冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價研究
——以福州“福道”為例

林月彬

劉 健*

余坤勇

柯 彥

“冠頂式步道”(Treetop walk，TTW，也譯為“樹頂漫步道”或“天蓬走道”等)[1-4]是20世紀(jì)80年代末在歐美國家出現(xiàn)的一種利用支撐結(jié)構(gòu)將步道平臺安置于距離地面12～40m的空中，以便使用者穿梭于樹木冠層之間的線型無障礙步道系統(tǒng)。這種步道類型的出現(xiàn)起初主要是為了滿足對冠層物種開展科研活動的需要[2]，從90年代起，冠頂式步道的設(shè)計理念逐漸朝著以滿足普通民眾科普體驗、健身休閑和觀景游憩的方向迅速轉(zhuǎn)變，許多路線開始向公眾開放，并廣受歡迎。進入21世紀(jì)之后，越來越多的冠頂式步道被“移植”到城市空間中去，成為一道獨特的城市風(fēng)景線和絕佳的游憩去處。

目前，歐美國家對于冠頂式步道的研究水平相對較高，設(shè)計理念及施工工藝相對成熟，在英國、澳大利亞、美國及新加坡等國出現(xiàn)了不少成功的實踐案例。特別是2008年，新加坡開辟了將冠頂式步道的設(shè)計理念應(yīng)用于城市區(qū)域內(nèi)山體綠色空間的先河，通過長距離的冠頂式步道搭配其他步道形式，“以線串點”——串聯(lián)包括南部山脊(Southern Ridges)、直落布雅蘭公園(Telok Blangah Hill Park)等眾多城市山體和公園綠地在內(nèi)的生態(tài)斑塊，參與城市綠道及城市游徑體系的構(gòu)建，收到很好的效果[4-5]。相比之下，國內(nèi)的冠頂式步道研究尚屬起步階段，相關(guān)理論研究及實踐案例非常匱乏，設(shè)計及建造工藝大多需要依賴國外的設(shè)計機構(gòu)完成。鑒于此，本研究以目前國內(nèi)首條城市冠頂式步道——福州“福道”為對象，以依托韋伯-費希納定律(Weber-Fechner Law，以下簡稱“W-F定律”)的函數(shù)框架及理論內(nèi)涵、結(jié)合灰色統(tǒng)計法(GST)和層次分析法(AHP)共同確立的研究方法，對冠頂式步道的景觀環(huán)境現(xiàn)狀展開研究，建立景觀質(zhì)量評價指標(biāo)體系，分析并掌握民眾對于這種新步道形式的審美感知、體驗感知及其他認同度的相關(guān)信息。希望通過研究，提高學(xué)術(shù)界對于這種新型步道的認知度，以助日后推廣或改進為更符合國情及國人審美水平和體驗感的冠頂式步道。

圖1 福道鳥瞰遠景

圖2 福道局部近景

1 研究對象概況

福州左海公園——金牛山城市森林步道及景觀工程(又名“福道”)是國內(nèi)首個將冠頂式步道的設(shè)計理念引入城市區(qū)域內(nèi)山體綠色空間的案例(圖1、2)。2017年，福道榮獲由芝加哥文藝協(xié)會建筑與設(shè)計博物館、歐洲建筑藝術(shù)與城市研究中心聯(lián)合頒發(fā)的“國際建筑大獎”，是此批中國唯一獲獎的建筑。

福道位于福州市鼓樓區(qū)，閩江東側(cè)，梅峰路、梁厝路南側(cè)，西環(huán)北路西側(cè)，楊橋西路北側(cè)。公園綠線范圍175hm2，建設(shè)范圍48.7hm2，主軸線東起左海公園，西至閩江國光公園，其結(jié)構(gòu)主體以長度為6 267m的冠頂式步道為主，局部約有750m根據(jù)地形下放至地面。在主軸線兩端各有一條車行道從市政道路直通主軸線，總長約3 000m，地面登山步道以網(wǎng)狀形式分布在金牛山上，總長度約8 200m。目前該項目的試運行段已于2016年初向公眾開放，總長約3.7km，其中冠頂式步道總長約1 400m(除架空步道外，還包括0.8km的地面登山道和1.5km車行道)(圖3)。起于金牛山體育公園，市民可以通過環(huán)形坡道(圖4)，沿山勢盤旋進入冠頂式步道主線，其他出入口設(shè)置棧道或步道接入主線，接入主線部分長約124m。福道的路徑橋面按無障礙通行標(biāo)準(zhǔn)采用間隔1.5cm以內(nèi)的25mm×5mm鋼格柵板進行鋪設(shè)(除西客站入口外)，能滿足包括殘疾人在內(nèi)的不同人群休閑、健身、游覽的需求(圖5)。步道每隔約200m設(shè)置一個休息亭或庇蔭閣，方便游客休息及眺望觀景。冠頂式步道與地面登山步道、車行道之間被設(shè)計成對接的環(huán)形系統(tǒng)，確保游客能快速往返，局部高度差較大處，還增設(shè)景觀電梯進行接駁，以縮短繞行時間。

