基于綠視率的城市綠化評估

陳明　戴菲　李文佩　楊超

摘要：目前我國仍以3大傳統(tǒng)綠化指標(biāo)評估城市綠化的二維情況，缺乏三維空間綠化效果評估。文章以武漢市江漢區(qū)為例，采用系統(tǒng)抽樣法，將江漢區(qū)劃分為472個(gè)250mx250m網(wǎng)格，基于騰訊地圖的街景圖像計(jì)算綠視率，從江漢區(qū)綠視率整體空間格局、不同用地類型綠視率差異性以及綠化覆蓋率對綠視率的影響等方面評估該片區(qū)的三維綠化，結(jié)果顯示：1）江漢區(qū)不同區(qū)域綠視率差異較大，平均值為16.26%;2）公園綠地、居住用地、商業(yè)用地的綠視率依次遞減;3）綠視率隨綠化覆蓋率的增加而增加，但其增長趨勢逐漸趨緩。

關(guān)鍵詞：綠視率，綠化評估，街景地圖，武漢

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.022

A Study of Urban Greening Assessment Based on Visible Green Index：

A Case Study of Jianghan District in Wuhan

Chen Ming Dai Fei Li Wenpei Yang Chao

（School of Architecture & Urhan Planning，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074.China）

Abstract：Three traditional greening indicators are used to assess the two-dimensional urban greening in China，which lacks in three-dimensional spatial greening assessment.With Jianghan District in Wuhan as the example，thispaper adopts the method of systematic sampling to divide Jianghan District int0 472 grids with the size of 250x250mand evaluate the three-dimensional greening，based on the street view images of Tencent Map.The analysis is carriedout as follows：he overall spatial pattern of visihle green index.the difference of visible green index among differentland use types，and the influence of green coverage on visible green index.The results show that： l） there aresignificant differences in visible green index among different areas in Jianghan District. with an average value at16.26%; 2）the visible green index decreases from park green space，residential land，and commercial land;and 3）the visible green index increases with the increase in green coverage，but its growth trend gradually slows down.

Key words：visible green index，greening assessment，street view map，Wuhan

城市綠化是評估城市環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵內(nèi)容。目前我國仍以3大傳統(tǒng)綠化指標(biāo)（綠地率、綠化覆蓋率、人均公園綠地面積）衡量城市的綠化品質(zhì)，評估綠化二維量，忽視了綠化三維空間形態(tài)的生態(tài)效益，例如同等覆蓋面積的草地與喬林，喬林發(fā)揮更有效的降溫增濕作用，也更有利于緩解人的壓力[1-3]。因此亟需重視城市綠化建設(shè)的三維品質(zhì)。

綠視率由日本學(xué)者青木陽二提出，用以衡量城市三維空間的綠化建設(shè)情況，是指人的視野范圍內(nèi)綠色植物所占比例，包括樹木、草地、立體綠化等[4]。目前國內(nèi)外對綠視率的研究側(cè)重于道路綠視率的影響因素[5-6]、綠視率的調(diào)查[7-8]、綠視率在道路設(shè)計(jì)的應(yīng)用等[9]。研究表明，城市綠色空間中植株與樹冠大小是影響綠視率的重要因素[10]，而綠視率一定程度上也反映街道行道樹的空間分布、樹冠三維結(jié)構(gòu)、建筑物遮擋等空間信息[11]。在北京六環(huán)內(nèi)，城市道路較寬的次干道與長度較長的道路（高速公路除外）擁有更高的綠視率[12]。在中國245個(gè)主要城市中心區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、管理程度較高的城市街道綠化質(zhì)量越高，且園林城市往往擁有較高的綠視率[13]。此外，綠視率在城市高密度的住區(qū)中越來越得到重視[14].有學(xué)者基于此提出樓層綠視率（Floor Green View Index）的概念，旨在研究城市建筑中不同樓層高度可獲取的綠量[15]。在綠視率計(jì)算方面，街景地圖、深度學(xué)習(xí)等成為獲取綠視率的新途徑，可實(shí)現(xiàn)綠視率的快速與批量計(jì)算[16-17]。然而上述研究對于城市重要組成部分的街區(qū)單元卻鮮有涉及。有學(xué)者對紐約曼哈頓東村進(jìn)行綠視率調(diào)查[18]，但其低密度、窄路密網(wǎng)的街區(qū)形態(tài)與我國高密度、大街區(qū)的形態(tài)差異極大，其方法的適用性有待考證。本文以武漢市江漢區(qū)為例，進(jìn)一步探究綠視率在城市中的空間分布格局及其影響因素。

