云南石林盆地景观视觉环境质量评价

张 路

(云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明 650500)

0 引言

景观是具有视觉刺激的物象经人类大脑处理加工后的信息反馈.景观的审美活动是主观的，而外在的景观质量的优劣则是由景观审美者的内在感受和价值评价所决定.通常来说，景观审美主要限于美学价值的审美，景观的评价也主要基于美学价值之上.目前国内外对景观评价分为了专家学派、心理物理学派、认知学派和经验学派[1].而专家学派与心理物理学派的研究运用较为广泛[2-5].但无论是专家学派还是心理物理学派，对景观视觉环境或资源的评价的研究更多是基于美学价值，但随着生态美学对景观研究的深入，有学者提出美学与生态价值应该是和谐统一的[6].如国外学者Val[7]、Palmer[8]等运用景观生态学指数对景观的美学质量与生态学质量的关系进行探究，国内学者如角媛梅等[9]、周年新等[10]分别对哈尼梯田与庐山森林的景观格局与美学特征的关系进行了研究.众多的研究探明了自然环境与生物群落在组合、结构以及动态联系之间形成的景观生态格局与美学形式保持着高度的一致性.所以，在对景观视觉环境或资源的评价研究中，应该关注到其所蕴藏的更丰富的价值与内涵.

除了运用照片、公共问卷访谈和专家评审等方法进行景观的系统评价外，现代信息技术如GIS、RS、VR等也越来越多应用到景观视觉环境的评价中.孙漪南等运用VR全景技术进行了乡村景观视觉评价的偏好研究[11]，张慧等采用RS和GIS技术对青藏铁路沿线的景观美景度进行了评价[12]，裘亦书将GIS技术与传统评价方法结合，对九寨沟自然保护区进行了景观视觉环境质量的综合评价[3].而现代信息技术的运用，改变了之前仅运用视觉感受进行景观评价的技术方法，使研究者可以从多尺度、多角度的视角对具有不同内涵的景观进行综合的研究和评价，创新了研究的方法，使景观评价的内涵与范畴进一步加深.

盆地以盆缘较高，盆底平而低的地形为主要特征.云南地处高原山地，其中山地较多，但盆地数量有限，可供农业种植与城镇建设的区域较为紧缺.近年来，随着城镇化进程的加快，优良耕地资源在盆地中日趋减少.为了保障粮食安全与社会经济的发展，城镇的范围将不可避免地在具有优良的景观资源的山地或半坡进行扩张.而为了实现区域生态文明建设和可持续发展目标，如何实现生态、社会与经济发展的协调成为当前城镇化建设的主要矛盾.本文将以景观资源较为丰富的石林盆地为研究对象，结合GIS和FRAGSTATS技术，在景观格局特征和视觉敏感度分析的基础上，参考美国VRM风景管理系统和相关已有研究成果，构建景格局美学质量的评价指标体系，对石林盆地不同区域进行景观视觉环境质量的综合评价，识别出景观视觉环境质量较高的关键保护区.研究为景观视觉环境质量评价提供新的研究方法，拓宽景观评价的研究范畴，并为石林盆地景观资源的有效保护和管理提供科学合理的依据和建议.

1 研究区概况

石林盆地位于位于昆明东部，地理位置为东经103°18′～103°30′，北纬24°37′～24°57′.盆地为南北展向，长约22 km，宽5～8 km，标高1 694.0～1 820.0 m.总体地势为北高南低，标高约1 694～2 015 m[13].盆地中以典型的喀斯特地貌为代表的“石林”风景区，是世界知名的地质公园和自然遗产地，更有“造型地貌天然博物馆”的美称.盆地中的气候为亚热带高原季风气候，年平均气温为15.6 ℃，最热月(7月)均气温为20.6 ℃；最冷月(1月)均气温为8.4 ℃.因受地理环境与人文因素的影响，石林盆地内的景观资源丰富多样.

2 研究方法

2.1 数据来源

研究区的遥感数据来自于地理空间数据云的LANDSAT8卫星，数据标识为LC8129043208060LGN00，条代号129，行编号43，中心经度103.115 8°，中心纬度24.553 2°，日期2018-03-01，云量0.01.DEM数据为分辨率为30 m，数据标识ASTGTM_N24E103，条代号103，行编号24，中心经度103.5°，中心纬度24.5°.

