基于無人機(jī)航拍的校園植物景觀美景度評(píng)價(jià)
——以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為

冼麗鏵，吳楠燁，陳紅躍，梁婉瑩，黃子航，甘洪旭

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

園林植物是校園環(huán)境的重要組成部分，不僅能調(diào)節(jié)校園小氣候環(huán)境[1]，而且能美化校園環(huán)境。良好的校園植物景觀有助于宣傳展示學(xué)校風(fēng)貌，體現(xiàn)校園文化內(nèi)涵[2]，對(duì)于建設(shè)特色校園有著重要意義。植物景觀是指植被、植物群落、植物個(gè)體所表現(xiàn)的形象通過人們的觀感傳到大腦皮層，產(chǎn)生一種實(shí)在美的感受和聯(lián)想[3]。校園植物景觀的特色是在自然環(huán)境基礎(chǔ)上融合各地區(qū)的文化習(xí)俗而形成的，一個(gè)校園的植物應(yīng)用、色彩的搭配、氛圍的營造和配置模式，可在一定程度上反映高校的辦學(xué)性質(zhì)及所處地域的文化特色[4]。校園植物景觀潛移默化地影響著在校園環(huán)境中學(xué)習(xí)、生活的師生們。

當(dāng)前，國內(nèi)外較多學(xué)者從照片、動(dòng)畫媒介[5]、色彩、歷史、人文的視角，對(duì)校園植物多樣性、植物結(jié)構(gòu)和配置[6]、植物意境[1]等方面出發(fā)，應(yīng)用美景度評(píng)價(jià)法或?qū)哟畏治龇ǖ攘炕椒▽?duì)植物景觀進(jìn)行研究。然而，隨著數(shù)字化信息新時(shí)代的到來，航空拍攝技術(shù)改變了人們的觀賞視角，空中觀測(cè)和空中拍攝成為一種廣泛采用的景觀資源評(píng)價(jià)技術(shù)。從俯視觀察的角度獲取照片，易于全局性觀測(cè)，使得人們對(duì)景觀對(duì)象的四維空間進(jìn)行整體評(píng)價(jià)[7]。本文基于無人機(jī)航拍攝影技術(shù)，對(duì)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園植物景觀進(jìn)行航拍，對(duì)校園植物應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查以及問卷調(diào)查，最后應(yīng)用美景度評(píng)判方法評(píng)價(jià)校園植物景觀，為園林植物景觀評(píng)價(jià)技術(shù)及營造提供參考。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)坐落于廣東省廣州市(地理坐標(biāo)23.16°N，113.34°E)，校園植物景觀具有鮮明的熱帶、亞熱帶特色，是全國最美大學(xué)之一。其中天河區(qū)五山路校部土地總面積293.8 hm2，初步建成“五湖四海一片林的紫荊校園”的環(huán)境，自然景色與人文景觀交相輝映。學(xué)校的植物主要配置以宮粉羊蹄甲Bauhinia variegata、黃花風(fēng)鈴木 Handroanthus chrysanthus、茶花 Camellia japonica、光葉子花Bougainvillea glabra 為特色的開花樹種，與“花城”廣州呼應(yīng)，并逐漸成為廣州的一張?zhí)厣?。本次植物景觀評(píng)價(jià)以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的八類植物景觀為對(duì)象，分別是行道樹景觀、水體景觀、建筑景觀、亭子景觀、出入口景觀、廣場(chǎng)景觀、石景以及停車場(chǎng)景觀。

