乡村人居环境风貌评价与优化∗

刘滨谊 陈 鹏

同济大学建筑与城市规划学院 上海 200092

乡村风貌作为一种景观形式承载着乡村人居环境生态、 历史文化、 建设营造等信息[1]， 以其数千年的演进集中了人类社会在特定自然人文条件下对于资源可持续利用和管理的人居传统智慧，蕴含着人类自然环境、 社会环境、 建成环境的科学、 文化、 技术理论和实践知识[2]。 当代乡村依然是支撑农业产业的发源之地、 寄托乡愁的庇护场所、 维系人居环境生态的主要系统。 当前快速城乡一体化和土地置换与乡村人居环境田园化理想发展之间存在矛盾冲突， 乡村人居环境面临自然肌理破碎、 聚落建设同质、 乡愁文化失落的突出问题。 中国乡村人居建设具有1 万多年的历史，在天地人合一的传统建设哲学的指引下， 传统乡村曾经长期作为承载中国哲学观的理想人居环境图景[3]。 在第二与第三人类文明的转换之际， 中国乡村向何处去已经成为中国人居环境未来发展必须回答的主要问题。 以充满生机、 直观显性、外化于形、 内化于本的风貌为抓手， 从风貌内化于本的环境生态、 文化心理、 空间形态着手， 解决乡村人居环境风貌内化的问题理应成为乡村人居环境风貌优化提质的核心。

为了使乡村更好地满足当代乡村人居环境需求， 亟需探究当代乡村人居环境特质。 得益于我国天地人合一的传统哲学思想， 我国乡村人居建设与发展持续关注三元乡村景观风貌营造， 因此呈现出生态性、 文化性和精神性特征[4－5]。 随着乡村人居环境三元认识的研究不断深入与发展，乡村风貌评价历经从关注美学单要素到美学－生态二元评价再到生态－形态－心态三元评价的研究内容演变。 居民感知被认为是对于客观环境生态、形态美学的主观反馈。 刘滨谊团队[6－12]先后提出了基于人居环境科学的乡村景观评价的景观生态原则、 景观资源化原则和景观美学原则； 将乡村整体景观意象、 功能与土地利用、 田园公园与乡村主题等作为乡村景观规划的核心内容； 将乡村景观风貌作为资源以促进村庄生态保护、 建设与经济发展； 强调居民感知与环境生态、 形态美学相互结合的规律性等。 与此同时， 地理信息系统、计算机技术等现代科学技术正推动着乡村人居环境风貌研究实践走向数字量化、 大数据、 精细化。景观评价定量化是精准管理、 提升人居环境质量的前提[13－16]。

尽管乡村人居环境风貌评价在理论和研究方法上都有了长足的发展， 但国内的相关研究仍存在以下问题: 1) 缺少对三元体系中“心态” 元的客观定量评价。 虽然对居民感知的研究逐渐增多， 但大多采用问卷调研等主观描述的方法进行评价， 研究结果往往受到居民专业性不足、 问卷设置引导性强等因素的影响导致研究结果缺乏准确性； 2) 当下对于区域风貌评价的研究大多局限于对区域的整体评价， 而缺少基于空间单元对研究区域的定量可视评价， 评价结果不利于针对性地人居环境管理和提升实践； 3) 当下的乡村人居环境风貌研究缺乏利用模糊数学模型和多学科理论并结合GIS 量化方法的研究方法， 大多研究忽略了乡村人居环境的模糊性和复杂性， 因而导致研究结果呈现出主观性与随意性。 本文旨在基于人居环境的三元认识和模糊数学理论， 基于GIS 工具和区域地理信息数据库， 实现乡村人居环境综合模糊可视的量化评价， 以弥合上述研究问题。

1 基于人居环境科学的乡村风貌评价体系构建

1.1 乡村人居环境风貌三元认识

乡村人居环境风貌评价是乡村提质的基础性工作， 目的在于充分识别、 合理利用乡村风貌要素及特征， 提高人类行为与自然生态的相容性，合理规划、 整治和建设乡村人居环境。 人居环境评价是主观感受判断与风景客观描述相结合的主－客观评价方法[17]。 结合人居环境三元论， 本文认为乡村人居环境包含心态(主观) 以及生态、 形态(客观) 3 个组分(图1)。

