史 可，左国良，胡海辉*

(1.中冶西北工程技术有限公司，内蒙古 包头 014010；2.东北农业大学园艺园林学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

园林植物是公众走进自然、放松身心的重要选择，在城市景观营造中具有不可替代的作用。随着人们对于城市植物景观的认知与审美的不断提升，丰富多彩的植物景观逐渐取代过去单一绿色的植物景观。在高节奏、高压力的生活背景下，人们逐渐把目光转向自然景观，希望借助色彩丰富的植物景观来释放压力，从而得到身心的舒缓放松。植物色彩也是衡量植物群落景观季节性变化的一项重要指标。光作用于人眼会引起一种视觉特征，称之为色彩。它相比形状、大小等其他要素更强烈地刺激人类的视觉神经[1]。因而，从植物色彩角度，对哈尔滨城市公园植物景观色彩进行主观评价和美景度模型构建，分析植物色彩影响指数与景观美学质量之间的关系，探讨城市公园植物色彩配置的多种模式，能够为园林植物种植设计提供参考。

目前，关于植物色彩评价研究主要集中在色彩调和理论和景观评价两方面。色彩调和理论的评价方法以审美角度为出发点，探讨如何将色彩关系(邻补色、对比色、类似色)实际应用在植物景观设计中，以达到更好的植物景观色彩效果[2]。关媛元等[3]以孟塞尔色彩调和理论为基础，针对其中“画面中的所有颜色混合之后产生中性灰是色彩和谐的重要指标”这一基本原理，对具体植物景观实例进行验证，为植物景观色彩优化提供了一定的参考。郑晓红[4]归纳梳理了近现代色彩调和论的研究成果，提出该理论研究易受到历史、地理与文化等社会因素的影响，一切研究的前提均以美学为基础，故存在一定的片面性。

近年来国内外主要从视觉美学和量化实践层面上对植物色彩景观评价展开了相关研究，土耳其学者Engin Eroglu(恩金·埃罗格鲁)[5]对迪兹杰市内的植物季相景观与色彩变化进行了定量的研究，提出了植物色彩是影响公众在四季景观中美学体验的最重要因素。郑宇等[6]对陕西省秋季景观林的色彩量化与视觉评价进行阐述，对最优色彩斑块主色调和最佳色彩面积比例进行分析。郑瑶[7]运用英国皇家园林协会(RHS)比色卡法分析重庆地区秋季植物色彩特征，通过美景度评价法测定公众对于植物组合的主观感受，得出最优植物组合景观中主色彩的比例大小。张元康等[8]利用R语言解译色彩信息，探讨贵阳市春季植物的色彩变化规律及物候特征。赵秋月等[9]从色彩层次感、主色彩布局、与周围环境色彩对比程度、鲜艳感以及色彩数量等多个方面探讨对植物景观色彩美景度的贡献值，应用美景度评价法(SBE法)对福州市西湖公园植物组合进行评价，探讨色彩要素对公园植物组合景观质量的影响。总体来看，现有的植物色彩研究多是针对单一植物的色彩量化研究，缺乏对植物组合色彩配置的综合考虑；且鲜有探讨植物色彩量化值与公众审美之间的相关关系等方面研究，现已不能完全满足公众的审美需求。

因此，本研究选取哈尔滨具有代表性的城市公园中典型植物组合为研究对象，采用ColorImpact色彩辅助软件提取各植物组合色彩的特征属性。从公众的审美角度出发，构建色彩影响指数与景观美学质量SBE值的视觉景观质量评价模型，探索植物景观色彩构成与公众审美态度之间的相关关系，从而优化哈尔滨城市公园植物色彩配置。以期帮助景观决策者解决植物色彩在规划设计中存在的问题，同时也为哈尔滨构建生态园林城市提出探索性的新思路。

