龍巖國家森林公園景觀視覺敏感度模糊分析

羅潔明，陳昌雄，吳昊憲

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

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人們對環(huán)境美學(xué)的要求不斷提高，對景觀視覺的重視也越來越高[1]。風(fēng)景林是以維護(hù)自然風(fēng)光和提供游憩娛樂場為主的特種用途林[2]，其觀賞程度可用景觀視覺敏感度來分析。景觀視覺敏感度是用來描述景觀被觀察者觀察的程度的量度，與景觀所屬空間、物理屬性等有著緊密聯(lián)系[3]。根據(jù)定義，景觀敏感度越高，說明景觀被注意到的概率越大，關(guān)注的程度也越高[4]。目前景觀視覺評價主要側(cè)重于能源設(shè)施與環(huán)境[5]、道路與沿線景觀[6]及森林類旅游景區(qū)[7]這三大類。龍巖國家森林公園位于世界A級自然保護(hù)區(qū)梅花山南麓，采用模糊綜合評價方法，對其進(jìn)行景觀視覺敏感度分析，為該森林公園規(guī)劃提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 研究地概況

龍巖森林公園境內(nèi)地勢復(fù)雜多樣，含有高山、丘陵、盆谷等各種地貌類型；地處中亞熱帶南緣，屬于熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16.4～18.3℃，年降水量達(dá)1 855 mm；土壤類型主要以紅壤類為主，pH值為4～5，呈酸性。龍巖國家森林公園景區(qū)分為兩部分，一部分為位于江山鎮(zhèn)的江山景區(qū)，另一部分為位于雁石鎮(zhèn)的龍硿洞景區(qū)，由于龍硿洞景區(qū)主要內(nèi)容為溶洞內(nèi)部景觀，不作為本文的研究內(nèi)容，因此僅選擇江山景區(qū)作為研究對象。根據(jù)從龍巖市江山鎮(zhèn)林業(yè)站獲取的基本圖、《龍巖國家森林公園總體規(guī)劃》及《小班一覽表》所規(guī)定的范圍，確定所要研究的區(qū)域，總面積約為20 km2。

2 評價方法

2.1 數(shù)據(jù)處理

由于研究數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富，人工計算量大，運(yùn)用ArcGIS工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理主要為針對基本圖的矢量化處理及DEM構(gòu)建，其中矢量化數(shù)據(jù)內(nèi)容包括地形數(shù)據(jù)及道路信息。根據(jù)4張基本圖（地圖圖號為G-50-102-23，G-50-102-24，G-50-102-31，G-50-102-32）及《道路交通規(guī)劃圖》，利用GIS得出研究區(qū)域的等高線及道路，并通過獲取的等高線圖構(gòu)建DEM模型，精度為5 m。

2.2 評價因素選擇

景觀視覺敏感度主要與景觀的易見型、可見性、清晰性、醒目性這四個因素有關(guān)，其評價指標(biāo)由景觀與景觀被觀測的頻率、觀測的角度、景觀與觀測的距離及景觀的醒目程度這四個評價因子進(jìn)行評價[8]。其中醒目程度評價方式繁多且需要依靠供游人駐足的場所標(biāo)志性景觀[9]，鑒于森林公園目前并沒有供駐足的場所，因此本研究的敏感度分析因子不選擇醒目程度。因此選擇視覺幾率，相對坡度，觀賞距離三個因素進(jìn)行分析。

2.3 評價模型建立

2.3.1 評價模型基礎(chǔ)

根據(jù)選定評價因素，建立因素模糊集合S={St,Sa,Sd}，式中St為視覺幾率，Sa為相對坡度，Sd為觀賞距離。根據(jù)選定評價因子評價隸屬度結(jié)果，建立評定模糊集合V={I,II,III,IV}，式中I，II，III，IV分別為不同的評價級別，I為最高的評價級，IV則代表最低級。

