基于景觀要素的城市公園聲景調(diào)控研究

陳 偉 (美)丹尼奧·溫特巴頓 劉娟娟

“聲景”(Soundscape)概念最先由加拿大著名音樂家和作曲家默里·謝弗(Murray Schafer)于20世紀(jì)60年代末提出，并將其定義為“the music of the environment”。區(qū)別于物理層面上對聲音的認(rèn)識，他認(rèn)為聲音和風(fēng)景一樣，都是景觀，是宏觀世界的音樂作品，即從審美的角度欣賞環(huán)境中的聲音[1]。聲景包含聲音要素、環(huán)境要素和人要素[2]，與聲環(huán)境概念最本質(zhì)的區(qū)別是人與環(huán)境的互動，聲環(huán)境強(qiáng)調(diào)聲音的物理性質(zhì)，而聲景強(qiáng)調(diào)人在其中的感知體驗和對環(huán)境的反饋與重構(gòu)[3]。

人們對環(huán)境的感知不僅通過視覺，聽覺也起著重要作用[4]。良好的聲環(huán)境是城市公園景觀的重要組成部分，具有描繪周圍環(huán)境的作用[5-6]。探索公園景觀要素與聲景的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而調(diào)控和改善聲景，對于優(yōu)化城市聲環(huán)境而言意義重大[7-9]。目前，相關(guān)研究主要圍繞2個方面展開。一是景觀要素與客觀聲音物理指標(biāo)的相關(guān)研究，尤其是景觀要素減噪的相關(guān)研究[10-12]。噪聲控制學(xué)是建筑與環(huán)境設(shè)計中傳統(tǒng)的聲學(xué)研究方法。其中，吸聲、隔聲與隔振是對噪聲與振動實施被動式控制的有效手段[13]。如郭小平、袁玲、袁秀湘等研究了植物主干和枝葉的降噪效果[14-16]；張萬旗發(fā)現(xiàn)“喬木+小喬木+灌木/綠籬”型的植物配置結(jié)構(gòu)降噪效果最好[17]。二是景觀要素與人的聲景主觀感知研究。研究者發(fā)現(xiàn)，人們對聲景的感知不是單一取決于聲壓級，而是聲源類型、適宜性、偏好度及景觀要素等其他因素的共同作用[18-19]。聲景作為景觀的聲學(xué)屬性，其品質(zhì)會影響視覺景觀偏好[20-22]，朱玉潔、劉江等提出，可以通過引進(jìn)人們偏好度高的聲音，如鳥叫聲、風(fēng)聲、水聲等來提升聲景評價[23-24]。聲景與視覺共同作用對使用者起到了心理恢復(fù)性的效果[25]。國外研究者通過虛擬現(xiàn)實手段，提出了聲景對人體健康的潛在恢復(fù)性效應(yīng)[26-27]。

單一聲學(xué)物理指標(biāo)或主觀感知不能全面地對聲景進(jìn)行評價，已有研究者嘗試結(jié)合二者，創(chuàng)新聲景評價方法并提出提升策略[28-31]。而陳怡冰等則提出道路功能與土地利用功能，尤其是道路等級，是聲景形成機(jī)制和影響聲景質(zhì)量的關(guān)鍵所在[32]。

城市公園聲景研究存在以下不足：1)研究落腳點側(cè)重于公園聲環(huán)境特點分析，缺少聲景提升策略；2)公園聲景較為復(fù)雜，不是單一的聲音要素或聲源類型能夠全面展示的，需要系統(tǒng)性地建立客觀聲學(xué)數(shù)據(jù)與主觀感知的聯(lián)系，這是聲景觀研究的另一個難點。