1 材料与方法

1.1 研究区样地概况

选择哈尔滨主城区的城市公园进行初步调查，根据专家和当地公众的意见，选取区域范围内口碑较好的城市公园，并依据建成时间、地理位置、功能类型和规模大小等因素，选取各城市公园的典型植物群落，进行植物群落景观色彩调查。在实际调研过程中，重点选择植物景观层次感强、高低错落、游人数量较多以及公众普遍喜欢的植物群落为选择依据，最终选取了26个植物群落作为研究城市公园植物色彩的对象。具体地点为：古梨园(5处)、中东铁路公园(4处)、兆麟公园(8处)、体育公园(4处)、群力丁香公园(3处)、太平公园(1处)、清滨公园(1处)。

1.2 研究方法

1.2.1 景观图片采集与处理

已有研究表明，以彩色照片为媒介的图片分析法的景观质量评价具有一定的可靠性[10-11]，但光照、环境、游客等因素均会影响评判，故对图片进行规范操作才能保证图片之间的可比性[12]。2019年5—11月对以上典型公园进行实地踏查以及照片拍摄，拍摄季节为春、夏、秋3季。根据物候期来确定拍摄的时间，以5、8、11月分别代表春、夏、秋3季。拍摄时，选择晴朗少云的天气，主要拍摄时间为10:00—16:00，由同一人直立站位并采取相机横向拍摄，拍摄高度为1.6 m，且所有群落选取同一拍摄位置与角度，同步记录样地概况和物种组成。

共拍摄658张照片，后期选择代表性的植物景观图片，剔除不清晰和光线不好的图片，最后得到78张图片，并对拍摄的照片进行编号。另外，本研究利用Photoshop软件将每张图像中的天空统一设置成白色，用于后期的图片色彩量化分析，提高整体研究的科学性。

1.2.2 问卷调查

目前关于美景度评价的相关研究表明，不同类型的评判者对景观的评价相对统一，并无显著差异，并且在校大学生与一般公众的审美差异不显著[13-14]。笔者选择美景度评价法(scenic beauty estimation method，简称SBE法)[15]对城市公园植物景观色彩进行评价，采用网络问卷的形式，借助问卷星平台发放问卷并打分。在问卷评价前期，向评判者进行问卷内容及评分标准的简要说明，主要侧重于色彩的美景度评价。采用随机调查的形式共收集130份问卷，排除评判者对所有植物景观响应不加以区别判断的问卷8份，统计整理得到122份有效问卷，回收有效率达93.8%。

调查问卷主要由评判者的基本信息和样地美景度的评价两部分组成，问卷采用7分制的评价等级进行评判(-3～3)，其中-3分为最低分，3分为最高分，数值越高，代表公众对植物景观色彩的喜爱程度越高，具体的评分标准见表1。

表1 美景度评价等级值表

1.2.3 美景度值计算

景观本身的特征和评判者的主观审美尺度会直接影响美景度值的评判，为避免各评判主体审美的个体差异性而导致评价结果量化标准不统一，采用SBE值的计算方法中的图片分析法对评判结果进行统一标准化计算，将研究中的一张图像代表一种景观，得到所有评判者对各植物景观色彩样本的美景度标准化值[16-17]。具体计算方法如下：

ESBEi=(EMZi-ZBMMZ)×100。

式中：EMZi为第i个景观的算数平均值；Ccpik为评判者对第i个景观的评值为k或者高于k的累计频率；f(Ccpik)为累积正态分布频率；m为评值的总等级数，本研究中m=1，……，7分别对应等级分值3，……，-3；ESBEi为第i个景观的原始SBE值；ZBMMZ为基准线组平均Z值。

在正态分布累积的过程中，当处于最低等级时，Ccpik=1，Z=∞，Z值无效，所以不考虑这个等级的Z值；当出现Ccpik=1或者0时，采用Ccpik=1-1/(2N)或者Ccpik=1/(2N)来进行Z值的计算，其中N为评判人数。

