基于湖泊岸线的公园湖周景点分布评价模型

周俊楠 姚梦雯 王 欣

浙江农林大学风景园林与建筑学院 杭州 311300

湖泊在公园空间组织和限定、 串联景点， 以及形成景观序列等方面具有重要作用[1]， 也是城市公园景观营造的支配性要素。 滨湖景观布置研究具有复杂性， 涉及到大量相关因素， 在这些要素中湖泊平面形态最容易被抽象独立出来加以量化研究， 以往对湖泊水体的形态研究多局限于湖泊景观理法定性描述， 而定量分析更有助于实现拟自然水景的参数化生成设计[2]。因此， 通过湖泊平面形态合理设计， 可以更科学地在湖泊周围空间设置景点来提升符合游客观赏习惯的湖泊景观及其吸引力与综合效果。在景观视觉质量评价方面， 现有研究大多从环境心理学角度入手[3-8]， 虽能反映观赏者对景观的整体感受， 但其评价结果较为主观。 本文围绕这些问题， 基于人的生理结构和心理特点，引入参数化量化分析方法研究湖泊水体形态对园林景观分布的影响， 旨在探讨湖泊景观水体形态对园林景观组织的作用和潜在规律。

1 研究基础

1.1 湖泊平面形态对景观空间格局营造的影响

水之三远为阔远、深远、迷远，分别从水面聚散、景深层次、水景布置3 个方面强调水景理法要点，其中阔远和深远与否很大程度取决于平面形态设计，只有水面曲折婉转收放有度才能达到“聚则辽阔，散则潆洄”的阔远境界，再辅以山体、花木强调前后景深烘托水体的深远层次。 水体形态在城市湖泊周边的景观格局营造中发挥着更加重要的作用，孟兆祯先生在《园衍》中强调:“水的形态外观是水景的基础。 大海、湖泊虽难窥其全貌，触目之处亦有水的形态问题。 对于城市园林中体量不是很大的水体而言，水形态的景观影响就更大了。”可见，曲折婉转张弛有度的湖泊平面形态对于创造优秀公园湖泊景观空间格局起着关键作用[9]。

1.2 游客生理特点对游览活动的影响

游客的游园活动主要以视觉为导向[10]， 依靠视觉感官的刺激形成游览体验， 具有特定性质的区域空间更为引人关注。 处在公园环境中的游客，会不断地获取周围景观资源， 其视线会下意识地被不同的景观资源所吸引， 但由于人眼和脑注意力的分配限制， 当被一处景观所吸引时会抑制其他景观资源， 也就是说人眼视角产生的空间如同“舞台”， 视觉吸引如同舞台上的“聚光灯”[11]，进入视觉吸引阶段的景观会被分配以更高的优先级， 从而往往成为区域中的“主景” 与关注焦点， 而与水体平面形态相关的视觉吸引要素因子如水体、 线条、 空间尺度与距离， 会对水体周边的景点资源产生强烈的视觉吸引作用。

2 研究方法与研究对象

公园的园路大多数情况下都会与岸线发生一定的联系， 如园路与岸线处在若远若近的一段距离间变化或是平行于岸线等。 当游客坐在长椅上休憩或停下脚步驻足欣赏景观时， 其视线方向大多是垂直于岸线的。 由于人眼生理结构的限制，双目的可视角度约在120°， 但只有中央60°为舒适视觉， 而集中注意时只能看清中央约30°附近的物体。 当游客的可视范围在120°范围内， 游客可以观察到对应范围内的景观变化； 当游客的可视范围在中央60°时， 只有在这一范围的游客才能对视野范围内的景观形成空间距离感， 继而形成景观空间层次感受； 当游客的可视范围在中央30°时， 游客可以观察到景观的细节。 基于上述几点， 在一定条件下可以形成基于湖泊平面形态的游客游览的简化模型。

2.1 参数化模型构建

对湖周游览活动的影响条件进行适当提取、抽象、 假设， 以建立游客游赏公园湖周景点分布评价模型。 综合前文关于湖泊平面形态和游客心理特点， 设定以下规则: 1) 只考虑湖泊形态对游客游览的影响， 忽略湖泊周边景观对游客的吸引影响； 2) 基于湖泊平面形态(去除堤岛)， 抽取岸线线条； 3) 用一定数量的点等分岸线， 形成若干点位， 这些点位在游客经过时成为观景点，在其他位置看向此处时成为景观点； 4) 将湖泊岸线的行进方向近似抽象成游客的游线方向， 而将湖泊岸线的切线方向近似抽象成游客驻足停留的视线方向； 5) 游客中央30°、 60°视线都可以收纳若干数量景观点， 但30°范围内的景观点因为是集中注意观察， 则需要停留状态下才可欣赏。