图1 人居环境风貌三元认识

1.2 乡村人居环境风貌评价体系

目前较为成熟、 权威的景观评价系统包括美国土地管理局的风景资源管理系统VRM、 美国林务局的视觉景观管理系统VMS 和在VMS 基础上形成的风景管理系统SMS， 以及刘滨谊和冯继忠提出的12 个风景感受评价测度。 本文将描述对象由“风景” 或“视觉景观” 衍生更为综合多元的“人居环境”， 通过层次分析法(AHP) 将乡村人居环境评价目标分解为4 级评价体系。 在国际上成熟的景观评价系统的基础上， 以GIS 数字化和量化分析计算为目标， 结合现代数字科技和地理信息数据库的进步， 将主观感测度拓展为乡村社会经济结构、 环境卫生质量以及社会发展活力三元的综合测度； 将客观空间描述由地形拓展到地物和地貌， 运用GIS 技术对客观空间尺度、 空间层次度、 景观格局等指标进行量化评价。 为了降低指标选取过程的主观随意性， 采用专家咨询法和灰色统计法， 综合考虑评价的可操作性， 筛选初选的评价标准及指标， 得到乡村人居环境评价体系如表1。

表1 乡村人居环境风貌评价体系评价标准及指标

1) 生态评价。 生态稳定性反映乡村人居环境的基本状况； 景观格局反映各种生态过程在不同尺度上作用的结果， 反映生态斑块的空间特征；生态干扰反映人为干扰对自然生态过程的干扰程度， 主要考虑居民地、 道路、 防灾减灾活动对生态环境和生态过程的干扰。

2) 心态评价。 心态评价是对“乡愁中国” 的问题意识和文化自觉。 2013 年12 月召开的中央城镇化工作会议指出“让居民望得见山、 看得见水、 记得住乡愁； 要融入现代元素， 更要保护和弘扬传统优秀文化， 延续城市历史文脉”， 为乡村风貌心态评价提出了纲领。 对于乡愁的关切实则是政府决策层次对乡村发展问题的纠偏， 从强调物质空间的城镇化到强调居民心态的城镇化。人文主义地理学认为， 当代中国乡村城镇化过程中出现的乡愁问题源自乡村居民无法安置自我情感的焦虑体验， 乡愁问题实则是发展问题。 因此，评价风貌心态宜采用发展的视角， 以“乡愁” 为对象， 关注文化传统、 生活现状以及发展潜力。

3) 形态评价。 参考目前国内外运用的成熟评价系统， 按照视觉感知的频率、 风貌本身形态特征、 与所在环境的和谐程度的评价逻辑， 确定视觉敏感、 景色质量和环境协调3 个评价标准。 视觉敏感是指风貌要素被观赏者察觉到的频率和难易程度； 景色质量是指风貌要素本身的美感程度，以上两者都能参考VMS 系统选取评价指标； 环境协调指风貌要素与所在空间环境其他要素在尺度、层次、 韵律等方面的和谐程度。

1.3 确定指标权重

本研究采用层次分析法(AHP) 构建重要性判断矩阵， 以共计10 人的专业人士作为相对重要性判断依据， 计算各指标权重， 具体过程为: 1)建立评价层次结构模型。 2) 构建判断矩阵并采用1～9 标度法确定各级指标间相对重要性， 计算判断矩阵最大特征根λmax和随机一致性比率CR，依次进行各层次和总一致性检验， 当CR<0.1 时满足一致性检验。 经检验各级评价指标相对重要性均满足一致性。 3) 利用YAAHP 层次分析软件， 根据各指标相对重要性计算满足一致性检验的判断矩阵， 得出各指标权重如表2。

2 乡村人居环境风貌模糊综合评价

2.1 研究区概况

宜兴市位于江苏省无锡市西南部， 面积1 996.6 km2， 辖13 个乡镇、 213 个行政村， 户籍总人口108.13 万人。 市辖乡村范围内地形丰富，东接太湖， 南部为天目山余脉， 丘陵山区面积约681 km2， 水域面积约532 km2， 平原陆地面积约783 km2[18]。 宜兴人文历史悠久璀璨， 人居史可追溯至一万年前[19]。 得益于快速城镇化和现代化，宜兴乡村居民生活水平快速提高， 2018 年农村居民人均生活消费支出19 432 元， 产业加速向多元化、 规模化、 现代化转型。 此外， 宜兴境内乡村地域风景资源丰富， 包含国家AAAA 级风景区8个。 市域人居类型丰富， 官方统计数据和地理空间数据完善， 有利于开展乡村人居环境模糊综合评价研究。