視覺幾率（St）是指景觀能被觀測的幾率，可理解為景觀在視域內(nèi)出現(xiàn)的幾率或視域的時間比，幾率越大則視覺幾率敏感度越高[10]。研究將道路按照50 m一段進(jìn)行拆分，選取每段中點作為可視域分析的觀測點，最終進(jìn)行可視域分析，根據(jù)每個柵格被觀測的次數(shù)來評定視覺幾率。

相對坡度（Sa）指景觀相對于觀景者視線角度的可視面積情況，對于觀景者而言，同樣的景觀其相對坡度越大，則景觀的可視面積越大，相對坡度敏感度也就越高[11]。由于相同景觀可由不同位置觀測，因此相對坡度不具有唯一性，研究選擇坡度代替相對坡度。

觀賞距離（Sd）指景觀與觀景者之間的距離，一處景觀距離觀賞者或瀏覽路線越近，觀賞者觀賞得越清晰，因此觀賞距離敏感度也就越高[12]。由于相同景觀可由不同位置觀測，因此觀賞距離不具有唯一性，研究選擇其中最短的距離代替觀賞距離。

根據(jù)以上對評價因素的計算方式，便可得出最大隸屬度表及每個柵格的評價集合S，見表1。

表1 各因素最大隸屬度的標(biāo)準(zhǔn)值Table 1 Standard value of maximum membership degree of each factor

2.3.2 因素集合隸屬函數(shù)

視覺幾率評價模型。假定t為某柵格被觀測的次數(shù)，根據(jù)表1所示的標(biāo)準(zhǔn)值為不同級別視覺幾率的最大隸屬，設(shè)St1，St2，St3，St4，分別為各個級別的隸屬度，則視覺幾率對于不同級別的隸屬函數(shù)如下。

相對坡度評價模型。假定a為某柵格所處的坡度值，根據(jù)表1所示的標(biāo)準(zhǔn)值為不同級別相對坡度的最大隸屬，設(shè)Sa1，Sa2，Sa3，Sa4，分別為各個級別的隸屬度，則相對坡度對于不同級別的隸屬函數(shù)如下。

觀賞距離評價模型。假定d為某柵格距道路的最短距離，根據(jù)表1所示的標(biāo)準(zhǔn)值為不同級別觀賞距離的最大隸屬，設(shè)Sd1，Sd2，Sd3，Sd4，分別為各個級別的隸屬度，則觀賞距離對于不同級別的隸屬函數(shù)如下。

2.3.3 綜合評價

由以上隸屬度計算，使得每個柵格獲得各自的隸屬度模糊評價矩陣根據(jù)專家賦值評定及參考研究相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合森林公園實際情況，建立因素模糊集合S的權(quán)重W={W1,W2,W3}，設(shè)W1+W2+W3=1，則W={0.3，0.4，0.3}[13]。常用的模糊合算方式有兩種，通過對比，選擇M（·，∨）模型計算，設(shè)定模糊綜合評價集合B=（b1,b2,b3,b4）則B=A·W，利用ArcGIS的柵格計算器，可求出矩陣A的各項值，再根據(jù)最大隸屬原則，即可確定柵格所屬的級別。設(shè)B集合中bn為最大值，則：

式中，n即為此柵格對應(yīng)的評價級別。

3 結(jié)果分析與建議

3.1 結(jié)果分析

通過GIS空間分析對龍巖國家森林公園進(jìn)行景觀視覺敏感度評價，選擇視覺幾率，相對坡度，觀賞距離作為評價因子，運(yùn)用模糊綜合評價法進(jìn)行分析，圖1為景觀視覺敏感度綜合評價的結(jié)果。表2為各級面積及占比情況。

圖1 龍巖國家森林公園景觀視覺敏感度分布圖Figure 1 Distribution diagram of landscape visual sensitivity of Longyan National forest park

