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2016年8月第4期
林业资源管理
FORESTRESOURCESMANAGEMENTAugust2016No4
基于 GIS的城市山地公园视觉景观评价技术及实证
张 强1,潘 辉2,王燕玲1,李阳骄1,徐 恒1,黄豪璐1
(1福建农林大学 园林学院,福州350002;2闽江学院,福州350108)
摘要:城市山地公园不同于城市公园,也不同于森林公园,既具有原生山地植被类型,又有人为的公共空间的营
造,具有一定特殊性。因此探讨基于GIS技术的城市山地公园视觉景观评价量化技术具有理论价值和实践意义。以福州金鸡山城市山地公园为实例,在中小尺度下对坡度、坡向、高程因子进行模拟,最后用 GIS软件分析和问卷评分结果进行叠加分析,尝试其视觉景观评价技术。研究结果表明,景点4(叠石飞瀑)、10(飞虹桥)、15(晋安台)、19(栖霞台)的视觉景观较好,景点5(森林舞台)视觉景观最差,从而验证了GIS在中小尺度下,在城市山地公园视觉景观评价中应用的可行性,为类似区域的视觉景观评价技术提供参考和依据。
关键词:城市山地公园;视觉景观;GIS中图分类号:TP79;S7599 文献标识码:A 文章编号:1002-6622(2016)04-0128-06DOI:10.13466/j.cnki.lyzygl.2016.04.023
EvaluationTechnologyandDemonstrationofVisualLandscapeofUrbanMountainParkBasedonGIS
ZHANGQiang1,PANHui2,WANGYanling1,LIYangjiao1,XUHeng1,HUANGHaolu1(1CollegeofLandscapeArchitectureofFujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China;2MinjiangUniversity,Fuzhou350108,China)
Abstract:Comparedwithgeneralurbanparkorforestpark,urbanmountainparkhasagreatparticularity,itownsuniquespatialdistribution,ecologicalcomposition,landscapecompositionandclimateenvironmentThus,itisoftheoreticalvalueandpracticalsignificancetoexplorethequantitativetechnologyofurbanmountainparkvisuallandscapeevaluationbasedonGIStechnologyThispapertakesFuzhouJinjiMountainParkasanexample,thedataarequantitatedbasedonthesimulationandapplicationofGIStosmallandmediumscaleurbanmountain’sslopeandaspect,elevation,andthequestionnairescoreobtainedbyhuman’ssubjectivelandscapeperception,andthentheresultswereweightedbasedonGISandquestionnairescoreTheresultsshowedthatthelandscapevisionspot4(Rockerywaterfall),10(FeiHongbridge),15(JinAnstation),19(Qixiastation)wasbetter,whilethespotof5(foreststage)wastheworstTheapplicationindifferentscalesofvisuallandscapeevaluationsystemwereverifiedonthisaccount,andtheresultswouldprovidereferencesandsuggestionsfortheestablishmentofurbanmountainevaluationsystemKeywords:urbanmountainpark,landscapevision,GIS
收稿日期:2016-04-19;修回日期:2016-07-07基金项目:福建省科技厅社会发展引导性项目(2015Y0074)作者简介:张强(1992-),男,安徽九华山人,在读硕士,从事风景园林研究。Email:562041190@qq.com通讯作者:潘辉(1968-),男,福建福州人,教授、博士,硕导,主要研究方向为环境资源管理、生态旅游等。
