GIS技术在景观评价中量化分析的应用

杨 艳

（北京中外建建筑设计有限公司风景园林规划院，北京 100089）

现代景观评价是兼具艺术与科学双层属性，需要定性的研究方法，也离不开定量分析的支撑，定量的方法帮助景观评价实现了科学化发展。现代科学技术的进步为景观评价提供了更为科学化量化分析手段，如GIS具有强大的数据库功能，在可视化表达的同时能够即时地生成关联数据，为景观评价进行量化比较与分析提供便利，使分析评价更加细致、科学，同时也为设计师开拓更多的评价视角。

主要来阐述景观评价科学化的发展趋势，以地理信息系统GIS技术在评价中的运用为例，进行景观评价的量化分析，特别是GIS在客观环境的量化和主观感受的量化分析运用。

1 概念界定

1.1 景观评价

景观评价是指综合运用生态学、美学、心理学、地理学、社会学等交叉学科的研究成果，调查、分析与评价景观资源，通过评价可以客观反映出景观质量的优劣。一个完善的景观评价体系的建立，可以有助于合理有序、可持续地保护和开发丰富的景观资源，挖掘利用风景、森林、公园、城市风貌的资源优势，达到平衡景观发展与生态保护的目的。

1.2 量化分析

科技发展是实现景观评价量化分析的前提，量化分析一般划分为客观环境的量化、主观感受的量化以及主客观转换的量化3个方面。客观环境量化旨在对于构成景观环境客观要素，如山体、水域、植被、景观构筑物等，予以数字、图形等形式定量化的描述。主观感受量化是诸多主观要素，如美感、空间感、色彩感、质感、动感等，予以数字等形式定量化描述。主客观转换的信息量化，关键是找出环境与人主观感受之间的可量化关系。

1.3 地理信息系统（GIS）

地理信息系统GIS(Geographic information system)是在计算机支持下，对空间数据进行采集、存储、检索、运算、显示和分析的管理系统。其核心功能在于分析与管理，一般可以完成空间信息测量分析、统计分析、地形分析、网络分析、叠置分析、缓冲分析和决策分析等。GIS管理的数据可以分成2大类：一类是空间数据，用来定义形状、位置和空间关系等地理特征。另一类是属性数据，用来定义空间数据所代表的内容，如植被类型、高程和单位面积产量等。

景观评价需要大量数据处理，GIS强大的空间分析能力在评价工作中提高了效率，为科学合理地量化分析提供了技术支持。

2 地理信息系统技术（GIS）在景观评价中的运用场景

地理信息系统（GIS）以其空间分析功能，嵌套其他分析模型及二次开发的拓展能力，无疑成为目前应用颇广的景观评价技术平台。

2.1 GIS在客观环境量化分析评价的运用

2.1.1 前期资料整理阶段。景观评价涉及空间数据包括诸如地形、地貌、植被、水文等，GIS技术可以在原有地形图、遥感影像、相关规划图纸的基础上，结合影像分析识别，可视化地浏览景观。通过解析卫星影像，分析出景观评价区域的用地类型情况，初步解析区域的植被覆盖情况、水文情况以及相关用地类型，确定潜在评价的景观节点。

2.1.2 景观视觉吸收力。视觉吸收力是指风景屏蔽或同化外界影响保持风景内在特征和结构稳定，以及遭受破坏后的自我恢复等方面的能力。风景抵抗不利影响和自我恢复的能力越强,则其视觉吸收力就越大。通常复杂程度高、组成要素复杂的景观“综合体”视觉吸收力越强，单个因子的改变对整体景观质量的影响显著。

基于GIS技术的景观视觉吸收力评价，选择景观基底的坡度、坡向、地形起伏度、植被丰富度、植被格局和土壤稳定性6个指标，建立景观视觉吸收力评价体系。通过GIS平台的数据分析工具，对各评价要素进行空间落位，通过栅格计算器工具叠加分析计算要素，得出景观自然物理要素叠加分析结果，结合景观节点进行近、中、远景分类解析，最终得出区域景观视觉吸收力评价结果。

2.2 GIS技术在主观感受的量化分析评价的运用

2.2.1 景色质量评价。景色质量是指风景的美学质量，风景的吸引力，一般用于森林公园、自然保护区的景观评价。景色质量可以理解为人们对景观的总体映像，其视觉感知模式由观景者心理活动和观赏的风景要素所构成，因此，可知为了描述观景者在风景刺激下产生的反应，必须先评估景观造成的美学反应的品质，评估因子是复杂性、生动性、独特性，然后依托GIS分析平台，建立了景色质量评价体。

