基于GIS的視覺景觀影響定量評價(jià)方法研究

邱正游

(福建農(nóng)林大學(xué) 金山學(xué)院,福建 福州 350002)

0 引言

在視覺景觀影響評價(jià)方面，一直以來由于難以獲得足夠空間數(shù)據(jù)信息，所以采用的評價(jià)方法具有較強(qiáng)的主觀性。在科學(xué)技術(shù)取得快速發(fā)展的背景下，GIS技術(shù)得以在景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。因此，對基于GIS的視覺景觀影響定量評價(jià)方法展開分析，以便為景觀資源管理工作的開展提供有效工具，實(shí)現(xiàn)對視覺景觀影響的科學(xué)評價(jià)。

1 視覺景觀影響評價(jià)發(fā)展情況

所謂的視覺景觀，其實(shí)就是由擁有明顯視覺特征的不同土地單元構(gòu)成的地理實(shí)體。在景觀外貌發(fā)生變化的情況下，給人的視覺效果則將受到影響。對視覺景觀影響展開評價(jià)，即對其結(jié)構(gòu)、功能和質(zhì)量等方面受到的影響進(jìn)行評價(jià)。在國家號召加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)的社會發(fā)展背景下，人們對景觀質(zhì)量提出了較高要求。所以在項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)中，需要進(jìn)行視覺景觀影響評價(jià)?，F(xiàn)階段，視覺景觀影響評價(jià)以景觀生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)，需要對原有景觀因人類活動發(fā)生的變化和視覺沖擊進(jìn)行評價(jià)。相較于原始景觀，人類創(chuàng)造的景觀有強(qiáng)烈反差，在近距離觀察時(shí)將會帶來較大視覺沖擊，使得視覺景觀受到較大影響。在視覺景觀影響評價(jià)時(shí)，一些學(xué)者從場地面積、場地坡度、景觀類型、視覺距離等方面進(jìn)行視覺沖擊程度劃分[1]。采用風(fēng)景資源管理方法，一些學(xué)者從景觀醒目程度、使用者距離、相對坡度、景觀在視域內(nèi)出現(xiàn)幾率對景觀環(huán)境敏感度進(jìn)行評價(jià)[2]。按照國家提出的《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(生態(tài)影響)》規(guī)范，可以從景觀生態(tài)角度評價(jià)視覺景觀影響。具體來講，就是采用生態(tài)學(xué)范疇進(jìn)行景觀空間結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)景觀在區(qū)域數(shù)量分布對生態(tài)系統(tǒng)整體性影響進(jìn)行分析。因?yàn)樵诳臻g中，景觀生態(tài)系統(tǒng)可以劃分為相同層次和不同層次，將實(shí)現(xiàn)更替組合，反映出縱橫排布規(guī)律。分析景觀在生態(tài)系統(tǒng)中的功能結(jié)構(gòu)，確定結(jié)果與功能是否匹配，可以完成景觀影響穩(wěn)定性分析。

2 GIS在視覺景觀影響評價(jià)中的應(yīng)用

結(jié)合視覺景觀影響評價(jià)發(fā)展情況可知，目前仍然缺少統(tǒng)一評價(jià)方法，采用的多數(shù)方法具有較強(qiáng)主觀性和不確定性。想要保證景觀質(zhì)量，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，還要對人類活動給視覺景觀環(huán)境帶來的影響進(jìn)行科學(xué)、客觀的評價(jià)，從而采取有針對性的保護(hù)措施。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GIS在景觀生態(tài)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，能夠用于實(shí)現(xiàn)視覺景觀影響的定量評價(jià)，得到相對科學(xué)的評價(jià)結(jié)果。所謂的GIS，其實(shí)就是地理信息系統(tǒng)英文縮寫，能夠在信息技術(shù)支撐下完成地球表層空間中各種地理分布數(shù)據(jù)的采集、儲存、分析、運(yùn)算和顯示[3]。利用該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等各種技術(shù)的集成應(yīng)用，對環(huán)境信息進(jìn)行查詢和分析，實(shí)現(xiàn)空間信息的處理，帶有強(qiáng)大的地理分析功能和獨(dú)特的視覺化效果。在景觀規(guī)劃和生態(tài)敏感度評價(jià)等領(lǐng)域，GIS技術(shù)都得到了應(yīng)用。在視覺景觀影響評價(jià)中，面對的景觀類型較多，不同景觀所處的空間環(huán)境不同，觀察視角受地形等條件的影響，所以景觀空間具有多元化特征，視覺影響可能帶有隨機(jī)性、連續(xù)性或間斷性，從而給人帶來不同視覺體驗(yàn)，使得影響評價(jià)具有一定難度[4]。采用GIS進(jìn)行視覺景觀影響評價(jià)，能夠獲得豐富的空間數(shù)據(jù)，所以能夠?yàn)槎炕u價(jià)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。利用GIS強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析能力和空間模擬能力，能夠?qū)φw視覺景觀進(jìn)行合理量化，通過地理空間可視化預(yù)測實(shí)現(xiàn)綜合評價(jià)。在信息技術(shù)取得快速發(fā)展的情況下，GIS技術(shù)得到了逐步完善，可以用于解決視覺景觀影響評價(jià)不客觀的問題，從而通過科學(xué)定量評價(jià)為景觀規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)工作的開展提供可靠技術(shù)支撐。

