生态系统美学服务评估方法研究进展

姜 维

（中国科学院生态环境研究中心，城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085）

0 引言

20世纪中后期，由于生态环境的破坏和生态世界观的兴起，西方生态美学出现理论萌芽。生态美学以生态学、美学和环境保护的相互关系为核心，承接了从自然到环境再到生态的内在逻辑，融合了人、社会、文化、环境四个维度，完成了理论建构（胡友峰，2022）。随着中国生态文明建设的布局以及“绿水青山就是金山银山”理念的提出，生态美学研究在国内受到越来越多的关注（李立华等，2021；胡友峰，2020）。以国家公园为主体的自然保护地建设凸显了国家公园的完整性、原真性和景观美学价值，进一步提高了对生态美学研究的需求（徐琳琳等，2022；潘健峰等，2022；张业臣等，2020）。受联合国千年生态系统评估的影响，生态系统美学服务作为文化服务的重要一环得到了识别和 广 泛 认 可 （Millennium Ecosystem Assessment，2005），景观美学评估逐渐向生态系统美学服务研究过渡（王玉婷等，2022）。

生态系统有助于人类的审美体验、娱乐、启发、精神充实和文化认同，对身心健康以及人类福祉具有重要作用，因此，生态系统文化服务通常被认为是人类与生态系统相互作用产生的非物质利益（Reid等，2005）。生活水平的提高、人口结构的变化、闲暇时间的增加以及人们对身心健康的日益关注，这些因素已经导致并将继续导致人们对生态系统文化服务的需求不断增长（Teeb，2010；方林等，2022）。自然环境是世界各地人们审美愉悦的重要来源，生态系统的审美价值体现在人类行为的许多方面，例如使用植物和花卉作为室内装饰元素，使用自然景观作为电脑屏幕保护，以及划定风景观赏路线和建造观景台（Cooper等，2016；尚志海等，2012）。相比于人造环境，人们对自然环境表现出更强烈的偏好，这种偏好在所有时期的不同文化中都被观察到 （张飞等，2010；刘小翠等，2010；李偲等，2011）。尽管人们更喜欢自然环境，但这并不意味着他们认为所有的自然环境都同样美丽，人们认为某些自然环境比其他自然环境更美丽，在很大程度上取决于自然环境的生态条件，比如植被健康、水体质量、生物多样性等（Ulrich，1986）。对大多数人来说，大自然的美丽是如此明显和不言而喻的事实，以至于人们很少花时间去认真思考它。然而，生态系统美学服务的非物质性、主观性和数据可得性，以及明确的空间表征和标准化的评估程序的普遍缺乏，使得生态系统美学服务的定量评估十分困难（Milcu等，2013；Daniel等，2012；Cheng等，2019）。

在生态美学的理论语境和生态文明建设的国家需求背景下，本文以生态系统美学服务的哲学内涵为基础，承接景观美学质量评估的早期发展，首次系统梳理21世纪以来生态系统美学服务评估方法的发展脉络，分析现有评估方法的应用范围和局限性，指出未来的发展方向，为生态系统美学服务研究提供可靠的方法论基础。

1 生态系统美学服务的理论基础

美被视为三种终极价值之一（真、善、美），至少从苏格拉底时代开始，美学就一直是哲学的主题。哲学家区分了审美客体和审美主体，审美客体刺激审美主体产生审美体验。美的本质处在以审美客体还是审美主体为主的两难之中，由此产生了两种哲学范式，即客观主义范式和主观主义范式。客观主义范式将美视为审美客体固有的特征，而主观主义范式认为美存在于审美主体的眼中（朱光潜，2002）。

根据千年生态系统评估的定义，生态系统美学服务指的是自然和文化景观的审美欣赏（Millennium Ecosystem Assessment，2005）。因此，生态系统美学服务评估可以看作是早期景观美学质量评估的延续。生态系统作为一种审美客体，其提供的美学服务同样面临这个两难问题。一方面，生态系统美学服务被认为是生态系统的内在物理属性，与地形、土壤、水体、植被等的物理性质一样，可称为自然中心主义，与客观主义相应；另一方面，生态系统美学服务被认为是由人类感知建构的解释，即通过记忆、联想、想象唤起的任何具有象征意义的事物，可称为人类中心主义，与主观主义相应（Lothian，1999）。

