基于GIS與AHP法的城市山地公園復(fù)愈性環(huán)境影響機(jī)制研究

黃 碩，成林莉，董建文，陳小燕，吳曉文，鄭 宇

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院/園林學(xué)院，福建 福州 350002；2.閩江學(xué)院，福建 福州 350108；3.華強(qiáng)方特設(shè)計(jì)院(廈門)有限公司，福建 廈門 361000；4.福建頤瓚網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，福建 福州 350000)

隨著城市化進(jìn)程地不斷推進(jìn)，2019 年中國城市常住人口已經(jīng)達(dá)8.484億，城鎮(zhèn)化率達(dá)60.60%[1]。在城市化建設(shè)快速推進(jìn)的同時(shí)，擁擠的環(huán)境、噪音以及快節(jié)奏、高壓力的現(xiàn)代生活是引起不同慢性病與精神類疾病的重要原因，同時(shí)還會(huì)影響社會(huì)的安定[2]。城市山地公園作為城市公園中的一類，有別于山地森林公園、山地風(fēng)景保護(hù)區(qū)以及平地公園屬于城市綠地范疇的公園綠地類型，其服務(wù)對(duì)象更多的是城市居民，與城市的聯(lián)系更為密切[3]，城市山地公園給城市居民提供獨(dú)特的休閑空間，并且在促進(jìn)人們進(jìn)行健康運(yùn)動(dòng)方面也發(fā)揮著積極作用。目前國內(nèi)外對(duì)城市山地公園的研究主要涉及植物景觀、雨洪管理、景觀空間、路網(wǎng)布局、多重環(huán)境[4-9]等方面。在復(fù)愈性方面國內(nèi)外都進(jìn)行了比較多的研究，包括廠房窗戶，自然環(huán)境與建筑環(huán)境，鋪裝廣場(chǎng)、水際、植物群落景觀[10]等，但有關(guān)山地公園復(fù)愈性景觀方面的研究較少,多集中于社區(qū)公園、大學(xué)校園、森林公園[11-12],且研究方法多為單一憑經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的問卷調(diào)查。在景觀視覺敏感度方面，對(duì)可行性的量化操作方法和標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判[13]、山體破壞面修復(fù)策略[14]、景觀視覺資源價(jià)值[15-16]都有研究。景觀視覺敏感度與人的主觀關(guān)注度、所處位置與社會(huì)關(guān)注度相關(guān)[17-18]，因此景觀視覺敏感度是構(gòu)成景觀資源開發(fā)保護(hù)重要依據(jù)，與復(fù)愈性環(huán)境構(gòu)建有緊密聯(lián)系。本研究運(yùn)用GIS空間分析法與AHP法，將景觀視覺敏感度與復(fù)愈性景觀評(píng)價(jià)相結(jié)合，嘗試從主觀與客觀、宏觀與微觀、技術(shù)與人工3個(gè)角度進(jìn)行研究，構(gòu)建城市山地公園復(fù)愈性要素、景觀視覺敏感度與復(fù)愈性評(píng)價(jià)三者之間的結(jié)構(gòu)模型，并以福州金雞山公園為例進(jìn)行模型驗(yàn)證，來探討三者之間的關(guān)系及影響機(jī)制，更加全面反映各類要素對(duì)城市山地公園景觀復(fù)愈性的影響，從而為城市山地公園的建設(shè)、管理及規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況與電子數(shù)據(jù)獲取

金雞山公園位于福建省福州市晉安區(qū)金雞山麓，呈東北至西南走向，總占地面積約為140 hm2，植被豐富，森林覆蓋率高達(dá)86.3%，園內(nèi)規(guī)劃長達(dá)14 km的步道，不僅為游客提供了良好的休閑健身場(chǎng)所，也成為公園一道靚麗的風(fēng)景線，是以登高攬勝、山地健身、文化娛樂和休閑活動(dòng)為定位目標(biāo)，集康養(yǎng)、休閑、旅游、娛樂等功能于一體的綜合型山地公園[19]。

利用WGS_84坐標(biāo)系下金雞山公園DEM、金雞山CAD底圖、金雞山公園內(nèi)部主要游步道路線與景觀點(diǎn)分布圖(數(shù)據(jù)來源分別為：中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)、福建省地理信息中心、金雞山公園管理處)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地理配準(zhǔn)、幾何較正、裁剪邊界、重分類等操作。

2 研究方法

2.1 問卷調(diào)查法

2.1.1 問卷構(gòu)成 本研究中問卷主要包括5個(gè)部分，分別為人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征調(diào)查、景觀視覺敏感度因子評(píng)價(jià)、復(fù)愈性要素篩選、復(fù)愈性要素感知、復(fù)愈性評(píng)價(jià)。其中景觀視覺敏感度因子評(píng)價(jià)和復(fù)愈性要素篩選為專家問卷，復(fù)愈性評(píng)價(jià)量表主要參考黃章展等[20]修正后的量表。于2020年1月1-15日在金雞山公園內(nèi)進(jìn)行發(fā)放，共發(fā)放680份問卷，有效問卷665份，有效率97.8%。采用SPSS22.0和AMOS24.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及概念模型的驗(yàn)證分析。