本文以河南省安陽市人民公園為研究對象，對公園聲景從空間和時間2個維度、客觀與主觀2個方面，以及聲音、環(huán)境和人3個要素收集數(shù)據(jù)展開研究。采用了兩階段的觀測，即高密度網(wǎng)格布點的背景聲測量，以監(jiān)測聲景聲學(xué)特征；聲漫步(soundwalk)主觀感知調(diào)查。研究目的是探究典型中國城市公園景觀要素和聲景內(nèi)在聯(lián)系，包括：1)景觀要素如何影響背景聲壓級；2)景觀要素如何影響聲源和聲景感知。本研究繪制了景觀要素影響下的公園聲壓級分布和聲壓級變化剖面圖，并對客觀聲學(xué)數(shù)據(jù)與主觀感知進(jìn)行了相關(guān)性分析，為景觀要素降噪和調(diào)控聲景主觀評價提供堅實有效的依據(jù)。

1 研究方案

1.1 案例公園

河南省安陽市人民公園建于1955年，是安陽市第一個綜合性公園，面積約18.18hm2，其中水體面積占11%，道路廣場占24%，綠地占65%。人民公園年接待游客200多萬人次，為典型的主城區(qū)高頻率使用的城市公園。

公園內(nèi)外具有各種典型的景觀要素，如城市道路、樹林、草坪、水面、廣場、涼亭、橋等。公園外部緊鄰3條城市道路，西側(cè)為單向4車道主干道，北側(cè)和東側(cè)單向雙車道。西側(cè)車流量較大且車速較快，還有公交停靠點，極大影響了公園內(nèi)部聲景的形成和質(zhì)量。公園內(nèi)部景觀要素豐富，包含諸多聲源，形成了生物聲音(biophony，如鳥叫、蟲鳴等)、物理環(huán)境聲音(geophony，如風(fēng)聲、雨聲、流水聲)，以及人造聲音(anthrophony，如交通聲、說話聲、音響聲等)[33]。因此，該公園的聲景研究具有典型性和普適性。本文因研究需要，將公園內(nèi)聲景中的聲源要素分為自然聲、生活聲和機(jī)械聲。公園共識別出3類11種典型的聲源(表1)。

表1 公園內(nèi)主要聲源

1.2 數(shù)據(jù)采集

北方初秋溫度適宜，植物枝葉茂盛，動物較為活躍，公園游人活動豐富，聲源種類多樣。故能夠收集到明顯的聲學(xué)指標(biāo)變化，并感知到豐富的自然聲源，是較為理想的研究時間段。

周末公園游人超載，公園內(nèi)各功能區(qū)均被聚集活動占用，整體分貝高，聲學(xué)指標(biāo)差異不大；生活聲和機(jī)械聲將自然聲湮沒，達(dá)不到聲景感知研究的目的，因此本研究沒有將周末聲景納入研究范圍。

選取2020年9月7—25日中的工作日進(jìn)行錄音、觀察和調(diào)查。采用2個階段對公園內(nèi)的聲景進(jìn)行了數(shù)據(jù)收集：第一階段使用專業(yè)儀器進(jìn)行現(xiàn)場聲環(huán)境測量；第二階段對受訪群體聲景感知進(jìn)行問卷調(diào)查，收集其主觀評價數(shù)據(jù)，以分析人群聲景感知。

1)第一階段：背景聲測量。

聲音的三要素包括響度、音調(diào)和音色。響度(loudness)表示聲音的大小，用聲壓級(音量)表示，以分貝計量，單位dB，人的主觀感受與聲音的大小并非簡單的線性關(guān)系，因此在聲音響度的采樣過程中，加入“頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò)”[34]。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議采用A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，即A聲壓級(LAeq)進(jìn)行聲環(huán)境監(jiān)測，并且作為聲環(huán)境評價的主要評價量[35]?？辈楝F(xiàn)場確定的聲源和景觀要素按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定[36]，將場地劃分為20m×20m的網(wǎng)格(圖1)，根據(jù)公園使用情況，將設(shè)置測量時間為7：00—9：00、10：00—12：00、14：00—16：00和17：00—19：00，共4個時間段。將AWA6228+聲級計放置在網(wǎng)格交叉點離地面1.5m高度進(jìn)行場地背景聲收聲，記錄時間約3min。

