城市河流景觀美學(xué)服務(wù)評價
——以成都市為例

秦嬋媛，郭瀅曼，劉 飛，傅 斌，羅 勇

(1.中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,成都 610041；2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049； 3.四川省水文水資源勘測局,成都 611130；4.四川省自然資源科學(xué)研究院,成都 610041)

前 言

景觀美學(xué)服務(wù)屬于生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)的一種，主要指的是生態(tài)系統(tǒng)為人們提供的一種視覺服務(wù)，是人們對自然環(huán)境的美學(xué)感知[1]，能為城市河流景觀的規(guī)劃保護(hù)提供依據(jù)。與景觀美景度相比，景觀美學(xué)服務(wù)側(cè)重的是生態(tài)學(xué)視角下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，是對“景觀審美”的一種生態(tài)型稱謂。隨著社會的發(fā)展，城市河流環(huán)境逐漸惡化，河流景觀作為城市景觀建設(shè)的重要內(nèi)容，越來越受到人們的廣泛關(guān)注，成都市作為“天府之國”，其社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都與河流有著密切的聯(lián)系，為響應(yīng)國家推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的號召，出臺《成都市水生態(tài)2025規(guī)劃》。因此本文借鑒景觀美景度評價的方法，對人們在河流視域內(nèi)的河流水域與人工建筑，如堤壩、河岸植被以及住房等組成的河流景觀的優(yōu)美程度進(jìn)行視覺美學(xué)評價，可為改善城市河流保護(hù)與規(guī)劃提供參考。

目前，城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)研究逐漸增多，但多數(shù)集中在生態(tài)要素，缺乏對綜合格局和服務(wù)的景觀研究[2]，導(dǎo)致概念界定模糊、分類標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、評價體系未成系統(tǒng)，使其難以服務(wù)景觀規(guī)劃和設(shè)計(jì)。且針對其他景觀例如森林景觀的美學(xué)評價研究占較大比重，而河流景觀的研究較缺乏，20世紀(jì)80年代后期，才有學(xué)者開始將河流自身作為一種景觀[3]，與陸地景觀區(qū)分，但針對河流景觀功能評價、模擬預(yù)測，以及對河流保護(hù)、修復(fù)與管理進(jìn)行定量分析的河流景觀生態(tài)學(xué)研究還比較缺乏[4～9]。評價方法也只是借鑒景觀評價中的美學(xué)和生態(tài)學(xué)評價法，且據(jù)Unep-Wcmc(全球濕地?cái)?shù)據(jù)庫)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)研究顯示，多數(shù)評價指標(biāo)因不能被直接感知、難以準(zhǔn)確描述和定量化，相較于與人類利益直接相關(guān)、可通過市場價值和其他貨幣價值進(jìn)行定量化[10]的供給服務(wù)指標(biāo)來說，研究較少[11]。特別是美學(xué)服務(wù)價值，范圍廣泛、內(nèi)容豐富，難以建立全面的評價指標(biāo)體系，在形成一套系統(tǒng)的評價方法上具有一定挑戰(zhàn)性。以成都市河流為例進(jìn)行景觀美學(xué)服務(wù)評價，采用層次分析法構(gòu)建評價指標(biāo)體系，在理論意義上充實(shí)了景觀生態(tài)學(xué)中河流景觀服務(wù)的相關(guān)研究，基于視覺對河流照片進(jìn)行評價，將評價指標(biāo)與問卷調(diào)查相結(jié)合，與以往的現(xiàn)場調(diào)查評價相比，具有一定創(chuàng)新性。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

成都市位于四川盆地西部、青藏高原東緣，四川省省會，全市總面積14 335 km2，地勢由西北向東南傾斜，西部地形以深丘、山地為主；東部由岷江、湔江等江河沖積而成的平原、臺地和部分低山丘陵組成，是成都平原的腹心地帶。地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，熱量充足，雨量豐富，四季分明，雨熱同期。自然資源豐富，經(jīng)濟(jì)發(fā)展平穩(wěn)。全市2020年年末常住人口2 093.78萬人，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)為17 716.7億元，位居全國第七。