2.1.2 問卷樣點(diǎn) 根據(jù)地理位置及景點(diǎn)構(gòu)建情況，選取金雞山公園現(xiàn)有主要的12個(gè)景點(diǎn)作為樣本節(jié)點(diǎn)(表1)。

表1 金雞山公園樣本節(jié)點(diǎn)

2.2 GIS空間分析法

空間分析法是基于ArcGIS軟件對(duì)地理空間現(xiàn)象進(jìn)行定量研究。本研究利用ArcGIS10.6計(jì)算金雞山公園景觀視覺敏感度[21]，對(duì)范圍區(qū)的高程數(shù)據(jù)、道路、景點(diǎn)等矢量或柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度坡向分析、緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑距離分析、可視性分析、重分類以及柵格計(jì)算。

2.3 層次分析法

利用問卷調(diào)查所得數(shù)據(jù)，得到各因子指標(biāo)權(quán)重[22]通過進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析將金雞山公園每個(gè)景點(diǎn)的單因素得分乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，得出各個(gè)景點(diǎn)基于GIS的整體視覺景觀排名。

根據(jù)專家意見，利用YAAHP12.4對(duì)景觀視覺敏感度因子進(jìn)行層次模型構(gòu)建，并計(jì)算權(quán)重(表2)，經(jīng)過一致性檢驗(yàn)，矩陣合理有效。通過整理相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)歸納，以自然斷點(diǎn)法為輔助，結(jié)合金雞山公園的實(shí)際情況劃分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

表2 景觀視覺敏感度因子權(quán)重

表3 景觀視覺敏感度分級(jí)

2.4 結(jié)構(gòu)方程模型

結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)也被稱為潛變量模型結(jié)構(gòu)方程模型，最初在心理學(xué)和社會(huì)學(xué)研究方面得到廣泛應(yīng)用，之后也開始應(yīng)用于生態(tài)、環(huán)境和恢復(fù)性評(píng)價(jià)研究[23-26]。景觀視覺敏感度與復(fù)愈性效應(yīng)有直接或間接的關(guān)系，城市山地公園要素與景觀視覺敏感度相互聯(lián)系，從而影響山地公園的復(fù)愈性效應(yīng)，據(jù)此建構(gòu)城市山地公園環(huán)境復(fù)愈性效應(yīng)影響機(jī)制概念模型(圖1)。

圖1 概念模型

綜合以上分析，提出以下3種假設(shè)：

H1:城市山地公園復(fù)愈性要素對(duì)景觀視覺敏感度有正向影響；

H2:城市山地公園復(fù)愈性要素對(duì)復(fù)愈性評(píng)價(jià)有正向影響；

H3:景觀視覺敏感度對(duì)復(fù)愈性評(píng)價(jià)有正向影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀視覺敏感度分析

3.1.1 單因子分析 通過對(duì)各因子的量化分析可知各因子敏感度在金雞山公園的分布(圖2)，在相對(duì)坡度因子中，金雞山公園大部分區(qū)域?yàn)橹衅呙舾卸?，大多?shù)的節(jié)點(diǎn)也位于敏感度較高的區(qū)域。在相對(duì)距離因子中，高敏感與低敏感區(qū)域差值較小，S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S10、S11、S12 為高敏感，S1、S9為較高敏感，大部分的節(jié)點(diǎn)都處在道路附近，通達(dá)性較好。在相對(duì)機(jī)率因子中低敏感和中低敏感占比較大，金雞山公園的大部分區(qū)域不能被看到；S1、S5為高敏感，S2、S4、S6、S9、S11為較高敏感，S3、S8、S10、S12為中敏感，S7為較低敏感，大部分的節(jié)點(diǎn)能夠被看到且出現(xiàn)機(jī)率比較大。在醒目度因子中，高敏感區(qū)域占比極小，為0.03%，低敏感占比最大，為52.06%，S10為較高敏感度，S9為中敏感度，S1、S2、S3、S5、S6、S7、S9、S11、S12為較低敏感，S4、S8 為低敏感，金雞山公園大部分景點(diǎn)醒目度不夠高。

圖2 景觀視覺敏感度各因子量化分級(jí)