3 基于GIS的視覺景觀影響定量評價(jià)方法

3.1 定量評價(jià)方法思路

實(shí)際采用GIS進(jìn)行視覺景觀影響定量評價(jià)，需要對GIS的三維分析功能進(jìn)行應(yīng)用，引入空間可視關(guān)系這一關(guān)鍵因子，對景觀所處地理空間展開模擬分析。將地理空間數(shù)據(jù)庫作為地理信息獲取的基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)景觀數(shù)據(jù)綜合分析。結(jié)合相關(guān)資料，主要選取景觀醒目程度、暴露程度、景觀距離、視點(diǎn)和景觀在視野中出現(xiàn)幾率這幾個(gè)指標(biāo)。確定景觀類型后，針對特定點(diǎn)，只有景觀距離、暴露程度和視點(diǎn)會對景觀視覺產(chǎn)生影響。在觀察者距離較近的情況下，景觀的清晰度和出現(xiàn)幾率明顯會有所提高，產(chǎn)生的視覺沖擊也將更大。根據(jù)這一判斷，可以假設(shè)能夠?qū)坝^結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和元素等進(jìn)行清晰觀看的最大距離為D，實(shí)際距離d在比D小的情況下，能夠?qū)坝^進(jìn)行清晰分辨，促使景觀產(chǎn)生最大的視覺影響力。按照距離，可以劃分成近、中、遠(yuǎn)三個(gè)距離帶，然后在不同景觀尺度下對視覺景觀影響展開評價(jià)。在D/d=1時(shí)，說明景觀擁有較高敏感度。在1/4

3.2 定量評價(jià)方法的應(yīng)用

1.項(xiàng)目概述。某公園位于環(huán)城山脈嵌入市區(qū)的山地，占地108hm2，屬于都市型山地公園，森林覆蓋面積達(dá)80%以上。公園建設(shè)過程中采取了自然景觀和人文景觀相結(jié)合的方式，周圍有群山環(huán)抱，將整個(gè)公園圍在中間，形成了較佳風(fēng)水環(huán)境。公園入口位置設(shè)置有石牌坊標(biāo)志，建設(shè)項(xiàng)目位于西面山腳坡地，與石牌坊、觀景道等觀景點(diǎn)僅約1km，公園主要高程范圍為5-220m。從觀景道即高空步道，可以從高空將整個(gè)公園盡收眼底，擁有最佳觀賞視線。