Email:fjpanhui@126.com
第4期 张强等:基于GIS的城市山地公园视觉景观评价技术及实证
20世纪90年代以来,随着信息技术的突飞猛进,地理信息系统(GIS)技术在生态敏感度评价及景观规划设计中的应用日益广阔[1],利用 GIS技术对大尺度的自然景观或城市景观的视觉景观定量
评价的文献已有报道[2-6]。城市山地公园不同于城
市公园,也不同于森林公园,具有半天然的空间分
布、较稳定的群落构成、多样化的景观镶嵌以及独
特的小气候环境,属于中小尺度的景观类型,多处
于城市与森林的交界处,具有较大的特殊性[7-8]。
对于城市山地公园而言,由于山地环境地形的
原因,民众可以拥有多变的视角和广阔的视野,可
以在多种尺度下(如近、中、远3种尺度)对山地环境进行多性化的探索体验,同时足够的高程可以成
为鸟瞰城市景观的绝佳观景点,成为公园重要景观
点。山地空间具有多元化的特征,包括连续性、间
断性、随机性等特征,高低点之间的空间差异会提
升人们的空间景观感受,其地形的随机起伏的组合
形式,也会产生多元化的视觉体验。城市山地公园
的景观规划设计,不仅要考虑其场地的特殊性,还
要分析符合民众视觉美感体验的多层次动态空间,
将生态保护与资源利用做到有效的平衡,因此对于
城市山地公园的视觉景观的定量化评价和分析具
有理论价值和现实指导意义,类似报道还不多见。
本文以福州金鸡山山地公园为例,探讨 GIS在此类中小尺度下的城市山地公园视觉景观评价中的方
法,为类似研究及城市山地公园的景观规划设计、
生态保护提供参考和建议。
1 研究区概况金鸡山山地公园位于福建省福州市晋安区金
鸡山麓,总占地面积约1087hm2(1630亩),是福州市唯一由环城山脉嵌入市区的山体,公园森林覆盖
率达到863%,是全国少有的山野情趣浓郁的都市型山地公园。公园山地森林中建有福州第一条可
以近距离高空鸟瞰城市面貌的高空步道,其规划总
长14km,具有绝佳的观赏视线。金鸡山山地公园主要高程范围10~116m,属亚热带季风性气候,年平均气温约 16~20℃。地理位置良好、自然环境优越、底蕴深厚、人文景观与自然景观十分丰富。
2 评价方法本文通过将可视因子与地形因子相结合,对金
鸡山山地公园整体视觉景观做出较为合理的量化
分析,借鉴GIS技术在空间处理上具有有效模拟和数据综合分析的能力,满足金鸡山山地公园视觉景
观在地理空间可视化上的模拟和预测。通过有关
资料查阅,将可视因子引入景观感知敏感度[10]作为
参照标准,选取景观感知因子与地形因子作为综合
评价指标。对金鸡山现状下27个景点进行综合分析,基于视觉尺度下的景观评价可以影响人的视
觉,因此主要地形因素选取坡度因子、坡向因子、高
程因子[9]。人对景观的感知是视觉景观评判的重
要指标,通过有关文献[10-11]参考将景观感知因子的
权重设为 05,坡度、坡向、高程因子权重综合为05。根据金鸡山山地公园实际现状,对其视觉景观进行系统性的评价。
21 景观感知因子景观感知主要指:①对已有景观敏感度要基于
研究者位置进行描述,强调特定位置上观察者所能
感知到的综合景观程度。②景观感知不仅考虑景观可视状态和可视几率(视觉感知),还对景观类
型、等级、形态差异以及可视质量对观察者感知程
度的影响[11-12]。笔者主要是对城市景观与森林景
观交界处的敏感区进行视觉景观评价,所以研究对
象相比于传统公园内部的视觉景观评价有所不同,
因此笔者按照空间尺度与多种景观要素的相关
性[13]进行综合分类,以近、中、远3种景观尺度来确定景观感知的评价,如表1所示。22 地形因子
地形作为景观评价下的重要因子之一,它直接
会对游憩者在景区的位置以及视觉景观体验产生
影响,例如,高程、坡度、坡向。作为与地形因子密
切相关的城市山地公园游步道,地形因子对其分布
具有很大限制,陡坡、顺向坡都会对游步道的施工
及安全产生很大影响。步道的分布应尊重原有地
形,尽可能地减少对生态环境的干扰。同时山地公
园游步道跟景点的分布也有着密切的关系,坡度越
大,景观敏感度就会越大,该处的景观显著度就会
越高,被观察的可能性就会越高[14]。本文选取高
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林业资源管理 第4期
程、坡度、坡向作为讨论视觉景观评价的主要影响
因子。
表1 不同视觉吸引要素与不同尺度的相关性Tab1Correlationbetweendifferentvisualattraction
factorsanddifferentscales
景观要素类别近距离景
观尺度
中距离景
观尺度
远距离景
观尺度
实体 √ √ —
边界 — √ √色彩 √ √ √线条 — — √形体 √ √ —
瞬逝自然景象 — — √植被 √ √ —
质地 √ √ —
水体 √ — —
动态景象 — √ √阳光 — — √ 注:“√”号表示为主要影响因素,“—”标注为次要影响因素。
