喀斯特地貌条件下高速公路景观规划方法研究

罗根传，古鹏翔

(1.广西交通投资集团有限公司，广西 南宁 530022；2.广西桂山高速公路有限公司，广西 都安 530700)

喀斯特地貌条件下高速公路景观规划方法研究

罗根传1，古鹏翔2

(1.广西交通投资集团有限公司，广西 南宁 530022；2.广西桂山高速公路有限公司，广西 都安 530700)

随着高速公路建设的不断推进，建设者的理念也不断更新。为适应时代要求，实现高速公路建设的可持续发展，设计出的公路不但要满足必要的交通需求，还应满足人、车、路、环境的景观要求，彰显文化高速魅力。文章在分析喀斯特地貌条件下高速公路景观特征的基础上，分别从景观分类方法、纵向景观主题段划分方法、高速公路横向景观敏感度分级方法、高速公路景观重要度分区方法四个方面研究了高速公路景观规划方法，并以广西河池至都安高速公路景观规划实践为例，为高速公路景观合理科学规划提供解决方案。

喀斯特；高速公路；景观规划；划分方法

0 引言

过去，规模较大的高速公路在修建与管理时，建设者一直都将工程技术指标放在整个工程的首要位置，并致力于解决交通安全问题。景观问题在安全问题的对比之下显得并不是很重要，所以通常情况下会被设计者忽视，甚至根本不会被考虑，导致其在设计的过程中不能和工程设计相结合。所以，设计要素很难因此而变动，这就会造成路线周围的景观单调乏一，没有地域特色，严重时可能还会导致沿线的环境遭到严峻毁坏。

在经济不断发展的大环境下，规划设计高速公路如果仍只从使用功能这个角度出发，所建公路必然不能适应时代的需求。因而，针对喀斯特地貌的高速公路景观特征，研究高速公路景观规划方法，并将其应用于工程实践，从理论到实践，均具有重要意义。

1 喀斯特地区高速公路景观的分类

当应用不同的研究方法或者在不同的研究角度，公路景观的分类方法也相应地不同。根据人类在公路景观活动中所采用的景观材质以及处理手法，可将公路景观分为路域硬质景观(Structure and Hardscape)、路域软质景观(Softscape)。

1.1 路域硬质景观

用人工制造的材料或主要材料是用人工材料建造的景观效果一般称之为硬质景观。由公路施工创造出来的景观效果也是硬质景观，比如常见的边坡、边沟、中间带、隧道、服务区等。从公路的功能以及景观所要达到的效果等角度考虑，路域硬质景观可分为以下几种：

(1)功能性路域硬质景观

首要设计目标是为了满足公路的交通使用功能，然后兼顾公路景观设计要求的公路构造物通常叫做功能性路域硬质景观。在景观设计中，为了使汽车安全快速行驶，在进行景观造型时力求简单、流畅，此时的景观设计手法则是考虑结构物的颜色和比例为主，工程投资不高。

(2)关键性路域硬质景观

在满足公路所需的交通功能后，专门设计路域关键性景观节点的景观，由此来提升公路视觉美感的结构物一般称之为关键性路域硬质景观，常见的结构物有收费站、重要跨线桥、互通式立交、路侧隔音墙等。

(3)地标性路域硬质景观

为了体现高速公路所在区域的自然文化特色而在沿线设计的公路景观造型和构造物一般叫做地标性路域硬质景观，常见的景观有挖方挡土墙、高速服务区、路旁的雕塑，以及跨线桥、高速收费站、道路两侧的隔音墙等特殊造型。

1.2 路域软质景观

用非人工制造材料或者主要材料是以非人工制造材料所建立达到的景观效果通常称为路域软质景观。与此同时，高速公路两侧被纳入路域景观范围内、非高速公路项目修筑的历史文化遗存、自然村落、自然景观等也属于路域软质景观。根据路域软质景观的构造材质的性质可将其分为以下几种：

(1)石质路域软质景观

在喀斯特地貌区域高速公路景观设计过程中，应采用借景、对景等景观设计手法将其纳入驾驶人视野范围内，给司乘人员以自然、柔和的美学观感，以弥补高速公路构造物刚硬、人工穿凿的美学体验。

(2)植物路域软质景观

路域植物软质景观是利用边坡绿化、中央分隔带绿化、互通式立交绿化等景观绿化手法，通过植被四季色彩的季相变化营造绿色、生态的景观效果，或通过栽植灌木和乔木等植被可以遮蔽路侧凌乱的原始景观，美化路域景观。

(3)水体路域软质景观

广西的岩溶区域所在位置雨水量充足，高速公路所在的路域范围内河流、湖泊密布。因此，该路线在布设时应当着重协调、力求处理好路线与水体跨越、临近的关系。在这里，可以运用一些景观手法，将水体景观与公路景观相互融合，使得水、路达到和谐的景观效果。