2.2.2 公众参与地理信息系统PPGIS。公众参与一直是景观评价重要方面，公众参与使居民主动关心其栖息地景观的保护、管理与应用，居民认识到景观在社会生活、文化领域以及经济生活方面具有重大作用，积极参与到景观评价的讨论有利于体验到自我生态教育与景观历史文化传承。

PPGIS（公众参与地理信息系统）指通过GIS平台+移动终端（智能手机、可穿戴设备等）+GPS收集公众参与信息的方法。利用移动终端进行拍照、录音，利用其自带的GPS服务快速准确的实现地理信息的记录，最后通过GIS平台整合多个访问者的信息，分析公众对该场地景观评价的结果。

3 地理信息系统技术GIS相关案例

GIS技术作为一种较为全面的分析管理系统，在景观视觉质量评价过程中视觉吸收力、景色质量及视觉敏感度阶段都有应用。相关案例分析以九寨沟自然保护区为例，基于GIS技术的景观视觉吸收力评价。

3.1 区位与数据来源

九寨沟国家级自然保护区位于四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县境内。九寨沟流域最大相对高差达2 768m，最大高差之间的水平距离约46km，在不同区域内形成不同的地形、地貌、植被和水文组合，从而形成不同自然景观和人文景观。

前期数据通过ArcGIS软件将九寨沟管理局提供的数字地形图进行等高线和高程点数据提取，生成研究区DEM数据，并按图像分辨率10m重新采样。其他数据还有植被图和土壤类型图，以及现场考察采集的保护区主要景点、重要地物经纬度坐标数据和游线轨迹。

3.2 评价方法

采用Delphi法确定景观视觉吸收力评价指标和权重，并采用空间模糊评价方法，利用GIS软件将各指标进行分级后叠加进行评价。再咨询专家确定，建立层次的递阶结构模型，自上而下对指标进行比较判断，确定指标及重要程度，并计算指标权重，最终选取九寨沟自然保护区景观基底中的坡度、坡向、地形起伏、植被丰富度、植被格局和土壤稳定性共6项指标。

3.2.1 坡度：景观视觉吸收力数值高的景观一般地形复杂，即使影响到视觉景观，其破坏范围也较小。坡度越陡，所暴露的视觉面积越大，视觉破坏影响程度也越大，而景观视觉吸收力则越低。本因子通过DEM数据计算获取并处理。

3.2.2 坡向：坡向是指朝向一个视点的土地的倾斜，有水平和垂直分量。研究区域背阳面的光线朦胧，景物暗淡，土壤稳定，即使有视觉破坏也不明显，因此，水平“坡向”朝北景观视觉吸收力一般优于朝南景观视觉吸收力。本因子通过DEM数据计算获取并处理。

地形起伏度：地形越复杂，视觉受景观改变的影响越小，景观视觉吸收力就越高。利用DEM数据，应用GIS窗口递增分析法来计算最佳统计单元，为7×7模式，提取地势起伏度并按起伏特征分级。

3.2.3 植被丰富度：植被状况与植被丰富程度、地形、气候、和季相等因素有关。植物种类丰富，群落结构复杂，地形复杂，景观受人为影响就少，抗外界干扰能力强，生态系统平衡，视觉破坏则越小，视觉恢复能力则越强。

3.2.4 植被格局：植被多样性高的土地(由于森林和疏林的混合)比陆地覆被统一植被的地方更容易吸收改变，并因此具有较高的景观视觉吸收力。此外，从视觉角度观看景观时，高大茂密的森林将有助于掩护，并给予很高的景观视觉吸收力。

3.3 结果与分析

基于GIS技术的景观视觉吸收力评价，选择景观基底的坡度、坡向、地形起伏度、植被丰富度、植被格局和土壤稳定性6个指标，建立景观视觉吸收力评价体系。研究发现，第一，影响景观视觉吸收力的最直接的因素是植被，植物群落成分越丰富、结构越复杂，群落的自调节能力就越强，景观视觉吸收力也越高。在自然条件下，植物群落及其生境条件又明显地受到坡度、坡向等地形因素的制约。第二，景观视觉吸收力高的景点往往也是景观资源较为丰富的地方。

4 结论

随着科技进步，GIS技术开始逐步推广，中国的景观评价有了新技术的支撑。GIS技术在景观评价体系中，特别是大尺度甚至超大尺度的景观评价，利用的是通过对于景观评价的数字化和量化的指标形成后，通过进行运算从而得出评价结果，这一量化过程准确度更高，可靠性更强，这是一种由定性评价转化为定量评价的评价趋势，定量评价使评价结果的准确度更高、可靠性更强,使得整体景观评价体系的方法学基础更科学、实用。