3 金鸡山山地公园实证探讨31 DEM数据与公园现状整合
笔者利用WGS_84坐标系下的10m×10m精度金鸡山山地公园区域数字高程模型(图1)(资料来源:利用 LocaSpaceViewer软件获得 GoogleEarthDEM)。结合公园管理处给予的金鸡山 CAD底图和实地调查获得金鸡山山地公园内部主要游步道
动线与景观点分布,如图2所示。据研究需要将主要景观点特征化为一个位置点。研究区点共有27个,分布在不同游步道动线上。由于本文的研究景
观对象针对城市山地公园的视觉景观评价,要求
DEM图相对精度无须较高、能够清楚表达城市空间与自然山地的地形状况即可。
32 主要地形因子评分首先通过金鸡山山地公园布局示意图对主要
景观点位进行确立,然后通过景观点的位置来对金
鸡山山地公园进行视域分析,由此得出不同可视域
主要可视范围,再通过 GIS对高程、坡度、坡向3类因子进行数据的分级与重分类。最后通过对高程、
坡度、坡向进行评分叠加得出主观的金鸡山公园视
觉景观评分。
图1 研究区数字地形图Fig1Digitaltopographicmap
图2 福州金鸡山公园布局示意图Fig2Jinjishanparklayout
031
第4期 张强等:基于GIS的城市山地公园视觉景观评价技术及实证
321 高程因子评分对高程因子按照由高到低进行赋值,赋值区间
为[0,1]。根据人的主观视觉感受可以知道越高点的视域更广阔,人的视线所能观察到的景观组成与
景观配置越多。通过对金鸡山实际地形的考量与
人的视觉感受相互结合,在越高点所能观测的城市
景观、山地景观及其组合效果会越好,因此视线越
高评价相对更高,所能观看的景观组成越丰富,景
观效果更好。高程点高的评分越高,高程点低的评
分越低。通过对原有地形的分析,金鸡山山地公园
游客可达高程主要分布在10~106m之间,同时参照景观的分布示意图,将高程进行等级重分类并赋
值,赋值区间为[0,1],通过 GIS操作后获得高程得分图,如图2所示。
图3 福州金鸡山高程评分示意图Fig3Jinjishanparkelevationscore
322 坡度因子评分对于坡度因子的分析,首先对金鸡山山地公园
地形进行了观测。其内部有一条贯穿的山脊线;还
拥有狭长的峡谷盆地,公园主体主要由有6座高低不等的山体组成,最高峰为 1064m,最低峰有546m。公园的组成有山腰、山谷、盆地等多种不同地形,所以提供了良好的视觉景观点与景观组成。
参照坡度越大,景观显著度就会越高的原则,同时
考虑到人的可达性与安全性原则。过于陡峭的坡
度在本研究中不予考虑,综合之后对金鸡山山地公
园坡度进行赋值评分,赋值范围[0,1]。得到坡度评分图,如图4所示。
图4 福州金鸡山坡度评分示意图Fig4Jinjishanparkslopescore
323 坡向因子评分金鸡山山地公园主体是以山脊线衍生出的
具有良好视域的城市山地公园,游客可以在游憩
体验的过程中,不仅能感受花草树木等自然景
观,还能俯瞰福州城区的城市人文景观。这种城
市、自然景观交融下的视觉景观对于视点视野的
选择尤为重要,而坡向因子正是决定视野选择的
重要因素。通过地形资料与实地考察,笔者选取
了西北、东南方向为最佳观赏角度,东、西方向较
好、南、北方向一般,东北、西南方向最差。并对
其赋值,赋值范围[0,1]。并按照以上排序对金鸡山坡向因子进行赋值评分,得到坡向得分图,
如图5所示。33 景观感知因子评分
通过对金鸡山山地公园各主要景点附近进行
照片拍摄,拍摄方式以3种尺度下的景观要素来进
131
林业资源管理 第4期
图5 福州金鸡山坡向评分示意图Fig5Jinjishanparkaspectscore
图6 金鸡山地形评示意分图Fig6Jinjishanparktopographyscore
行(表1),从主要景点四周的360°全方位进行拍摄,每个景点拍摄 10张照片。拍摄时做到:①选取光线充足的晴天拍摄,拍摄时间控制在9:00—16:00,拍摄时不使用闪光灯;②直立拍摄,镜头与
坡面平行;③尽量将所有可视因子拍摄在内;④使用同一相机(NikonD5100数码相机)且一律横向拍摄。拍摄完成后,对各个景点的照片进行筛选
整理,将照片按照27个景点分成27组景观评分参考,每组选取4~5张照片。分别邀请了50位园林专业研究生和50位非专业研究生进行打分评价。评分问卷按照不重要、一般、很重要、非常重要 4类进行评判,4类评判标准得分按照 025,05,075,1的等级赋值,赋值区间[0,1]。对问卷进行收集整理后,剔除 3分无效问卷,有效问卷 97份,作为景观感知因子的参照标准。进行计算整
理后得到景观感知得分图,如图7所示。
图7 景观感知得分图Fig7Landscapeperceptionscore
34 综合叠加分析通过前期 GIS对高程、坡度、坡向因子进行
