基于GIS和SBE法的桂林国家森林公园冬季视觉景观评价与优化研究

胡金龙,陈慧婷,李 佩,青 果,罗 楠

(桂林理工大学 旅游与风景园林学院,广西 桂林 541004)

伴随城镇化持续推进和居民生活水平的不断提高,人们休闲游憩观念变化显著,以亲近自然、回归自然为主题的森林游憩活动越发受到旅游者的青睐[1],与此同时,人们对环境美学的要求和森林视觉景观的关注日益增加,逐渐成为学界关注的热点[2-3]。科学合理地全面评估森林公园视觉景观质量,对于森林景观资源的保护和可持续利用具有重要意义[4]。视觉景观评价是采用合理方法对具有一定视觉价值的景观进行量化评价,是景观资源保护利用的重要参考。自20世纪60年代以来,国内外许多学者已经开展了视觉景观质量评价方面的大量研究工作[5-8],提出了许多切实可行的景观评价方法,主流评价方法有AHP层次分析法[9]、心理物理学方法(SBE法和LCJ法)[10-11]、语义分析法(SD法)[12]、主成分分析法[13]、FAHP模糊层次分析法[14]等,随着信息技术发展,数字景观等新技术也被应用到了视觉景观评价研究中[15]。目前视觉景观评价研究中多为单一的评价方式,将客观GIS技术与其他主观数据相结合的视觉景观综合评价研究较少,仅少数学者进行了多种评价方式综合研究的尝试[16-17],定性与定量分析相结合,能够更加全面反映出景观的视觉质量,可以为视觉景观资源的保护与有效利用提供科学依据。

桂林国家森林公园以林海松涛为基调,融石山、土山、峰林景观为一体,园内沿山修有登山步道、环山公路、休息凉亭等,是集生态观光、山地休闲、森林游憩于一体的综合性森林公园,是广西最早的国家森林公园。本研究以桂林国家森林公园为对象,利用ArcGIS 10.6进行景观视觉敏感度客观分析,结合视觉感知进行美景度主观评价,通过构建景观敏感度-美景度矩阵识别出视觉景观关键区,最终提出不同区域优化策略,以期为桂林国家森林公园的视觉景观质量保护与提升提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

桂林国家森林公园位于广西桂林市象山区西南部(20°21′-25°24′N,110°23′-110°26′E),海拔134～341 m,1992年由国家林业部批准建立,是桂林市区唯一的国家级森林公园,总面积为573 hm2,森林植被以马尾松(Pinusmassoniana)林为主,占地面积达271 hm2。公园属于南岭山系熔岩盆地,四周为石灰岩构成的峰林环抱丘陵台地地貌和喀斯特地貌。该地区气候温和,降雨充足,属中亚热带湿润季风气候。公园内森林景观美不胜收,野生动植物资源丰富,是一处难得的以险山、奇峰、森林、珍稀动植物组成的森林公园[18]。

采用的主要数据为:桂林国家森林公园12.5 m分辨率DEM数据(NASA 2006),通过谷歌卫星影像图提取的公园范围界限,通过实地调查获取的道路位置以及定点坐标信息,并在ArcGIS10.6中对其进行坐标矫正处理,研究中所有数据处理都在WGS_1984_UTM_Zone49N投影坐标系下进行。

1.2 美景度(SBE)主观评价

1.2.1 样本照片的拍摄与选取 选取桂林国家森林公园最具代表性的10处景观点进行拍摄取材(图1),在2021年12月-2022年2月开展调查,选择能见度高的晴天(13:00-16:30)拍摄,每处景观点拍摄4张照片,采用索尼A6000相机,拍摄高度为1.5 m左右[19]。最后筛选画面饱满且特征鲜明的照片作为试验样本。

图1 景观点分布Fig.1 Distribution of landscape sites

1.2.2 数据收集及标准化处理 采用美景度法找到游览者偏好的景观特色,评价标准采用李克特量表法。将挑选出的景观样本照片制成幻灯片供评价者打分,采用7个评分等级(极不喜欢～极喜欢)作为衡量标准,分别赋值-3～3。相关研究表明[3,20-21],专业人员与非专业人员在自然景观的审美态度方面具有良好的一致性,而专家与专业学生的辨别能力较强,审美标准相对严格,故本研究的评价主体选择高校风景园林教师4人、研究生35人、本科生16人,共计55人。