基于上述抽象假设， 可以模拟游客游览时的情境， 并且与传统理水手法相吻合， 具体情形如下:在湖泊岸线婉转情况下， 游客视线方向切换较快，在短时间内能浏览到大量的景观， 符合对这种婉转空间情况下“步移景异” 的认知(图1)； 在湖泊岸线连续平直情况下， 游客视线会长时间聚集在某一片地区内， 容易形成一定层次的景观序列， 并形成区域主景的景观焦点(图1)； 游客有时也会进入景观中成为景观的一部分(图2)， 这也符合“看与被看” 的效应； 景观在有互相遮挡的情况下会形成前后景， 进而形成景深(图3)。

图1 景观焦点与步移景异

图2 看与被看

图3 近中远景的景别

以上点位模拟了游客在该点的游赏行为， 某一个观景点必定能欣赏到若干数量景观点的景色，同时， 一个景观点也必定能被若干观景点所欣赏到， 可以看作是游客游园动态过程的简化模型。据此， 若某点位作为景观点时， 能被x 个观景点所看到， 则将x 的值定义为该点的“景观可赏值” (后文简略为景观值)； 若某点位作为观景点时， 能看到y 个景观点， 则将y 的值定义为该点的“可观景色值” (后文简略为观景值)。

2.2 模型参数化运算平台

由于岸线百转千回， 湖面形态复杂而变化多样， 在量化计算时将产生大量点位信息数据， 工作量巨大； 人工方法计算统计繁复， 且容易因为过多的要素而出现误差和错误； 得到的数据结果不够明晰直观， 还需要统计和可视化处理才能得到清晰的结论。 本研究采取依托Rhino 平台下的Grasshopper 插件对湖泊岸线进行参数化演算。 一方面， Grasshopper 可以准确地对多点进行演算，能够使数据精准衔接， 减少误差； 另一方面， 通过Grasshopper 编写运算集可以实现模块化， 提高整体的耦合性和可扩展性， 不仅可以对游客视角进行限定、 对岸线等分点数量作出限制， 今后还可应用到其他案例中， 实现数据高效迁移和获得。

2.3 研究对象

本文选取西湖作为湖周景点分布模型研究对象， 其原因为: 1) 西湖大小适宜， 其水体面积约为5.9 km2， 环湖周长约为13.7 km， 湖中隔岸最长可视轴约为3.5km。 过大的湖泊会导致过远的距离， 游客难以看清对岸的景观细节， 从而失去吸引效果； 过小的湖泊使景观与景观之间的距离过近， 容易模糊边界。 2) 西湖岸线婉转优美，水面有聚有散开合有致， 符合研究要求。 3) 由于本研究基于一定的抽象假设前提， 而现实中并不存在这样的湖泊案例可供研究。 但是西湖山水相映， 因境成景， 历史、 人文底蕴深厚， 景观效果极佳， 湖周遍布景观[12]。 流传千年的西湖十景分布在西湖水域范围内， 或位于湖中或建于岸边，易于与模型进行对比拟合验证。

案例的水体平面形态来源于卫星影像图， 通过识别提取水体边界得到矢量水体边界形态， 同时根据研究假设去除堤岛和北侧的孤山， 以保证在本研究中不受其影响。

3 结果与分析

本次研究将西湖湖泊岸线等分为200 个点，每点位之间距离约为60 m。 通过制定规则限制条件， 共产生这200 个共计9 405 次模拟观赏行为(包含30°视角3 074 次，60°视角6 331 次)， 平均每个观景点可以观看到景观点31.655 个， 仔细欣赏景观点15.37 个。 具体点位的景观值及其和、差数量变化与观景值变化趋势如图4、 图5、 图6所示。 总体来看， 不论30°视角下还是60°视角下， 点位的景观值和观景值呈现明显的正相关。

图6 各视角观景值变化趋势图

3.1 景观值分析

对于景观值在30°和60°视角下都比较高的点位(图4、 图5)， 二者均高出平均线以上的区域(如柳浪闻莺处观景值接近66， 即最多能被1/3的湖泊点位所观赏到)， 表明该点位可以被大量观景点所游观(中心60°视角下) 与欣赏到(中心30°视角下)。 对于这样的点位， 很可能成为全园的中心景观甚至是地标性景观， 提升这些景观点的景观效果对提升全园的景观效益最为明显，应营造围绕这些点位着重打造景观， 对应西湖如雷峰塔、 柳浪闻莺等标志性景观节点。

图4 各视角景观值变化趋势图

图5 景观值变化趋势图

中心视角60°时景观值较大而30°时景观值较小的点位(图4、 图5)， 如花港观鱼处中心视角60°景观值为35 而30°景观值仅为10， 表明该点可以被许多观景点所见(中心视角60°)， 但很难在中心视野30°下所欣赏到。 因其观赏角度受到限制， 景观效益不如第一类景观点， 不需要相应的主景， 但应统一景观形象与景观风格以形成景观序列， 此时其风格统一的景观意象群体仍能被中心60°视角所感受， 对应西湖的花港观鱼之处。

