杭州西湖公園綠地春季植物群落色彩量化分析

周江浩 蔡建國 張雨熙 舒美英

摘要 選取杭州西湖花港觀魚及太子灣公園典型植物群落為研究對象，利用Matlab自擬程序提取植物群落圖像色彩，結(jié)合SBE美景度評價分析植物群落色彩與公眾視覺偏好的相關(guān)性。結(jié)果表明：群落樣地的色相占比以黃色系和黃綠色系為主，明度和飽和度主要為中飽和度—低明度模式；美景度評價結(jié)果表明，植物群落春季視覺景觀質(zhì)量較好，紅色（H1）、橙紅色（H2）、橙色（H3）、橙黃色（H4）、灰色（GR）占比及春花類植物物種數(shù)量與美景度評價結(jié)果呈顯著正相關(guān)，綠黃色（H7）、草綠色（H8）與美景度評價結(jié)果呈顯著負相關(guān)。最后提出杭州西湖公園綠地植物群落色彩優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞 植物群落；色彩量化；美景度評價；杭州西湖

中圖分類號 S688? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2024）11-0117-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.11.025

Quantitative Analysis of Spring Plant Community Color in the Green Space of Hangzhou West Lake Park

ZHOU Jiang-hao1，CAI Jian-guo1，2，ZHANG Yu-xi1 et al

（1.School of Landscape and Architecture，Zhejiang A&F University，Hangzhou，Zhejiang 311300;2.Landscape and Architecture Institute Co.Ltd.，Zhejiang A&F University，Hangzhou，Zhejiang 311300）

Abstract The typical plant communities of Hangzhou West Lake Flower Port and Prince Bay Park were selected as the research objects，and the Matlab self-simulated program was used to extract the image color of plant community，and the correlation between plant community color and public visual preference was analyzed based on SBE beauty evaluation.The results showed that the proportion of hue in the community plot was mainly yellow and yellow-green，and the brightness and saturation were mainly medium saturation-low brightness mode.The results of beauty evaluation showed that the quality of the visual landscape of plant communities in spring was good，and the proportion of red （H1），orange-red （H2），orange （H3），orange-yellow （H4），gray （GR） and the number of spring flowers were significantly positively correlated with the beauty evaluation results，and green-yellow （H7） and grass green （H8） were significantly negatively correlated with the beauty evaluation results.In this regard，the color optimization strategy of plant community in Hangzhou West Lake Park was proposed.

Key words Plant communities;Color quantification;Beauty evaluation;Hangzhou West Lake

基金項目 國家自然科學(xué)基金項目“基于植物固碳能力和群落碳匯作用分析的低碳城市園林植物景觀模式研究——以杭州西湖風(fēng)景名勝區(qū)為例”（31270743）。

作者簡介 周江浩（1999—），男，浙江溫州人，碩士研究生，研究方向：風(fēng)景園林植物應(yīng)用。*通信作者，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事植物景觀設(shè)計和生態(tài)效益評估、植物多樣性、家庭園藝研究。

收稿日期 2023-08-07

植物作為景觀中最重要的元素之一，通過色彩、質(zhì)感和形式傳達審美情懷。植物的色彩是人主觀視覺的第一特征，是影響景觀視覺質(zhì)量的重要因素［1］。與其余景觀要素不同，植物是自然因素的體現(xiàn)，并且有著豐富的四季變化［2］。春季是植物景觀重要的觀賞季節(jié)，春季花卉色彩是人們最關(guān)注的景園色彩之一［3］。近年來，已有大量關(guān)于公園綠地植物色彩觀賞特征及應(yīng)用的研究［4］，但針對植物群落春季色彩特征的研究仍相對較少，且少有研究開展春季植物群落色彩與公眾視覺偏好間的相關(guān)性分析。筆者針對杭州西湖花港觀魚及太子灣公園植物群落進行色彩量化解析，結(jié)合SBE美景度評價提取優(yōu)質(zhì)植物群落，并提出相應(yīng)景觀色彩優(yōu)化策略，以期為城市公園綠地植物群落景觀色彩提升改造提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

西湖風(fēng)景名勝區(qū)位于杭州市區(qū)西部，與杭州城區(qū)緊密相融，為首批國家級重點名勝風(fēng)景區(qū)之一。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，植物資源豐富［5］。太子灣公園、花港觀魚公園位于杭州西湖西南面，是杭州重要的風(fēng)景游憩地，2處公園植物景觀規(guī)劃建設(shè)至今已有數(shù)十年，公園內(nèi)植物物種豐富，植物群落季相變化明顯，色彩鮮明。

