基于GIS的城市山地公園視覺景觀評(píng)價(jià)研究①

周文娟

(安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 蕪湖 241002)

0 引 言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種空間信息系統(tǒng)，通過采集地理分布信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使得信息特征更加顯著[1]。目前，該項(xiàng)技術(shù)在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較多，利用此項(xiàng)工具評(píng)價(jià)城市景觀視覺效果，分析當(dāng)前景觀設(shè)計(jì)中的不足，為城市景觀規(guī)劃改進(jìn)研究提供可靠性較高的信息支撐[2]。以某城市山地公園為例，利用GIS工具評(píng)價(jià)城市山地公園景觀視覺效果，作為公園景觀規(guī)劃改進(jìn)參考依據(jù)。

1 視覺景觀評(píng)價(jià)

1.1 景觀視覺概念

景觀視覺包括生態(tài)和感知兩個(gè)層面，用于描述景觀的美度。關(guān)于景觀視覺的評(píng)價(jià)，建立在客觀屬性與主觀視覺感知的關(guān)聯(lián)關(guān)系層面上，利用格局指數(shù)分析法，對(duì)生態(tài)景觀的視覺效果做出評(píng)價(jià)[3]。因此，景觀視覺除了描述對(duì)于景觀美度的敏感程度以外，還增加了生態(tài)效益評(píng)價(jià)，將該項(xiàng)指標(biāo)添加到視覺評(píng)價(jià)體系中，建立新的景觀評(píng)價(jià)體系。該體系的評(píng)價(jià)依據(jù)包括人類主觀感知、景觀空間分布屬性、物理特性等，為了滿足人類需求進(jìn)行科學(xué)判斷，將判斷結(jié)果作為景觀規(guī)劃優(yōu)化依據(jù)[4]。

1.2 景觀評(píng)價(jià)方法

(1)層次分析法

該評(píng)價(jià)方法指的是一種問題分析轉(zhuǎn)化方式，用定量分析取代定性表達(dá)，通過定量分析得到多個(gè)層級(jí)決策方法[5]。從整體結(jié)構(gòu)來看，該評(píng)價(jià)方法是將多個(gè)問題集中到一起，形成一個(gè)系統(tǒng)性決策問題，且層次清晰，以便深入挖掘問題。根據(jù)邏輯關(guān)系，通過對(duì)上一個(gè)層級(jí)問題分析，在下一個(gè)層次生成多個(gè)探究目標(biāo)[6]。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)件判斷矩陣，采用模糊量化方法賦予權(quán)重值，并加以排序，從而得到評(píng)價(jià)工具。

(2)美景度評(píng)價(jià)法

該評(píng)價(jià)方法指的是景觀品質(zhì)與主觀審美之間的相關(guān)性，可以將其理解為景觀感知偏好與物理屬性的關(guān)聯(lián)關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系建立評(píng)價(jià)模型，以此表達(dá)觀察者對(duì)于景觀建設(shè)的認(rèn)同程度。相比于其他評(píng)價(jià)方法，這種方法給出的評(píng)價(jià)結(jié)果更為全面[7]。在實(shí)際應(yīng)用中，使用到的評(píng)價(jià)工具主要有幻燈片與照片播放器，根據(jù)視覺效果給予相應(yīng)評(píng)價(jià)。

(3)GIS空間分析法

該評(píng)價(jià)方法具有較強(qiáng)的綜合分析能力，將實(shí)際景觀在空間中模擬出來，形成三維立體化架構(gòu)，較其它景觀評(píng)價(jià)方法更加直觀清晰，經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，獲取準(zhǔn)確性較高的評(píng)價(jià)結(jié)果[8]。

考慮到每一種評(píng)價(jià)方法都有各自的優(yōu)勢(shì)，且符合城市山地公園視覺景觀評(píng)價(jià)需求，如果可以將3種方法融合為一體，就可以將景觀評(píng)價(jià)建立在形態(tài)、空間位置等較為全面的景觀信息基礎(chǔ)上，與觀察者的審美聯(lián)系到一起，給予可靠性較高的綜合景觀評(píng)價(jià)結(jié)果[9]。按照此研究思路，構(gòu)建景觀評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)，以某城市山地公園為例，對(duì)其景觀給予評(píng)價(jià)。

2 基于GIS的城市山地公園視覺景觀評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)技術(shù)路線

