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乡村景观评价方法研究综述

2022-09-29李晓颖王志东

中国农学通报 2022年25期
关键词:分析法景观评价

李晓颖,王志东

(南京林业大学风景园林学院,南京 210037)

0 引言

乡村景观是重要的景观类型,乡村景观建设是推进国内乡村振兴建设的重要核心工作之一[1]。21世纪以来,美丽乡村及乡村振兴战略的实施推动着国内乡村景观建设的迅速发展。然而随着城市化的发展,传统乡村景观遭受破坏,许多乡村景观规划设计时,对当地乡村景观特色和文化缺乏深入了解和评价,导致乡村景观形成“千村一面”的局面。乡村景观评价是对被选定区域的乡村景观进行调查分析,运用恰当的景观评价方法,合理评价和挖掘其中价值,为乡村建设提供指导与借鉴。因此,梳理乡村景观评价的不同方法,从源头指导乡村景观保护利用,对乡村振兴具有重要而现实的意义。

1 乡村景观评价研究的发展概况

1.1 国外乡村景观评价研究

美国、英国等西方国家比较早就意识到了乡村景观保护工作的重要性并开始了乡村景观的评价和规划研究。20世纪50年代以来,西方学者从视觉与美学的角度出发,进行了综合经验评价和单因子评价,建立了大量基于视觉定量分析的数学模型[2]。20世纪60年代,美国率先开展了一系列以视觉审美为核心的景观评价,促进了心理物理学派评价方法的发展,Daniel和Buhyoff分别在研究中提出相对成熟的美景度评价法和比较判断法。20世纪60年代中期到70年代,西方国家陆续制定并推出了一系列关于保护环境与风景资源的法律法案或评价管理体系[3],例如1964年美国的《野地法》、1968年英国的《乡村法》以及美国土壤保护局主要针对乡村、郊区景观进行综合评价的LRM管理系统。20世纪90年代开始,英国提出了以定性评价为主,以充分体现乡村景观的“场所感”为主要目的的景观特征评价。1993—1997年欧盟各领域专家学者开始建立涉及乡村景观各要素的多角度、多层次的乡村景观可持续发展综合指标体系[4],GIS、数据可视化、建模等方法技术也在研究中得到广泛应用。

1.2 国内乡村景观评价研究

相比国外,国内的乡村景观评价研究起步较晚,直到20世纪90年代,关于乡村景观评价的理论研究才有相对系统的发展。乡村景观评价涉及美学、生态、人文等多个学科领域内容,但国内乡村景观评价研究主要从景观美学质量、景观生态、景观特征及景观综合评价4个角度进行分析[1,4]。

1.2.1 乡村景观美学质量评价 景观美学质量评价是人们在一定感受能力影响下对视觉美学效果的认识与理解,根据视觉品质来划分景观等级、判断景观美丑的过程,反映了审美主体对不同景观的偏好[5]。乡村景观美学质量评价方法较多,美景度评价法(SBE)、比较评判法(LCJ)、语义分析法(SD)等心理物理学学派的方法较早出现且应用最为广泛。随着乡村景观研究的深入发展,层次分析法(AHP法)、灰色关联度法等理论方法的应用研究也使得乡村景观美学质量评价的评价方法更加多元,同时,虚拟现实技术(VR)、地理信息系统(GIS)、眼动仪等新技术的应用,也为乡村景观美学质量评价方法带来新思路。乡村美学质量的评价方法逐渐向定量与定向相结合、主观与客观相结合的方向发展。

1.2.2 乡村景观生态评价 国内乡村景观生态研究较为深入,评价理论基础和方法技术都比较成熟[6]。基本都是从乡村生态环境的角度出发,强调景观和空间格局的相互关系,包括单要素评价、景观格局评价和综合评价[7]。

单要素评价在对具体环境要素评价中,往往需要进行大量的实地调研和数据观测,常用的方法包括实验分析法、遥感影像技术、地理信息系统方法和统计学方法。乡村景观生态格局评价运用景观生态学板块-廊道-基质模式对乡村景观组成和空间构成属性进行分析,通过景观整体层面评价和斑块层面评价的景观格局指数对乡村景观的面积、边缘、形状、多样性等进行量化分析[8],完成乡村景观生态格局评价,反映乡村景观生态环境的多样性、异质性及破碎化程度,实现景观生态格局的优化。乡村景观生态综合评价是将乡村景观视作景观环境综合体,常运用层次分析法、专家打分法等计算指标权重和各功能的评价值,从生态敏感度、生态适宜性等多层次、多角度构建综合生态评价模型,为乡村景观的生态保护和建设提供理论依据。