2.2 景观视觉环境质量评价

通过相关文献的梳理与总结，景观视觉环境质量评价主要指标的评分标准参考美国土地管理局风景审美质量评价标准(VRM).VRM系统将景观质量分为高、中、低三个等级，不同的等级被赋予不同的分值；除了考虑植被覆盖、水体和地形地势外，独特性、人工景观等要素也纳入系统中.具体如表1.

表1 VRM系统评价标准Tab.1 The Evaluation Criteria of VRM System

续表1：

风景要素 评价标准风景质量等级赋值人工景观对原风景产生强烈的破坏作用低-4毗邻景观对提高原风景质量有显著作用高5对提高原风景质量有一定作用中3对提高风景质量几乎不起作用低0

2.2.1 景观视觉敏感度 景观敏感度是指观景者所注意到的景观的程度.景观敏感度越高，所能引起的观景者的反应就越强烈[14].而景观敏感度的高低主要是与景观的可视性、观景者与目标的距离和仰角(海拔)、景观出现在观景者眼中的的频度和持久度，不同数量的观景者对景观的主观偏好等因素有关.确定的相对视距(S1)、相对坡度(S2)、可视域(S3)和景观的醒目程度(S4)为景观视觉敏感度的4个评价指标.

(1)相对视距(S1)：S1表示观景者与景观的视野距离，距离越近，景观就越清晰，建设活动对视觉的影响就越明显.景观观测线为穿过石林盆地的主要城市快速路、主干路与铁路.结合相关研究与石林盆地的实际情况，确定以小于500 m，500～1 500 m，大于1 500 m为三个敏感等级来划分视觉敏感度，并赋予不同分值.

(2)相对坡度(S2)：S2指景观斜面与观景者视线的角度(0°≤α≤90°).随着相对坡度的增大，被观测的景观范围与可能性也随着增大，建设活动对视觉的影响就越大.一般来说，α角等于景观地形的坡度.故敏感度可用Sinα表示.参考众多学者对坡度的分类方法，确定以裘亦书[3]对相对坡度的分类方法，分为0°～15°、15°～30°、30°～15°、45°以上四级，并赋予不同分值.

(3)可视域(S3)：S3表示景观出现在观景者视野中的的频率和持久性，这一指标常被研究者选择.本文测度可视域的方法是利用ArcGIS10.2软件中的视域(Viewshed)分析工具，即可进行观测点或观测线的可视像元累计分析.此方法可以更精确地计算每个观测点或观测线所能观测到的可见视域范围内栅格表面累计次数.利用ArcGIS10.2软件中的视域(Viewshed)分析工具，以石林道路网作为观察线，对石林盆地的DEM数据进行可视域分析.

(4)醒目程度(S4)：S4表示的是景观在整体环境中凸显的独特个性与视觉冲击.石林景观具有独立而奇特造型，醒目程度(S4)较高，且具有重要的美学与科研价值，故仅将石林景观区域视作高度敏感度区，不与其他区域共同进行敏感度的评价.

所得结果按照自然间断分级法(Jenks)分为4个等级，具体见表2.

景观敏感度综合评价用下式表示为：

S=k1S1+k2S2+k3S3

式中：k1、k2、k3分别表示3个评价指标的权重值，对景观视觉质量评价指标的选取、权重和评分标准，主要采用了成果参照法.借鉴刘惠明等人的研究，确定k1、k2和k3的权重值分别为0.3、0.4和0.3[15].

2.2.2 景观生态格局与美学质量评价 通过遵循一定的原则，构建一个科学合理的评价体系，综合反应景观生态格局与美学质量的双重价值内涵.参考周根苗等对风景林景观美学评价指标体系的研究[16].在构建指标体系的基本原则有以下几个：

1)科学性原则-指标体的构建必须科学，指标概念明确.充分运用地理学、生态学、美学等相关理论知识，能够反映出研究区景观评价的内容.

2)系统性原则—采用的指标层次分明，体系能够真实反映出景观格局与美学的特征与价值.

3)可比性原则—指标选用、计算方法等与国际接轨，使之具有可比性.

4)适用性原则—采用评价因子适用于景观评价研究，等级划分较为明确.

通过阅读景观评价相关研究文献，结合石林盆地实际情况，确定从自然性、生动性、独特性、多样性、完整性5个方面进行评价.按照5个方面的特性，选取对指标有重要影响的8个评价因子，构建指标体系.具体见图1.提取的景观视觉环境质量评价因子如表3.