圖1 安陽市人民公園景觀要素與布點位置信息

2)第二階段：聲漫步。

聲景評價主要是主觀評價，如2014年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推出的聲漫步方法[分別是方法A、B、C，詳見國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布文件：(Section C.3.1、Section C.3.2、Section C.3.3)[37]]。這些方法已經(jīng)被不同的研究人員在全球范圍內(nèi)廣泛使用[38-39]，3種方法的維度各不相同，方法A和方法B分別是基于1次(在聲漫步開始時)和2次(在聲漫步開始和結(jié)束時)對場地進(jìn)行的聲景感知，方法C是對參與者進(jìn)行非現(xiàn)場的敘述性訪談記錄，只有在參與者十分熟悉該場地音景和景觀的情況下才能完成。

本文結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織中聲漫步的方法A和方法B，制定了調(diào)查問卷。該問卷同時包含結(jié)構(gòu)式和半結(jié)構(gòu)式訪談，記錄了公園使用者對各種聲音源感知和情感評價等內(nèi)容。ISO規(guī)定的聲漫步方法對志愿者要求較高，需要志愿者對聲音敏感，對研究環(huán)境比較熟悉，還需要提前進(jìn)行培訓(xùn)[37]。本次聲漫步調(diào)查篩選了20名志愿者參與，年齡為22～26歲，熟悉該公園的空間結(jié)構(gòu)和各種景觀要素。在正式調(diào)查前進(jìn)行了培訓(xùn)，包括告知調(diào)查步驟及問卷內(nèi)容。

根據(jù)景觀要素和周圍的聲源特征確定了10 個代表性的節(jié)點，按節(jié)點序號制定了聲漫步路徑，在實際問卷訪談前一天進(jìn)行了場地現(xiàn)場熟悉。聲漫步的時間限制在工作日10：00—12：00，該時間段內(nèi)公園的設(shè)備都在正常運行。參與者被指示觀察聲源，分別在10個點中保持安靜并填寫調(diào)查問卷，同時，用AWA6228+聲壓級計在每個暫停位置測量聲環(huán)境約3min。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1)公園背景聲聲壓級分析。

為整體分析公園內(nèi)外景觀要素和聲環(huán)境的關(guān)系，將公園邊界向外延展20m作為緩沖區(qū)。收集到的聲壓級數(shù)據(jù)輸入ArcGIS 10.1，通過使用Kriging插值法得出公園內(nèi)部及緩沖區(qū)背景聲聲壓級的空間分布，繪制該公園各時段聲壓級空間分布圖(圖2)。

2)公園聲景感知分析。

將問卷結(jié)果根據(jù)李克特五點評分量表進(jìn)行賦值統(tǒng)計(1：極少/極不同意/極不喜歡；2：較少/不同意/不喜歡；3：一般；4：較多/同意/喜歡；5：極多/極同意/極喜歡)，得出的數(shù)據(jù)導(dǎo)入IBMSPSS Statistics 23軟件中進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Pearson相關(guān)性分析揭示不同變量之間的關(guān)系。

2 研究結(jié)果

2.1 公園背景聲聲壓級特征

依據(jù)世衛(wèi)組織建議，外部娛樂區(qū)的最大聲壓級為55dB(A)，以及1972年美國頒布的《噪聲控制法》：“噪聲聲壓級建議不超過70dB(A)，以防止聽力受損”[40-41]，將各時間段的測點聲壓級數(shù)據(jù)按照55dB(A)以下、55～70dB(A)、70dB(A)及以上進(jìn)行統(tǒng)計。共測得1 656個聲壓級數(shù)據(jù)，92%的記錄測量值超過55dB(A)。14：00—16：00小于55dB(A)的測量點占比最多，7：00—9：00大于等于70dB(A)的測量點占比最多。

1)各時段聲壓級分布與變化。

7：00—9：00，最大聲壓級82～84dB(A)，分布在公園西側(cè)主入口及節(jié)點2所在區(qū)域；最小聲壓級47～49dB(A)，分布在節(jié)點4所在區(qū)域，公園整體平均聲壓級在68～71dB(A)。剖面節(jié)點A-F最大聲壓級84dB(A)，最小聲壓級58dB(A)，削減了26dB(A)；A'-E'最大聲壓級75dB(A)，最小聲壓級65dB(A)，削減了10dB(A)。