1.2 群落樣地設(shè)置

在公園內(nèi)選取12個色彩典型的植物群落進行實地調(diào)查，樣地以道路、水體等景觀要素為邊界，保證群落樣地的完整性。群落樣地根據(jù)立地位置分為草坪邊緣群落、臨水群落、景觀建筑邊緣群落。調(diào)查記錄樣地內(nèi)的植物物種組成、植物數(shù)量、空間位置關(guān)系、生活型及植物觀賞特征。

1.3 研究方法

1.3.1 群落照片采集。

于3月15日至4月26日選取晴朗少云或光線條件較好的陰天對典型群落樣地進行照片取樣，拍攝時間為10：00—15：00，視點高度固定170 cm，拍攝角度均為順光。拍攝共得到389種照片，對群落照片進行白平衡及顏色校正，剔除照片內(nèi)天空、園路等植物要素以外的內(nèi)容［6］。從拍攝的照片中選取能代表群落樣地春季色彩特征的照片進行量化分析。

1.3.2 色彩量化方法。

HSV色彩模式相比于其他色彩模式，更貼近人眼的視覺感知特性，適合應(yīng)用于植物群落色彩量化解析［7］。HSV色彩模型將色彩信息歸為3種屬性，即色相H、飽和度S和亮度V，可用三維空間坐標系統(tǒng)表示［8］。將HSV顏色模型非均勻分化為H∶S∶V=19∶4∶4，共304種色彩。量化色彩中，有些顏色是人眼難以區(qū)分的。當(dāng)明度在B0區(qū)間，顏色接近黑色，飽和度在S0區(qū)間，顏色接近白色或灰色。對明度飽和度在B0及S0區(qū)間的相似顏色歸一化處理為黑色（BR）、白色（WR）及灰色（GR），最終得到174種顏色（圖1）。利用Matlab R2021b軟件，編寫色彩量化自擬程序，將群落樣地春季景觀照片導(dǎo)入程序，得到色彩量化結(jié)果。

1.3.3 色彩要素指標選擇。

選擇色相比例（Hi）、飽和度比例（Si）、明度比例（Vi）、冷暖比例（R）、鄰近色比（RN）、互補色比（RC）等指標量化群落色彩構(gòu)成［9-11］（表1）。根據(jù)鄰近色比與互補色比值關(guān)系，確定群落色彩調(diào)和類型。

1.3.4 SBE美景度評價。

將春季植物群落照片通過線上問卷平臺，向?qū)I(yè)組及非專業(yè)組評判人員進行發(fā)放［12］。專業(yè)組人員及非專業(yè)組人員各設(shè)50名。問卷評價尺度共設(shè)5個等級，為非常不喜歡、不喜歡、一般、喜歡、非常喜歡，分別對應(yīng)1～5分。評判人員根據(jù)自身感受對每張照片進行打分。為消除不同個體間評價標準的差異性，對評價結(jié)果進行標準化處理［13］：

Zij=（Rij-J）/Sij? （1）

J=1nni=1Rij （2）

Sij=1n-1ni=1（Rij-J） （3）

式中：Zij為第j個評判人員對第i張照片的標準化得分；Rij為第j個評判人員對第i張照片的打分值；J為第j個評判人員對所有照片打分值總和的平均值；Sij為第j個評判人員對所有照片打分值的標準差。

采用等差法將美景度劃分為5個等級，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，分別代表最好、好、一般、差和最差［14］。等級劃分公式為

Xi=［SBEmax-SEBmim×（Ai-20%）+SEBmin，SEBmax-SBEmin×Ai+SBEmin］（4）

式中：Xi為等級，i?、?、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，對應(yīng)的AI～AV為100%、80%、60%、40%、20%；SBEmax為美景度評價最大值；SBEmin為美景度評價最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落色彩組成特征

2.1.1 群落色彩總體構(gòu)成。

西湖花港觀魚、太子灣公園春季植物群落的色相整體占比表現(xiàn)為H5（黃色）＞H6（黃綠色）＞H7（綠黃色） ＞H4（橙黃色） ＞H3（橙色） ＞H8（草綠色） ＞H9（綠色）＞H14（藍色）＞H2（橘紅色） ＞H1（紅色） ＞H10（藍綠色）＞H13（藍青色） ＞H12（青色），其余色相占比均值小于1%（圖2）。調(diào)查群落的春季色彩以黃色系和黃綠色系為主，分別占比24.57%和23.68%。

