基于視覺節(jié)奏感的風(fēng)景道植物景觀單元尺度控制研究

崔鑫?邱冰

摘 要：本文從視覺節(jié)奏感的角度，根據(jù)人的視知覺、認(rèn)知心理規(guī)律，構(gòu)建風(fēng)景道植物景觀單元尺度控制模型，旨在為風(fēng)景道植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)原理及量化的設(shè)計(jì)工具。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林;植物景觀;模型構(gòu)建;單元化設(shè)計(jì);風(fēng)景道

0 前言

現(xiàn)代道路綠地實(shí)踐迄今已有400年左右，實(shí)踐的范疇也從原本作為附屬綠地的道路綠地逐步拓展為風(fēng)景道、綠道，甚至將道路綠地作為城市整體形象的一個(gè)重要組成部分加以考慮。無論是風(fēng)景道、綠道還是一般意義上的道路綠地實(shí)踐，一個(gè)共同的景觀設(shè)計(jì)技術(shù)難題是其突出的線性尺度與種植設(shè)計(jì)尺度之間的匹配問題。關(guān)于道路植物景觀的尺度研究，國(guó)外研究者借助視知覺和認(rèn)知心理理論研究戶外植物景觀尺度控制方法，并結(jié)合具體實(shí)踐設(shè)計(jì)出風(fēng)景道植物景觀設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)的方法。國(guó)內(nèi)從視覺生理[1]、景觀美學(xué)[2]、視覺敏感度[3]、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[4]等方面發(fā)展出了視線分析技術(shù)，進(jìn)而分析道路植物景觀單元的尺度。

以往的研究多以駕駛者為使用對(duì)象，忽略了使用者構(gòu)成的復(fù)雜性，同時(shí)沒有重視視覺節(jié)奏感的營(yíng)造對(duì)線性空間的重要性。這些問題是本研究的突破點(diǎn)和價(jià)值所在。

1 研究對(duì)象與原理

1.1 研究對(duì)象：風(fēng)景道植物景觀

隨著全域旅游、美麗鄉(xiāng)村等概念的提出，風(fēng)景道越來越受到重視。風(fēng)景道（Scenic Byway）是指路旁或視域之內(nèi)，擁有審美、風(fēng)景、自然、游憩、文化、歷史和考古等價(jià)值的景觀道路。[5]

風(fēng)景道一般位于城郊，具有較高的開敞性。風(fēng)景道主要的景觀構(gòu)成要素包括紅線范圍內(nèi)的景觀及紅線外部的風(fēng)景。從道路上觀察者視線所及的范圍來看，紅線范圍內(nèi)的植物景觀是風(fēng)景道景觀的主體。風(fēng)景道兩側(cè)連續(xù)且富有節(jié)奏的植物景觀能夠令人獲得愉悅的、開放式的視覺體驗(yàn)。不同于城市道路綠地，風(fēng)景道的植物景觀不能是一種單元或模式的簡(jiǎn)單重復(fù)，既要有人為的控制，又要體現(xiàn)“風(fēng)景”的含義，特別是其自然屬性。因此，本文選取風(fēng)景道為研究對(duì)象，探討這類線性空間植物景觀設(shè)計(jì)的規(guī)律性內(nèi)容。

1.2 研究原理：視覺節(jié)奏感

節(jié)奏是自然、社會(huì)和人的活動(dòng)中一種與韻律結(jié)伴而行的有規(guī)律的突變，[6]通過自身表現(xiàn)形態(tài)上的統(tǒng)一或者相似的空間單元等視覺對(duì)象進(jìn)行有秩序的空間組合，進(jìn)而使人產(chǎn)生視覺快感，[7]具體表現(xiàn)為連續(xù)性和序列性兩大特征。連續(xù)性是指同一或相似視覺單元的重復(fù)性出現(xiàn)，序列性體現(xiàn)的是視覺單元個(gè)體或組合之間的規(guī)律性變化。圖1展現(xiàn)了空間的連續(xù)性和序列性。

圖1? 空間連續(xù)性和序列性

（圖片來源：作者自繪）

以連續(xù)性和序列性為基礎(chǔ)，視覺節(jié)奏感的產(chǎn)生需要兩個(gè)前提：第一是視覺單元存在對(duì)比或?qū)α⒁蛩?，同時(shí)需具備足夠引起視覺注意的差異且差異程度波動(dòng)較小;第二是存在規(guī)律性的重復(fù)現(xiàn)象。

此外，視覺記憶是產(chǎn)生視覺節(jié)奏感的認(rèn)知心理基礎(chǔ)。根據(jù)記憶的保持時(shí)間可以將其分為3類：瞬時(shí)記憶、短時(shí)記憶、長(zhǎng)時(shí)記憶。視覺節(jié)奏感的產(chǎn)生屬于瞬時(shí)記憶與短時(shí)記憶的范疇。關(guān)于短時(shí)記憶的時(shí)間，已有研究結(jié)果顯示，在沒有明顯復(fù)述的情況下，保證留下清晰印象的短時(shí)記憶時(shí)間為18～20s。[8]因此，將植物景觀單元尺度間距（再現(xiàn)距離）控制指標(biāo)設(shè)為18～20s。