2.影響評價(jià)。在對視覺景觀影響展開定量評價(jià)時(shí)，可以采用GIS軟件的Vertical Mapper2.0空間模擬分析模塊對景區(qū)景觀空間進(jìn)行可視化分析，然后進(jìn)行環(huán)境敏感點(diǎn)的分析選擇。在數(shù)據(jù)采集時(shí)，還要對項(xiàng)目區(qū)的大比例尺地形數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。通過實(shí)地調(diào)查，能夠完成地形數(shù)據(jù)校核，確定景觀所在區(qū)域的地形狀態(tài)，使景觀空間數(shù)據(jù)得到修正。在地形數(shù)據(jù)上，需要對景觀目標(biāo)和評價(jià)指標(biāo)高度進(jìn)行迭加整合，得到等高線矢量圖。利用獲得的高程數(shù)據(jù)，能夠確定各等高線，然后得到相應(yīng)數(shù)字地形模型。對方位、角度、焦點(diǎn)等參數(shù)進(jìn)行選擇，可以得到接近真實(shí)的視覺化效果，從而進(jìn)行景觀空間信息查詢。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，針對需要量化評價(jià)的視覺景觀，需要采用1:10000地形圖進(jìn)行地形數(shù)據(jù)采集。從實(shí)地調(diào)查結(jié)果來看，得到的數(shù)據(jù)基本符合實(shí)際情況，無需進(jìn)行地形數(shù)據(jù)參數(shù)修正。由此可見，在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)對景觀敏感性進(jìn)行考量，項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)景觀高不超出兩層。假設(shè)一層景觀高達(dá)5m，二層高達(dá)10m，可以確定各景觀建筑尺度。在選擇敏感點(diǎn)時(shí)，為減少景觀項(xiàng)目給周圍環(huán)境帶來的視覺沖擊，應(yīng)確保游客在敏感視點(diǎn)上基本無法感覺到項(xiàng)目的存在，即要選取主要景觀游覽點(diǎn)和游人聚集區(qū)，并對主要游覽路線進(jìn)行選擇。結(jié)合評價(jià)需要將主要景觀點(diǎn)簡化成相應(yīng)特征位置點(diǎn)，可以得到分布在不同景觀游步行路線上的27個(gè)研究區(qū)點(diǎn)，包含石牌坊、公園入口等。采用10m×10m精度區(qū)域數(shù)字高程模型，能夠?qū)坝^地形狀況進(jìn)行清晰反映。

圖1 景觀空間可視化圖

3.評價(jià)結(jié)果。在得到的數(shù)字模型上進(jìn)行視點(diǎn)選擇，然后對能夠看到該視點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行分析，可以確定景觀暴露程度。通過分析發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目建筑頂角均在景觀邊緣位置，所以能夠看到頂角的區(qū)域說明景觀已經(jīng)暴露。將這些區(qū)域當(dāng)成是視點(diǎn)展開分析，能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)景觀最高處的所有地理位置進(jìn)行分析。按照可視點(diǎn)的數(shù)量，可以完成區(qū)域暴露程度等級劃分。在可視點(diǎn)數(shù)量超出70%時(shí)，應(yīng)屬暴露區(qū)域，說明在該區(qū)域能夠?qū)?xiàng)目大部分景觀進(jìn)行觀察。在可視點(diǎn)數(shù)量位于41%到70%之間時(shí)，應(yīng)屬部分暴露區(qū)域，說明在該區(qū)域能夠?qū)?xiàng)目部分景觀進(jìn)行觀察。在可視點(diǎn)數(shù)量位于1%到40%之間時(shí)屬于輕微暴露區(qū)域，說明在該區(qū)域能夠?qū)?xiàng)目少數(shù)景觀進(jìn)行觀察。可視點(diǎn)數(shù)量為零是不可視區(qū)域，不會發(fā)現(xiàn)任何景觀。從可視距離分析結(jié)果來看，通過實(shí)際考察，確定D的大小為2km。在0-2km之間，能夠?qū)坝^結(jié)構(gòu)、質(zhì)地等進(jìn)行清晰觀察。在2-4km之間，只能對景觀整體輪廓進(jìn)行清晰觀察。在4km以上，能夠?qū)^(qū)域整體形態(tài)進(jìn)行清晰觀察。根據(jù)景觀暴露程度和距離分析結(jié)果，對視覺景觀影響展開綜合評價(jià)，可以將景觀所在區(qū)域劃分為四類，一類為嚴(yán)重影響區(qū)域，屬于暴露區(qū)域，距離在0到2m之間，游客在該區(qū)域能夠看到大部分景觀，受到最大視覺沖擊。二類為中等影響區(qū)域，距離在2-4m時(shí)屬于暴露區(qū)域，距離在0到2m之間時(shí)屬于部分暴露區(qū)域，游客在該區(qū)域能夠看到部分景觀，受到較大視覺沖擊。三類為輕微影響區(qū)域，距離在超出4m時(shí)屬于暴露區(qū)域，在2到4m之間屬于部分暴露區(qū)域，在0到2m之間屬于輕微暴露區(qū)域，游客在該區(qū)域可以在相對近的距離看到少數(shù)景觀，距離較遠(yuǎn)時(shí)只能看到大致輪廓，因此受到一定視覺沖擊。此外，還有一類無影響區(qū)域，距離超出2m，包含部分暴露區(qū)域、輕微暴露區(qū)域和不可視區(qū)域，游客在該區(qū)域遠(yuǎn)距離較難進(jìn)行景觀查看，受到的視覺沖擊較小。根據(jù)評價(jià)結(jié)果可知，景觀區(qū)域附近屬于視覺影響嚴(yán)重和中等影響的地區(qū)，景觀道等景點(diǎn)位于中等影響區(qū)域，石牌坊位置屬于微影響區(qū)域。從總體上來看，可能產(chǎn)生景觀視覺影響的區(qū)域大多位于西側(cè)山體和西北附近。出現(xiàn)這種情況，主要是由于項(xiàng)目建設(shè)位于西側(cè)山體腳下，與距離評價(jià)的位置較近，造成區(qū)域內(nèi)景觀暴露程度較大。通過實(shí)地勘察可以得知，景觀道等位置受一定影響，因?yàn)閺倪@些區(qū)域能夠?qū)υu價(jià)區(qū)域的全貌進(jìn)行觀察。而其他位置在植被遮擋作用下受到的影響較小，符合地形分析結(jié)果。憑借軟件空間數(shù)據(jù)綜合分析和模擬分析功能可以得到接近實(shí)際的分析結(jié)果，因此能夠?yàn)榫坝^影響消除提供科學(xué)依據(jù)。