图1 评价体系图Fig.1 Diagram of Evaluation System

表3 景观视觉环境质量评价因子Tab.3 The Evaluation Factors of Landscape Visual Environment Quality

注：A1区域内林地面积，A2区域内人工建筑面积，A3水域景观面积，A4具有喀斯特特征的裸地景观面积，A5区域景观中优势度最高的景观类型面积，A区域景观面积；m景观中斑块类型数，PRD等于景观边界中的斑块类型除以景观总面积，乘以10000和100.单位：个/km2，取值范围PRD>0；SIDI就等于景观中各斑块类型面积比重的平方和.该指标没有单位，其取值范围0≤SIDI≤1；pi为斑块类型i的面积比重；gik基于双倍法的斑块类型i和斑块类型k之间节点数；CONTAG单位为%，其取值范围0

在此基础上，通过通过景观格局分析软件Fragstats4.3计算得出不同分区的景观格局指数计算结果，参考VRM分级系统，将分区内不同评价因子的数据按照等距分级方法进行“高中低”或更多等级的区间划分，按照区域数据的高低赋予相应的不同等级的分值，最后，将不同评价因子的数据结果对应不同等级的分值，并进行分区加和，最后得出分区的评价结果.

3 结果与分析

3.1 景观视觉敏感度

利用遥感处理软件ENVI4.8与ArcGIS10.2对石林盆地的遥感数据进行识别与配准.按照表2景观视觉敏感度的评判标准对相对视距(S1)、相对坡度(S2)、可视域(S3)和景观的醒目程度(S4)四个指标处理得到的4个栅格图(略)结果进行分权重叠加，按照景观敏感度分布区特点(表4)进行分级，得到石林盆地的4个景观敏感度分级区(图2).因在进行评价指标的选取与体系的构建时需要选择景观格局指数中的面积与密度等度量指标，选择对石林盆地进行分区，所选用的指标才有研究意义.故对石林盆地景观敏感度综合分级图按敏感度的高低进行大致的分区.分类结果为图3：一二级敏感区面积较小且相对集中，故按位置分布的不同分为A1区、A2区和A3区.道路网集中的三级敏感区划分为B区.被中度敏感区分割的四级敏感区则被分为C1区、C2区和C3区.总共为3大类，7小区.且敏感度级别从高到低的顺序为：A类>B类>C类，且相同大类的不同小区敏感度等级一致.

图2 石林盆地景观敏感度综合分布图Fig.2 Comprehensive Distribution Map of Landscape Sensitivity in Shilin Basin图3 不同敏感度分区图Fig.3 Zoning Map with Different Sensitivities

3.2 景观生态格局与美学质量评价

依据国家土地利用分类标准，运用ENVI4.8中的监督分类法，提取石林盆地土地利用现状图作为景观现状分析的基础(略).依照景观敏感度分区图，对石林盆地进行数据划分整理，利用景观格局计算软件Fragstats4.3计算得出不同分区的景观格局指数计算结果，最终结果如表5所示.

表5 景观格局指数计算结果Tab.5 Calculation Results of Landscape Pattern Index

参考VRM分级系统，按照等距分级的方法，得出各评价因子不同的分级并赋予分值(如表6).对不同敏感区的景观格局美学质量得分进行对比，得到的评分由高到低的结果为：A3区=C1区>B区>A1区>C3区>C2区>A2区(如表7与图4).

1)A类中景色质量高低为：A3区>A1区>A2区.作为包含有石林景区的A3区，景色质量要高于其他两区，从不同敏感分区评价因子表中可看到A3区中的林地与人工建筑面积比、景观优势度和蔓延度要远高于其他两个区域，这三个评价因子是造成景观质量不同的主要原因.A2区作为拥有较高的景观优势度与蔓延度的区域，林地面积较大，被人类活动侵扰程度较小，拥有较好的生态性，却缺少水景观与景观异质性，导致景观单一，景观质量较低.2)B的评价因子得分加和较高，原因是该区域面积较大，所含的可见水面个数、水景优势，异质性的分值较高.但B属于道路交通与石林县城主要所在区域，面积较大，所包含的斑块类型相对齐全，可见水面个数较多，人工建筑斑块集中且分布广泛.但实际上规划杂乱且无历史沉淀或特征的人工建筑物反而会对降低景观质量.3)在低敏区景观质量的高低为C1区>C3区>C2区.从数据分析得知C1区的裸地面积占比和景观异质性较高，这两个因素是造成C1区景观质量较高的原因.