1.3 色彩数据的量化

1.3.1 色彩要素提取的方法

HSB色彩模型是最贴合人眼对色彩感知能力的，所以本研究采用HSB色彩模型作为植物组合色彩量化研究的色彩模式。本研究参照田玉敏等[18]的量化方法，将HSB色彩模型采用非均匀的色彩划分成H(色相)∶S(饱和度)∶B(明度)=16∶4∶4的区间范围，共获得256种色彩。用同一区间范围内的代表颜色来进行每一个色彩区间的划分，方便后期色彩数据量化与分析(图1)。

图1 各区间范围内代表色彩类型

1.3.2 植物色彩组成要素指标的选择

本研究选用ColorImpact软件完成了提取城市公园植物色彩的第1步，并采用HSB色彩模型来描述植物详细的色彩特征。根据划分的非均匀量化的色彩区间，把颜色划分为不同的区间范围，将3个色彩分量加权为一维特征矢量，即L=H×Gs×GB+S×GB+B。式中，H、S、B分别表示色相、饱和度及明度，Gs、GB分别表示S、B的量化等级数，两个等级都是4，因此，最终的表达式为：L=16H+4S+B。由此可以看出，色相的权重分布最大，色相是区分色彩特征的主要因素[19]。

本研究以色彩构成要素[20]为主要依据，参考相关文献资料[21]以及景观行业相关专家意见，通过总结前人对色彩特征的相关研究，以色相性质为主来选取色彩量化指标，主要通过色相比例(Hi)、主色相比例(MHi)、邻近色比例(NHi)、互补色比例(CHi)、冷暖色比例(THi)、色彩多样性指数(H′)、色彩均匀度指数(E′)、饱和度比例(Si)、明度比例(Bi)和背景比例(Rs)等指数来反映色彩特征(具体公式及相关符号说明见http://nldxb.njfu.edu.cn)。为了简化图像运算和分析，由于肉眼很难识别色彩像素占比过小的色彩，在图像分析时将色彩像素占比<1%的色彩忽略不计，在获取色彩量化数据的基础上，对每个指标因子进行定量化计算。

1.4 数据处理

采用等差法[12]将美景度值划分为5个等级，其中“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ”分别代表景观美学质量“很美、美、一般、难看、很难看”。哈尔滨不同季节的植物景观美学质量的得分范围为-76.43～92.36，等级Ⅰ(很美)、Ⅱ(美)、Ⅲ(一般)、Ⅳ(难看)、Ⅴ(很难看)对应的美景度值的范围分别为(58.61，92.36]，(24.85，58.61]，(-8.91，24.85]，(-42.67，-8.91]，(-76.43，-42.67]。

2 结果与分析

2.1 景观美景度值等级划分

在各等级的箱线图(图2)中美景度值分布适中，没有显著差异值，且分布等级状态合理，从密度曲线中可以看出美景度值在等级Ⅲ中分布最集中，其次是等级Ⅱ和等级Ⅴ，等级Ⅰ所占比例极少。整体来看，评判者对哈尔滨城市公园植物景观色彩评价处于一般水平，但仍有部分植物景观得到了公众的认可，还需进一步提高研究区范围内的植物景观色彩质量水平。

图2 美景度各等级美景值及分布密度曲线

2.2 植物色彩组成与美景度值之间的关系

2.2.1 相关性分析

将色彩量化值与美景度值进行相关性分析(表2)，色相指数(H)、饱和度指数(S)、植物色彩数量(NC)、主色相比(MHi)、冷暖色比(THi)与SBE值呈现极显著或显著相关关系，而与其余景观色彩要素无显著相关性。除色相指数(H)之外，饱和度指数(S)、植物色彩数量(NC)、主色相比(MHi)和冷暖色比(THi)与SBE值都呈现不同程度正相关，其中，饱和度指数(S)和植物色彩数量(NC)与之呈现极显著的正相关关系。本研究中选取与美景度值有显著相关或极显著相关的要素进行后续分析，其余不相关要素予以剔除。