(4)人文路域软质景观

高速公路沿线的城镇、村庄、少数民族聚居区、历史古迹等构成了人文路域软质景观。

2 喀斯特地区高速公路景观纵向主题段的划分方法

2.1 高速公路景观主题段划分的目的

高速公路穿越不同的地域风貌，由于高速公路景观要素主要由其形式、尺度、材质和色彩等组成，所以在这些方面选择时，要使其适应路线所在位置的地域风格。景观规划时应该根据主题段的不同属性特征选择相应的要素，将高速公路景观更加恰当合理地融入自然地形并且变化丰富。

2.2 高速公路景观主题段设计

2.2.1 高速公路景观主题段的长度

由于连续单一属性风格的景观段容易使驾驶人的视觉产生疲劳，为了尽量防止这种情况的发生，一般要求驾驶人视觉所处的环境尽量保证在每隔8～10 min左右的范围内出现一个新的变化。这里的8～10 min所出现的新的视觉环境变化我们称之为视觉界面交替时间。计算得到单段长度范围应≤10～15 km。

2.2.2 高速公路景观主题段的属性

在进行景观主题定义时，需要在区域发展远景规划理念的基础上，筛选高速公路各节段内主要的自然、人文景观特性[1]。

2.2.3 主题段之间的过渡

拟定将特征比较集中的路段划定为一段来作为该公路的特色景观主题段。而与此相对的，景观特征不是特别集中的节段或一些长大桥桥梁、隧道等，将其划定过渡段。

3 喀斯特地区高速公路景观横向视觉敏感度分级方法

3.1 高速公路景观研究尺度

3.1.1 研究尺度范围

根据现有的研究成果可知，基于驾驶人的动视觉特性，汽车的行驶速度可以选取60 km/h，视野角度可以取75°，此时景观研究尺度范围是在公路两侧路基外245 m内[2]。

3.1.2车前可视距离的计算

对处于运动状态中的车辆而言，随着汽车车速的逐渐提高，驾驶人在空间范围内的辨别能力会持续下降[3]。通过公式Dv=Vt，可计算出车前可视距离。考虑动视觉原理，在正常情况下，驾驶人的视觉反应时间大约处于0.15～2.00s的时间范围内，而通过分析画面，人眼得出一个有意义知觉的反应时间一般为1.5～2.0s[4]。因此，本文选用1.5s作为驾驶人的视觉反应时间，将其代入公式并将单位进行换算可以得到Dv=0.417V。

3.1.3 注意力集中点与最深视野

在驾驶人驾车行驶的过程中，当其两眼凝视远方，同时注意力集中于一点时，会导致视野变窄。而当车速逐渐增加时，迁移的注意点和逐渐增加的视野深度，会产生隧道视现象，极易导致驾驶人出现视觉疲劳的现象。当运行车速不断提高时，驾驶人就会很难看到离汽车距离比较近的物体[5]。驾驶人的视线范围变窄会导致驾驶人所能识别的空间范围不断缩小[6]。

3.1.4 分级参数的确定

由于汽车在高速公路上行驶时，最低行驶车速应≥60km/h，所以可以采用该速度为设计基准，以此来研究高速公路上的景观要素设计。当驾驶人驾驶汽车以60km/h的速度行驶时，他所能看到的视线空间见图1，根据相关经验和计算参数可知，驾驶人在该速度下驾车行驶可以看到车前大约25m的距离，驾驶人的注意力集中点大约在180m左右，而视野深度则是在370m左右。

图1 60 km/h速度下的视线空间示意图

3.2 高速公路景观横向视觉敏感度分级结构

景观研究尺度范围界定在公路路基边缘外各245m内。假定驾驶人上行，距离路基边缘5m，在天气条件、道路状况良好的情况下，以60km/h的运行速度、75°的视野角度行驶，可模拟出如图2所示的视觉敏感分区图。将公路景观分为三级视觉敏感区，其中一级最敏感。

图2 60 km/h的景观视觉敏感度分区示意图

一级景观视觉敏感区为距离驾驶人右侧路基边缘104.58m处向左延伸219.15m的带状区域。

二级景观视觉敏感区为距离驾驶人右侧路基边缘104.58m处向右延伸115.66m的带状区域，及距离右侧路基边沿向左114.57m处，向左延伸115.66m的一个带状区域。

三级景观视觉敏感区为距离右侧路基边缘220.24m处向右延伸24.76m的一个带状区域，及距离右侧路基边缘向左延伸230.23m处与左侧景观研究尺度边界之间的带状区域。

3.3 高速公路景观可视区域分析

基于驾驶人动视觉特点的景观视觉敏感区确定了高速公路路侧景观设计的尺度和重要程度[7]。然而，由于地形和地物的变化，同一景观视觉敏感区内的可视区域及视点集中状态并不相同。高速公路景观可视区域分析原理如图3所示。

图3 高速公路景观可视区域分析原理图

根据可视区域分析原理，由于在一条公路上通常情况下会有许多重要的节点，这时可以选择这些点来作为视点[3]。将整条公路作为所有视点的轨迹集合，由视域分析可以找出公路所在景观区域的可视规划区的边界，从而针对性进行景观要素设计。