为了消除或减少评价者的审美差异,对所有评价结果采用以下传统方法进行标准化处理[22]:

(1)

1.3 基于GIS的景观视觉敏感度客观评价

景观视觉敏感度是景观在视域范围内重要性程度和受关注程度的量度,主要受相对坡度(Sa)、相对视距(Sd)、视觉几率(St)以及醒目程度(Sc)4个要素的综合影响[23]。景观的相对坡度越大,视线仰角越大,带给游客的视觉冲击就越大[24];观景者的视点与景观的距离越近,越能吸引观景者目光,敏感度越高[25];景观在观景者的可视范围内出现的几率越大,越容易被观景者发现,敏感度越高;景观与周围环境的对比越强,敏感度越高[21]。

由于研究区为森林环抱丘陵、水库居中的景观格局,景观类型主体为森林景观,醒目程度较为接近,故只选取相对坡度、相对视距、视觉几率等3个评价要素来分析景观视觉敏感度。通过查阅相关文献[26-28]和专家咨询,结合实际景观特征,提出景观视觉敏感度分级评价标准(表1)。

表1 景观视觉敏感度评价标准Table 1 Evaluation criteria for visual sensitivity of the landscapes

2 结果与分析

2.1 桂林国家森林公园景观敏感度评价

2.1.1 相对坡度景观敏感度 利用ArcGIS10.6空间分析功能,通过DEM数据提取研究区坡度,其中坡度最低为0°,最高为65.99°,将每个景观点的可视范围与不同坡度段进行叠加(图2),通过不同坡度敏感区域占可视域总面积的比重以及评分标准,计算获取各景观点敏感度值。由表2可以看出,各景观点可视域相对坡度景观敏感度值依次为:疏影寻梅>环翠迎宾>寻远通幽>星空露营基地>沙河水库>观林亭>浣溪叠石>清风竹影>万松叠翠>明月松间。

表2 各景观点相对坡度景观敏感度评价Table 2 Landscape sensitivity evaluation of relative slope

图2 不同景点可视范围的相对坡度敏感度Fig.2 Relative slope sensitivity of different scenic sites within visual range

2.1.2 相对视距景观敏感度 根据现有道路分布和景观现状,结合实地考察,确定能够使观景者较为清晰观察到景观特征的最大距离为50 m,故视线范围50 m内的区域为近景带;距离观景者50～100 m的区域为中景带,可以看到景观大概的整体轮廓;距离观景者100～200 m的为远景带,这个区域能看到的景观较为模糊;距离观景者200 m以上的区域为鲜见带,这个距离已经难以看清景观。选取桂林国家森林公园的主要公路作为分析基线,在ArcGIS 10.6软件中绘制出相对视距景观敏感度的多环缓冲带,将其与各个景观点的可视域范围进行叠加(图3),通过不同相对视距敏感区域占可视域总面积的比重以及评分标准,计算获取各景观点敏感度值(表3)。各景观点相对视距景观敏感度依次为:寻远通幽>星空露营基地>沙河水库>环翠迎宾>疏影寻梅>浣溪叠石>观林亭>清风竹影>明月松间>万松叠翠。

表3 各景观点相对视距敏感度评价Table 3 Landscape sensitivity evaluation of relative distance

图3 不同景点可视范围的相对视距敏感度Fig.3 Relative distance sensitivity of different scenic sites within visual range

2.1.3 视觉几率景观敏感度 以公园内现有道路为观景游线,沿线路每25 m布置1个视点,将每个分割点在数字高程模型的基础上通过ArcGIS 10.6软件进行可视域分析,经过综合分析计算,研究区域内视觉几率最高的景观点可见数量为137,最少的为0。根据评价标准绘制视觉几率视觉敏感度分级图,与各个景观点的可视域范围进行叠加(图4),并根据评分标准对每个景观点进行相应的赋分计算(表4),各景观点可视域视觉几率敏感度依次为:浣溪叠石>星空露营基地>环翠迎宾>沙河水库>疏影寻梅>寻远通幽>观林亭>明月松间>清风竹影>万松叠翠。