全市境內(nèi)主要河流40余條，分屬長江支流岷江及沱江流域，水域面積約700 km2，總長度約1 500 km。中心城區(qū)有6條水系，80余條中小河流。本文選以府南河、沙河、摸底河為研究樣本，研究區(qū)位圖如圖1，地理位置如見表1。府南河是成都的母親河，市區(qū)段總長29km，自東向南匯入長江，是府河、南河在合江亭相匯后的合稱，也稱錦江[12]；沙河是府南河左岸一級支流，較府南河長度短，為成都市區(qū)輸送工業(yè)、生活用水[13]；摸底河是成都市中心城區(qū)6條主河道之一，屬清水河一級支流，原屬于黑臭水體，后經(jīng)過治理逐漸恢復(fù)。

圖1 河流調(diào)查點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of river survey points

表1 調(diào)查點(diǎn)位地理位置表Tab.1 Geographical location of survey points

1.2 數(shù)據(jù)源

通過百度地圖獲取成都市河流遙感影像，測量河流寬度以及彎曲度；實(shí)地調(diào)查獲取2019年成都市河流河岸植被數(shù)據(jù)；實(shí)地拍攝河流景觀照片；成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)評價網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查結(jié)果。

1.3 評價方法

景觀美景度評價法主要通過測定SBE值獲得公眾對景觀的審美態(tài)度，分解景觀要素并測定各要素量值，分析美景度值與各要素量值間的關(guān)系[14]，因此在借鑒景觀美景度評價法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地調(diào)查與照片評分，將其應(yīng)用到河流生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域，體現(xiàn)其評價方法的生態(tài)學(xué)價值。根據(jù)照片就可進(jìn)行視覺美學(xué)評價，以此劃分景觀等級，同時還能反映評價主體對不同景觀要素的偏好[14]，與實(shí)地調(diào)查評價相比具有耗時短、花費(fèi)小、可行性大的優(yōu)點(diǎn)。先前研究也表明，將照片作為景觀美學(xué)價值評價的媒介，與現(xiàn)場評價不存在顯著差異[15]，有高度相關(guān)性。

1.3.1 評價照片拍攝和選取

為減少拍攝給景觀評價帶來不利影響，全程保持相機(jī)內(nèi)光圈值、曝光度等像素參數(shù)一致，不使用閃光燈，在相同天氣情況下進(jìn)行拍攝。拍攝時盡量保證選取的評價指標(biāo)都出現(xiàn)在照片中。本次選擇拍攝點(diǎn)位13個，共拍攝府南河、沙河以及摸底河各河段景觀照片108張，以備后續(xù)選擇。

選擇照片時，因僅對河流景觀進(jìn)行評價，多樣性程度較低，故分別選擇樣本河流各河段的一張照片進(jìn)行評價，選取原則有：①剔除光線較暗或模糊不清的照片[16]；②照片中盡量包括所列指標(biāo)；③盡量避免非評價指標(biāo)出現(xiàn)在所選照片中。如圖2中有水體、河流兩岸景觀等要素，將評價所需要的指標(biāo)盡量包含在其中。

圖2 典型河流景觀Fig.2 Typical river landscape

1.3.2 評價者選取

有研究表明，學(xué)生和一般公眾在審美評價上有較小差異，但學(xué)生受教育程度更高，與一般公眾相比對美學(xué)質(zhì)量的評價更加客觀[17]。

本次評價為避免夸大個人感情色彩，因此除基于層次分析法進(jìn)行筆者的自主評價外，還主要針對大學(xué)生群體，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查評價。

1.3.3 層次分析法

層次分析法(AHP)[18～20]由美國著名運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·薩于20世紀(jì)70年代中期提出，它通過分級處理多種因素來確定各因素權(quán)重，再由評價者對研究對象進(jìn)行評分，是定量與定性相結(jié)合的分析方法，將人的主觀判斷轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)的定性分析處理。