表2 植物色彩组成与SBE值的相关性分析

通过多重比较分析(图3)，色相指数(H)在等级Ⅱ和等级Ⅳ时与其他等级之间有显著性差异，等级Ⅰ、等级Ⅲ与等级Ⅴ之间差异不显著，可以认为低色相值更受公众喜爱，主要原因是色相值较低时，色彩主要为红黄色，对人眼的视觉刺激比较强烈；而色相值较高时色彩表现为蓝紫色，较红黄色略显平淡，故美景度值不高。饱和度指数(S)在等级Ⅰ和等级Ⅲ时无显著差异，而与等级Ⅱ、等级Ⅳ和等级Ⅴ之间有显著差异，由此可见高饱和度的植物景观更容易受到公众的青睐；植物色彩数量(NC)在等级Ⅴ时其值最低，且与等级Ⅰ之间有显著差异，其他等级在组间无显著差异，但整体上色彩数量随着美景度等级增加呈现先降后升的特点，说明植物色彩数量的增多可有利于景观质量的提升，但数量值高于某一值时就不受人们的关注，色彩过于繁杂可能会降低美景度值。主色相比(MHi)在等级Ⅱ和等级Ⅲ时差异不显著，并且与其他等级之间有显著性差异，这说明主色相比越高，美景度值越大，从色彩美学角度来看，主色相所占视域面积越大，整体景观主次分明，更具有视觉吸引力；冷暖色比(THi)在等级Ⅰ时与其他所有等级之间有显著差异，并随美景度值等级加大逐渐减少，对于组合植物景观来说，一般均有很大差异，增加冷暖色植物配比，使整体植物景观对比适宜，以达到提高整体景观效果的目的。

图3 景观色彩组成与美景度之间的关系

2.2.2 模型建立

将各植物景观色彩的SBE值作为因变量，各植物景观的色彩指标量化值作为自变量，采用多元线性回归模型建立数学模型。运用SPSS 22.0软件采用向后筛选回归分析处理数据，从中剔除掉对因变量SBE值贡献率小的影响因子，最后得到色相指数(H)、色彩数量(NC)、主色相比(MHi)和冷暖色比(THi)4项影响因素(表3)。

表3 植物景观SBE影响因子回归分析

各项色彩指标因子的均为P<0.05，与SBE值均具有一定程度的相关性，且容忍度均>0.1，方差膨胀因子都<10，说明各色彩指标因子之间没有明显的共线性[21]。回归模型的标准残差的极大值为2.361，小于默认值3，说明未发现异常值。因此，该回归模型分析具有统计学意义，且回归模型是有效的。本研究建立的城市公园植物景观色彩美景度预测模型如下：

由模型可知，影响城市公园植物景观色彩美景度的主要要素是色相指数(H)、色彩数量(NC)、主色相比(MHi)和冷暖色比(THi)。人们对哈尔滨城市公园植物景观色彩的喜好程度有如下规律：

1)色相指数(H)的标准回归系数是负值，说明色相指数(H)与植物景观色彩的SBE值呈现负相关关系，公众更喜爱红、黄、绿等绚丽的植物色彩。

2)色彩数量(NC)与植物景观色彩的SBE值呈现正相关关系，通常植物色彩数量越多，色彩营造的景观就越丰富，所以其美景度值越高，说明哈尔滨区域范围内公众更加喜欢色彩缤纷的城市公园植物景观。

3)主色相比(MHi)与植物景观色彩的SBE值呈现正相关关系，主色相比(MHi)是影响植物景观色彩美感的一个主要因素，说明人们喜欢主次分明的植物景观。主色比越大，其美景度值越高。

4)冷暖色比(THi)与植物景观色彩的SBE值呈现正相关关系，不同的植物之间具有不一样的冷暖比例，对植物景观色彩美感有着举足轻重的作用，其比例越大，美景度值越高。

2.3 优质植物群落色彩定量化分析

在哈尔滨城市公园常见的植物组合中，同一植物组合类型在不同季相下会呈现出不同的色彩组成，同时不同类植物组合因其组成元素、设计手法、季相变化的差异性，色彩也会有较大区别，以上这些因素均会对景观美学质量的分值高低有所影响。本研究选取春、夏、秋具有代表性的优质植物组合(SBE值排名前4且分值40分以上)进行研究(表4)。因此，定量研究季节变化下的植物群落景观色彩的内在属性，对城市公园植物色彩设计具有重要意义。