綜合以上分析，風(fēng)景道植物景觀形成視覺節(jié)奏感的條件可概括為：一是植物景觀單元具有相似或統(tǒng)一的外部空間形態(tài)，即植物景觀單元尺度基本統(tǒng)一;二是植物景觀單元存在一定程度的視覺差異且差異程度固定。本研究嘗試根據(jù)視覺節(jié)奏感原理尋求風(fēng)景道植物景觀單元尺度的量化控制方法。

2 植物景觀單元尺度控制模型的建立

2.1 形成視覺節(jié)奏感的觀察模式的分類

決定視覺節(jié)奏感模式劃分的主要影響因素是人相對(duì)視覺對(duì)象的行進(jìn)速度。依據(jù)幾種常見的出行方式，人們可以根據(jù)速度的不同分為兩種模式：

一是慢速模式。慢速模式是指步行、自行車等速度在5～15km/h的出行方式。在這種狀態(tài)下，人的大腦需要處理復(fù)雜的周邊環(huán)境。因此，風(fēng)景道植物景觀的變化節(jié)奏快慢與幅度需要精心推敲。

已有研究表明：在低速且稍微轉(zhuǎn)動(dòng)頭部的情況下，人的水平視閥為180°，向上60°、向下70°為人類視覺最有效范圍，而垂直視角向上30°水平視角120°是人眼的最佳視角。[9]（如圖2）除此之外，根據(jù)齊格勒等人的實(shí)驗(yàn)研究，人眼距離視覺對(duì)象30m接近恒常距離，[10]觀察超過30m的物體不利于視覺節(jié)奏感的產(chǎn)生。

二是快速模式?？焖倌Ｊ绞侵腹卉嚒⑺郊臆?、摩托車等機(jī)動(dòng)車出行方式。在城郊的風(fēng)景道上，這些方式的運(yùn)動(dòng)速度普遍在40～60km/h。人處于快速移動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，無法看清較近的物體，只能對(duì)較遠(yuǎn)的事物產(chǎn)生視覺上的一種連續(xù)視景，可以稱作視覺流現(xiàn)象。因此需要將植物景觀的視覺流規(guī)律化、連續(xù)化，從而給人帶來視覺節(jié)奏感。

現(xiàn)有研究成果[11]（表1）表明，觀察視角α與車行速度v的函數(shù)關(guān)系為：

α=? ? （v） （1）

在v的數(shù)值域內(nèi)若v1 > v2，則α1 <α2，即α=? ? （v）為單調(diào)遞減函數(shù)。同時(shí)根據(jù)人在車上的行為方式以及觀察視角的不同，可以將人分為兩類：駕駛者與乘坐者。他們所形成的視覺節(jié)奏感存在較大差異。駕駛者視角相對(duì)固定，與車行方向一致;乘客視角較為隨意，但垂直于車行方向觀察可以獲得最大的觀賞視角。

2.2 植物景觀單元的控制算法

針對(duì)不同的觀察模式，其產(chǎn)生的視覺節(jié)奏感的空間尺度會(huì)產(chǎn)生變化。從本質(zhì)上講，視覺節(jié)奏感是一種有規(guī)律的重復(fù)變化。將這種重復(fù)變化置于線性風(fēng)景道植物景觀空間中，稱其為植物景觀單元。單元尺度的相同或相近可以體現(xiàn)空間連續(xù)性，單元其他視覺特征及組合的變化體現(xiàn)空間序列性。根據(jù)不同的觀察模式，可以劃分出人行植物景觀單元和車行植物景觀單元。

（1）模型1：人行植物景觀單元。人在慢速行進(jìn)狀態(tài)過程中，最佳水平視角為120°。根據(jù)上述視覺狀態(tài)，結(jié)合30m的恒常視覺距離，行人產(chǎn)生視覺節(jié)奏感的具體情況如圖3所示。設(shè)人行植物景觀單元尺度為D1，其具體計(jì)算公式如下：

（2）

式中：D1為人行植物景觀單元尺度（m）;

v為人的行進(jìn)速度（m/s）;

d為垂直觀察距離（m）;

t為人行植物景觀單元觀察時(shí)間（s）。

上述公式中，v為人步行的速度，大約為1.5m/s，觀察時(shí)間t為保證留有清晰印象的短時(shí)記憶時(shí)間，具體數(shù)值為18～20s?？梢愿鶕?jù)風(fēng)景道現(xiàn)狀以及觀察狀態(tài)測(cè)量觀察垂直距離d，進(jìn)而根據(jù)d值計(jì)算出人行植物景觀單元的具體數(shù)值，計(jì)算結(jié)果如表2所示：