10：00—12：00，最大聲壓級77～80dB(A)，分布在公園主入口及節(jié)點2所在區(qū)域；最小聲壓級47～48dB(A)，分布在節(jié)點5所在區(qū)域，公園整體平均聲壓級在68～69dB(A)。剖面節(jié)點A-F最大聲壓級80dB(A)，最小聲壓級50dB(A)，削減了30dB(A)；A'-E'最大聲壓級74dB(A)，最小聲壓級54dB(A)，削減了20dB(A)。

14：00—16：00，最大聲壓級71～72dB(A)，分布在節(jié)點2 所在區(qū)域；最小聲壓級53～54dB(A)，分布在節(jié)點5和6所在區(qū)域，公園整體平均聲壓級在65～68dB(A)。剖面節(jié)點A-F，最大聲壓級80dB(A)，最小聲壓級50dB(A)，削減了30dB(A)；A'-E'最大聲壓級74dB(A)，最小聲壓級54dB(A)，削減了20dB(A)。

17：00—19：00，最大聲壓級72～73dB(A)，分布在公園西側(cè)主入口及節(jié)點2所在區(qū)域；最小聲壓級47～48dB(A)，分布在節(jié)點5所在區(qū)域，公園整體平均聲壓級在70～71dB(A)。剖面節(jié)點A-F最大聲壓級76dB(A)，最小聲壓級53dB(A)，削減了23dB(A)；A'-E'最大聲壓級74dB(A)，最小聲壓級65dB(A)，削減了9dB(A)。

2)平均聲壓級分布與變化。

圖2-5為該公園4個時值的平均聲壓級分布圖，最大聲壓級84dB(A)，分布在公園西側(cè)主入口及節(jié)點2所在區(qū)域；最小聲壓級47dB(A)，分布在節(jié)點5所在區(qū)域，公園整體平均聲壓級在65～68dB(A)。剖面節(jié)點A-F最大聲壓級80dB(A)，最小聲壓級55dB(A)，削減了25dB(A)；A'-E'最大聲壓級75dB(A)，最小聲壓級60dB(A)，削減了15dB(A)。

3)不同景觀要素影響下的聲壓級變化。

如圖3所示，7：00—9：00與17：00—19：00公園剖面聲壓級變化曲線較為接近，10：00—12：00與14：00—16：00較為接近。節(jié)點B與B'處于同一垂直線，測得聲壓級與聲源類型基本一致。B-C相距80m，以建筑和密集種植的喬木、灌木叢為主要景觀要素，聲音削減了13dB(A)，每20m削減3.25dB(A)。B'-C'相距80m，以廣場、雕塑、行道樹為主要景觀要素，聲音削減了8dB(A)，每20m削減2dB(A)。D-E與節(jié)點C'-H均以水面為主要景觀要素，D-E距離60m，聲音削減了2dB(A)，每20m削減0.6dB(A)。H-C'距離120m，聲音削減了8dB(A)，每20m削減1.3dB(A)。

2.2 基于聲漫步的公園聲景感知要素相關(guān)性

景觀偏好、愉悅感知、放松程度、聲景評價、自然聲感知和聲景適宜性在圖形中的線段走向趨勢大致相同；聲壓級、機(jī)械聲感知度、生活聲感知度、壓力感知的變化曲線走向趨勢大致相同(圖4)。聲景的聲源類型與聲壓級大小極大地影響了聲景評價、聲景適宜性和情感感知(表2)。

表2 相關(guān)性分析表

圖4 聲漫步節(jié)點聲景感知評價及聲壓級

2.2.1 聲壓級與聲景感知

聲壓級與壓力感知、機(jī)械聲感知、生活聲感知呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減；與自然聲感知、聲景評價、愉悅感知、聲景適宜性、景觀偏好呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減。