1.2.3 乡村景观特征评价 景观特征评价最早于1970年应用于英国曼彻斯特的景观量化评价[9]。它是一种指导性评价,注重乡村景观特征和外在表现的识别、描述和改变,使其区别于其他区域,赋予场地特有的场所感,进而划分区域景观特征类型和景观特征分区[10-11],确保乡村景观的发展能够保持地域性特征。

乡村景观特征评价注重不同尺度下的评价方法和工具的应用。在大尺度上,常通过调查研究、建立空间数据库、构建景观特征指标进行景观特征评价;在小尺度上,多通过实地调研、地理信息系统和遥感图,记录各种乡村景观类型,进行景观特征评价分析。在决策阶段为保证决策的客观性和科学性,多采用AHP层次分析法构建景观特征评价指标模型。

国内乡村面积大,不同地域乡村景观特征差别很大,区分不同地域乡村景观的景观特征是乡村景观规划的前提,也是避免乡村景观“千村一面”,保证乡村景观独立特征的基础所在。

1.2.4 乡村景观综合评价 目前国内外综合评价的方法大致分为主观赋权评价法和客观赋权评价法,其中主观赋权评价法一般定性分析,如层次分析法、模糊综合评判法等;而客观赋权评价法多依据各项指标之间的关系来确定权重,如灰色关联度法与主成分分析法等。其中层次分析法、模糊综合评判法是乡村景观综合评价最常用到的方法。随着多学科相互渗透发展,多指标综合评价体系也在不断完善。刘滨谊等[13-15]2002年提出的AVC理论广泛应用于乡村景观综合评价,具有较高的理论和应用价值,评价全面,评价目的明确。

由于国内各地乡村景观差异显著,乡村景观综合评价是一项复杂的系统工程。因此,对选定的景观区域评价应根据实际情况确定指标,建立一套切实可靠、具有广泛应用价值、能进行合理评价的乡村景观评价体系具有现实意义。

通过对国内外乡村景观评价研究梳理可以发现,国外研究起步早、发展相对完善和深入,评价原理和评价体系研究较为系统。国内乡村景观评价起步较晚但发展迅速,总体来说,乡村景观评价从最初的自然美学角度逐渐发展到生态、社会及综合角度,相对集中于乡村景观质量评价和生态评价,注重定量评价研究。同时乡村景观具有独特的功能和地域环境特点,使得乡村景观评价研究领域、研究尺度、研究对象日趋多样化,各领域研究差异明显,在评价方法上既有不同的部分又有相互交叉的部分,因此通过对乡村景观评价理论和技术方法的梳理,为乡村景观评价方法的选择和指标体系的构建提供理论研究基础。

2 乡村景观评价的理论方法

当前乡村景观评价采用的方法主要有美景度评价法(SBE)[16]、比较评判法(LCJ)、审美评判测量法(BIB-LCJ)[17]、语义分析法(SD)[18]、层次分析法(AHP)[19]、模糊综合评价法[20]、灰色关联度法以及属性层次模型法等,其中应用最广泛的方法是美景度评价法和层次分析法。

2.1 美景度评价法

美景度评价法是由Daniel[21]于1976年提出的一种心理物理学研究方法,它被普遍认为是景观评价中最严格、最准确的方法。SBE法依靠观察者的视觉审美体验和审美判断,强调景观的视觉属性的重要性,并以此作为景观质量评价的基础标准。SBE法多是利用乡村风景图像照片、幻灯片等素材在室内直接进行实验,让被测试者对其进行评分,在此基础上分解景观评价要素并测定各要素量值进行量化,最后给出一个能够反映景观优美程度的美景度量表。SBE法对乡村景观进行评价以大众视角的审美感受作为主要评价标准,而不是少数的专家[22],同时由于乡村景观美景度值的测定也比较客观,能够较真实反映景观美景度,所以美景度评价法在乡村景观评价中被广泛应用,并形成一套较为完整的定量评价方法体系。但是其难以对大量景观照片同时进行评价,且缺乏对乡村景观空间真实、全面感受[23]。