由于对美的本质的理解不同，两种范式在评估目标、评估内容、评估对象、评估方法和评估结果方面存在着显著区别（表1）。客观主义范式针对特定研究区，通常采用基于专家的评估方案，以理解生态系统的物理属性为目标，但不寻求因果关系的解释，因此评估过程相对容易、便宜和快速，评估结果不可重复，一般不能用于预测。主观主义范式适用于大多数研究区，通常采用基于感知的评估方案，以理解人类偏好为目标，且寻求因果关系的解释，因此评估过程相对困难、昂贵和缓慢，评估结果是可重复的，能够用于预测。

表1 客观主义范式和主观主义范式的比较Table 1 Comparison of objectivism and subjectivism paradigms

在生态系统美学服务评估的背景下，对两种范式争议的一个合理解决方案是承认生态系统美学服务不仅取决于生态系统的生物-物理特征，同时依赖于这些特征在人类观察者中引起的感知-体验过程。也就是说，生态系统美学服务是生态系统可见的特定特征与人类观察者相关心理过程相互作用的共同产物（Lothian，1999）。生态系统本身的属性特征包括视觉特征（如自然性、独特性、季节性等）、听觉特征（如自然声、人工声）、嗅觉特征（动植物气味）、味觉特征（食用植物味道）和触觉特征（如温度、风速等）。人类观察者通过各种感官获得的知觉可以引发积极或消极的感受情绪，再通过记忆、联想等复杂的意识活动产生审美体验，这种体验与生理反应密切相关，反映在物理和生理指标的变化（Daniel，2001）。

2 生态系统美学服务的研究现状

使用Web of Science的所有数据库检索，通过“标题”搜索 “aesthetic*”和 “主题”搜索“ecosystem service*”，得到65条记录。通读全文后，排除不相关的文章，得到47篇文献。生态系统美学服务在过去十年间开始受到关注，最早的研究发表于2010年，2016年后发文量显著增加，2019年和2021年发文量最高（图1）。从研究区来看，中国的案例研究最多（9项），其次是德国（6项），英国、法国、意大利、奥地利、立陶宛均有4项（图2）。

图1 生态系统美学服务逐年发表论文数量Fig.1 Paper counts of ecosystem aesthetic service published yearly

图2 生态系统美学服务主要研究区Fig.2 Major research domains of ecosystem aesthetic service

3 生态系统美学服务的研究方法

在景观美学质量评估阶段，客观主义范式和主观主义范式分别发展出了基于专家的评估方案和基于感知的评估方案 （Palmer等，2001）。基于专家的评估方案由训练有素的专家系统性地考察自然景观，并根据与美学质量相关的抽象设计参数的组合对自然景观进行评估。自然景观的生物-物理特征被转化为形式特征以及这些特征之间的关系，按照既定的指导原则，将景观美学质量从低到高排序 （Feimer等，1981）。基于专家的评估方案中最常用的方法是风景管理系统（Forest Service of United States Department of Agricul Ture，1995）。基于感知的评估方案通过不同的调查问卷和心理量表获得受访者对美学质量感知的定量测量，比如受访者对自然景观（通常以照片表示）的选择、排序或评分等（Palmer，1997）。基于感知的评估方案中应用最广泛的是美景度评价模型（Daniel等，1976）。

随着生态系统美学服务受到的关注日益增多，评估方案的发展呈现出分离化和集中化的趋势。分离化趋势体现在客观主义方案愈加客观，主观主义方案愈加主观。一方面，由于遥感技术的快速发展和空间信息的大量积累，模型制图方案代替了基于专家的评估方案，其评估结果更加客观。另一方面，随着视觉媒介的推陈出新和非市场评价技术的日益成熟，根据评估结果是否货币化，主观感知方案发展出了非价值评价法和价值评价法，从而更加强调受访者的主观感知。集中化趋势则体现在将两种范式的优点相结合的折中范式，发展出了联合评估方案，是未来生态系统美学服务评估方法的主要发展方向。表2呈现了生态系统美学服务评估的范式和方法最新进展。