2.2.2 聲源感知與聲景感知

自然聲感知與愉悅感知、聲景評價、放松程度、景觀偏好和聲景適宜性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減；與機(jī)械聲感知、壓力感知、生活聲感知和聲壓級呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減。

機(jī)械聲感知與壓力感知、生活聲感知和聲壓級呈顯著正相關(guān)，相關(guān)次數(shù)依次遞減；與自然聲感知、愉悅感知、聲景評價、景觀偏好、放松程度、聲景適宜性呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減。

生活聲感知與機(jī)械聲感知、壓力感知、聲壓級呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減；與自然聲感知、愉悅感知、聲景評價、放松程度、景觀偏好、聲景適宜性呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次遞減。

機(jī)械聲感知與其他變量的負(fù)相關(guān)系數(shù)較生活聲感知更為顯著。

3 討論

3.1 利用景觀要素調(diào)控聲景的支撐依據(jù)

3.1.1 依據(jù)一：景觀要素削減背景聲聲壓級

聲音在公園傳播過程中，由于氣體介質(zhì)(空氣)和固體介質(zhì)(植物和構(gòu)筑物等景觀要素)的影響，存在聲衰減和聲阻抗效果，導(dǎo)致背景聲壓級消減，起到降噪效果。尤其是密閉的樹林、景墻和綠籬等有一定高度和封閉性的景觀要素有效阻礙了聲音的傳播，聲壓級下降明顯，平均20m削減3.25dB(A)；地被植物、廣場、道路等低矮稀疏的景觀要素阻礙聲音傳播效果一般，平均20m削減2dB(A)；水面對阻礙聲音傳播效果最差，平均20m削減1.3dB(A)。本研究通過20m×20m高密度的網(wǎng)格測量點監(jiān)測得出數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的可靠性，可以作為城市公園降噪設(shè)計的參考依據(jù)。

3.1.2 依據(jù)二：背景聲聲壓級顯著影響公園聲景感知評價

背景聲聲壓級與公園聲景感知呈顯著相關(guān)性。聲壓級越大，聲景感知越消極；聲壓級越小，聲景感知越積極。如在公園內(nèi)聲壓級最小的節(jié)點5和8，聲壓級在47～50dB(A)，受訪者放松程度和愉悅度高，聲景適宜性和聲景評價較高；而在聲壓級較大的節(jié)點1、2和10，聲壓級在80～83dB(A)，受訪者放松程度和愉悅感知低，聲景適宜性和聲景評價較低。因此，公園聲景設(shè)計應(yīng)盡量降低聲壓級，使公園背景聲聲壓級處于人們感到舒適的范圍內(nèi)，提升聲景感知評價。

3.1.3 依據(jù)三：自然聲感知提升公園聲景感知評價

人們對自然聲非常喜愛，自然聲感知越高，放松程度和愉悅感知越高。節(jié)點5、6、7和8，被受訪者評為自然聲感知高的節(jié)點，其放松程度、愉悅感知更高，聲景適宜性和聲景評價也較高，節(jié)點1、4和10，被受訪者評為機(jī)械聲和生活聲感知較高的節(jié)點，人們給出的放松程度、愉悅感知、聲景適宜性、聲景評價均偏低，并且機(jī)械聲感知度高的節(jié)點比生活聲感知度高的節(jié)點放松程度、愉悅感知、聲景適宜性、聲景評價更低。因此，加強(qiáng)自然聲感知在公園感知和體驗中具有重要作用。

3.1.4 依據(jù)四：景觀偏好影響聲景感知評價

景觀偏好低的節(jié)點，不理想聲源更容易被注意；反之，景觀偏好高的節(jié)點，不理想聲源更容易被忽略?，F(xiàn)場機(jī)械聲與生活聲較為嘈雜的節(jié)點3、5和7處，景觀偏好打分較高，自然聲聲源感知評價位于前列，聲景評價打分較高。