重分类赋值评分,再利用 GIS中的栅格计算器对3类赋值后的数据进行综合叠加得到整个金鸡山地形评分图,如图 6所示。然后对 27个景点进行得分,输出到 Excel表格中进行数据整理,因考虑到 GIS中栅格化的数据生成时会造成一定误差,所以对景点得分值计算时同时考虑临近的数
据栅格并计算其平均值,从而减少 GIS软件操作中产生的误差,确保数据的准确性。然后将景观
感知因子与地形因子得分进行综合计算评分,获
得校正后的金鸡山视觉景观评价综合评分图,如
图8所示。
231
第4期 张强等:基于GIS的城市山地公园视觉景观评价技术及实证
图8 金鸡山视觉景观评分Fig8VisionAnalysisscoreofJinjishanpark
4 讨论与分析视觉景观评价是判断景观优美程度以及游客
体验的重要指标,它反映了公园开发与管理的合理
程度,直接影响到公园的景观质量,同时也是影响
公园发展的重要因素。
通过GIS对地形因子的分析以及与景观感知评价的相结合,得到金鸡山山地公园综合视觉景观量化
评价。将图7与图8中的数据进行对比分析,可以发现景点1、景点5的景观评分明显降低,其分别下降了0059,0106,降幅尤为明显。因为1号景观纯粹由建筑景观与硬质铺面所组成,其植物要素、色彩要素
等其他要素所占比重不多,仅满足了近距离尺度下的
景观要素。同时景观位置没有处于绝佳的地形地理
方位,导致其综合评分下降。5号景观主要因为景观本身是大面积铺装广场、人工成分偏多,景点高程偏
低、四周被山体围绕,仅仅满足了近距离尺度下的实
体要素组合,人为的视觉景观效果不佳。图8中的景点4,10,15,19得分较高,即该景4处视觉景观评价效果较好,景点4满足了近、中尺度下的景观元素组合,坡度、高程因子得分也较高,且增添了水体这一动
态要素,使其整体景观效果有明显提升。10号景点地形高程、坡度、坡向因子得分均较高,且视域开阔,
可以直观的鸟瞰公园山地自然景观与城市景观,满足
3种尺度下的景观要素构成。15号景点因其地理位置良好,满足3种尺度景观元素以外,还提供额外的服务设施,例如休憩餐饮服务。19号景点因其具有良好的坡向因子得分,也满足中、远尺度下的景观要
素组成,因此综合得分也较高。
5 结论视觉景观评价的方法是视觉景观评价的关键,
笔者利用问卷方法与 GIS相结合,对此类山地公园进行量化的视觉景观评价。结合景观感知的定义,
利用不同尺度(近、中、远)的景观元素组合来进行
人的主观问卷评价,对人的主观心理感受进行多尺
度下的量化分析,再通过 GIS对金鸡山公园空间景观组成要素进行合理的评分赋值,然后将两者量化
后的数据进行权重叠加。较为合理地获得了金鸡
山山地公园的视觉景观评价。
由于研究条件与重点的关系,本文仅是尝试性
的针对景观感知下中小尺度的城市山地公园视觉
景观评价,以期为以后此类城市山地公园的规划建
设提供一定的参考和建议。由于金鸡山山地公园
地理环境特征的原因,所以按照3种尺度下的景观要素定义视觉景观的组成,主观上影响了景观感知
(下转第149页)
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第4期 林琪:乌兰察布新区道路绿化功能拓展探究
造型美的特性,合理地运用这些特征,在道路沿线
绿带进行植物配置,创造美丽多姿的自然景观,不
仅能表现平面的、立体的美感,还能表现富有韵律
的美感。道路绿地的上述特点能有效地缓解司机
的不良反应及视觉疲劳,给司乘人员提供一个良好
的视觉空间,面跳跃的植物颜色更能使其提高注意
力,振奋精神,从而利于行车安全和提高交通效率,
避免或减少交通事故的发生。
32 提供优美舒适的室外生活空间1)优美的园林环境城市道路绿化带犹如绚丽多彩的绸缎镶嵌在
城市道路的两侧。优美的园林植物不仅美化了城
市环境,更美化了市民的精神世界。
2)舒适的生活空间城市道路两侧绿化带因道路红线宽度不同,也
各有不同。乌兰察布集宁新区的道路两侧绿化带
多数宽度为15,20,30,50m,这些绿化带多采用的种植模式是后背景种植高大落叶乔木、常绿乔木、亚
乔木、花灌木、地被植物。植物配置既考虑到了四
季有景,更体现了植物景观的层次感和植物的多样
性,极美地装饰了城市景观,但若能使其功能更加
拓展。到以人为本,服务可人的层面,城市绿化带
可谓物尽其用。
在绿化带中大乔木的绿荫下,适量设计自然流
畅的人行小路和休息空间,健身器械,点缀文化小
品,使城市道路成为城市居民又一处舒适清新的室
外生活空间。
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(上接第133页)的构成。同时对此类森林景观与城市景观组合下
的景观敏感区域的景观评价,需要将环境生态效应
考虑到整个评价方法之中。本文仅针对已开发的
景点进行视觉景观评价,没有将生态效应纳入评价
体系之中,如何进一步将生态效应下的视觉景观评
价纳入进城市山地公园规划是值得深入思考的。
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