1.3.3.1 選取指標(biāo)建立評價模型

通過參照、借鑒先前研究者研究成果[13, 21～23]，將河流景觀分為自然景觀和人工景觀進(jìn)而構(gòu)建指標(biāo)進(jìn)行評價。共確定7個河流景觀美學(xué)服務(wù)評價指標(biāo)因子，建立層次分析體系(圖3)。河流水質(zhì)指標(biāo)體現(xiàn)了河水透明度與水面是否有污染物；水域面積指標(biāo)體現(xiàn)了河流的規(guī)模，通過在百度地圖上選取每段河流的不同位置測量河流寬度求取平均值作為該河段的河流寬度；河流流態(tài)指標(biāo)體現(xiàn)了河流的動態(tài)美感，用河水流速表示；河流形態(tài)指標(biāo)反映的是河流的線條美感，用河流彎曲度表示，通過百度地圖測量各河段實(shí)際長度與直線長度，然后通過彎曲系數(shù)公式計(jì)算；植被豐富度主要指河流兩岸景觀植物的種類豐富度、配置形式以及色彩豐富度；以及人為改造與創(chuàng)造的人工景觀，如護(hù)坡類型，即為提高河岸抗沖刷能力對齊的駁岸，主要有自然式、人工式與自然和人工相結(jié)合形式；岸邊建筑，主要表現(xiàn)為河流兩岸建筑物的高度、密度以及組織形式。

圖3 河流景觀美學(xué)服務(wù)評價指標(biāo)Fig.3 Evaluation index of river landscape aesthetic service

1.3.3.2 構(gòu)造判斷矩陣進(jìn)行權(quán)重計(jì)算

將每一層的指標(biāo)因子依次與上一層的指標(biāo)因子兩兩相比，并按重要性程度(表2)賦值1～9建立判斷矩陣。

表2 重要性標(biāo)度含義表[16]Tab.2 Meaning table of importance scale

將矩陣中各數(shù)據(jù)使用Yaahp層次分析軟件[23]進(jìn)行各項(xiàng)評價指標(biāo)權(quán)重計(jì)算并排序。最終計(jì)算總權(quán)重，得到成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)評價指標(biāo)權(quán)重表(表3)。

表3 成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)評價指標(biāo)權(quán)重表Tab.3 Evaluation index weight of Chengdu river landscape aesthetic service

1.3.3.3 指標(biāo)分級

按各指標(biāo)因子對景觀美學(xué)服務(wù)的貢獻(xiàn)進(jìn)行等級劃分，并根據(jù)表4賦值。

表4 指標(biāo)因子評分標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 Index factor scoring standard

1.3.4 網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查法

使用問卷星設(shè)計(jì)成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)評價調(diào)查問卷，共設(shè)計(jì)36個問題，首先讓評價者針對影響河流景觀美學(xué)服務(wù)的因素進(jìn)行排名，然后分別針對各河段的景觀照片進(jìn)行評分，共分五個評價等級， “非常美觀、較大程度美觀、一般美觀、比較不美觀、非常不美觀”，分別對應(yīng)“5、4、3、2、1”分值，再對各照片內(nèi)各景觀要素進(jìn)行評價，最后通過微信平臺共發(fā)放144份問卷，回收有效問卷144份。直接在問卷星平臺對評價結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用spss軟件建立多元線性回歸方程，分析成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)價值與各評價指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系以及顯著程度。

多元回歸分析是指通過對兩個或兩個以上的自變量與一個因變量的相關(guān)分析，建立預(yù)測模型。

設(shè)y為因變量，x1，x2，…xk為自變量，首先分析自變量與因變量之間是否存在線性關(guān)系，通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式：

(1)

式(1)中，cov(x，y)為協(xié)方差，δx、δy為標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算出相關(guān)系數(shù)并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)剔除不顯著的自變量。