2.2 语义分析法

语义分析法是由奧斯古德于1957年提出的一种心理测定的方法[24]。奥斯古德等认为,不同文化和语言背景的人对概念或词汇具有共同的感情意义[25]。因此语义分析法以语言为尺度,使调查者的心理感受形成定量数据并作为景观评价的依据[26]。

语义分析法的应用一般选择20~40对与所研究乡村景观相关的具有一定可度量性的形容词对,如开放的-封闭的、自然的-人工的等,并把形容词对分为5、7、9、11个等级,对筛选后的乡村景观样本的照片评价,记录并整理数据进行定量分析。由于SD法对乡村景观进行评价可以通过语言尺度获取被调查者的视觉、听觉、空间氛围等多方面的感受,因此对所描述的乡村景观评价更加全面、客观,但是其不足在于形容词对的选择易受测试者的主观影响。

2.3 层次分析法

层次分析法是由Saaty于20世纪70年代提出的一种定性与定量相结合的系统决策分析方法[24]。该方法在乡村景观评价体系的构建中将评价目标和要素分为若干层次,通过逐层分析、对比、量化、排序,构建多层次分析系统来进行定量计算,获得权重值,对乡村景观做出评价。

层次分析法在进行乡村景观评价时,强调乡村景观体系各组成部分相互关系构成统一的系统,并在乡村景观所处环境的基础上进行决策。整个评价过程体现的系统思维使评价的结果更加全面、辩证。同时层次分析法进行评价既完成了定性分析的结果,又发挥了定量分析的优势,通过专家打分赋予各目标和要素一定权重,并使用一致性检验来解决意见不一致的问题,评价过程更加理性和科学,能处理许多传统的评价方法无法解决的问题,在乡村景观综合评价领域应用十分广泛。但是在评价过程中评价专家主观上具有不确定性且定量成分往往较多,计算权重难以确定。

2.4 AVC综合评价法

2002年刘滨谊[27]首次提出以吸引力(attraction)、生命力(validity)、承载力(capacity)三元化提升为目标的AVC理论,主张全面分析景观规划设计中以人为中心的游憩规划设计,以生态为主导的景观资源规划以及各类景观活动的规划设计价值,将旅游、景观、生态三元化作为核心景观要素。陈威[39]以AVC理论为基础分别从吸引力、生命力、承载力3个方面构建4层36个指标的乡村景观AVC综合评价体系,进行景观规划设计要素量化分析,把景观经济、社会、环境的三大效益评价与景观规划设计各要素联系起来进行量化。

AVC综合评价法就是在AVC理论的基础上,结合专家咨询法和层次分析法建立的乡村景观综合评价体系,其运用大致分为3个步骤[28]。(1)准备阶段收集材料和整理现场信息。包括卫星图、地形图等图像资料,以及经济、社会、人文、环境等统计数据。(2)评价阶段采取专家咨询法和AHP层次分析法,通过调研和咨询专家意见,确定评价指标与权重,建立评价指标体系。(3)总结阶段对乡村景观进行客观指标和主观指标评价,形成特定目标的乡村景观AVC综合评价,分析评价结果,提出有针对性的“三力”提升规划策略。该方法定性与定量相结合,在乡村景观评价中实用性强、应用面广。此外,该方法可以与大数据分析和GIS技术相结合,对乡村景观进行空间数据分析,具有较大应用发展潜力。

通过以上分析梳理,总结出美景度评价法、语义分析法、层次分析法、AVC综合评价法4种广泛应用的乡村景观评价方法的优势、不足及适用性,如表1。

表1 乡村景观评价主要理论方法对比

3 乡村景观评价的技术方法

传统理论评价方法为乡村景观评价提供了理论依据,但其阻碍在于主观的景观感受能否真实、客观地反映外在的景观特征,以及能否对景观要素进行足够的数据采集。如今,随着科技进步发展,地理信息系统(GIS)、虚拟现实(VR)、大数据分析、人工智能(AI)等技术方法为乡村景观评价方法提供了新思路,使评价过程参数化、要素化、指标化,进而使主观客观相结合,提高乡村景观评价的效率,也使评价过程更加科学,评价结果更加准确。其中地理信息系统和虚拟现实技术在乡村景观评价研究应用广泛,大数据分析发展迅速,逐渐成为研究前沿热点。