群落飽和度整體占比表現(xiàn)為S2（中飽和度）＞S1（低飽和度）＞S3（高飽和度）＞W(wǎng)R（白色），明度整體占比表現(xiàn)為V1（低明度）＞V2（中明度）＞BR（黑色）＞GR（灰色）＞V3（高明度）。2個公園植物群落的明度與飽和度偏向于中飽和度—低明度的構(gòu)成模式。

2.1.2 不同群落色彩構(gòu)成。

通過比較各群落色相占比可知（圖3），春季L1、L4、L5、L8、L10、L11主色相為黃色，L3、L6、L12主色相為黃綠色。樣地落葉類植物配比大于常綠類植物，植物群落優(yōu)勢種為雞爪槭（Acer palmatum）、無患子（Sapindus saponaria）、垂柳（Salix babylonica）等落葉類喬木，這些樹種春季萌發(fā)的新葉呈黃綠色，奠定了群落整體黃色及黃綠色的基調(diào)。L7、L9主色相為綠黃色，2處樣地常綠類植物配比大于落葉類植物，群落優(yōu)勢種為樂昌含笑（Michelia chapensis）、楓楊（Pterocarya stenoptera），這2種植物的春季葉色呈綠黃色，構(gòu)成群落的整體色彩。L2花港觀魚雪松大草坪群落春季主色相為橙色，樣點配植多株東京櫻花（Prunus × yedoensis），群落主色相受東京櫻花花色的影響。

比較各群落飽和度、明度（圖4）可知，66.67%的樣點春季表現(xiàn)為中飽和度—低明度類型，與群落總體飽和度、明度特征一致，僅25.00%的樣點為低飽和度—低明度類型，8.33%樣點為中飽和度—中明度類型。

2.1.3 群落色彩調(diào)和關(guān)系。

調(diào)查樣地春季色彩在冷暖色構(gòu)成上表現(xiàn)為暖色系為主體，冷暖色比為1∶10～1∶4，部分樣地冷暖色比在1∶2～2∶3。量化樣地照片的鄰近色比與互補色比，大部分群落春季色彩鄰近色比在20%～40%，互補色比在1%以下，說明花港觀魚公園、太子灣公園內(nèi)植物群落色彩主要為鄰補色調(diào)和關(guān)系。

2.2 群落色彩美景度評價

2.2.1 群落美景度調(diào)查結(jié)果。該研究共發(fā)放100份問卷，回收有效問卷93份。分析圖5中2組SBE標準化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2組評判人員對不同群落的SBE評價結(jié)果曲線波動較為一致。進一步對2組SBE評價結(jié)果進行方差分析，發(fā)現(xiàn)2組樣本間均未表現(xiàn)出顯著性差異，說明評價人員是否具有專業(yè)背景并不影響美景度評價結(jié)果。

春季12處植物群落樣地美景度為-0.562 9～0.523 4，對美景度結(jié)果進行等級劃分，等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的范圍分別對應(yīng)（-0.562 9，-0.345 6］，（-0.345 6，-0.128 4］，（-0.128 4，0.088 9］，（0.088 9，0.306 1］，（0.306 1，0.523 4］。從照片美景度散點分布可知（圖6），春季西湖群落樣地評價結(jié)果主要分布在等級Ⅲ、Ⅳ，且數(shù)量分布曲線略偏左，可知西湖花港觀魚公園、太子灣公園植物群落春季整體美景度評價較好，側(cè)面體現(xiàn)出西湖植物景觀的匠心營造［15］。

2.2.2 景觀色彩模型構(gòu)建。

利用Spearman系數(shù)分析SBE美景度值與色彩指標、群落物種構(gòu)成指標的相關(guān)性，結(jié)果表明（表2），SBE值與H1（紅色）比例（P=0.008）、H2（橘紅色）比例（P=0.007）、H3（橙色）比例（P=0.002）、H4（橙黃色）比例（P=0.004）、GR（灰色）比例（P=0.011）、春花類植物物種數(shù)量（P=0.037）呈顯著或極顯著正相關(guān)，與H7（綠黃色）比例（P=0.020）、H8草綠色比例（P=0.031）呈顯著負相關(guān)，與其余色彩構(gòu)成要素?zé)o顯著相關(guān)性。