在對(duì)城市山地公園視覺景觀效果作出評(píng)價(jià)時(shí)，首先依據(jù)景觀評(píng)價(jià)需求，建立理論框架結(jié)構(gòu)，從理論層面出發(fā)，分析視覺景觀評(píng)價(jià)需要哪些指標(biāo)，并建立各個(gè)指標(biāo)之間的包含關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系。其次，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。最后，按照某評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)打分，對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采取處理，生成評(píng)價(jià)結(jié)果。以下為景觀評(píng)價(jià)技術(shù)路線：

理論框架結(jié)構(gòu)→確定評(píng)價(jià)指標(biāo)→評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算→評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理→生成評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2 理論框架結(jié)構(gòu)

研究選取視覺生態(tài)、景觀美景度、景觀視覺敏感度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各個(gè)指標(biāo)特性，設(shè)定相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法，從多個(gè)層面來評(píng)價(jià)景觀效果，依據(jù)景觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分別進(jìn)行打分，并生成相應(yīng)分布圖，得到景觀總體視覺評(píng)價(jià)結(jié)果。如圖1所示為視覺評(píng)價(jià)理論框架結(jié)構(gòu)。

圖1 視覺評(píng)價(jià)理論框架結(jié)構(gòu)

圖1中，采用邊緣對(duì)比因子，對(duì)景觀視覺生態(tài)情況進(jìn)行打分；按照景觀相對(duì)距離、相對(duì)坡度、醒目程度、出現(xiàn)幾率4個(gè)層面，對(duì)視覺敏感度進(jìn)行評(píng)價(jià)；關(guān)于美景度的評(píng)價(jià)，則是按照景觀距離不同，將景觀評(píng)價(jià)視角劃分為遠(yuǎn)距離、中距離、近距離，站在不同距離位置處對(duì)景觀植被要素、形體要素、線條要素、實(shí)體等多項(xiàng)要素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)

評(píng)價(jià)方案選取的指標(biāo)見圖1，在一級(jí)指標(biāo)劃分情況下，對(duì)景觀美景度和視覺敏感度兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行二次化拆分，得到二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，美景度的評(píng)價(jià)覆蓋面比較廣，需要從不同距離對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行拆分，并給予相應(yīng)評(píng)價(jià)，從而得到較為精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)結(jié)果。由于景觀要素較多，不同距離景觀評(píng)價(jià)的要點(diǎn)不同，為了減少評(píng)價(jià)工作，對(duì)不同距離下視覺吸引與景觀要素建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，得到如表1所示的相關(guān)性分析結(jié)果。

表1 不同距離視角下視覺吸引與景觀要素相關(guān)性

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

研究采用層次分析法，計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。依據(jù)各個(gè)因子之間的相關(guān)關(guān)系，建立多個(gè)層次評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)。以景觀評(píng)價(jià)作為A層級(jí)，以一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為B層級(jí)，以二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為C層次，以三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為D層級(jí)。按照該層次劃分方法，建立指標(biāo)層次體系結(jié)構(gòu)。例如，視覺生態(tài)評(píng)價(jià)為B層，記為B1；以邊緣對(duì)比因子為C層，記為C1；以人工斑塊、半自然斑塊、自然斑塊作為D層級(jí)，分別記為D3、D2、D1。

通過對(duì)比分析上一個(gè)層次與本層次因素之間的影響大小，經(jīng)過兩兩因素對(duì)比，得到判斷矩陣，利用9標(biāo)度法，生成判斷矩陣。如表2所示為判斷矩陣。

表2 判斷矩陣

假設(shè)判斷矩陣為A=(Aij)n*n，以下為該矩陣的性質(zhì)：

(1)Aij>0；

(2)Aij=1；

(3)Aij=1/Aji

假如判斷矩陣中每一項(xiàng)元素都滿足這3個(gè)公式要求，則認(rèn)為該矩陣屬于一致性判斷矩陣。研究采用一致性檢驗(yàn)方法，計(jì)算指標(biāo)C.I，而后利用表3中平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I求取一致性比例C.R。

表3 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I

利用公式CR=CI/RI計(jì)算一致性比例CR，依據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷當(dāng)前構(gòu)建的判斷矩陣是否有效。當(dāng)計(jì)算結(jié)果小于0.1時(shí)，則代表判斷矩陣為有效，如果大于0.1，則認(rèn)為矩陣無(wú)效。利用上述公式計(jì)算CR，得到結(jié)果小于0.1，所以當(dāng)前構(gòu)建的判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn)要求，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表4、表5、表6、表7所示。

表4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表5 視覺生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表6 景觀美景度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表7 景觀視覺敏感度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.5 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理