3.2 利用景觀要素調(diào)控城市公園聲景策略

有學(xué)者提出，根據(jù)聲景的定位，針對不同情況運用正、負(fù)、零3種設(shè)計方法對聲景進(jìn)行設(shè)計[42-43]。正設(shè)計是在原有的聲景中添加新的聲要素；負(fù)設(shè)計去除聲景中與環(huán)境不協(xié)調(diào)、不必要、不被希望聽到的聲音；零設(shè)計是對聲景按原狀保護(hù)和保存，不做任何更改。根據(jù)這3種改善聲景的方法，提出運用景觀要素削減公園的不理想聲音。

1)策略一：基于降噪機(jī)制，調(diào)控景觀要素，削減聲景中不理想聲音聲壓級。

圖3-1 Ⅰ-Ⅰ剖面各時段聲壓級變化圖

圖3-2 Ⅱ-Ⅱ剖面各時段聲壓級變化圖

在機(jī)械聲與生活聲感知占比較大的區(qū)域，如聲漫步節(jié)點1、2、10等，噪聲來源于汽車行駛及公園內(nèi)機(jī)械聲和生活聲，可運用樹冠低且密集種植的喬木、假山和景墻等景觀要素，阻擋不理想聲音的傳播，減少寬闊道路、廣場及低矮植被等景觀要素的運用，從而消減不理想聲音的聲壓級。

2)策略二：基于自然聲形成機(jī)制，調(diào)控景觀要素，增加理想聲源。

在原有的聲景中添加自然聲聲源，從而降低人們對不理想聲源的感知。如節(jié)點7處，雖然錄音中出現(xiàn)的機(jī)械聲與生活聲占比較大，但大多數(shù)受訪者在節(jié)點7的自然聲感知度大于機(jī)械聲與生活聲的感知度。這是由于受訪者在此處感知到較多的理想聲音(如鳥鳴、鴨子叫聲、水聲和風(fēng)吹樹葉的聲音等)，從而降低了對不理想聲音的感知。因此，可在不理想聲源較多的區(qū)域，如距離公園外城市道路較近的聲漫步節(jié)點2、3、10，通過引入更多的自然聲聲源來降低道路上產(chǎn)生的機(jī)械聲與生活聲感知。如增添水景觀設(shè)施，引入水流聲，優(yōu)化綠地和水體，為鳥類、昆蟲等發(fā)聲動物提供更好的棲息地，增加自然聲聲源。

3)策略三：基于注意力機(jī)制，利用景觀要素提高視覺吸引力，從而降低聽覺上對不理想聲音的感知。

在不理想聲音較多的區(qū)域加入景觀偏好高、能夠吸引人群視覺注意力的景觀節(jié)點，降低人們對不理想聲音的感知。

4 結(jié)語

4.1 研究不足

以往參與聲漫步的志愿者，如Banu Chitra[39]等挑選的志愿者，多為風(fēng)景園林專業(yè)學(xué)生，其目的是能夠更準(zhǔn)確地對景觀要素進(jìn)行描述和評價。本研究選取聲樂專業(yè)的志愿者，目的是能夠更準(zhǔn)確地對聲景進(jìn)行描述和評價。但是這2類人群均為20歲左右的專業(yè)人士，或許并不能代表普通游人。未來的研究可以更為關(guān)注其他人群，如老人、兒童等。

4.2 研究展望

聲景學(xué)是一門交叉學(xué)科，主要涉及聲學(xué)、環(huán)境心理學(xué)和風(fēng)景園林學(xué)等，進(jìn)一步推進(jìn)聲景學(xué)研究需要立足于風(fēng)景園林學(xué)科，結(jié)合相關(guān)學(xué)科理論與方法。運用景觀要素調(diào)控聲景是一個重要的切入口。探索景觀要素調(diào)控聲景的理論與方法，如景觀要素的降噪機(jī)制、自然聲景形成機(jī)制等，才能在公園等園林景觀設(shè)計初期關(guān)注聲景品質(zhì)，也能夠在景觀改造過程中通過景觀要素提升聲景品質(zhì)。風(fēng)景園林學(xué)有潛力在聲景學(xué)研究和公園綠地空間聲景提升方面扮演更加重要的角色。

注：文中圖片均由陳偉拍攝或繪制。