1.2 方法

1.2.1 美景度評(píng)價(jià)法 美景度評(píng)價(jià)法(Scenic Beauty Estimation Method，SBE 法)，具有簡(jiǎn)單、可靠、易操作、便于推廣的特點(diǎn)[8]。該方法已廣泛應(yīng)用于森林自然景觀、景觀生態(tài)林、植物景觀、旅游區(qū)景觀、觀光茶園等方面的美學(xué)評(píng)價(jià)[9]。SBE 法是讓評(píng)判者根據(jù)植物景觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括色彩、線條、形態(tài)、質(zhì)感、構(gòu)圖、季相變化、景觀地帶性特色、植物生長勢(shì)和物種多樣性等10 個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]。該方法以公眾為依據(jù)，而不是依靠少數(shù)專家評(píng)判，因此更能客觀反映景觀的實(shí)際美學(xué)價(jià)值；美景度值是通過對(duì)各個(gè)樣本的評(píng)分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其他因素對(duì)其影響甚微[11]。

1.2.2 評(píng)價(jià)照片選取 本次評(píng)價(jià)的照片拍攝于2016 年10 月至2018 年4 月，歷經(jīng)春夏秋冬；拍攝工具為大疆PHANTOM 3 Professional 無人機(jī)以及大疆悟Inspire Pro 無人機(jī)，像素1600 萬。選擇晴朗的白天進(jìn)行拍攝，共獲得274 張照片，選取36 張作為本次美景度評(píng)價(jià)的景觀單元照片，其中春景20 張，夏景6 張，秋、冬景各5 張。對(duì)36 張照片進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)1、2 分別為新正門、南門出入口景觀，編號(hào)3～8 依次為行政樓前、紫荊路、西園、鄱陽路、洪澤湖、第四教學(xué)樓行道植物景觀，編號(hào)9～12 依次為行政樓、茶山、竹林草海、第五教學(xué)樓廣場(chǎng)植物景觀，編號(hào)13～17 依次為行政樓、香園、圖書館、第四教學(xué)樓、第六教學(xué)樓的建筑植物景觀，編號(hào)18～21 依次為林風(fēng)亭、華瑞亭、儒亭、靜思亭的植物景觀，編號(hào)22～26 依次為西湖、鄱陽湖、昭陽湖、院士廣場(chǎng)、濕地公園的濱水植物景觀，編號(hào)27～31依次為儒園、“華南農(nóng)學(xué)院”、行政樓北門、鄱陽湖、林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院的石頭植物景觀，編號(hào)32～36 依次為行政樓西、行政樓東、第六教學(xué)樓、新學(xué)生活動(dòng)中心、圖書館后停車場(chǎng)植物景觀。

1.2.3 評(píng)判人員選擇 根據(jù)前人SBE 法的研究，專業(yè)與非專業(yè)背景受測(cè)群體對(duì)測(cè)評(píng)目標(biāo)的評(píng)分具有高度一致性，其中景觀專業(yè)群體的辨別能力和一致性更好[12—13]。本研究有207 名評(píng)判者參與，其中33.82%為女性，66.18%為男性；大學(xué)生占82%，其他人員占18%。

1.2.4 評(píng)判過程 本次問卷的36 張照片中，亭子景觀和出入口景觀各3 張，其余植物景觀類型各5 張，每張圖片根據(jù)景觀要素分解評(píng)分表進(jìn)行評(píng)分(表1)。景觀要素包括植物色彩豐富度、植物與硬質(zhì)景觀協(xié)調(diào)性、植物多樣性、植物景觀空間層次豐富度以及對(duì)景觀的喜愛程度。評(píng)判完成收回207 份問卷，全部有效。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 由于個(gè)體審美評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一，為避免對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成影響，因此需要對(duì)評(píng)價(jià)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。處理公式如下：Zij= (Rij-Rj) / Sj。其中，Zij為第 j 評(píng)判者對(duì)第i 個(gè)景觀的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)化值；Rij為第j 評(píng)判者對(duì)第i 個(gè)景觀的評(píng)判值；Rj為第j 評(píng)判者所有評(píng)判值的平均值；Sj為第j 評(píng)判者的評(píng)判值標(biāo)準(zhǔn)差。Zi= ∑Zij/ Ni。其中，Zi為第i 個(gè)景觀的標(biāo)準(zhǔn)化得分值均值，為SBE 值；Ni為第i 個(gè)景觀評(píng)判人員的數(shù)量。