近幾年，福州大力推進城市綠道建設(shè)，綠道網(wǎng)絡(luò)日趨完善，而福道的建設(shè)則將鼓樓區(qū)現(xiàn)有的左海西湖環(huán)湖步道和閩江北岸綠道的國光公園、創(chuàng)業(yè)廣場節(jié)點串聯(lián)成系統(tǒng)，為游客與市民創(chuàng)造出健康、可持續(xù)的步行休憩空間。

2 研究方法

2.1 W-F定律的基本原理

“韋伯-費希納定律”是19世紀(jì)中期由德國生理學(xué)家厄恩斯特·亨利希·韋伯(Ernst Heinrich Weber)和物理學(xué)家古斯塔夫·西奧多·費希納(Gustav Theodor Fechner)共同提出的以研究刺激的物理特性與所產(chǎn)生的對應(yīng)感覺經(jīng)驗之間關(guān)系為目的的感知模型[6]。所謂感知，簡而言之就是感覺與知覺的總稱[7]，即客觀事物或環(huán)境通過感覺器官在人的心理或意識中形成的反應(yīng)或判斷。韋伯-費希納定律作為表達人體的感覺閾限、心理反應(yīng)與所接受的刺激物理量之間的函數(shù)關(guān)系的心理物理學(xué)模型，能夠量化事物或外界環(huán)境對人的心理所產(chǎn)生的感知程度，從而客觀反映事物或外界環(huán)境的狀況，其基本表達式為：

式中，P表示“人的感知程度”或“人體產(chǎn)生的反應(yīng)量”；k為韋伯-費希納常數(shù)；R表示“外界對人的刺激強度”。人體感知的大小強弱與外界環(huán)境刺激強度的對數(shù)成正比，如果刺激強度按照幾何級數(shù)遞增，則感覺強度會隨之以算數(shù)級數(shù)遞增。

2.2 W-F定律的拓展應(yīng)用

從20世紀(jì)70年代起，國內(nèi)外學(xué)者對W-F定律進行了一些拓展應(yīng)用的嘗試，法爾曼尼(Falmagne)提出“聯(lián)合的韋伯定律”(Conjoint Weber Law)，將“單維刺激對單維感知”的量化模式拓展為“多維刺激對單維感知的影響量化”；此外，德國學(xué)者簡·多斯勒(Jan Dr?sler)也指出“更多維的W-F定律可能在色覺和空間辨識的領(lǐng)域中拓展”[8]。近年來，該模型還經(jīng)常被國內(nèi)學(xué)者視為一種指導(dǎo)思想或基本原理，應(yīng)用于包含多維度、多指標(biāo)因子的感知評價模型的構(gòu)建過程，例如在生態(tài)環(huán)境、景觀環(huán)境的評價領(lǐng)域中，就涉及地下水、河湖水域或濕地生態(tài)質(zhì)量健康度評價[9-11]，空氣環(huán)境質(zhì)量評價與分級[12]，區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價[13]，景觀質(zhì)量評價[14]等多種類型。

在利用W-F定律進行多指標(biāo)因子的感知模型構(gòu)建時，國內(nèi)學(xué)者通常將W-F定律與綜合評價指數(shù)法進行結(jié)合，以景觀環(huán)境領(lǐng)域為例：傳統(tǒng)的景觀環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)法是通過對分指數(shù)的累加而得出綜合評價指數(shù)[15]，這對于由景觀豐富度、多樣性或綠地率等易量化的指標(biāo)所構(gòu)建的評價體系而言，具有較高的準(zhǔn)確性和適用性。但是景觀環(huán)境領(lǐng)域還涉及很多難以量化、主觀程度很大的指標(biāo)因子，比如當(dāng)牽涉對文化、審美觀念等指標(biāo)因子進行量化評價時，綜合評價指數(shù)法的準(zhǔn)確性就會受到很大影響。