表4 各景观点视觉几率敏感度评价Table 4 Landscape sensitivity evaluation of sight-probability

图4 不同景点可视范围的视觉几率敏感度Fig.4 Sight-probability sensitivity of different scenic sites within visual range

2.2 桂林国家森林公园美景度主观偏好评价

根据美景度计算方法,选取55名专业人员进行评价打分并标准化(表5),结果显示,各景观点美景度主观评价的分值依次为:疏影寻梅>清风竹影>星空露营基地>寻远通幽>沙河水库>环翠迎宾>万松叠翠>明月松间>观林亭>浣溪叠石。各景观点的评分大部分都<1,均值为0.854,说明桂林国家森林公园的整体美景度一般,其中,疏影寻梅得分最高,标准化后得分为0.911。疏影寻梅是公园内少数有彩色树种的景观区域,栽植有梅花(Prunusmume)、山茶(Camelliajaponica)等观花植物,植物配置富有层次,每年开花季吸引大量游客,视觉景观质量较高;清风竹影标准化得分为0.599,仅次于疏影寻梅,清风竹影由次要游览步道可达,满山竹林高耸挺拔,是观赏竹林景观的最佳区域;评分值排名较低的是观林亭和浣溪叠石,观林亭标准化得分为-0.561,其主要用于游客休憩,建筑缺乏特色,造型不能融入周围景观,导致主观偏好评分较低;浣溪叠石标准化得分为-0.694,森林公园内溪流多位于山脚,树木杂草丛生,缺少必要清理,故而影响了美景度。

表5 各景观点美景度评价得分Table 5 The SBE scores of each landscape sites

2.3 视觉景观关键区识别

景观视觉敏感度主要受相对坡度、相对视距、视觉几率3个因素共同影响。采用AHP法确定各因子的权重值[25],结合11位风景园林、景观生态、旅游规划等方面的专家赋值方案,利用yaahp10.3软件统计获得3个因子的权重分别为:0.411(wSa)、0.328(wSd)、0.261(wSt),经检验评价矩阵满足一致性要求,最终计算获得各景观点的敏感度综合得分及标准值(表6)。采用重要性-表现分析法[21],以各景观点可视域视觉敏感度标准化值作为横轴,美景度标准化得分作为纵轴,构建桂林国家森林公园景观视觉敏感度-美景度矩阵,形成二维象限图(图5)。

表6 各景观点景观视觉敏感度综合评价Table 6 Comprehensive evaluation of each landscape site

图5 景观视觉敏感度-美景度评价矩阵Fig.5 Visual sensitivity-SBE evaluation matrix

第1象限景观视觉敏感度和美景度评分均较高,此类区域景观所处位置较好,能给人以良好的观景体验,具有较高美景度,同时景观变化容易引起较为强烈的视觉反应,故为“视觉景观关键区”,处于这一象限的有疏影寻梅、星空露营基地、沙河水库3个景观点。第2象限景观视觉敏感度低、美景度评价高,此类区域虽然游客具有良好的观景体验,但较难被发现,只有在特定的区域才可以被观赏到,该区域为“自然发展区”,只有清风竹影位于该象限。第3象限景观视觉敏感度、美景度评分均较低,为“次优先改进区”,万松叠翠、明月松间、观林亭3个景观点处于这一象限。寻远通幽、环翠迎宾、浣溪叠石位于第4象限,该区域景观视觉敏感度高,但美景度评分低,属于“优先改进区”,此区域景观点地理位置较为优越,但未能形成良好的视觉感受,从而影响了观景者对桂林国家森林公园的整体感知。根据景观提升潜力将4个分区进行叠加得到桂林国家森林公园景观视觉质量关键区分布图(图6)。

图6 景观视觉质量关键区分布Fig.6 Key area distribution of visual quality

2.4 不同类型视觉景观保护管理对策

疏影寻梅、星空露营基地、沙河水库位于“视觉景观关键区”,3个景观点都是游客数量较多、具有较高视觉质量的区域,后继开发中需加强景观保护,尽量保持景观原貌,促进植被自然有序更新,禁止沙河水库沿岸建造构筑物,维持自然水岸线。强化游客量的控制和引导,避免过度旅游带来的视觉景观破坏。