3.2 观景值分析

30°和60°观景值均比较低的观景点(图6)没有太多的景观要素可供形成视觉焦点， 对应西湖西北侧岳湖之处。 因其可观的景观数量较少，对应的设计策略: 一是可以将其打造成郁闭度更高一些的静谧区， 以增强全园动静区分的变化，达到丰富游览体验的目的； 二是针对该区域现有的景观， 打造精品主景景观， 这是因为过多的信息要素会分散、 干扰人的注意力[13]。

观景值变化频率较大的区域(图6) 平面路径较为曲折， 随着游赏活动的深入， 游客的视线不断发生变化， 导致景观点数量急剧变化， 说明该区域路径曲折婉转变化较快。 在这些区域可以用丰富的景观强调纵深的空间感， 而在变化平缓的区域可对应一些直线条的视线引导空间， 或是在道路尽头设置一些景观， 强调线性空间。

3.3 湖周景观分布特点

综合30°与60°两种视角， 绘制西湖岸线等分点位的观景值、 景观值热点图。 结果(图7、 图8) 发现:

图7 点位综合观景值可视化

图8 点位综合景观值可视化

1) 西湖周边的现存景观分布与基于湖泊岸线的理论景观分布评价模型中的景观点、 观景点设置有一些明显的重合对应关系。 观景效果良好的点位包括曲院风荷、 郭庄、 花港观鱼、 雷峰塔、柳浪闻莺、 西湖音乐喷泉、 断桥处等； 景观效果良好的点位包括北里湖区域、 西里湖区域、 雷峰塔、 柳浪闻莺与涌金公园区域。

2) 景观值的分布方式是比较连续的， 观景值的分布却存在较多“拐点”。 这符合对景观营造中常见的“景观序列” 和“步移景异” 现象的认知， 即在一片地区内营造风格相同的景观保证景观要素的一致性， 随着园路路径的方向改变， 创造不同方向、视角的景观， 构建景观要素的丰富性。 此二者辩证统一， 共同构成“看与被看” 的关系。

3) 平直开阔的岸线适宜舒朗的视线， 回环婉转的岸线营造静谧的空间。 西湖湖泊岸线“直”稍多于“曲”， 曲直婉转巧妙衔接、 收放自如，营造出“聚则辽阔， 散则潆洄” 的丰富景观。

4 讨论与结论

4.1 讨论

本研究仅通过对湖泊平面形态的分析来讨论景点分布的合理性， 而实际上园林景观的营建要复杂得多， 其影响因素不仅局限于山水格局、 原有景物的借景关系， 场地本身的地形走势， 更有千古佳话的文化层累、 灵光一现的神来之笔等，这些都对园林景观营造起着重要作用。 同时， 景观分布的趋势及疏密变化并不代表绝对意义上的景观吸引能力强弱。 常规思路可以帮助避免大的错误， 但合理的、 偶发性的打破常规也可以获得不俗的效果， 这也是所有伟大的艺术所具有的共通之处。 公园既要满足大众的审美需求和游赏习惯， 同时也要考虑艺术性， 二者相结合才能相得益彰。 通过本文的研究模型， 可以帮助设计师对近湖景点进行梳理、 拟排， 最终得到更加科学合理的景点分布。

后续的研究可以利用GIS 平台， 基于场地高程运用可视性、 叠置等一系列空间分析方法进行研究， 进而讨论地形与山水格局， 对景观布局进行优化[13]。 此外， 本研究中的固定视线方向其实是视线方向权重为1 的一种特例， 而基于UGC 图片数据进行景观空间意象研究与基于眼动的景观视觉质量评价可以量化分析现有的景观对游赏行为的吸引程度[14-15]， 从而在此基础上确定、 量化景观的吸引程度， 并进一步完善参数的合理性和科学性。 同时， 可展开针对湖周景观的主要景观、观景点位的研究也能对本文的观点和理论起到支撑和补充作用。

4.2 结论

1) 基于湖泊岸线的湖周景观分布模型模拟了游客游园活动时的景观视觉吸引过程， 可以对湖泊周边景点分布加以分析， 并验证其合理性。 分析比较观景值和景观值走势不一的变化趋势， 其实质是比较湖泊岸线走向局部与整体的关系。

2) 湖周景观分布模型反映了湖泊岸线的曲折程度、 走势、 部分与整体的关系， 基于湖泊岸线分析滨湖景观的合理分布区间与特点， 排除了人的先验知识和主观因素的干扰， 为滨湖景观设计提供了新的依据和设计思路。

3) 基于Grasshopper 的参数化评价模型经过演算可以快速得出数据并加以可视化分析， 直观高效， 并且可以快速迁移应用于其他需要进行景观设计的湖泊岸线， 拓展性强。