式中，S表示“總體評價”；k為“指標(biāo)權(quán)重”；R為“賦分值”；n為“指標(biāo)個數(shù)”。

將W-F定律與綜合評價指數(shù)法結(jié)合，形成新的評價模型，這種模型改進方式在國內(nèi)的研究中比較普遍，本文正是基于這種改進模型進行研究。

式中，P為“人們對景觀環(huán)境的感知程度”；對于同一指標(biāo)而言，k為韋伯常數(shù)，但由于人在一個空間環(huán)境中接收到的是豐富的、多層次的感知集合，其中涉及多種不同性質(zhì)的指標(biāo)，所以將韋伯常數(shù)k賦予指標(biāo)“權(quán)重”的含義，利用k值對指標(biāo)體系進行梳理和權(quán)衡；R原為外界刺激強度，但在研究中所涉及的指標(biāo)因子，均非直接可測的物理指標(biāo)，所以需要來自空間環(huán)境中多維度的、不同屬性的刺激，先在人的意識中形成主觀判斷，再通過問卷打分的形式獲取這種主觀判斷，才能得知人們自己所認為接收到的刺激量，故賦予R“印象分值”的含義，反映在心理學(xué)上等同于外界對人的刺激強度；n為“指標(biāo)個數(shù)”。

3 感知評價體系的構(gòu)建

本文基于灰色統(tǒng)計法和層次分析法對冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價指標(biāo)進行篩選及權(quán)重計算。利用GST法篩選指標(biāo)因子，可以避免因?qū)＜乙庖姴煌斐烧{(diào)查結(jié)果出現(xiàn)折中現(xiàn)象或受極端異常值的影響，保證結(jié)論的客觀性。

3.1 評價指標(biāo)初選采集

通過征詢風(fēng)景園林及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?，初步形成包括步道品質(zhì)感知、通行感知、游憩健身感知、基礎(chǔ)設(shè)施感知、觀景感知5項準(zhǔn)則層，共計39項指標(biāo)層的冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價初選指標(biāo)合集。

3.2 構(gòu)建灰類白化函數(shù)

根據(jù)灰色統(tǒng)計法將該初選指標(biāo)合集按“高”“中”“低”3個等級構(gòu)建灰類白化分段函數(shù)，并做出以下定義。1)設(shè)定函數(shù)fk(ab)表示第b個指標(biāo)的重要性程度為a等級的白化函數(shù)值，其中a=1，2，3，...，7；b=1，2，3，...，39。2)k為灰類數(shù)，且賦值k=1，2，3。3)hab是第b個指標(biāo)重要性程度為a等級的評判值[16-18]。fk(ab)分段計算公式如下所示：

表1 冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價指標(biāo)重要性程度灰色統(tǒng)計結(jié)果分析

第一類：重要性程度為“高”(k=1)的白化函數(shù)計算公式為：

第二類：重要性程度為“中”(k=2)的白化函數(shù)計算公式為：

第三類：重要性程度為“低”(k=3)的白化函數(shù)計算公式為：

3.3 評價指標(biāo)重要性程度的調(diào)查

采用李克特7級量表法(等級1表示“非常不重要”，等級7表示“非常重要”，等級2～6則介于二者之間)設(shè)計灰色統(tǒng)計問卷，向20位風(fēng)景園林領(lǐng)域相關(guān)專家征詢關(guān)于評價指標(biāo)重要性程度的意見，回收有效問卷20份。

圖3 福道總體區(qū)位(3-1)及先期試運行段總平面(3-2)

3.4 計算灰類決策系數(shù)并比較灰類決策向量

灰類決策系數(shù)是灰色決策向量的基礎(chǔ)，其計算公式為：

式中，ηk(b)表示第b個評價指標(biāo)屬于第k個灰類的決策系數(shù)；L(ab)表示對第b個初選評價指標(biāo)的重要性因子賦值為a等級的專家數(shù)量；fk(ab)為第b個指標(biāo)的重要程度為a的白化函數(shù)值。各初選指標(biāo)的灰類決策向量由高、中、低3類決策系數(shù)組成，即{η1(b)，η2(b)，η3(b)}，通過對專家所給予的各個指標(biāo)重要程度分值進行統(tǒng)計，分別計算每個初選評價指標(biāo)的“η高”“η中”和“η低”3個灰類的決策系數(shù)[17-19]。

再通過對灰類決策向量中的3個決策系數(shù)進行對比，由其中的最大值確定該向量所對應(yīng)的重要程度，即該初選評價指標(biāo)的重要程度，只篩選出其中重要程度為“高”的23個評價指標(biāo)(表1)，由此最終確定冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價指標(biāo)。