4 喀斯特地区高速公路景观重要度分区方法研究

高速公路景观敏感度分级主要针对路线的景观要素，但从设计角度，公路外部景观与内部景观的设计重要性并不相同。通过敏感度分级分析可知，一级敏感区属于公路景观设计的着重区域。因此需要对一级景观敏感区内的公路内部景观进行着重设计。

驾驶人对不同的景观要素认知程度不相同，因此，不同的公路内部景观给人的印象也不同，所以各要素的景观重要性也不相同。

4.1 高速公路景观重要度分区依据

景观分区依据应主要从两个方面考虑：(1)高速公路整体景观的美学效果，即着重考虑对人的视觉效果的影响程度；(2)高速公路景观在后期使用过程中的养护及其所需的费用是否经济。

4.2 重要度分区方法

4.2.1 评价指标权重的确定方法

对高速公路景观分区产生影响的指标主要有两个，分别是景观要素的美感度和养护。

(1)确定权重

一般情况下，权重的设定方法有很多，经过研究针对该问题可以用专家判定法，由此来确定权重[8]。

(2)权重的计算公式

指标构成的权重体系{Wi|i=1，2，…，n}，必须满足：

(3)权重的确定

根据权重计算公式，分别得出美感度和养护的平均权重值。

(1)

美感度平均权重值

养护权平均权重值

对两个指标的平均权重值进行四舍五入，可得高速公路景观分区指标的权重值体系为{Wi|W1=0.5，W2=0.5}。

4.2.2 分区结果

各高速公路景观要素分区指数计算公式如下：

Ui=WA×Ai+WB×Bi

(2)

式中，Ui——景观要素的分区指数；

Wi——赋予分区指标的权重；

Ai——景观的美感对分区的影响程度数值；

Bi——养护值。

通过定性分析和定量计算互相结合的分析方式，可以对高速公路景观要素进行分区，具体情况见表1。

表1 景观要素分区标准

5 河都高速公路景观规划实践

根据河都高速公路经过区域的自然环境和当地的民族文化特色等相关因素将其路线走廊带进行段落划分。全线景观总结归纳为两条主线索：山水自然景观线和民族人文风情线。划分的主要走廊段见图4。

图4 河都高速公路主要走廊带段图

(1)壮乡文化走廊带(起点K2+875.987～K19+600)

该走廊带路段起点即路线起点位于宜州至河池高速公路项目的肯研枢纽互通式立交，终点止于水泡水库大桥起点处，该走廊带内包括加孟服务区在内。

(2)碧水映竹自然风光走廊带(K19+600～K36+210.5)

该走廊带路段起点从水泡水库大桥起点处开始，至万合店一号隧道进口处止。

(3)青峰云绕自然景观走廊带(K36+210.5～K69+560)

该走廊带起于万合店一号隧道，至高岭五号隧道为止。

(4)瑶族洼地水域景观走廊带(K69+560～K95+182.828终点)

该走廊带起于高岭五号隧道，止于路线终点都安至南宁高速公路。

6 结语

(1)在景观分类方面，根据景观材质和处理手法，将公路景观分为路域硬质景观、路域软质景观。

(2)在高速公路纵向景观主题划分方法研究中，对景观主题段划分原则、长度、属性及过渡方法进行了研究。

(3)基于驾驶人动态视觉特征，对高速公路景观研究尺度进行了研究，将高速公路景观横向敏感度分为三级景观视觉敏感区。

(4)基于调查分析，进行了高速公路景观重要度三级分区。

(5)以河都高速公路为例进行景观规划，为喀斯特地区高速公路景观规划提出参考。

[1]徐吉谦.交通工程总论[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]刘朝晖，张映雪.公路线形与环境设计[M].北京：人民交通出版社，2003.

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[7]张 阳.公路景观学[M].北京：中国建材工业出版社，2004.

[8]U.S.Departmentoftransportation.Flexibilityinhighwaydesign[R].FederalHighwayAdministration(FHWA)，1997.

Study on Expressway Landscape Planning Method under Karst Topography

LUO Gen-chuan1，GU Peng-xiang2

(1.Guangxi Traffic Investment Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530022；2.Guangxi Guishan Expressway Co.，Ltd.，Du’an，Guangxi，530700)

With the continuous construction of expressway，the concept of builders is constantly updated.In order to meet the requirements of the times and realize the sustainable development of expressway construction，the designed highway not only must meet the necessary traffic demand，but also shall meet the landscape requirements of people，vehicles，roads and environment，showing the charm of cultural expressway.Based on analyzing the landscape features of expressway under karst landforms，this article studied the expressway planning methods from four aspects of landscape classification method，vertical landscape theme segmentation method，expressway transverse landscape sensitivity classification method and expressway landscape importance degree partitioning method，and with the landscape planning practices of Guangxi Hechi-Du’an Expressway as an example，it provides the solutions for the reasonable scientific planning of expressway landscape.

Karst；Expressway；Landscape planning；Dividing method

罗根传(1964—)，教授级高级工程师，主要从事公路工程建设与运营管理工作；

古鹏翔(1977—)，高级工程师，主要从事高速公路工程技术管理工作。

U417

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.11.014

1673-4874(2016)11-0067-06

2016-10-28