接著進(jìn)行下一步逐步回歸分析，將剩余的自變量計(jì)算方差膨脹因子與容忍值進(jìn)行共線性診斷：

(2)

式(2)中，VIF為方差膨脹因子，為自變量xk對其余自變量作回歸分析的復(fù)相關(guān)系數(shù)。

(3)

式(3)中，TOL為容忍值。如果TOL≤0.1或VIF≥10，則說明自變量間存在嚴(yán)重共線性情況，需剔除這些自變量。

將剩下的自變量進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)，計(jì)算模型的擬合度：

(4)

接著進(jìn)行方差分析，回歸方程的顯著性檢驗(yàn)，常采用F檢驗(yàn)：

(5)

式(5)中，根據(jù)給定的顯著水平α，查F分布表，得到相應(yīng)的臨界值Fα，若F>Fα，則回歸方程具有顯著意義，回歸效果顯著。

最后進(jìn)行回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，常采用t檢驗(yàn)：

(6)

2 結(jié)果與分析

2.1 河流景觀美學(xué)服務(wù)分析

表5的評分結(jié)果可知，府南河中游景觀服務(wù)最佳，各指標(biāo)因子都表現(xiàn)出較大程度美觀，摸底河段景觀服務(wù)最低，各指標(biāo)因子評分也都較低。其中府南河得分均較高，可見府南河景觀美學(xué)價值高于在河流水質(zhì)、水面開闊度以及河岸植被配置等方面都有較大優(yōu)勢。而府南河又以下游得分最高，其下游河流景觀的建設(shè)更符合人們的審美。

計(jì)算兩次結(jié)果平均值(表6)，府南河下游得分最高，為4.15分；沙河下游得分次之，為3.99分；沙河上游得分居中，分值3.47分；摸底河段和沙河中游得分較低，分別為2.03分和2.58分。通過對比還能發(fā)現(xiàn)自主評分和問卷調(diào)查評分結(jié)果趨勢相同，沙河中游、摸底河段的評價值非常接近，但其余河流河段評價值略有差異，出現(xiàn)差異的原因可能與兩種評價方法的出發(fā)點(diǎn)不同有關(guān)?；贏HP的自主評價從各指標(biāo)因子出發(fā)逐級評分再計(jì)算評價值，而基于網(wǎng)絡(luò)的問卷調(diào)查評價從宏觀角度出發(fā)直接對每張照片進(jìn)行評分。這也說明每個人主觀感受存在差異，計(jì)算平均值，可以避免評價過程中個人主觀意志夸大造成評價結(jié)果片面性。

表5 成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)主觀評分表Tab.5 Subjective scoring table of river landscape aesthetic service in Chengdu

表6 成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)評分表Tab.6 Scoring table of river landscape aesthetic service in Chengdu

2.2 河流景觀美學(xué)服務(wù)的影響因素分析

以成都市河流景觀美學(xué)服務(wù)的自主評分值為因變量，各評價指標(biāo)的評分為自變量，建立多元線性回歸方程，觀察兩者之間的相關(guān)關(guān)系以及顯著程度，分析各評價指標(biāo)在成都市河流景觀美學(xué)價值中體現(xiàn)的作用。

基于spss的雙變量相關(guān)分析得出各河段景觀美學(xué)服務(wù)的評分值與評價指標(biāo)分值之間的關(guān)系，從表7可知，7項(xiàng)評價指標(biāo)均與景觀美學(xué)服務(wù)評分值呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)從大到小排列為P1>P7>P5>P2>P6>P3>P4，最大是河流水質(zhì)，最小是河流形態(tài)。在顯著性檢驗(yàn)上，除P3與P4外評價指標(biāo)均在0.05水平上(雙側(cè))顯著相關(guān)(P6接近0.05也包括在內(nèi))，因此剔除P3、P4進(jìn)行下一步回歸分析。