圖4 福道環(huán)形坡道入口

圖5 采用格柵板鋪設(shè)的步道橋面

3.5 確定評價指標(biāo)權(quán)重

邀請風(fēng)景園林、園林建筑領(lǐng)域相關(guān)專家針對冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價指標(biāo)進行兩兩比較，發(fā)放問卷25份，收回有效問卷25份，采用9標(biāo)度法對評價指標(biāo)的重要性進行賦值、構(gòu)建矩陣和計算，最終得出評價指標(biāo)權(quán)重及排序(表2)。

根據(jù)層次分析法結(jié)果的一致性檢驗公式進行檢驗：CI=λmax-n/(n-1)=λmax-5/(5-1)=0.070 2，CR(A) =CI/RI=0.070 2/1.12= 0.062 6＜0.1，通過一致性檢驗。

同理，分別對矩陣A1、A2、A3、A4、A5進行一致性判斷：A1(λmax=4.020 6，CI= 0.006 8，RI=0.89，CR=0.007 7＜0.1)；A2(λmax=7.541 1，CI= 0.090 1，RI=1.36，CR=0.066 3＜0.1)；A3(λmax=3.009 2，CI= 0.004 6，RI=0.52，CR=0.008 8＜0.1)；A4(λmax=4.242 7，CI=0.080 9，RI=0.89，CR=0.090 8＜0.1)；A5(λmax=5.308 6，CI= 0.077 1，RI=1.12，CR=0.068 8＜0.1) 。

所構(gòu)建的5個判斷矩陣CR值均小于0.1，說明構(gòu)建的5個判斷矩陣均有較好的一致性，滿足一致性檢驗的要求。

4 福道景觀環(huán)境感知評價結(jié)果、分析與建議

基于所建立的冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價指標(biāo)體系，筆者于2017年7月17日—9月10日，共對福州福道進行實地調(diào)研22次，以獲取目前民眾對于這種新步道形式的各種感知反饋及其他認同度的相關(guān)信息。

4.1 評價結(jié)果與分析

4.1.1 R值的確定及P值計算結(jié)果

本研究利用語義標(biāo)度量化的方式(5個測量等級分別為：很好、較好、一般、較差、很差，對應(yīng)賦分5、4、3、2、1)設(shè)計調(diào)查問卷。共發(fā)放問卷507份，收回有效問卷433份，有效率85.4%，調(diào)查人群涵蓋老年(60歲以上)、中年(40～60歲)和青年(40歲以下)，分別占比39.5%、34.2%和26.3%，男女性別比例為53.11%和46.88%。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，所獲得R值(人對景觀環(huán)境的印象分值)如圖6所示。依據(jù)W-F定律，P值(人們對景觀環(huán)境的總體感知)計算結(jié)果為：P=0.652、P1=0.661、P2=0.645、P3=0.661、P4=0.638、P5=0.656。

4.1.2 評價結(jié)果定級與分析

參考朱小雷、鞏如英等在文獻中使用的評價定量分級標(biāo)準(zhǔn)[14，20](表3)，將人們對景觀環(huán)境的總體感受的量化值P進行定級和分析。

1)綜合分值P為0.652，屬于E2級“較好”，且接近于E1級，表明目前公眾對于福道的總體體驗感知是良好的，對于冠頂式步道的設(shè)計理念及景觀環(huán)境綜合表現(xiàn)的認同度較高，反映出福道的整體景觀質(zhì)量較為良好，但仍有一定的可提升空間。

2)P1、P3、P5的評價等級均達到E1級“很好”，表明目前公眾對于冠頂式步道設(shè)計建造品質(zhì)的感知、游憩健身體驗、觀景體驗以及整體景觀、綠化景觀營造的感知相對突出。也就是說，現(xiàn)階段福道在這3個方面是最能獲得公眾的接受和認同的。而其中“架空健身愉悅感”R值最高(R=4.75)，直觀反映民眾對這種架空式步道所提供的健身游憩體驗的認可程度極高，在步行過程中基本能夠獲得身心愉悅的感受，且具有突出的感知印象。另外，“設(shè)計美觀度”單項得分R=4.70，在調(diào)查中有70.41%的公眾認為福道具有較高的美感，可見其在外觀設(shè)計上是理想的，接受程度很高，在所有23個單項中位列第2。除此之外，公眾對于冠頂式步道“觀景視角豐富程度”“城市天際線觀賞性”“建造材料的質(zhì)感”這3項感知也均獲得較高分?jǐn)?shù)(R值分別為4.63、4.61和4.61)，說明福道在這幾個單項上的設(shè)計和營造相對成功。