1研究方法

1.1研究區(qū)域

江漢區(qū)位于武漢漢口核心區(qū)域，是武漢7個(gè)中心城區(qū)之一，總面積28.29km2。目前，區(qū)內(nèi)綠地?cái)?shù)量較多，整體呈北多南少、零散破碎的空間格局，主要包括7個(gè)公園綠地、1個(gè)防護(hù)綠地以及若干附屬綠地。其高密度的城市建設(shè)空間與綠地空間形態(tài)是我國城市的典型代表。

1.2觀測點(diǎn)設(shè)置

為了確保綠視率測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用系統(tǒng)抽樣法，將江漢區(qū)劃分成同等面積的網(wǎng)格進(jìn)行調(diào)查，從中選擇觀測點(diǎn)，有利于提高觀測點(diǎn)選擇的客觀性與普遍性[19]?；谌搜勰芸辞逦矬w輪廓的最遠(yuǎn)距離為250m.通過ArcGIS將江漢區(qū)劃分成472個(gè)250m×250m的網(wǎng)格，再根據(jù)各網(wǎng)格內(nèi)城市空間形態(tài)選擇一個(gè)適宜的觀測點(diǎn)。考慮江漢區(qū)用地現(xiàn)狀與觀測點(diǎn)應(yīng)具有代表性、普遍性和可操作性等特征，所選的觀測點(diǎn)主要分布在城市道路、居住區(qū)、商業(yè)區(qū)與公園綠地中，較全面覆蓋城市各類空間。此外，也存在網(wǎng)格內(nèi)無觀測點(diǎn)的情況，主要為大型建筑區(qū)（例如漢口火車）、公園綠地中的大面積水體或高密度城中村，這些區(qū)域基本無綠化區(qū)。最終共得到有效觀測點(diǎn)427個(gè)。

1.3觀測圖像采集

由于研究區(qū)存在落葉植物，進(jìn)行夏季時(shí)期的研究可保證數(shù)據(jù)的有效性，因此選擇2015年7月的騰訊街景地圖進(jìn)行綠視率的計(jì)算。雖然街景地圖的實(shí)效性較差，但對比江漢區(qū)2015年和目前兩個(gè)時(shí)間段的遙感影像圖，城市無大規(guī)模的綠化建設(shè)或拆建等活動，且研究范圍內(nèi)植物基本生長穩(wěn)定，因此仍可代表江漢區(qū)目前的綠化水平。由于綠視率是一個(gè)動態(tài)指標(biāo)，為了盡可能地反映各網(wǎng)格的綠視率水平，各個(gè)觀測點(diǎn)根據(jù)其所處街道形態(tài)或公園綠地空間格局，以人的水平視角采集若干不同方向同等尺寸的街景圖像[20]（圖1）。一個(gè)觀測點(diǎn)采集3-6幅觀測圖像，共獲取1522幅觀測圖像，再將這些觀測圖像依據(jù)人的視野范圍（水平方向上80°-160°，垂直方向130°）進(jìn)行修正[21]，確保畫面均能納入的人視野范圍。

1.4綠色植物提取與綠視率計(jì)算

采用精算法，基于Photoshop以人工目視解譯的方式提取觀測圖像中的綠色植物（樹木、草地、彩葉植物、有植被覆蓋的山體等），而被建筑物、人、車等遮擋之處不做計(jì)算，計(jì)算綠色植物占圖像比例作為該觀測點(diǎn)的綠視率。為了更客觀準(zhǔn)確地獲得該網(wǎng)格的綠視率值，綜合該觀測點(diǎn)所采集的所有圖像進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下[1O]：

VGI=（∑ S/∑ S）×100%

其中：VGI為綠視率，n為觀測圖像數(shù)量，Sg為綠色植物面積，St為觀測圖像面積。綠色植物和觀測圖像的面積以它們所包含的像素點(diǎn)來衡量。

1.5綠視率分析

首先基于各網(wǎng)格綠視率計(jì)算結(jié)果，本研究分析江漢區(qū)綠視率的整體空間格局;其次依據(jù)網(wǎng)格所屬的用地類型，分析其綠視率的差異性;然后利用0.26m空間分辨率的Google earth影像圖，采取人工目視解譯方式提取網(wǎng)格的綠化覆蓋區(qū)，精確計(jì)算其綠化覆蓋率。本研究以10%的抽樣比例選取了江漢區(qū)內(nèi)42個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行研究，通過SPSS軟件對綠化覆蓋率與綠視率進(jìn)行回歸擬合，探索綠化覆蓋率對綠視率的影響與規(guī)律;針對上述分析結(jié)果，對江漢區(qū)改善三維空間綠化效果提出一些規(guī)劃設(shè)計(jì)策略。