表2 评价体系指标权重

2.2 数据来源与处理

评价数据来源于: 1) 地理信息数据， 包括Landsat8 于2018 年3—4 月拍摄的云量较少的宜兴市遥感影像经几何校正、 配准、 图像融合等步骤得到的遥感数据； 国家数字高程模型(DEM)数据库。 2) 专家评价基础数据， 包括现场拍摄及网络筛选出的代表性乡村全景彩色图片； 无锡市志， 宜兴市志， 统计年鉴， 政府门户网站， 各类历史文化、 政治经济文献。 3) 其他数据如国家气象科学技术中心气象数据， 宜兴河湖水质报告， 宜兴自然灾害报告等评价相关统计数据。 评价指标的获取是GIS 中实现量化评价的关键， 本文各评价指标获取方法如表3。

表3 评价指标数据获取方法

表3(续)

2.3 模糊综合评价

本研究采用模糊数学思维降低乡村人居环境风貌评价复杂问题的不确定性。 利用GIS 建立模糊综合评价模型包含以下步骤: 1) 确定评价因素集U， 设U＝ {U1，U2， … ，Ui}， 每个元素对于某一评价指标在GIS 中表现为i张栅格图像。2) 确定评语集V， 从优到劣分为4 级， 即V＝{V1，V2，V3，V4}。 3) 建立隶属度函数Fk(x)进行单因素评价， 选用降半梯形分布函数确定隶属度。Fk(x) 表示指标在k评级的隶属度函数，x为该指标评分，ak表示第k级别的标准值， 令a1>a2>a3>a4， 且a4≤x≤a1， 则4 级隶属度公式如式(1) 至式(4) 所示[20－21]。 4) 根据单因素评价结果构建评判模糊矩阵R＝ {rij}i∗j。rij表示指标ui对评语集vj的隶属度。 5) 进行模糊运算并根据最大隶属度原则确定评级， 在GIS 中利用con函数计算同一级别隶属度栅格与权重矩阵的乘积并叠加运算得到评级图。 本研究的评级体系包含4 个层级， 需要逐层向上递进计算。

3 模糊综合评价结果

经过模糊运算， 可得到标准层(图2)、 价值层(图3) 及目标层乡村人居环境风貌评价(图4) 结果， 并从优到劣分为1～4 级进行结果展现。

3.1 标准层评价结果

研究范围内生境稳定性较佳， 评级以1 级(面积占40.5%)、 2 级(面积占45.0%) 为主。将GIS 处理后的景观类型导入Fragstat4.2 计算得出各类用地的破碎度、 连接度及优势度， 加权后景观格局评价结果不佳。 生态干扰评价以1 级、2 级为主。 乡愁记忆评价结果较差， 仅集中分布在丁蜀镇及善卷洞风景区周边村镇的3.4%的区域被评为1 级。 乡土生活评价较高， 1 级、 2 级的区域分别占比10.0%、 42.5%。 根据乡村发展评价，除了少数产业、 人口聚集的集镇， 大量乡村区域评级为2 级(49.1%)、 3 级(33.7%)， 这些区域大都面临传统农业和旅游产业升级更新、 人口流失和乡村空心化的挑战。 视觉敏感评价较高，1 级区域占比24.5%， 2 级区域占比37.0%， 3 级区域占比20.8%。 景色质量多为1 级、 3 级。 环境协调评价结果表明， 南部丘陵地区及湖泊沿岸由于景观层次丰富、 景观尺度旷达且环境相容度高而被评为1 级； 居民聚居区除少量区域环境协调评价为3 级外， 大量评价为4 级， 整体评价较差。