（2）模型2：車行植物景觀單元。人在快速行進(jìn)過程中，視覺畫面是不斷流動(dòng)的，無法觀察視覺對(duì)象的細(xì)部特征，只能從整體的角度把握視覺對(duì)象的特征。以下分乘客與駕駛者兩種情況展開討論：

乘客的觀察視角較為隨意。如果車窗外有優(yōu)美的植物景觀供其觀賞，乘客的觀察方向會(huì)盡量與車輛行駛方向垂直。結(jié)合上文視角與速度的關(guān)系可以得出乘客產(chǎn)生視覺節(jié)奏感的具體情況，如圖4所示。設(shè)車行（乘客）景觀單元尺度為D2，其具體計(jì)算公式如下：

（3）

式中：D2為車行（乘客）景觀單元尺度（m）;

v為車輛行駛速度（m/s）;

d為垂直觀察距離（m）;

t為植物景觀單元觀察時(shí)間（s）;

α為乘客觀察角度（°）。

在現(xiàn)實(shí)情況中，假設(shè)風(fēng)景道是雙向四車道，車道寬度為3.75m。假設(shè)車輛行駛在內(nèi)側(cè)車道，同時(shí)考慮自行車道和人行道等其他道路設(shè)施以及植物景觀退讓距離。計(jì)算下來，乘客的垂直觀察距離d為18m左右。根據(jù)車輛行駛速度v數(shù)值的不同，給出車行（乘客）植物景觀單元的具體數(shù)值，計(jì)算結(jié)果如表3所示：

駕駛者的視線與車行方向一致，且注意力高度集中。他們的注意力集中點(diǎn)往往位于較遠(yuǎn)的地方且隨著速度的加快而變遠(yuǎn)。駕駛員產(chǎn)生視覺節(jié)奏感的具體情況如圖5所示。設(shè)車行（駕駛員）景觀單元尺度為D3，其具體計(jì)算公式如下：

（4）

式中：D3為車行（駕駛員）景觀單元尺度（m）;

v為車輛行駛速度（m/s）;

d為垂直觀察距離（m）;

t為植物景觀單元觀察時(shí)間（s）;

α為駕駛者觀察角度（°）;

s為駕駛者注意力集中點(diǎn)距離（m）。

前文已有的關(guān)于垂直觀察距離d以及短時(shí)記憶時(shí)間的描述在這種情況下是通用的。根據(jù)車輛速度v的不同，可得到不同的視覺注意力集中點(diǎn)距離s和觀察角度α，從而得出車行（駕駛者）植物景觀單元的具體數(shù)值，計(jì)算結(jié)果如表4所示：

2.3 車行、人行植物景觀單元組合問題

在城郊風(fēng)景道空間環(huán)境中，人車混流的現(xiàn)象是無法避免的。因此，一個(gè)車行景觀單元中一定包含多個(gè)人行景觀單元。以車速為40km/h、行人垂直觀察距離為12m、車輛垂直觀察距離為18m為例，人行植物景觀單元為50m左右，車行（乘客）植物景觀單元為265m左右，車行（駕駛者）植物景觀單元為356m左右。由此可見，5～7個(gè)人行植物景觀單元組合成1個(gè)車行植物景觀單元，數(shù)量上也符合短時(shí)記憶“≤7”的容量范圍。[12]如圖6所示，每5個(gè)人行植物景觀單元a、b、c、d、e構(gòu)成一個(gè)車行植物景觀單元。車行景觀單元的節(jié)奏變化特征由人行景觀單元之間的節(jié)奏來決定。

3 結(jié)語

本研究以視覺節(jié)奏感為理論依據(jù)，吸收了部分現(xiàn)有的道路植物景觀單元尺度控制方法，設(shè)計(jì)出風(fēng)景道植物景觀單元尺度控制的模型，旨在營(yíng)造風(fēng)景道植物景觀的視覺節(jié)奏感，創(chuàng)造良好的行駛體驗(yàn)。本研究為風(fēng)景道植物景觀單元尺度控制的量化研究和風(fēng)景道植物景觀的視覺設(shè)計(jì)提供了新的思路，同時(shí)也為設(shè)計(jì)單位提供了一套簡(jiǎn)單的風(fēng)景道植物景觀設(shè)計(jì)的控制方法。

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作者簡(jiǎn)介：崔鑫（1995—），男，江蘇鹽城人，南京林業(yè)大學(xué)碩士研究生，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

通訊作者：邱冰（1978—），男，江蘇蘇州人，博士，副教授，南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院副院長(zhǎng)，研究方向：景觀保護(hù)與評(píng)價(jià)，城市開放空間規(guī)劃設(shè)計(jì)。