3.1 模型制图方案

模型制图方案以多源空间信息为基础构建指标体系，采用模型计算生态系统美学服务质量的综合指数，再通过空间制图展示评估结果。由于指标选择依赖于研究者的主观判断，模型制图方案包括三种方法。1）以生态系统状况为基础，构建多层指标体系，比如景观多样性、自然性和独特性等，然后采用加权求和方式计算生态系统美学服务的综合评估指数，并进行空间制图（Casado-Arzuaga等，2014；Hermes等，2018；Kalinauskas等，2021；Ding等，2022）。该方法主要用于区域-国家尺度多种生态系统类型的美学服务评估，由于采用统一的指标，其结果便于区域间的比较，可作为生态系统监测、未来情景分析、管理和规划的基础。该方法的局限性在于数据需求量大，数据可得性、准确性和精度难以保障，较为耗费时间，且结果难以在地方尺度上进行验证。2）以社交媒体上带有地理信息标记的照片为基础，通过照片数量（Casalegno等，2013；Langemeyer等，2018；Fox等，2022）或者照片密度 （Lieskovsk等，2017；Figueroa-Alfaro等，2017；Tieskens等，2018）来表征生态系统美学服务质量。由于地理信息照片的可得性高，而且照片直接反映了观察者的实际行为，该方法应用简便，可用于地方-区域尺度的城市规划（如基础设施建设）和生态保护（如特定物种保护区划定）等。该方法受限于地理信息照片的准确性、代表性和可靠性，并且难以测度观察者的认知评价过程以及个人状况（如年龄、受教育水平等）对认知过程的影响，同时难以排除非美学因素的干扰 （如目的地的可达性等）。3）用生态系统状况指标反映生态系统美学服务供给，同时用地理信息照片反映美学服务需求，从而测算供给和需求的空间匹配关系 （Yoshimura等，2017；Tenerelli等，2017）。该方法是前两种方法的综合，可在地方尺度上识别生态系统美学服务供给和需求的空间分布，对空间规划和管理有指导作用。该方法受限于生态系统状况数据的可得性，地理信息照片的准确性，以及两者的空间尺度匹配性。

3.2 主观感知方案

主观感知方案分为非价值评价法和价值评价法。非价值评价法通常包括三个步骤：首先选择合适的媒介用于表征待评估的生态系统，然后对所选媒介进行定量评价，最后通过统计分析计算生态系统美学服务的质量。用于表征生态系统的媒介可分为视觉媒介和文字媒介。最直观的媒介即是现场观察生态系统本身（Subiza-Pérez等，2019）或实验样地 （Lindemann-Matthies等，2010；Southon等，2017；Soga等，2021），使用最多的视觉媒介是照片（Dobbie，2013；Tribot等，2016，2018，2019；Urbis等，2019a，2019b，2021；Pert等，2020；Gosal等，2020；孙明阳等，2018）及其经过处理加工的变体（Klein等，2015；Lindemann-Matthies等，2016；Jahani等，2022；Li等，2022）。此外，可使用的视觉媒介还有视野地图 （Yang等，2014）、虚拟现实（Vercelloni等，2018）、明信片（Tattoni等，2021）等。文字媒介通常伴随视觉媒介一起使用，比如在社交媒体发布的帖子（Do，2019）、预先设计的论断（Subiza-Pérez等，2019），以及古代的诗歌（Zhao等，2021）等。对所选媒介的定量评价方法包括排序法（ranking）、评分法（rating）、二元判断法（binary response）和配对比较法（paired comparison）等，定量方法的选择决定了将使用的统计分析模型。非价值评价法是发展较为成熟的方法，吸纳了许多新兴技术手段（如图片加工、虚拟现实、情景构建等），因此受到了大量的关注和广泛的应用。该方法可用于样地-地方尺度，有助于在理论层面探讨生态系统美学服务与生态系统特征、结构、功能和物种多样性的关系，在实践层面预测公众的审美偏好，从而进行以公众为中心的景观设计和城市规划，并且有针对性地进行生物多样性保护和长期监测。该方法主要依赖于使用的媒介和问卷调查，因此受限于媒介的质量（如照片的拍摄地点、拍摄时间、拍摄条件等）和受访者反馈信息的准确性（如受访者的年龄、性别、文化程度、经验阅历等），在开展实地研究前需要对媒介质量进行把关，对问卷形式进行必要的设计和测试。