3.1 地理信息系统

地理信息系统(Geographic Information System)是以大量的地理空间数据资源作为基础,对空间对象的属性和信息进行采集、管理、存储、分析、转换、模拟和显示的一种能够综合地处理大量空间数据和信息的现代化计算机系统[29]。

在乡村景观规划建设中,乡村景观评价需要更多的空间信息及其分析成果的支持,而GIS技术的数据采集量大、分析过程客观科学和可视化分析3个优势[30]使其近年来广泛应用于乡村景观评价工作中。它能够快速采集大量基础数据,提供科学准确的基础数据分析,完成了乡村景观数据在不同空间尺度下的数据指标量化。传统的乡村景观评价方法多受到主观层面影响,而GIS技术对评价分析过程进行了量化分析处理,评价结果客观准确。此外,GIS技术还可以与大数据分析技术结合共同分析[31],所评价的数据可以通过VR技术、三维建模等技术完成图片和三维场景表达,实现数据可视化。

随着GIS技术的深度应用和融合发展,GIS技术在乡村景观评价体系中发挥着日益关键的作用,尤其是在大尺度的乡村景观评价中[32],通过对景观数字化和量化指标的构建,运算得出的结果准确度高、可靠性强,是一种定性评价转为定量评价的趋势。

3.2 虚拟现实

虚拟现实(Virtual Reality)技术主要是以计算机信息技术的应用为基础,人工设计和构建一个实时、逼真的三维虚拟空间环境,使用户以一种自然的形态与虚拟空间环境中的任何物体进行交互作用、相互影响,从而获得近乎真实环境的模拟空间环境感受的方法[33]。

在进行乡村景观评价时虚拟现实技术有2个重要优势。(1)在成像时可以通过设备展示完整的场景范围的VR全景图,对乡村景观的季相、植物、水流、气象等完成高度仿真还原,更加逼真、全方位地反映乡村景观的动态环境形态。(2)传统乡村景观评价方法停留在视觉感受,缺乏景色、空间氛围等主观感受,基于地理信息数据分析,虚拟现实技术可以与增强现实技术(AR)结合再现空间、声音、嗅觉等景观要素的真实感受,构建复杂完整三维虚拟空间[34-35],使受测试者可以身临其境的感知景观。

虚拟现实技术在乡村景观评价方面具有技术层面的优势,并在景观古建筑修复、VR教学、VR旅游等领域已经具有相对深入的发展,未来VR技术的革新必将为景观行业的发展带来巨大动力。

3.3 大数据分析

大数据技术是一种从收集、存储、管理、分析等各个方面都远高于其他传统的数据库软件工具能力范围的信息技术数据集合[36],是在AI智能、自动审批等信息技术的加持下,快速准确提取其中有价值部分进行信息处理的技术。

大数据内容复杂多元,依托于多源大数据实现设计资源的整合,在景观评价研究领域具有良好应用前景。通过获取在景观评价层面的移动通讯、定位导航、社交网络、环境感知、数值模拟及景观照片大数据可以反映人群时空活动方式、揭示场地自然人文资源情况、提供人与场地互动关系,有助于充分认识和挖掘场地特征并改善优化景观评价内容。如公共移动应用中的签到数据,可以通过位置信息和活动轨迹数据反映空间热点和用户使用偏好[37],或者根据网络照片数据通过定量分析综合认知场地景观意向[38]。

大数据为乡村景观评价和规划设计提供了新的思路和方法,具有深入挖掘的潜力和极大的可创性。在数据获取方面,大数据可以为乡村景观评价实现多层次多方面的自然、文化资源的数据获取,更好地挖掘乡村景观中的乡土文化和地域特色;在数据处理分析方面,大数据分析与GIS技术和人工智能技术相结合,对海量大数据进行更加高效准确的计算处理,得到的分析结果更加客观且具有说服力;在公众参与方面,大数据革新了信息收集方式,借助网络社交平台,更加直观准确地获取使用者的诉求,并通过大数据量化分析人群的游览偏好、日常行为习惯和场地使用强度等信息,主动发现公众需求,实现广泛而深入的公众参与。