表2 各級敏感區(qū)域面積統(tǒng)計Table 2 Area statistics of sensitive area at all levels

從整體上來看，II級敏感區(qū)域面積最大，占比接近50%，其次為I級敏感區(qū)域，I級與II級面積占比接近70%。說明龍巖國家森林公園范圍內(nèi)景觀視覺敏感度較高，對于觀賞的游人來說，IV級敏感區(qū)域一般是觀賞不到的，因此全程大部分處于觀賞II級敏感區(qū)之中，不時能觀賞到具有亮點的I級敏感區(qū)域，較少的時間觀賞到III級敏感區(qū)。

結(jié)合等高線圖，可看出I級敏感區(qū)主要分布于坡度大，海拔高，距道路的距離在200～600 m范圍內(nèi)，說明I級敏感度評價的主要來源為相對坡度與視覺幾率。在相對坡度分析中，坡度越大，則代表可視面積越大；而海拔高是由于視覺幾率引起的，說明整個景區(qū)視野開闊。因此雖然觀賞距離提供較低的權(quán)重，但依然為I級敏感區(qū)域的集中部分。在景區(qū)保護(hù)過程中，應(yīng)著重保護(hù)這些區(qū)域，特別是坡度較大的部分，容易給游客產(chǎn)生較強(qiáng)的視覺沖擊力，同時也容易發(fā)生一定的地質(zhì)災(zāi)害。

II級敏感區(qū)域主要分布于道路兩側(cè)，距道路的距離在200 m以內(nèi)，說明II級敏感度評價主要來源為觀賞距離。從圖中可看出距道路50 m范圍內(nèi)的區(qū)域，同時分布著I～I(xiàn)V級敏感區(qū)域，主要以II級敏感區(qū)域為主，雖然這些區(qū)域在觀賞距離評價中屬于I級敏感區(qū)域，但由于道路建設(shè)一般沿著坡度較緩的山谷線建設(shè)，因此道路兩旁坡度較低；同時道路兩側(cè)海拔低，導(dǎo)致視覺幾率不高。在觀賞過程中，II級敏感區(qū)域為游人主要觀賞的部分。

III級敏感區(qū)面積最小，占比僅為14%，多分布于II級敏感區(qū)與IV級敏感區(qū)之間，屬于過度敏感區(qū)。其分布較為零散，但較集中于距道路150～300 m的區(qū)域，屬于中景帶區(qū)域，位于此敏感區(qū)的景觀是游人容易忽略的，具有較大的開發(fā)潛力。IV級敏感區(qū)面積占比接近20%，結(jié)合等高線可看出，其主要分布于山體背面（以游人觀賞的坡面為正面），因此觀賞幾率較低，多為低可見區(qū)域或不可見區(qū)域。在景區(qū)開發(fā)這些區(qū)域的過程中，主要注意景區(qū)外對這部分區(qū)域的評價。

景觀視覺敏感度因素還包括醒目程度，醒目程度一般分為兩個部分，一部分是景觀與周圍環(huán)境的對比程度，另一部分是公眾的關(guān)注程度。對比程度是指景觀與周圍環(huán)境的差異程度，其體現(xiàn)在色彩，形狀，動態(tài)，地形等方面，差異越高，則越敏感。而關(guān)注程度是指游人在景區(qū)內(nèi)特定位置因休憩、觀賞等原因長時間駐足，從而導(dǎo)致周圍的景觀視覺幾率提高。其評價方式種類繁多，并沒有對其進(jìn)行評價，可在景區(qū)開發(fā)改造過程中結(jié)合圖2進(jìn)行分析。

圖2 bn值分布圖Figure 2 Distribution diagram of bn

圖2為bn值的分布圖。從圖中可看出其灰度值得取值范圍為0.25～1，顏色深的區(qū)域代表bn值較低，說明此處的景觀視覺敏感度較容易發(fā)生改變，反之顏色越白，則敏感度越不容易發(fā)生改變。范圍在0.25～0.4之內(nèi)的面積占比接近17%，大于0.5的面積占比達(dá)到50%。在開發(fā)過程中注重bn值較低處的維護(hù)，可提高高敏感度區(qū)域在此處的優(yōu)勢，避免因客觀因素導(dǎo)致敏感度下降，同時可結(jié)合醒目程度的評價指標(biāo)，提高景觀視覺敏感度，提升成為更高一級的敏感區(qū)。