由于美学服务的非市场特征，无法直接评估其价值，只能采用非市场评价方法。价值评价法包括显示偏好法和陈述偏好法。显示偏好法通过对现有市场中与生态系统美学服务相关的个人选择的观察来发现他们的偏好，比如替代市场法 （surrogate market） （Hatan等，2021）。陈述偏好法通过对生态系统美学服务供给的假想变化的调查来模拟生态系统美学服务的市场，包括条件价值法（contingent valuation method）（Grala 等，2012；Dupras等，2018）和选择实验法 （choice experiment method）（Mameno等，2022）。价值评价法可在地方尺度上检验地方经济发展与生态系统美学服务的联系，设计激励措施提高美学服务供给，指导土地利用规划和政府支出，为生态系统美学服务付费项目提供具体的政策建议。该方法的主要局限在于进行社会调查的样本代表性、回复率、数据精度和抗议偏差等，该方法聚焦于单一市场（无论是真实的还是虚构的市场），并基于一系列假设（如消费者效用假设和寡头竞争市场假设等），不利于研究结果的横向比较。

3.3 联合方案

模型制图方案和非价值评估方案相结合的联合方案代表了折中范式的主要成果，在过去十年间迅速发展成熟。联合方案的早期尝试可称为独立验证法，即相对独立地进行基于生态系统状况的空间评估和基于照片的评分分析，并将后者的结果用于验证前者的结果（Frank等，2013）。该方法可在地方尺度上识别生态系统结构对美学服务的影响，比较主观方法和客观方法的差异，其受限于少量的生态系统结构指标，以及生态系统数据和人类偏好数据的匹配度。联合方案进一步发展为级联分析法，即将基于生态系统状况的空间制图及其模拟情景当作视觉媒介，用于定量评估受访者对生态系统美学服务的偏好（Zanten等，2016a，2016b；Kerebel等，2019；Gülçin等，2022；王敏等，2022）。该方法应用于地方尺度，可以排除其他因素的干扰（如基础设施），有助于理解观察者特征和生态系统特征的相互关系，指导地方规划。由于生态系统状况的空间制图被用作偏好评估的媒介，因此空间制图的质量是该方法的主要局限，比如使用代表整个区域的单个背景图片并将真实的景观转换为图片可能会引起受访者的误解。综合建模法的建立和发展标志了联合方案的成熟，即将生态系统的空间特征和基于感知的评价结果作为独立模块融入综合模型中进行计算，从而得到生态系统美学服务质量（Schirpke等，2016，2019a，2019b，2021；Saeidi等，2017； Ha 等，2019； Langlois 等，2021；Havinga等，2021；Li等，2021；Zhang等，2022）。该方法可在地方-区域尺度上发现生态系统美学服务的潜力，揭示人们对美学服务的偏好并预测其变化，为旅游产业的发展规划（如新的旅游目的地、旅游广告照片等）提供科学基础。由于该方法使用的数据不仅包括生态系统相关的空间数据，还包括用于社会调查的媒介资料以及受访者信息及其反馈，因此，数据可得性和数据质量是该方法的主要限制因素。

4 结论与展望

生态系统美学服务是人们与生态系统相互联系的最重要的文化服务之一，对人类福祉至关重要。生态系统美学服务评估遵循客观主义范式和主观主义范式的区分。一方面，两大范式的评估方法得到了强化，发展出基于生态系统状况评估法、基于地理信息照片评估法、供给-需求法、非价值评价法和价值评价法；另一方面，两大范式的优点得到了综合，建立并发展出联合评估方案，包括独立验证法、级联分析法和综合建模法。这些方法有各自的应用尺度和局限性，对现实中的生态系统管理、区域规划、产业发展具有实际的指导作用。