图2 标准层评价结果

图3 价值层评级结果

3.2 价值层评价结果

研究范围内生态质量较高， 评价结果以1 级、2 级为主: 1 级主要分布在南部和中部丘陵林地和太湖、 滆湖流域及其邻近滩地、 水田； 2 级主要为邻近聚居区的林地、 旱地、 水田和河渠。 居民聚居区生态评价较低， 多以3 级为主， 部分工矿企业用地周边评价低至4 级。 心态评价结果以2 级、 3 级为主， 1 级区域分布有限， 集中在丁蜀镇南部窑场遗址附近历史遗产、 生活水平和发展潜力质量均较高的区域。 南部丘陵及太湖、 滆湖区域由于历史遗存及文化遗产较为缺乏、 基础设施配备不完善和产业活力不足等原因评价较差，以3 级、 4 级为主， 有较大的提升空间。 形态质量一般， 以2 级、 3 级为主， 评价为1 级的区域主要集中在景区集中分布的丘陵地区以及太湖滨水带。 太湖及其他水域由于视觉敏感度较低而评为2 级， 其余广大耕地及居民聚居区评价多为3级， 部分造型单调、 与环境割裂且同质化严重的工矿企业评价最低， 为4 级。

图4 乡村人居环境风貌评价结果

3.3 目标层评价结果

研究范围乡村人居环境风貌评价以2 级为主(面 积 占 比 78.5%)， 3 级 次 之 (面 积 占 比17.2%)， 1 级略多于3 级， 面积占比3.5%。 评价为1 级的区域集中在善卷洞风景区区域、 灵谷洞到张公洞景区一带、 丘陵东侧水山顶区域、 陶祖圣境以及竹海景区区域。 大部分区域风貌评价为2 级， 表明研究范围风貌质量较高且提升潜力巨大， 有代表性的区域如太湖等水域、 南侧丘陵如龙池山风景区以及大部分乡村耕地、 林地， 以上区域大多心态评价欠佳， 应制定针对性的优化措施。 评级为3 级的区域主要是居民聚居区以及少量的耕地。 评级为4 级的区域是部分对生态环境和山水格局破坏较大的乡村工矿企业或废弃工矿用地。 评价结果证明了本评价体系的可操作性和合理性， 为提出风貌优化策略和风貌资源管理提供了科学直观的决策依据。

4 基于模糊评价结果的风貌优化策略

基于人居环境科学和乡村风貌评价体系， 耦合乡村人居环境三态， 提出乡村人居环境风貌优化的3 个核心策略， 即基底延续、 产业持续、 关系和谐。

具体到宜兴市域乡村， 基于评价结果， 评价为1 级的区域应成为该地乡村人居环境风貌发展的典范并积极扩大影响力。 评价为2 级的区域例如部分湖泊， 由于其风貌心态方面评价薄弱， 则应在现有基础上挖掘研究当地的湖荡民俗文化，升级传统旅游业， 结合传统渔业等产业开展智慧旅游、 田园旅游等优化产业结构以提升风貌心态质量。 对于评价为3 级的区域， 依据不同地域的各层评价结果提出具体有效的风貌优化策略， 对评价较低的指标进行相应优化以实现风貌质量的综合提升。 对于评价为4 级的区域应大力整治生态质量以减污减排， 在厂房布局上尊重自然肌理并在厂房设计中融合当地元素， 采用生态可持续的方式修复矿山肌理与生态环境， 以全面提升乡村人居环境风貌质量。

5 结语

以建设理想人居环境为目的， 以现代人居环境科学为依托， 在国内外人居环境风貌评价理论及实践的基础上， 基于GIS 和Fragstats 等技术平台， 结合模糊数学思想的乡村人居环境风貌评价具有理论指导和实践运用两方面的意义。 定量化、可视化的评价结果， 有助于规划管理者针对特定区域存在的具体风貌问题提出切实优化策略， 在国土空间人居环境优化提质中， 为乡村风貌优化提质及实践管理提出科学合理的决策依据， 以期精准高效地提升乡村风貌品质。 乡村风貌优化是在当代乡村振兴时代背景下， 以乡村生态、 心态、形态综合提升为目标， 落实生产、 生活、 生态三者协同共进的一种符合乡村发展规律的可持续发展模式。 运用人居环境三元论和风景旷奥理论，从生态、 心态、 形态3 方面进行乡村人居环境评价， 是对现有风貌评价体系的补充和完善， 有利于更为全面综合地解读人居环境风貌这一中国特色命题。 该研究仍受到数据量不足的限制， 机器学习等人工智能技术发展和乡村数据的完善能够为该评价体系后续更优的乡村人居环境风貌评价提供技术性支持。