清风竹影位于“自然发展区”,其景观视觉敏感度低,但凭借形态优美的竹林景观形成了良好的景观视觉效果。此区域需要保持竹林景观的特色,在缓坡或高地背风面设置观景休憩平台,利用地形对西北风进行阻挡,形成较封闭区域,给游客提供舒适的逗留空间;加大清风竹影宣传力度,定期举行摄影展,增加旅游吸引力。

万松叠翠、明月松间、观林亭3个景观点属于“次优先改进区”,由于地理位置等因素限制,观景角度欠佳,难以被观景者注意,景观视觉感受一般,不宜作为重点发展区域。万松叠翠和明月松间可以保持现状不作改造,对车行道进行适当拓宽及修复,增强各景点的可达性;观林亭外观可进行适当改造或重建,增加暖色调铺装,作为冬季色彩的补充,并增强与周围景观的协调性。

寻远通幽、环翠迎宾、浣溪叠石位于“优先改进区”,该区域景观视觉敏感度高,但游客主观体验不佳,是重点发展的战略区域,要科学规划,充分发挥该区域的资源优势,改善观景体验,尽快改变其主观偏好评分低的现状。寻远通幽作为森林公园内的林间游步道,在进行修缮的基础上,两侧林下空间可种植观叶的耐阴植物或冬季开花的草本植物,如:八角金盘(Fatsiajaponica)、龟背竹(Monsteradeliciosa)、冷水花(Pileanotata)、玉簪(Hostaplantaginea)、马樱丹(Lantanacamara)等,进一步丰富森林景观,同时激发人们冬季出行的热情;环翠迎宾是森林公园的入口景观区,应打造为标志性的景观节点,植物配置上选择枝干形态优美的乔木,配以色彩鲜明的地被植物,使其色彩明快、韵律分明,还可适当增加能够代表森林公园的文化景观,增强冬季视觉感官,形成游客的记忆点;对浣溪叠石区域内的杂草、灌丛进行全面清理,溪流护岸进行维护加固,增加必要的亲水和观景设施。

3 结论与讨论

选取景观相对坡度、相对视距和视觉几率3个评价要素,进行景观视觉敏感度评价表明,星空露营基地得分最高,寻远通幽次之,主要因为二者均具有较高的相对视距和相对坡度敏感度,万松叠翠和清风竹影得分排后2位,主要由于相对坡度、相对视距、视觉几率敏感度均较低;运用SBE法对桂林国家森林公园美景度进行主观偏好评价,各景观点的评分大部分都小于1,整体美景度一般,其中疏影寻梅得分最高,清风竹影次之,疏影寻梅具有较多的观花植物,清风竹影分布有形态优美的竹林景观;观林亭和浣溪叠石评分排名后2位,观林亭与周围环境协调度差,浣溪叠石缺少必要清理。结合主客观的评价结果构建敏感度-美景度矩阵,将桂林国家森林公园的所有景观点划分为4个区域,疏影寻梅、星空露营基地、沙河水库为“视觉景观关键区”,清风竹影为“自然发展区”,万松叠翠、明月松间、观林亭为“次优先改进区”,寻远通幽、环翠迎宾、浣溪叠石为“优先改进区”。根据研究区实际,提出4个区域相应的视觉景观保护和规划管理建议。

伴随游客对户外景观环境要求的不断提高,视觉景观质量已成为森林公园发展的重要影响因素,其合理评价对于森林公园的保护与开发利用具有重要意义。本研究尝试将客观GIS属性分析与主观美景度偏好相结合进行综合评价,GIS空间分析可以有效量化抽象的数据,美景度评价真实反映游览者的主观感受,二者的综合运用可以弥补单一方法评价带来的局限。主客观相结合的评价方法是未来视觉景观质量评价的趋势,通过实证研究,提供一套较为完善的评价体系和方法,可以为类似森林公园的景观质量评价提供理论和方法参考。受森林公园开发程度所限,研究所选取的景观点样本数量偏少,可能有少部分具有良好游憩价值的景观点未被发现,会对评价结果带来一定影响,同时取样时间集中在冬季,虽然亚热带地区以常绿植物为主,但季相变化对景观的主观偏好也会带来一定影响。后期研究可以采用更高精度卫片,对未开发区域进行详尽调研,同时将森林公园的季相变化考虑其中,可以使评价结果更全面可靠。