3)P2、P4的評價等級均為E2級“較好”，表明福道在良好的通行感知營造及配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面還有比較大的改進空間。其中“行走疲勞感”的R值得分最低(R=4.12)，只有43.79%的公眾認為在冠頂式步道行走過程中完全不存在疲勞感知，有4.14%的公眾認為在行走過程中的疲勞感知非常明顯。除此之外，福道在“架空行走的身體不適感”“場地蔭蔽程度”以及“景觀地域文化特色”的R值屬于相對較低的水平(R值分別為4.31、4.23和4.30)，在這幾個單項上有待優(yōu)化。

表2 冠頂式步道景觀環(huán)境感知評價體系的指標(biāo)權(quán)重以及排序

表3 評價定量分級標(biāo)準(zhǔn)

圖6 各指標(biāo)因子R值(作者繪)

4)R值的極差值為0.63，平均值為4.48，各項感知較均衡，表明福道給予大眾的體驗感知總體穩(wěn)定，沒有特別突兀的單項或明顯的短板。

4.2 評價結(jié)論及建議

總體來看，福道及周邊景觀環(huán)境優(yōu)異，為大眾營造了良好穩(wěn)定的體驗感知。外形設(shè)計尤為符合大眾審美水準(zhǔn)，設(shè)計水平、建造工藝水準(zhǔn)較高，具有現(xiàn)代感的流線型外形設(shè)計非常成功，推廣度很高，同時能夠較好地兼顧當(dāng)前公眾對于休閑游憩、健身鍛煉需求的迎合。

但是對于大眾在架空行走過程中的疲勞感和不適感仍比較明顯，建議如下：1)增大休閑座椅、休憩觀景設(shè)施的安置密度，在座椅的用料上增加柔性材料的使用，適當(dāng)取代金屬剛性材料，以增強休憩舒適感；2)適當(dāng)下降步道高度以降低使用者(特別是中老年健身者)對于架空行走的不適感；3)適當(dāng)增加步道的次級出入口數(shù)量，并與地面步道統(tǒng)一規(guī)劃，確保使用者在產(chǎn)生不適感時能夠快速返回地面，通過地面步道繼續(xù)完成行走過程。

對于公眾認為場地蔭蔽程度不夠理想的感知反饋，經(jīng)過實地走訪，發(fā)現(xiàn)部分段落的植被在施工過程中或多或少存在修剪過度的情況，這是影響蔭蔽程度的一個因素。另外也與調(diào)研時間處于夏季有很大關(guān)系，建議在今后的推廣中，與植被冠頂接合程度較差的段落可以適當(dāng)增加遮陽頂棚，營造半開敞式步道建筑體。

針對景觀地域文化特色表現(xiàn)不夠突出的問題，可以在設(shè)計風(fēng)格和建筑用料上進行細化，比如在蔭蔽場所和步道的安全圍欄設(shè)計中，可以適當(dāng)糅合具有本土地域特色的建筑蓋頂風(fēng)格和傳統(tǒng)的木質(zhì)圍欄造型；配套標(biāo)識、指示牌等可以采用接受度更高的中國傳統(tǒng)圖案、圖騰進行修飾；配套的語音解說系統(tǒng)可以增設(shè)方言選項等。

5 結(jié)語

福道作為國內(nèi)首條冠頂式步道，因其獨特的架空結(jié)構(gòu)給使用者帶來與傳統(tǒng)步道完全不同的感知體驗，因此，本研究選擇從感知反饋的角度入手，通過將步道及所屬環(huán)境對民眾的心理所產(chǎn)生的刺激及感知強度進行量化，以反映其景觀環(huán)境狀況。總體來講，該類型步道能夠為大眾提供高質(zhì)量的、穩(wěn)定的體驗感知，尤其在外形設(shè)計方面的接受程度高，也能較好地滿足當(dāng)下民眾對于休閑游憩、健身鍛煉的需求，具有較高的推廣價值。

另外，該類型步道作為近2年才出現(xiàn)的新的步道形式，除了可以提供高質(zhì)量的健身游憩、觀景體驗外，未來在進行城市內(nèi)部山體空間生態(tài)斑塊的串聯(lián)，承擔(dān)山地型綠道規(guī)劃建設(shè)的一種新的、以慢行為主的連通結(jié)構(gòu)方案，以及結(jié)合共享單車構(gòu)建架空式“步”“騎”兩用的城市游徑體系等諸多方面的研究和應(yīng)用前景也很廣闊，值得業(yè)內(nèi)學(xué)者關(guān)注。