將植物群落照片SBE評價結(jié)果作為因變量，以上相關(guān)性要素作為自變量，采用多元線性回歸構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。利用SPSS 22軟件作向后逐步回歸，剔除存在共線性的自變量，最終得到H4橙黃色比例與春花類植物物種數(shù)量2項影響因素。構(gòu)建回歸模型公式為SBE值=-0.639+5.335H4+0.060春花類物種數(shù)量。模型的VIF值＜5，容忍度＞2，說明該模型指標間不存在共線性，且各因子P<0.05，與SBE值存在顯著正相關(guān)。因此，該回歸模型在統(tǒng)計學(xué)上是有效的。

2.3 優(yōu)質(zhì)植物群落色彩特征分析

SBE美景度評價中，L4、L10植物群落評價得分高，L4為濱水植物群落（圖7），植物物種組成：廣玉蘭+濕地松+雞爪槭+紫葉李+垂柳+紫薇+西府海棠+碧桃+東京櫻花—錦繡杜鵑+佘山羊奶子+金鐘花+金邊胡頹子+山茶+茶梅+南天竹+闊葉十大功勞—闊葉山麥冬，駁岸邊緣栽植有西府海棠（Malus×micromalus）、碧桃（Prunus persica ‘Duplex）等春季觀花植物，春季開花時群落內(nèi)紅色系和橙色系色相突出，且明度較高，易構(gòu)成明顯的視覺焦點。植物群落前景搭配有雞爪槭、垂柳等新葉黃色的植物，背景種植廣玉蘭（Magnolia grandiflora）、雪松（Cedrus deodara）等明度、飽和度較低的樹種，在色彩空間分布上強調(diào)中景區(qū)域的色彩。L10群落位于太子灣公園逍遙坡（圖8），植物物種組成：楓楊+香樟+無患子+榔榆+東京櫻花+水杉+雞爪槭+桂花+大島櫻—沿階草+郁金香+黃水仙，群落下層大面積種植郁金香（Tulipa gesneriana）、黃水仙（Narcissus pseudonarcissus）等觀花地被，草坪邊緣中層叢植東京櫻花，上層種植楓楊、無患子等樹種，為喬—灌—草的復(fù)層垂直結(jié)構(gòu)，在視覺層次上形成前景綠—中景橙黃及橙色—背景黃綠色的色彩空間布局。在色彩組成上，2個群落主色相均為H5（黃色），占比均大于30%，H4、H3占比大于10%，群落色彩的鄰近色比遠大于互補色比，為鄰補色調(diào)和類型。

3 結(jié)論

色彩量化結(jié)果表明，春季杭州西湖公園綠地植物群落的色相占比以黃色系和黃綠色系為主，暖色系色彩比重大于冷色系色彩，所有群落樣地均為鄰補色調(diào)和關(guān)系。植物群落的明度和飽和度主要為中飽和度—低明度的構(gòu)成模式。由于各群落樣地常綠樹及落葉樹配比差異，群落的主色相有所區(qū)別。植物群落物種組成以落葉樹為主，主色相多為黃色或黃綠色；以常綠樹為主，主色相多為綠黃色。

由美景度評價結(jié)果可知，春季西湖公園綠地植物群落視覺景觀質(zhì)量較好。對美景度評價進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，H1、H2、H3、H4、GR、春花類植物物種數(shù)量與美景度評價結(jié)果呈不同程度的正相關(guān)，H7、H8與美景度評價結(jié)果呈顯著負相關(guān)。對優(yōu)質(zhì)植物群落分析發(fā)現(xiàn)，公眾更喜歡主色相黃色，點綴有橙黃色及橙色系春花類植物的群落。

針對上述色彩量化解析及評價結(jié)果，筆者提出春季植物群落景觀色彩優(yōu)化建議：①重視中下層觀花類植物的應(yīng)用。中下層植物高度相比上層植物更貼合人的視覺觀賞尺度，且杭州地區(qū)在亞熱帶氣候條件下，十分適合薔薇科、杜鵑花科等高觀賞價值植物的生長。植物群落在原有植被的基礎(chǔ)上，適當(dāng)點綴紅色系、橙黃色系的開花植物，可有效改善春季視覺質(zhì)量。②注重上層落葉喬木的季相變化特征。植物群落的整體色彩受上層植物葉色影響，而落葉喬木季相變化明顯，春季葉色以黃色及黃綠色為主。充分利用落葉植物的季相變化特點，有助于營造層次豐富、色彩多變的植物群落。③重視植物群落的色彩空間布局。春季觀花類植物色彩明艷，與園林植物葉色形成對比關(guān)系，采用點植或叢植形式可構(gòu)成群落的視覺焦點。

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