3.1.2 景觀視覺敏感度綜合分析 總體而言，金雞山公園大部分區(qū)域?yàn)橹衅呙舾卸葏^(qū)(圖3、表4)，在金雞山公園一期和二期開發(fā)區(qū)域大部分區(qū)域?yàn)橹衅兔舾卸葏^(qū)，三期為高敏感度區(qū)；在12個(gè)節(jié)點(diǎn)中S7為Ⅴ級(jí)敏感區(qū)，S2、S4為Ⅳ級(jí)敏感區(qū)，S3、S8為Ⅲ級(jí)敏感區(qū)，S5、S9、S10、S12為Ⅱ級(jí)敏感區(qū)，S1、S6、S11為Ⅰ級(jí)敏感區(qū)。其中T3>T1>T2,S11景觀視覺效果最佳，S7景觀視覺效果最差。

3.2 復(fù)愈性評(píng)價(jià)分析

將問卷數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS22.0所得結(jié)果如表5所示。在3大類型中，T1>T3>T2，根據(jù)12個(gè)節(jié)點(diǎn)的得分來看，從高到低依次為S2>S5>S9>S11>S3>S10>S1>S12>S4>S6>S8>S7，其中S5遠(yuǎn)離性最強(qiáng)，S2延展性、魅力性得分最高，S11兼容性最強(qiáng)，S7在遠(yuǎn)離性、延展性、魅力性、兼容性4個(gè)方面均為最弱。

圖3 金雞山公園視覺敏感度分級(jí)

表4 金雞山公園節(jié)點(diǎn)景觀視覺敏感度排名

表5 金雞山公園各節(jié)點(diǎn)復(fù)愈性評(píng)價(jià)得分

3.3 數(shù)據(jù)信效度分析

將問卷數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS22.0和AMOS24.0進(jìn)行信度和效度分析。結(jié)果表明，景觀視覺敏感度的可靠性系數(shù)Cronbach's α為0.714，復(fù)愈性要素的可靠性系數(shù)較高(Cronbach's α>0.8)，復(fù)愈性評(píng)價(jià)中遠(yuǎn)離性、延展性、魅力性、兼容性的可靠性系數(shù)分別為0.903、0.808、0.886、0.837，說明調(diào)查問卷具有較高的信度。

內(nèi)容效度反映變量能否代表所要測(cè)量的主題或內(nèi)容，可通過各測(cè)試題項(xiàng)與總體得分之間的相關(guān)系數(shù)來衡量[27]。由表6可以看出，各單項(xiàng)與總體得分均在0.01水平下顯著相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)均>0.300，說明量表具有良好的內(nèi)容效度。收斂效度反映量表某個(gè)維度的不同變量之間的相關(guān)性[28]，要求標(biāo)準(zhǔn)化的因子載荷>0.500，數(shù)值越高越精準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合AVE和組合信度來進(jìn)行檢驗(yàn)。自然性因子的AVE<0.400，其中B5、B6、B7、B9、C14的標(biāo)準(zhǔn)化因子載荷<0.500，同時(shí)B6、B7的t值絕對(duì)值<1.96，綜合考量，剔除以上幾個(gè)因子。

3.4 模型檢驗(yàn)

本研究中，模型的總體擬合度采用正太擬合指數(shù)(NFI)，擬合優(yōu)度指數(shù)(GFI)，可比擬合指數(shù)(CFI)，增量擬合指數(shù)(IFI)，和均方根誤差擬合(RMSEA)[29-30]。采用極大似然估計(jì)法對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合度，經(jīng)修正后模型的擬合指標(biāo)如表7所示，GFI、NFI值為0.874、0.865，<0.9的建議值，但在0.8以上仍可以接受，構(gòu)建的結(jié)構(gòu)方程模型較為理想。

3.5 模型結(jié)果

通過極大似然法對(duì)模型進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果如圖4。自然性因子和感知性因子對(duì)景觀視覺敏感和復(fù)愈性評(píng)價(jià)都為正向影響，但人工性因子對(duì)景觀視覺敏感度和復(fù)愈性評(píng)價(jià)為負(fù)向影響，故H1、H2假設(shè)不成立，表明人工性因子過多或者設(shè)置不當(dāng)會(huì)降低景觀視覺敏感度和復(fù)愈性評(píng)價(jià)；景觀視覺敏感度對(duì)復(fù)愈性評(píng)價(jià)成正向影響，H3假設(shè)成立，景觀視覺良好會(huì)對(duì)復(fù)愈性評(píng)價(jià)產(chǎn)生積極影響。

表6 模型信效度及驗(yàn)證性因子分析結(jié)果

表7 模型擬合指數(shù)

圖4 城市山地公園復(fù)愈性環(huán)境影響機(jī)制模型標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)估計(jì)路徑