表1 景觀要素分解評(píng)分表Table 1 Landscape elements decomposition

1.2.6 多元線性回歸模型的建立 利用SPSS 19.0 進(jìn)行線性回歸分析，逐步建立模型，模型以受測(cè)樣本的SBE 值作為自變量，以受測(cè)樣本的五個(gè)景觀要素的量值作為因變量，統(tǒng)計(jì)分析對(duì)象景觀的美景度與各景觀要素的關(guān)系，通過檢驗(yàn)確定有效的影響因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 各植物景觀單元美景度值

表2 為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園各植物景觀單元美景度值。從表2 可以看出，36 個(gè)景觀單元中有19 個(gè)(52.78%)的SBE 值為非負(fù)數(shù)，有17 個(gè)(47.22%)樣本的SBE 值為負(fù)數(shù)。其中，SBE 最大值為9 號(hào)單元(圖1: A)，為0.70811；其次是3 號(hào)(圖1: B)，其SBE 值為0.57772；再次是14 號(hào)(圖1: C)，其SBE 值為0.48830；36 號(hào)的SBE 值最小，為-0.56904(圖1: D)。

廣場(chǎng)景觀中美景度值最高的是行政樓廣場(chǎng)景觀，也是所有參評(píng)植物景觀中美景度值最高的(圖1:A)。繽紛的植物顏色是受喜歡的關(guān)鍵，黃花風(fēng)鈴木、宮粉羊蹄甲和黃葛榕Ficus virens 是主要樹種。從整體布局來看，行政樓的紅磚綠瓦、片植的宮粉羊蹄甲、列植的處于盛花期的黃花風(fēng)鈴木與初春萌葉期草綠色葉的黃葛榕相得益彰?；êＶ庹R劃一的大王椰子Roystonea regia 和銀海棗Phoenix sylvestris 是很好的背景樹，整體呈現(xiàn)一派欣欣向榮的景象。中間寬闊的升旗階梯廣場(chǎng)是師生們喜愛的活動(dòng)區(qū)域，廣場(chǎng)和植物與周邊建筑相融合，人與自然和諧統(tǒng)一。

行政樓前行道樹景觀美景度值排名第二，是行道樹景觀類型中排名最高的(圖1:B)。主要行道樹種有黃花風(fēng)鈴木和黃葛榕。從行道樹的布局來看，溫暖的金黃色與清新綠色行道樹“人”字排開，形成黃綠色的過渡，呈現(xiàn)出自然而虛幻的感官體驗(yàn)，花海于后面映襯，深綠色的非洲桃花心木Khaya senegalensis 行道樹作為背景，形成了濃淡兼?zhèn)涠r活的畫面，景觀效果良好。

香園建筑景觀美景度值排名第三，是建筑類景觀中排名最高的(圖1: C)。以宮粉羊蹄甲和白花洋紫荊為主要樹種，自然式混合栽植，并點(diǎn)植一棵高大的南洋楹Albizia falcataria，整體借助坡地營造出山林的意境，而香園建筑隱于花海中，屋頂?shù)念伾c花海相稱，整體立面效果色彩層次豐富，視覺效果佳。

表2 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園各植物景觀單元美景度值Table 2 Each plant landscape unit scenic beauty numerical in South China Agricultural University

美景度欠佳的圖書館后停車場(chǎng)景觀美景度值最低，雖然主要種植的也是黃花風(fēng)鈴木，但由于栽植不久，長勢(shì)欠佳，枝葉稀疏，對(duì)停車場(chǎng)的覆蓋遮蔭效果不足，且色彩單一，缺乏美感，導(dǎo)致整體視覺效果較差(圖1: D)。從立體空間來看，裸露的鋪裝地面和擋土墻以及密集的汽車，不易獲得人們的喜愛。建議適當(dāng)減少對(duì)樹池的鋪裝，為植物根系生長提供足夠的空間；在擋土墻周圍栽植攀援植物或觀花灌木，以修飾裸露的擋土墻，從而使得停車場(chǎng)景觀更豐富。