表4 优质植物群落色彩定量分析

在春季植物景观色彩评价中，根据综合标准化SBE值，美景度值前3位为CH1、CC1、CL2，分别为92.36、55.96和48.52；在夏季植物景观色彩评价中，根据综合标准化SBE值，美景度值前3位为XL3、XC1、XH2，分别为85.11、82.38和55.19；在秋季植物景观色彩评价中，根据综合标准化SBE值，美景度值前3位为QH5、QH2、QC1，分别为88.14、77.79和60.52。

3 讨 论

植物景观作为城市公园绿地的重要组成因素，其色彩是植物景观重要的观赏要素，也是直接影响植物景观质量好坏的重要指标因子。本研究从植物景观色彩研究和美景度评价的相关理论基础角度，通过对哈尔滨城市公园典型的26个植物组合进行实地调研，记录样地概况、物种组成以及3季现场照片拍摄。同时利用色彩辅助软件ColorImpact对植物色彩属性值等相关数据进行统计。通过网络问卷的形式对植物组合景观色彩进行美景度评价，分析植物色彩构成因素与景观美学质量之间的关系，进而构建出哈尔滨城市公园植物景观色彩美景度评价模型。结果表明：本研究利用HSB色彩模型，将HSB色彩模型非均匀量化分成H∶S∶B=16∶4∶4的色彩间隔，共计得到256种色彩以及4个等级的饱和度和明度。对哈尔滨城市公园3季植物组合的色彩特征进行量化和比较。依据美景度值将哈尔滨城市公园3季植物景观美学质量从高到低划分为5个等级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)，美景度值集中在等级Ⅲ，说明对哈尔滨城市公园植物景观色彩评价处于一般水平。运用美景度评价法对植物组合进行色彩评价，对各色彩量化指标与美景度进行回归分析，从而建立了哈尔滨城市公园植物色彩美景度评价的数学回归模型。通过模型得到影响哈尔滨城市公园植物组合色彩美景度的影响因素，分别为色相指数、色彩数量、主色相比和冷暖色比。

哈尔滨城市公园的植物景观色彩具有哈尔滨地域性植物色彩的典型性，然而，公园内还存在着植物色彩单一、配置模式单调等问题，在实际应用中存在“有景缺色”的景观质量状况，这些均对植物美景的呈现有很大影响。植物景观的色彩配置是景观规划与建设重点考虑的首要因素。因此，在未来城市公园植物景观构建及改造中，植物的色彩构成与植物的选择和位置关联很大，主色彩较为集中时，美景度值较高。

不同的色彩调和类型，美景度值也不尽相同。因此可以根据实际情况，对植物群落进行诸如补植、替换等优化，以此来提升植物色彩的美景度。在对各色彩构成因素进行综合考虑之后，主要从类似色调和、邻补色调和以及对比色调和等层面优化植物种植设计的物种选择及配置问题。类似色调和中红色与紫色、绿色与黄色植物组合搭配效果较好，邻补色调和中黄色与红色、绿色与紫色、橙色植物组合搭配效果较好，对比色调和中红色与绿色、黄色与紫色搭配效果较好。

本研究构建的植物景观色彩美景度评价模型在一定程度上拓展了植物色彩评价的研究思路，在实践上填补了关于哈尔滨城市公园植物景观色彩评价的缺失，为指导园林植物种植设计提供参考依据。但本研究主要依照季节变化对植物组合色彩进行调查和分析，由于调查间隔太长，植物的颜色随时间不断改变，植物的色彩变化迅速且持续时间太短，同一株植物也会存在色彩差异，因此对植物组合色彩的分析具有局限性。今后可缩短调查周期以得到更准确的数据，也需不断探索更加真实客观的色彩提取方法。