關(guān)于景觀視覺評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的處理，研究對(duì)3個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的景觀評(píng)價(jià)，分別給出數(shù)據(jù)處理方案。

(1)視覺敏感度指標(biāo)的評(píng)價(jià)株距處理，取值公式(1)如下：

S1=(Sa∧Sd∧St)∨Sc

(1)

公式(1)中，Sa代表相對(duì)坡度影響評(píng)價(jià)；Sd代表相對(duì)距離影響評(píng)價(jià)；St代表出現(xiàn)幾率影響評(píng)價(jià)；Sc代表醒目度影響評(píng)價(jià)。

(2)美景度評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理，按照二級(jí)指標(biāo)分類不同，分別對(duì)各個(gè)指標(biāo)內(nèi)的打分情況進(jìn)行整理，而后求取平均分值作為美景度評(píng)分結(jié)果。

(3)視覺生態(tài)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理，選取Fragstats計(jì)算工具和GIS操作軟件對(duì)該指標(biāo)下的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲取不同斑塊之間的差異化，得到邊緣對(duì)比度。

3 某城市山地公園視覺景觀評(píng)價(jià)

1)公園區(qū)域概況

以金雞山城市山地公園為例，對(duì)該公園當(dāng)前建設(shè)的視覺景觀作出評(píng)價(jià)。該公園位于市晉安區(qū)金雞山麓，森林覆蓋面積大約86%，總占地面積大約1630畝。在此公園中，可以觀賞整個(gè)城市面貌，自然環(huán)境優(yōu)雅，吸引了很多外地游客和本地市民來此觀光。

2)評(píng)價(jià)準(zhǔn)備

從不同視角采集公園景觀，每個(gè)景點(diǎn)采集圖片數(shù)量大約為10張，保證大部分可視因子涵蓋其中。經(jīng)過整理，每個(gè)經(jīng)典選取角度、景觀對(duì)象不同的5張左右照片作為評(píng)價(jià)依據(jù)。為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性，本次打分人員來自兩個(gè)群體，均為非設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生，本科生和碩士生均為50名，取平均分為最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

3)公園視覺景觀評(píng)價(jià)過程

(1)視覺敏感度評(píng)價(jià)：利用WGS_84坐標(biāo)系繪制公園布局圖，通過專家評(píng)分，分別統(tǒng)計(jì)相對(duì)坡度因子、相對(duì)距離因子、相對(duì)幾率因子、醒目程度數(shù)值。

(2)美景度評(píng)價(jià)：按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，由參加評(píng)價(jià)的人員觀察所有景觀照片進(jìn)行打分，整理打分結(jié)果，得到美景度評(píng)價(jià)分值。

(3)視覺生態(tài)評(píng)價(jià)：首先劃分視覺生態(tài)帶，其次按照景點(diǎn)類別不同，拆分景觀斑塊，最后計(jì)算邊緣指數(shù)權(quán)重比，計(jì)算ECON指數(shù)，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理。

4)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

依據(jù)層次不同，將評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為多個(gè)層次，按照上述評(píng)價(jià)過程，分別對(duì)視覺敏感度、美景度、視覺生態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別處理這3項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理得到總體評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 金雞山城市山地公園景觀視覺總體評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2中，該公園景觀視覺打分結(jié)果在0.7～0.8之間的景觀區(qū)域有飛虹橋、觀晉臺(tái)、紅星臺(tái)、茉莉花臺(tái)。其他景觀評(píng)分較低，并且存在視覺效果不足5分的景觀。因此，該公園的景觀部署需要重新作出規(guī)劃，以這4個(gè)打分結(jié)果較高的景觀作為參考依據(jù)，對(duì)評(píng)分值較低的幾個(gè)指標(biāo)景觀規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié) 語(yǔ)

圍繞城市山地公園視覺景觀評(píng)價(jià)問題展開研究，選取GIS作為研究工具，設(shè)計(jì)景觀評(píng)價(jià)技術(shù)路線和理論框架結(jié)構(gòu)。該評(píng)價(jià)方案選取視覺生態(tài)、景觀美景度、景觀視覺敏感度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，引入層次分析法，建立評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)，并為各項(xiàng)指標(biāo)賦予權(quán)重值，從而提高評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性。以金雞山城市山地公園為例，對(duì)該公園景觀建設(shè)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，仿真結(jié)果顯示了各個(gè)景點(diǎn)的景觀評(píng)價(jià)結(jié)果，可以將其作為公園景觀修建參考依據(jù)。