2江漢區(qū)綠視率分析

2.1綠視率空間格局

江漢區(qū)綠視率整體偏低，除綠視率為空值或0以外，其平均值約為16.26%，最高值為67.64%，最低值僅0.13%。利用ArcGIS將各網(wǎng)格綠視率的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化，直觀展現(xiàn)江漢區(qū)綠視率的整體空間格局，并將綠視率按照3%的梯度劃分成不同級別（圖2），分析綠視率的分布情況。結(jié)果顯示，江漢區(qū)綠視率水平整體維持在0%-27%，網(wǎng)格樣本量占整體80%以上，且遍布整片區(qū)域。高綠視率區(qū)在江漢區(qū)主要分布在中山公園、常青公園、后襄河公園等城市綜合公園、北部的帶狀公園以及居住區(qū)的附屬綠地。低綠視率區(qū)出現(xiàn)在江漢區(qū)南部的低層高密度的城市傳統(tǒng)街區(qū)、漢口火車站附近以及東北處的開發(fā)建設(shè)區(qū)。此外，江漢區(qū)內(nèi)漢口火車站及其西側(cè)的城中村、在建的夢澤湖公園與其東側(cè)等區(qū)域無綠化和觀測點(diǎn)，因此綠視率值為空，且其周圍一定范圍區(qū)域的綠視率為0或極低。

2.2不同用地類型綠視率

城市不同用地類型的綠化功能與綠化結(jié)構(gòu)不同，綠視率也表現(xiàn)出顯著的差異性。通過分類計(jì)算，得到江漢區(qū)4種主要用地類型的綠視率（表1）。其中就綠視率平均值而言，綠地最高為24.72%，居住用地次之為15.90%，教育科研用地為15.09%，商業(yè)用地為13.05%。

江漢區(qū)綠地主要類型包括全市性公園（中山公園、常青公園）、區(qū)域性公園（菱角湖公園、后襄河公園、西北湖公園、王家墩公園）、專類公園（龍王廟公園）及三環(huán)線防護(hù)綠地，其綠視率均值分別為36.69%，24.44%，17%，18.74%，其中全市性公園綠視率最高，專類公園綠視率最低，但均高于江漢區(qū)的整體平均水平。

居住用地在江漢區(qū)內(nèi)占比最高，其綠視率分布差異性也較大，低至0.13%，高至54.75%。綠視率較低的區(qū)域主要以高密度的傳統(tǒng)街區(qū)為主，例如江漢區(qū)南部的積慶社區(qū)、大龍社區(qū);綠視率較高的區(qū)域?yàn)閾碛休^大規(guī)模的居住附屬綠地與良好的綠化環(huán)境的居住區(qū)，例如天嘉園小區(qū)、馨苑小區(qū)等。

商業(yè)用地綠視率的差異性與其空間形態(tài)相關(guān)，傳統(tǒng)街區(qū)形成的商業(yè)區(qū)與規(guī)模較大的商業(yè)綜合體區(qū)域往往綠視率較低，例如漢口火車站南部、中山公園南部的商業(yè)片區(qū)，大規(guī)模的商業(yè)建筑與廣場用地導(dǎo)致綠化空間不足。而城市新區(qū)綠化環(huán)境較好，綠視率也較高，例如常青公園北部商業(yè)片區(qū)，行道樹綠化與其附屬綠地均較完善。

2.3綠化覆蓋率對綠視率的影響

綠視率反映空間的三維綠化效果，但其與二維綠化指標(biāo)也有一定的聯(lián)系[18]，在高密度城市中，行道樹、立體綠化等綠化方式雖不能提供游憩功能，但對于提高城市綠化覆率具有重要作用，同時(shí)也增加了居民接近綠色空間的機(jī)會，因此以綠化覆蓋率為關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)一步探究它對綠視率的影響。本研究相對均勻地選取江漢區(qū)內(nèi)42個(gè)網(wǎng)格，包括3個(gè)公園綠地、24個(gè)居住用地、7個(gè)商業(yè)用地與8個(gè)其他用地。圖3顯示了綠化覆蓋率與綠視率以S曲線的回歸擬合，其擬合度最高（R2=0.598，p=0.000），并選取其他網(wǎng)格進(jìn)行驗(yàn)證。由此可見，綠視率隨綠化覆蓋率的增加而趨于平緩。因此在高密度城市中，提升綠化覆蓋率至一定水平后即可達(dá)到較高綠視率的效果。然而綠化覆蓋率只能解釋綠視率59.8%的變異，雖然綠視率隨綠化覆蓋率的增長趨勢逐漸趨緩，但由于樣本點(diǎn)分布較為零散，具體的變化規(guī)律及趨緩的臨界值仍有待進(jìn)一步探索。