3.2 建議

3.2.1 評價因素角度

坡度條件為不可改變的因素，相對坡度30°的地區(qū)，其可視面積（sin 30=1/2）僅為90°的一半，在相對坡度小于30°的地區(qū)，可考慮選擇立面景觀，風(fēng)景林可選擇林木雄偉的樹種，以樹干形狀、樹冠形態(tài)作為觀景的重點。觀賞距離與視距幾率都是基于道路來進(jìn)行分析，因此道路的建設(shè)對于景觀視覺敏感度尤為重要，在現(xiàn)有的主干道的基礎(chǔ)上，增設(shè)支路，不僅可以在提高支路沿線上觀賞距離的景觀敏感度，還能可能增加游人的觀賞時間，進(jìn)而提高其他地區(qū)的視覺幾率，尤其是一些海拔相對較高的地區(qū)，甚至有可能擴(kuò)增新的景觀點。在研究區(qū)規(guī)劃中，可對天際線、溪水、奇特的地形景觀等醒目程度較高的地方，提高觀賞效果并對其加以保護(hù)，同時在景觀林配置方面可從樹葉顏色層次感等方面人為建立醒目程度高敏感區(qū)域。道路上每隔一定距離，增設(shè)供休憩的公共設(shè)置，可提高公眾關(guān)注程度，進(jìn)而提升周邊景觀敏感度。

3.2.2 敏感度區(qū)域角度

景觀視覺敏感度從另一方面來說，敏感度越高，景觀脆弱程度也越高，這是由于景觀易受關(guān)注，導(dǎo)致景觀容易受到外界的影響，導(dǎo)致景觀容易受到破壞，同時又由于關(guān)注程度高，即使受到較小程度的破壞，也會對景觀的觀賞價值產(chǎn)生較大的破壞及嚴(yán)重的影響。因此敏感度高的地方，是森林公園規(guī)劃設(shè)計的重要之處，也是開發(fā)保護(hù)的關(guān)鍵點。

I級敏感度區(qū)域多為遠(yuǎn)景地區(qū)，其開發(fā)改造的主要目標(biāo)應(yīng)以景觀效益為主，遠(yuǎn)景與天際線之間起伏明顯，樹葉顏色深淺有層次，避免雜亂無章，對于坡度起伏程度較大的地方，可以著重展示其地勢特點，再配合少數(shù)樹木避免單調(diào)，從而提高其醒目程度。

II級敏感度區(qū)域多為近景地區(qū)，是風(fēng)景林景觀效益發(fā)揮最強(qiáng)的地區(qū)，其展示的以樹木的花、果、葉等較為細(xì)小的部分為主，不同樹種交替配置，避免讓游人視覺疲勞。道路建設(shè)以沿河為主，因此近景主要視距、嗅覺、聽覺為主要，可突出色彩的變化與流水的動態(tài)，進(jìn)而提高小范圍景觀與周圍的對比程度。

III級敏感區(qū)域多為游人不可達(dá)到的地方，保證其景觀美度不低即可，主要起襯托作用。對于在規(guī)劃范圍內(nèi)的區(qū)域，應(yīng)著重注意導(dǎo)致敏感度低的原因，可針對其優(yōu)勢，從醒目程度及道路建設(shè)兩方面來提高其敏感度。未規(guī)劃的III級敏感區(qū)及IV級敏感區(qū)多是游人觀賞不到的區(qū)域，對于這些區(qū)域，不必過多的考慮其景觀效益，而是應(yīng)該注重其生態(tài)功能，選擇適宜樹種或保持原有的自然林環(huán)境，提升科研價值。部分能被景區(qū)外部通過遠(yuǎn)眺觀賞到的區(qū)域，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行人工干涉。