4.改善措施。在實(shí)際進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，想要減緩景觀生態(tài)系統(tǒng)受到的影響，還要針對不同區(qū)域采取不同改善措施。針對項(xiàng)目附近受嚴(yán)重影響的區(qū)域，還應(yīng)盡量采取與周圍布局風(fēng)格相協(xié)調(diào)的建設(shè)措施，達(dá)到降低視覺景觀敏感度的目標(biāo)。比如在建筑結(jié)構(gòu)選擇上，應(yīng)使其形式與周圍一致，從而使建筑物醒目程度得到降低。通過合理造型設(shè)計(jì)，能夠使生態(tài)景觀的完整性、連續(xù)性得到保證。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可以從體量、形式、色彩、高度等各方面進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)能夠激發(fā)美感的景觀建造。針對景觀道，由于沿線帶有明顯綠地特征，還應(yīng)采取綠化設(shè)施使景觀與周圍融為一體，如采用攀援植物進(jìn)行綠化隔離保護(hù)。在實(shí)際進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，需要結(jié)合區(qū)域高程進(jìn)行合理布置?？紤]到項(xiàng)目建成后高程能夠達(dá)到122m，應(yīng)當(dāng)在石牌坊等位置進(jìn)行15m綠化帶的設(shè)置，在景觀道等位置進(jìn)行17m綠化帶設(shè)置，在項(xiàng)目附近位置進(jìn)行20m綠化帶設(shè)置。在項(xiàng)目西側(cè)邊界位置，設(shè)置的綠化帶高度應(yīng)當(dāng)達(dá)到18m以上，以便有效遮擋。通過對區(qū)域受景觀影響敏感點(diǎn)進(jìn)行劃分，同時(shí)結(jié)合部分景觀剖面線，可以確定遮擋綠化植物的有效高度。采取該種方法構(gòu)筑多條綠化遮擋帶，最終能夠有效減輕項(xiàng)目建設(shè)給周圍環(huán)境帶來的視覺沖擊。

4 結(jié)論

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，在對景區(qū)景點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)時(shí)，還應(yīng)對視覺景觀影響進(jìn)行科學(xué)評價(jià)，才能保證景觀生態(tài)效應(yīng)。在實(shí)際分析的過程中，引入GIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)視覺景觀影響定量評價(jià)，即通過采集景觀空間地理數(shù)據(jù)信息進(jìn)行景觀暴露程度和可視距離的綜合評價(jià)，完成嚴(yán)重影響區(qū)域、中等影響區(qū)域等不同區(qū)域的劃分。結(jié)合評價(jià)結(jié)果采取綠色遮擋等措施進(jìn)行景觀生態(tài)效應(yīng)的改善，能夠使景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)水平得到進(jìn)一步提高。