圖1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園部分植物景觀單元Fig. 1 Plant landscape units in South China Agricultural University

停車場(chǎng)景觀中美景度值最高的為行政樓前停車場(chǎng)景觀(圖1: E)。該景觀以黃花風(fēng)鈴木為行道樹進(jìn)行列植，形成了長條形的停車場(chǎng)。植物長勢(shì)良好，色彩層次分明，布局簡(jiǎn)潔明了，背面一片羊蹄甲花海景觀，對(duì)整體景觀起到良好的塑造作用。

石景景觀中，美景度值最高的為儒園石景(圖1: F)。緩坡地上種植了福建山櫻花Cerasus campanulata、雞爪槭Acer palmatum、宮粉羊蹄甲等；草坪植被覆蓋度良好，形成了疏林草地的景觀；儒園的石景突出，視野廣闊，景觀序列豐富，為師生提供了休憩的場(chǎng)所，是師生乃至周邊市民露營活動(dòng)的重要場(chǎng)地之一。

出入口景觀美景度值最高的為南門出入口景觀(圖1: G)，該景觀以富有南亞熱帶風(fēng)情的大王椰子和提琴形葉子的琴葉榕Ficus pandurata 為行道樹，搭配落葉喬木木棉Bombax ceiba，還有群植的塔型樹冠的南洋杉Araucaria heterophylla 與叢植的棕櫚科散尾葵Chrysalidocarpus lutescens；林下栽植花灌木，如四季桂Osmanthus fragrans、琴葉珊瑚Jatropha integerrima、龍船花Ixora chinensis；行道樹下擺設(shè)一列栽有鳳尾雞冠花Celosia argentea、長春花Catharanthus roseus、一串紅Salvia splendens 等一二年生花卉的花缽，營造出層次感較豐富的出入口景觀。整體植物豎向分布層次分明，空間布局豐富，儀式感強(qiáng)烈，彰顯地域特色，景觀效果佳。

西湖濱水景觀是水景類美景度值最高的(圖1: H)。雖然是冬季的植物景觀，但盛開的光葉子花鮮艷奪目，并配置有棕櫚科植物蒲葵Livistona chinensis、落葉期的雞蛋花Plumeria rubra；沿水岸還密集種植多花紅千層Callistemon viminalis，其枝條柔軟下垂，修飾了硬質(zhì)擋土墻。該景觀整體植物種類豐富而自然，但因缺乏養(yǎng)護(hù)管理，植物配置總體略顯雜亂。

2.2 植物資源與植物景觀分析

選取的36 張照片中應(yīng)用的植物有121 種，隸屬59 科98 屬，其中棕櫚科和豆科的樹種較多，應(yīng)用頻率較高的有宮粉羊蹄甲、大王椰子、黃葛榕、黃花風(fēng)鈴木、木棉、散尾葵等；灌木應(yīng)用較多的有光葉子花、假連翹Duranta repens、紅花檵木Loropetalum chinense、多花紅千層、龍船花、灰莉Fagraea ceilanica 等；草本地被主要有地毯草 Axonopus compressus、花葉良姜Alpinia zerumbet ‘Variegata’ 、 狗 牙根 Cynodon dactylon、蜘蛛蘭Taeniophyllum glandulosum、三裂葉蟛蜞菊 Wedelia trilobata、腎蕨Nephrolepis auriculata 等(圖2)。美景度值高的景觀，其植物資源多且生長狀況良好，枝葉繁茂，高低錯(cuò)落，花色或葉色突出，色彩豐富，四季景觀不同且各具特色；四季常青的棕櫚科植物交相輝映，突出了南亞熱帶特色。