地理信息系统、虚拟现实技术、大数据分析技术在乡村景观评价方法中的应用方法及技术特点如表2。

表2 乡村景观评价主要技术方法对比

4 结论与展望

随着乡村景观的深入发展,新理论新技术的引入,乡村景观评价研究的领域不断拓展,笔者从多种评价方法和角度进行研究,梳理了目前国内乡村景观评价的主要研究领域发现:乡村景观生态评价和美学质量评价的研究发展比较完善和全面;乡村景观特征评价近年来刚刚起步,对挖掘乡村景观本质和特征具有重要意义,但主要依靠主观的决策判断,未来通过地理信息技术等新技术的发展将逐渐走向定量化研究方向;乡村景观综合评价处在发展阶段,由单一评价过渡到多方面、多方法评价的阶段,需要深入研究建立一套适宜国内乡村景观显著地域性特征的评价指标体系。此外,笔者主要整理了近年来乡村景观评价研究中应用广泛、具有发展潜力的理论方法和技术方法,归纳总结出各方法的特点、适用性及在乡村景观评价研究的应用方向,尝试为乡村景观评价方法建立理论基础。

结合乡村景观的特点及研究现状,笔者认为乡村景观评价方法研究领域发展趋势主要有以下3个方面。

(1)多学科交叉、评价方法相互融合。乡村景观评价研究作为一门交叉学科,涉及地理学、生态学、美学等多个领域,只有运用多学科知识、多角度思考,才能全面地对乡村景观进行评价。同时研究方向和理论、技术方法的多元发展,多种评价方法呈现出不同的差异性和适宜性,反映出在乡村景观评价应用实践中,有针对性选择适宜的方法,多种方法综合应用、取长补短是未来乡村景观评价实践应用的必然发展。如SDSBE综合法将语义分析法和美景度评价法相结合,能够减少因个人主观意愿导致的评价结果误差;SBEAHP法将美景度评价法和层次分析法相结合,在量化评价者心理感知的同时降低了外部因素对评价结果的干扰;GIS-AHP法将GIS空间分析技术与层次分析法相结合能够有效分级量化数据,可视化的呈现出评价结果。

(2)量化综合评价。随着学科研究的深入,更加强调乡村景观是一个包含生态、美学、历史、人文等多因素共生的动态发展的复杂系统,对于乡村景观的研究不局限于景观或者生态的演变发展,多层次多指标评价模型的构建以及多目标多属性综合决策方法,如加权叠加分析法、层次分析法、模糊数学法等,在乡村景观综合评价中发挥着越来越重要的作用,综合的系统评价相比单一的专项评价在规划设计实践上具有更加广泛的指导意义。同时新技术方法的介入为乡村景观评价提供了新的研究方法,也使评价过程更加注重量化评价,要求评价结果客观、可靠、高效。GIS、遥感、图像处理技术的广泛应用,有利于实现大尺度、高密度的景观数据的获取和处理,另外人工智能技术能够对设计数据进行高效准确的计算与分析,能够针对复杂问题构建决策模型,使其逐渐深入应用于景观设计领域,并首先在智能景观设计、城市景观精细化修补、景观智慧管理等方向取得进展。可以预见的是,依托人工智能技术构建乡村景观评价模型参与乡村景观规划研究将是未来发展趋势之一。

(3)景观信息数据化与景观模拟可视化。传统的数据是小范围的,往往由简单测量、现场调查、问卷统计等方式获取,采样得到的景观信息数据相对主观且数据量受到限制,制约着景观评价的准确性与客观性,大数据技术在巨大规模数据获取和数据精确化分析处理方面展现出巨大优势,其能够深度挖掘互联网平台及各类社交媒体的海量文本数据和地理位置数据,识别公众对乡村景观偏好和行为模式,依托数据化的景观信息分析为乡村景观评价和规划设计提供了创新性的应用研究能力。同时,所获取的庞大而多元的景观数据信息,给数据的有效提取、处理分析、指导利用带来了新的难题,数据的可视化分析变得尤为重要。GIS作为一门综合性工具需要与大数据技术深度耦合,利用其强大的空间信息处理能力和多因子加权叠加分析,高效完成大数据处理,提取核心要素,为景观可视化分析提供了重要支撑。此外,传统的乡村景观美景度评价、质量评价等多通过现场照片等方式转译完成,虚拟现实技术能够高度仿真还原景观空间环境,在技术上提供了补充,使景观评价过程中的景观三维可视化模拟系统成为可能。

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