(píng)價(jià)，而當(dāng)植物組合色彩數(shù)量為4～5種時(shí)，人們的接受度最高(圖4)。從主色比來(lái)看，主色比在56%～66%時(shí)，美景度值較高，且主色比超過(guò)2/3時(shí)與美景度值成反比，說(shuō)明主色比在1/3～2/3時(shí)更能顯著提高植物組合的美景度值(圖5)。

表8 模型匯總Table 8 Model summary

圖3 綠色比與美景度值Fig.3 The green ratio and the degree of beauty

圖4 色彩數(shù)量與美景度值Fig.4 The color quantity and the degree of beauty

圖5 主色比與美景度值Fig.5 The dominant color ratio and the degree of beauty

4 結(jié)論與討論

色彩被認(rèn)為是森林景觀(guān)的主要素之一，植物組合色彩的研究對(duì)森林公園景觀(guān)質(zhì)量的提升具有重要意義。本研究借鑒美學(xué)和心理學(xué)理論對(duì)植物組合進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且確定了植物組合色彩的14個(gè)色彩要素，將植物組合色彩要素定性指標(biāo)與定量指標(biāo)相結(jié)合，對(duì)植物組合進(jìn)行美學(xué)評(píng)價(jià)，從而探究影響植物組合美學(xué)評(píng)價(jià)的色彩影響因素，為未來(lái)植物搭配及景觀(guān)質(zhì)量提升提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，不同群體對(duì)景觀(guān)審美具有很大的相似性，人們對(duì)于最佳植物組合與最差植物組合的選擇大部分一致，這與前人研究結(jié)果一致［2，16，20］。植物組合色彩層次感、主色彩布局、與周?chē)h(huán)境色彩對(duì)比程度、鮮艷感以及色彩數(shù)量對(duì)景觀(guān)美景度的貢獻(xiàn)較大，總體貢獻(xiàn)率達(dá)到68.1%，說(shuō)明植物組合色彩對(duì)人們的注意力影響較大，這與 S.Shuttleworth 的研究結(jié)果一致［3］。各色彩影響因子對(duì)美景度值貢獻(xiàn)大小順序依次是綠色比＞主色比＞色彩數(shù)量＞層次感＞色彩對(duì)比，并且通過(guò)分析可知，當(dāng)植物組合綠色比為41%～58%，色彩數(shù)量4～5種，主色比56%～66%時(shí)，美景度值較高。因此在未來(lái)景觀(guān)設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)植物組合色彩量化分析予以考慮，從而設(shè)計(jì)更符合大眾喜好的植物配置。通過(guò)對(duì)西湖公園植物組合的評(píng)價(jià)及對(duì)其色彩量化分析，提出植物景觀(guān)優(yōu)化的對(duì)策與建議，即在進(jìn)行福州市植物景觀(guān)建設(shè)中，應(yīng)搭配4～5種色彩。其中主色彩布局要分散，且主色比例在1/3～2/3。由于福州地處亞熱帶地區(qū)，夏季較為炎熱，人們普遍喜歡冷色調(diào)植物，因此植物色彩搭配時(shí)以冷色為主，并根據(jù)植物組合色彩量化分析，采用與周?chē)h(huán)境色彩相融的植物組合色彩，注重色彩的層次感，設(shè)計(jì)出符合人們審美要求的植物組合。

植物色彩設(shè)計(jì)是植物配置中不可或缺的因素。當(dāng)前生活環(huán)境下，人們對(duì)于園林設(shè)計(jì)、人居環(huán)境設(shè)計(jì)提出更高的要求，植物色彩的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，未來(lái)對(duì)于植物色彩設(shè)計(jì)還需進(jìn)一步探究。本研究的某些色彩要素?zé)o法進(jìn)行具體量化，如飽和度、明度、灰度等。因此，色彩量化方法需進(jìn)一步優(yōu)化。植物色彩在園林植物配置與構(gòu)建中占據(jù)重要地位，也是評(píng)價(jià)園林景觀(guān)美景度的一個(gè)重要指標(biāo)，因此，在未來(lái)園林植物配置過(guò)程中，對(duì)于植物組合的色彩設(shè)計(jì)及植物物種搭配還有很大的研究?jī)r(jià)值和探索空間。