2.3 美景度評(píng)價(jià)景觀要素回歸分析

以植物色彩豐富度、植物與硬質(zhì)景觀協(xié)調(diào)性、植物多樣性、植物景觀空間層次豐富度以及對(duì)景觀的喜愛程度五個(gè)要素作為因變量，SBE 值為自變量進(jìn)行多元線性回歸分析。結(jié)果表明，植物色彩豐富度(Sig.=0.000＜0.05)、植物多樣性(Sig.=0.032＜0.05)與美景度有顯著相關(guān)性，植物景觀空間層次豐富度(Sig.=0.246＞0.05)、植物與硬質(zhì)景觀協(xié)調(diào)性(Sig.=0.197＞0.05)、對(duì)植物景觀的喜愛度(Sig.=0.523＞0.05)與美景度無顯著相關(guān)性(表3)。因此，各要素對(duì)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園植物景觀美景度的影響度大小為植物色彩豐富度＞植物多樣性＞植物與硬質(zhì)景觀協(xié)調(diào)性＞植物景觀空間層次豐富度＞對(duì)植物景觀的喜愛度。

剔除與美景度相關(guān)性較小的三個(gè)要素之后，重新進(jìn)行以植物色彩豐富度和植物多樣性兩要素為因變量、SBE 值為自變量的多元線性回歸分析，可得回歸方程Y= -3.916 + 0.433X1 + 0.667X3，其中X1為植物色彩豐富度，X3 為植物多樣性，Y 為SBE 值(表3)。

圖2 植物景觀單元中應(yīng)用頻次較高的植物種類Fig. 2 High frequency of plant application in plant landscape units

表3 美景度評(píng)價(jià)景觀要素回歸分析Table 3 Analysis of regression to landscape elements in scenic beauty evaluation

3 討論

美的校園環(huán)境可以為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)、探索、成長空間，其植物景觀美感體驗(yàn)有利于學(xué)生感受美、發(fā)現(xiàn)美、創(chuàng)造美，并在美的環(huán)境下潛移默化養(yǎng)成美的行為、美的語言、美的人格，研究和探索合適的校園植物配置模式有著重要的意義[2]。本文采用基于無人機(jī)航拍的SBE 法對(duì)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)36 處代表性植物景觀進(jìn)行研究，從航拍的立面布局角度探討校園植物景觀，使得評(píng)判者能對(duì)植物空間布局進(jìn)行評(píng)判；從俯視的視角來看，植物群落復(fù)層結(jié)構(gòu)清晰可見，空間布局層次豐富，植物景觀質(zhì)量整體水平良好，師生及市民對(duì)校園植物景觀的美感體驗(yàn)良好。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園植物景觀與校園文化、學(xué)科優(yōu)勢(shì)很好地結(jié)合，反映民眾向往兼具自然和人文氣息的環(huán)境。

校園的本底特色是以棕櫚科植物為主的富有南亞熱帶風(fēng)情的植物景觀，為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)整個(gè)校園植物景觀定下地域特色的基調(diào)，使得校園植物景觀既有地域特色又有豐富的景觀效果。通過線性回歸分析，影響華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園植物景觀美景度的顯著因素為植物色彩豐富度和植物多樣性?？梢?，校園植物景觀的質(zhì)量差異主要體現(xiàn)在植物種類及其色彩豐富度上。植物種類的豐富度越高，植物種植層次越豐富，即喬灌草的合理配合種植營造出立體的復(fù)層結(jié)構(gòu)植物景觀，其美景度值也相對(duì)較高；植物色彩越是鮮活，越能給人以強(qiáng)烈的視覺沖擊，植物景觀的美景度值相對(duì)較高。然而，研究結(jié)果也反映出應(yīng)用無人機(jī)航拍進(jìn)行景觀評(píng)價(jià)的局限性，即較側(cè)重色彩表現(xiàn)和對(duì)比，對(duì)于一些開花較少，色彩對(duì)比不突出，或以聞香為主的植物景觀的評(píng)價(jià)會(huì)有局限性，因此，應(yīng)與樣方調(diào)查相結(jié)合。