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

1)修正后的自然性因子刪除了水體要素，由植物和動(dòng)物要素組成，植物對(duì)景觀視覺敏感度和復(fù)愈性評(píng)價(jià)的影響大于動(dòng)物要素，其中B1植物色彩豐富和B3植物造型豐富的系數(shù)分別為0.74、0.81，有較大的影響；人工性因子產(chǎn)生負(fù)向的影響，鋪裝(0.85)和設(shè)施(0.79)對(duì)人工性因子的影響較大(圖4)，公園中過多的人工元素或者不合理的人為設(shè)置會(huì)破環(huán)公園原有的景觀，通過合理安排硬性設(shè)施能夠改善公園的景觀效果。通過改善山地公園景觀視覺敏感度能夠?qū)ι降毓珗@復(fù)愈性景觀產(chǎn)生影響，調(diào)整各要素，可使游覽者產(chǎn)生不同的心境變化。

2)公園復(fù)愈性整體評(píng)價(jià)中得分高低從大到小依次為遠(yuǎn)離性(4.68)、魅力性(4.53)、兼容性(4.37)、延展性(4.35)，其中S2(5.27)為瀑布景觀，節(jié)點(diǎn)元素多，復(fù)愈性評(píng)價(jià)得分最高，S7(3.64)為廟宇，節(jié)點(diǎn)隱蔽，硬質(zhì)元素較多，復(fù)愈性評(píng)價(jià)得分最低(表5)。在影響機(jī)制研究中，遠(yuǎn)離性(0.84)、延展性(0.85)、魅力性(0.87)和兼容性(0.81)均能夠有效反應(yīng)公園的復(fù)愈性性評(píng)價(jià)，其中魅力性(0.87)對(duì)復(fù)愈性評(píng)價(jià)的影響最大(圖4)。公園有足夠的吸引力，能夠集中注意力，吸引游憩者是復(fù)愈性環(huán)境的必備條件；遠(yuǎn)離性、延展性、魅力性和兼容性都具備的環(huán)境對(duì)游憩者的健康評(píng)估有重要影響。

3)山地公園要素與復(fù)愈性環(huán)境在自然因子與感知因子方面有正向影響，也可以通過景觀視覺敏感度對(duì)復(fù)愈性環(huán)境評(píng)價(jià)產(chǎn)生影響，其中出現(xiàn)機(jī)率和相對(duì)距離相關(guān)性最大，說明景點(diǎn)與游覽路徑的設(shè)置非常重要，可達(dá)性要高。

4)利用GIS與AHP結(jié)合進(jìn)行分析，涉及主觀與客觀、宏觀與微觀、技術(shù)與人工3種不同的角度，可以直觀地獲得山地公園各景點(diǎn)的優(yōu)劣情況，同時(shí)顯示出各景點(diǎn)在哪些方面有優(yōu)勢(shì)和不足。通過這2種方法獲取的結(jié)果與公園的實(shí)際情況基本相一致，利用評(píng)價(jià)結(jié)果可以為山地公園規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)，從而進(jìn)行針對(duì)性的開發(fā)保護(hù)和改造提升，提高公園的效能，使其發(fā)揮更大的作用。

4.2 討論

隨著城市化的發(fā)展，居民壓力增大，更多相關(guān)行業(yè)研究工作者將研究重點(diǎn)放在城市公園復(fù)愈性潛力的挖掘。將景觀視覺敏感度與復(fù)愈性要素、評(píng)價(jià)相結(jié)合，利用GIS和AHP法，從主觀與客觀、宏觀與微觀、技術(shù)與人工3種不同的角度，探索城市山地公園復(fù)愈性環(huán)境影響機(jī)制，為山地公園景觀節(jié)點(diǎn)提升設(shè)計(jì)及改造策略提供思路，更加科學(xué)生態(tài)的提升山地公園的服務(wù)品質(zhì)，緩解城市居民的壓力。

通過研究調(diào)查，復(fù)愈性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的獲取主要以調(diào)查問卷的形式，采用相關(guān)與測(cè)試人體心理與生理變化的專業(yè)器材，能夠提高準(zhǔn)確性，日后對(duì)于景觀視覺敏感度與復(fù)愈性環(huán)境之間的關(guān)系可以進(jìn)行更加細(xì)致深入的探討。

本研究主要從復(fù)愈性要素、景觀視覺敏感度、復(fù)愈性評(píng)價(jià)3個(gè)維度進(jìn)行探討，在研究過程中發(fā)現(xiàn)2個(gè)問題：由于樣本量和復(fù)愈性要素因子選擇問題，3個(gè)維度之間的系數(shù)會(huì)相對(duì)較小，之后的研究中可以選擇更多類型的因子，進(jìn)行大量樣本檢測(cè)；每一個(gè)維度都包含不同的指標(biāo)因子，那么這些因子之間是否有跨維度的顯著正向或負(fù)向關(guān)系，它們之間的系數(shù)又是多少，后續(xù)可以進(jìn)行更多的研究調(diào)查。