3討論

3.1基于街景地圖的綠視率空間格局

本文基于騰訊地圖街景圖像，探討構(gòu)成城市肌理的普通街區(qū)的綠視率空間格局分布。受街景地圖觀測點(diǎn)限制，取景地點(diǎn)為機(jī)動車道，納入的圖像范圍會小于人行道上人的實(shí)際視域范圍。但人的視野范圍水平方向上為80°-160°，垂直方向?yàn)?30°，而清晰視野范圍均為60°，因此通過街景圖像獲取的畫面范圍在此范圍內(nèi)，符合人眼可識別的范圍。其次，雖然觀測圖像上呈現(xiàn)的仍是二維平面，但通過各個(gè)網(wǎng)格不同方位綠視面積的綜合計(jì)算，一定程度上可以反映三維空間的綠視率。

城市不同片區(qū)、不同用地類型綠視率差異較大，這與其綠化類型有關(guān)。綜合公園、社區(qū)公園與擁有較大附屬綠地的居住用地往往綠化建設(shè)好、品質(zhì)高，綠視率也越高，但老街區(qū)由于高密度建筑導(dǎo)致低綠視率。商業(yè)用地也存在高低綠視率的差異性，主要受其建筑空間形態(tài)影響，大體量的商業(yè)建筑密度較高，抑制了綠地空間，而由小體量、多建筑組合構(gòu)建的商業(yè)區(qū)則能更多地提供綠化空間，肖希[22]通過實(shí)際走訪調(diào)查，也得出商業(yè)用地會在一定程度降低綠視率。

綠化覆蓋率與綠視率呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，但相關(guān)性較弱，不能決定性地影響綠視率。這是由于綠視率受到空間中不同物體的遮擋，降低了綠視率，而綠化覆蓋率則未受影響。其次綠視率是基于三維場景圖像的計(jì)算，在視野較遠(yuǎn)處由于透視導(dǎo)致計(jì)算的綠量變小。

3.2城市三維空間綠化效果改善策略

在城市高密度建設(shè)空間中，難以通過大規(guī)模綠化提高綠地率，但提高綠視率尚有途徑可尋，結(jié)合上述綠視率分析與既往文獻(xiàn)研究，對改善城市三維空間綠化效果可從以下幾個(gè)方面提出具體策略。

城市不同用地類型的綠化效果差異較大，應(yīng)注重低層高密度老街區(qū)、大型公共建筑等區(qū)域的綠化建設(shè)，增加綠化覆蓋率可一定程度提高綠視率。首先，保護(hù)高大喬木毋庸置疑成為首要工作，這是由于冠幅、植株較大的喬木會提供更多的綠色視域面積[1O]。因此，在保護(hù)老街區(qū)中普遍存在的單棵或2-3棵孤植樹木的基礎(chǔ)上，可通過行道樹栽植形成連續(xù)完整的綠廊。其次，在高密度的城市中，應(yīng)以“見縫插綠”的方式增加綠化，充分利用空地、廢棄地、建筑邊角與大規(guī)模硬質(zhì)廣場等空間，營造口袋公園或設(shè)置精致的綠色景觀小品。最后，拓展立體綠化能有效提高綠視率[23]，可結(jié)合街區(qū)的建筑改造、街巷整治，將種植空間由平面引向立體。

4展望

在綠視率研究普遍針對城市街道的背景下，本文以武漢市江漢區(qū)為例，基于騰訊街景地圖計(jì)算得到綠視率指標(biāo)，分析其在江漢區(qū)的整體空間格局、不同空間類型的差異性及其與綠化覆蓋率的關(guān)系。研究結(jié)果為城市管理者、風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師提供策略上的參考，以期納入新的規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)。然而該方法適用于中小規(guī)模的城市片區(qū)，用于整個(gè)城市則會產(chǎn)生大量的網(wǎng)格樣本，在數(shù)據(jù)處理方面耗費(fèi)極大的人力物力，因此未來需要進(jìn)行城市尺度的方法優(yōu)化探索，為系統(tǒng)全面地改善城市整體三維空間綠化效果提供支撐。

致謝：參與本研究的成員還有丁璐、裴子懿、趙廣旭、孫培源，一并致謝！

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收稿日期：2018-11-18

*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“消減顆粒物空氣污染的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施多尺度模擬與實(shí)測研究”（51778254）

第一作者：陳明（1991-），男，博士研究生，研究方向?yàn)榫G色基礎(chǔ)設(shè)施。E-mail：1551662341@qq.com

通信作者：戴菲（1974-），女，博士，教授，研究方向?yàn)榫G色基礎(chǔ)設(shè)施。E-mail：58801365@qq.com