表6 按等距分级的因子得分Tab.6 Factor Scores Graded by Equal Classification

表7 不同敏感度分区得分Tab.7 Scores of Different Sensitivity Zones

图4 景观美学质量分区图Fig.4 The Zoning Map of Landscape Aesthetic Quality图5 最终结果叠加图(底图为石林县域范围)Fig.5 The Superposition Map of Final Results (The Base Map is the Scope of Shilin County)

3.3 景观保护关键区的识别

本文所指的景观关键区区别于拥有代表性的自然生态系统、珍惜濒危野生动植物的自然遗迹或自然保护区，是指具有优良的视觉资源，对城镇规划与建设有重要影响的区域，是景观视觉敏感度和景观美学质量较高的区域.分析石林盆地景观敏感度和景观美学质量评价的结果，发现A3区中的林地与人工建筑面积比、水景优势度和蔓延度要远高于其他两个区域，这三个评价因子是造成景观质量不同的主要原因.从景观美学质量分区与石林县行政区的叠加图(图5)可看出A3区的清水塘村落一带是景观敏感度与景观美学质量最高的区域，应该列为石林盆地的景观关键区.

4 结论与讨论

综合分析石林盆地景观视觉环境质量评价的结果和景观格局的特征发现，景观视觉保护关键区域具有较高的视觉敏感度和景观美学质量，林地、石林裸地是影响景观美学质量的重要因素；景观格局指数中，水景优势度和蔓延度决定了景观格局美学质量的高低.依据以上结果和分析，提出以下保护措施和建议：

(1)对于景观敏感度较高的区域，清水塘区(A3区)作为景观保护关键区，拥有较高的视觉环境质量，也具有较高的经济价值和科研价值，故在以后的城镇建设活动中，应严格禁止在该区域进行对景观有影响或者破坏的建设项目.而对于铺兵村区域(A1区)与新寨附近(A2区)两部分：铺兵区域为地势起伏较大的山地地区，且坡度较大，在盆地内进行观察时，醒目度较高，故应避免在铺兵村区域进行开山采矿等工业活动而对该区域景观造成不利影响或破坏；而新寨附近林地范围较大，但坡度较为平缓，既适合开发耕地也适合进行城镇建设.若选择新寨为新的城镇建设地，应考虑到该区域大范围的林地，保护其生态性，或借鉴国内外已有经验，使得人居环境与山林互不干扰，建筑的形式、风格或体量等与山林搭配和谐，相得益彰，使铺兵村区域景观具有更高的美学价值.

(2)B区为汇集了大量耕地、公路、铁路与人工建筑的城镇所在地.因只考虑景观格局美学质量高低，没有考虑到实际中观景者在面对景观的直观感受，故建设活动的决策者或管理者应该在小范围内对景观进行细致的评价，具有对景观质量具有直接影响的视觉要素要进行整理或清理，尤其是在道路两旁，尽量避免与视觉失调的视觉要素搭配对沿线景观造成糟糕的影响；而对良好的沿线风景则需要加以改进与保护，提高该区域的景观质量.

(3)C1区为小河村等若干村落聚集处，此处远离道路，且道路平缓，但该区域裸地面积占比与耕地占比较高，且拥有良好的蔓延度，景观格局美学质量较高，不适合进行大规模建设活动；C2区为板桥镇所在地，细碎人工建筑斑块与耕地斑块错落分布，但该区域地势平坦，需做好耕地保护的工作，防止过多的建设侵占农田.而C3区的大可镇、习克丈村和小波溪村相对于C1区(小河村)的景观质量较低，景观敏感度较低，且坡度连续上升，适合进行新的城镇建设开发活动.

在已有的研究成果中，景观美学质量评价的传统方法是运用景观图片通过SBE法获得景观区域美学质量的评分[17].但对于超出肉眼可见范围的大尺度研究来说，SBE法等传统方法已受到一定局限.本文通过成果参照的方法，挑选与美学质量有关的景观格局指数指标，构建景观美学质量评价的体系，计算出区域景观美学质量的评分，以此作为识别景观保护关键区的条件之一.研究在一定程度上为大尺度视角下的景观视觉环境质量评价研究工作提供了一种解决方法.且从景观敏感度和景观格局美学质量两个方面进行了整合和研究，对景观关键区的识别有一定的借鉴作用.但若要得到更为准确的结果，应该建立更加完整、科学和合理的评价体系，借鉴当今先进的科学技术与手段，采用多尺度的评价视角，得出的结果才能作为指导景观关键区的识别与城镇建设规划和管理的科学依据.