生态系统美学服务评估方法还有待进一步的发展完善，未来的研究工作需要聚焦于以下几个方面。

1）发展完善生态系统美学服务综合评估模型是创新的核心增长点。综合评估模型是充分理解生态系统特征和公众偏好对美学服务的影响的重要基础，新兴技术的成熟应用为综合模型的完善提供了可能。比如，内容分析法（content analysis）可用于挖掘地理信息照片中人们在不同位置欣赏生态系统的视觉证据（Richards等，2018）；机器学习技术（machine learning）的进步使内容分析的自动化成为可能，从而可在更大范围内进行（Scott等，2020）；贝叶斯信念网络（Bayesian belief networks）是可用于获取利益相关者的意见并透明和协作地构建模型（Mccann等，2006）；生态系统服务人工智能模型（ARIES）可模拟生态系统服务利益的流动，同时强调特定的受益群体 （Bagstad等，2014）；生态系统服务社会价值模型（SolVES）通过整合社会调查数据和生态环境数据，将不同利益相关者的感知纳入生态系统服务评估 （Sun等，2019）。将新兴技术纳入综合模型构建是未来美学服务评估的前沿发展方向。

2）推进美学服务供给-需求分析，识别供给-需求空间匹配关系。近年来，生态系统服务研究越来越多地从服务的供给评估，即生态系统本身提供各种服务的能力和潜力（Costanza等，2017）拓展到需求评估以及供给和需求的匹配关系分析（严岩等，2017）。由于知识结构、能力、性别等的不同，需要针对不同的利益相关者（如受益者、损害者和管理者）对生态系统服务的需求，使用多种细化的方法（Peña等，2015），并更多地关注评估方法的准确性、不确定性和可靠性（Oort等，2015）。识别供给-需求的空间匹配关系可以清晰地呈现生态系统服务供大于求和供不应求的地理位置（Cai等，2021），从而为区域和城市规划、生态系统管理、基础设施建设和产业发展布局提供有效的科学依据。

3）发展多种价值化评价方法，更准确地评估美学服务的价值。生态系统文化服务的价值是自然资产的重要组成部分，但文化服务的价值评估研究仍远远落后于供给服务和调节服务的价值评估，其中，美学服务的价值评估是一个巨大的知识短板。除了上文提到的替代市场法、条件价值法和选择实验法，还有丰富的价值评估技术可以在未来的研究中用于美学服务的评价。比如，旅行成本法（travel costmethod）基于与目的地旅行相关成本的计算来表征生态系统的休闲旅游服务效益（Hernández-Morcillo 等，2013）；享 乐 定 价 法（hedonic pricingmethod）利用房价与房产特征之间的关系估算生态系统服务的部分经济价值（Berkel等，2014）；协商估值法（deliberative valuation）起源于社会科学，结合了协商过程的好处和价值评价的优势，侧重于通过更多互动和讨论来更好地表达偏好（Garcia等，2016）。价值化评价可以提高决策者对生态系统文化服务评估所涉及的经济风险的认识，增加公众对文化服务的关注 （Ungaro等，2016），结合美学服务的供给-需求空间匹配关系，可为生态保护和生态补偿提供令人信服的经济学案例。

4）拓展时间-空间尺度，加强重点生态系统的长期监测。美学服务随着时间推移而变化，尤其是在天气、季节变化剧烈的地区。季节交替可能对美学指标和审美价值产生重大影响，因此，应该考虑分别呈现每个季节的代表性图片和加权指标来评估美学服务的季节性差异（Junge等，2015）。美学服务需要在不同空间尺度（地方-全球尺度）上进行建模，其评估结果具有不同的解释和应用。其中，地方尺度更接近人们的实际感知领域，为具体政策制定和生态系统管理提供建议（Vallés-Planells等，2014）；全国尺度可在宏观层面用于空间格局识别和区域间比较，是区域发展规划的科学基础（Groot等，2010）。重点生态系统的长期监测有助于检验生态系统特征和偏好之间的关系是否随着社会文化发展或特定生态系统变化而变化，历史数据档案（如历史影像）对于分析这种变化十分重要（Curnock等，2019）。