表7 雙變量相關(guān)分析Tab.7 Bivariate correlation analysis

在多元回歸分析中常出現(xiàn)變量間多重共線性的情況，為消除估計(jì)的偏差，選用逐步回歸分析，并對自變量進(jìn)行共線性診斷，系統(tǒng)剔除P2、P5、P63個評價指標(biāo)，選擇效果較好的P1、P7為預(yù)測變量。從回歸統(tǒng)計(jì)(表8)中可以看出R2=0.965，模型的擬合度較好。

表8 回歸統(tǒng)計(jì)Tab.8 Regression statistics

方差分析(表9)中F檢驗(yàn)的顯著性是0.001，按α=0.05的水平，可以認(rèn)為y(景觀美學(xué)服務(wù)評分)與2個自變量之間有較顯著的線性關(guān)系。

表9 方差分析Tab.9 Variance analysis

表10顯示，模型的截距為0.876，自變量的斜率P1>P7；t檢驗(yàn)的顯著性最大是0.042，均在α=0.05的水平上顯著；共線性統(tǒng)計(jì)中VIF值最大2.222，VIF≤5，不存在嚴(yán)重共線性情況[24]。最終根據(jù)逐步回歸結(jié)果得到模型：y=0.876+0.416 P1+0.349 P7。

表10 回歸系數(shù)Tab.10 Regression coefficients

2.3 綜合分析

目前對于河流景觀美學(xué)服務(wù)評價的研究集中在景觀植被評價上，針對河流景觀整體的美學(xué)服務(wù)評價研究較少，將景觀美景度評價法以及層次分析法引入到生態(tài)系統(tǒng)視角下的景觀美學(xué)服務(wù)評價中，可對比成都市不同河流景觀的美學(xué)服務(wù)價值，以及分析各景觀要素對河流景觀的影響程度。河流水質(zhì)主要表現(xiàn)在水體的透明度以及水面是否存在垃圾等污染，是河流外觀的主要表現(xiàn)形式，直接聯(lián)系著眾多的人為因素，影響到整個河段的美學(xué)特征。研究發(fā)現(xiàn)評價者非常不希望看到河流兩岸龐雜、高大以及密集的建筑物群，因?yàn)樗鼈儠蚱坪恿鬟@一景觀所呈現(xiàn)的自然山水情趣，大家反而更傾向于河流兩岸有著更空曠的視域，盡管景觀十分單一，或是遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去只以一個輪廓出現(xiàn)在河流景觀軸線上的建筑。因此長期對河流的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，定期處理河流垃圾，提升居民的環(huán)保意識，營造干凈、整潔的河流環(huán)境是十分有必要的；適當(dāng)弱化河流兩岸的城市建筑影像也是提升成都市河流景觀美學(xué)價值的重要途徑。

3 結(jié) 論

3.1 基于層次分析法與網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查法建立了成都市城市河流景觀美學(xué)服務(wù)評價模型，獲得了公眾對成都市府南河、沙河以及摸底河景觀美學(xué)服務(wù)的審美評判結(jié)果，府南河下游景觀美學(xué)服務(wù)價值最高，沙河上游居中，摸底河段最低。

3.2 通過多元回歸分析解釋和預(yù)測各景觀要素對景觀美學(xué)服務(wù)的影響力度，得到了河流水質(zhì)和兩岸建筑的形態(tài)與布局這兩個評價指標(biāo)在成都市河流景觀美學(xué)價值中影響程度更為顯著的結(jié)果。

3.3 研究結(jié)果對成都市河流景觀保護(hù)和規(guī)劃具有一定參考價值，同時豐富了生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)角度下的河流景觀美學(xué)服務(wù)評價指標(biāo)體系，體現(xiàn)了生態(tài)價值，豐富了河流生態(tài)系統(tǒng)研究。

3.4 由于照片拍攝時間為夏季，樹木生長茂盛，呈綠色，不能很好體現(xiàn)植被色彩豐富度；河流景觀隨著季節(jié)變化會表現(xiàn)出不同季相，而季相變化也影響評分，還有待深入研究。