基于公眾審美的哈爾濱城市公園植物色彩評價

史 可，左國良，胡海輝*

(1.中冶西北工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

園林植物是公眾走進(jìn)自然、放松身心的重要選擇，在城市景觀營造中具有不可替代的作用。隨著人們對于城市植物景觀的認(rèn)知與審美的不斷提升，豐富多彩的植物景觀逐漸取代過去單一綠色的植物景觀。在高節(jié)奏、高壓力的生活背景下，人們逐漸把目光轉(zhuǎn)向自然景觀，希望借助色彩豐富的植物景觀來釋放壓力，從而得到身心的舒緩放松。植物色彩也是衡量植物群落景觀季節(jié)性變化的一項重要指標(biāo)。光作用于人眼會引起一種視覺特征，稱之為色彩。它相比形狀、大小等其他要素更強(qiáng)烈地刺激人類的視覺神經(jīng)[1]。因而，從植物色彩角度，對哈爾濱城市公園植物景觀色彩進(jìn)行主觀評價和美景度模型構(gòu)建，分析植物色彩影響指數(shù)與景觀美學(xué)質(zhì)量之間的關(guān)系，探討城市公園植物色彩配置的多種模式，能夠為園林植物種植設(shè)計提供參考。

目前，關(guān)于植物色彩評價研究主要集中在色彩調(diào)和理論和景觀評價兩方面。色彩調(diào)和理論的評價方法以審美角度為出發(fā)點(diǎn)，探討如何將色彩關(guān)系(鄰補(bǔ)色、對比色、類似色)實(shí)際應(yīng)用在植物景觀設(shè)計中，以達(dá)到更好的植物景觀色彩效果[2]。關(guān)媛元等[3]以孟塞爾色彩調(diào)和理論為基礎(chǔ)，針對其中“畫面中的所有顏色混合之后產(chǎn)生中性灰是色彩和諧的重要指標(biāo)”這一基本原理，對具體植物景觀實(shí)例進(jìn)行驗證，為植物景觀色彩優(yōu)化提供了一定的參考。鄭曉紅[4]歸納梳理了近現(xiàn)代色彩調(diào)和論的研究成果，提出該理論研究易受到歷史、地理與文化等社會因素的影響，一切研究的前提均以美學(xué)為基礎(chǔ)，故存在一定的片面性。

近年來國內(nèi)外主要從視覺美學(xué)和量化實(shí)踐層面上對植物色彩景觀評價展開了相關(guān)研究，土耳其學(xué)者Engin Eroglu(恩金·埃羅格魯)[5]對迪茲杰市內(nèi)的植物季相景觀與色彩變化進(jìn)行了定量的研究，提出了植物色彩是影響公眾在四季景觀中美學(xué)體驗的最重要因素。鄭宇等[6]對陜西省秋季景觀林的色彩量化與視覺評價進(jìn)行闡述，對最優(yōu)色彩斑塊主色調(diào)和最佳色彩面積比例進(jìn)行分析。鄭瑤[7]運(yùn)用英國皇家園林協(xié)會(RHS)比色卡法分析重慶地區(qū)秋季植物色彩特征，通過美景度評價法測定公眾對于植物組合的主觀感受，得出最優(yōu)植物組合景觀中主色彩的比例大小。張元康等[8]利用R語言解譯色彩信息，探討貴陽市春季植物的色彩變化規(guī)律及物候特征。趙秋月等[9]從色彩層次感、主色彩布局、與周圍環(huán)境色彩對比程度、鮮艷感以及色彩數(shù)量等多個方面探討對植物景觀色彩美景度的貢獻(xiàn)值，應(yīng)用美景度評價法(SBE法)對福州市西湖公園植物組合進(jìn)行評價，探討色彩要素對公園植物組合景觀質(zhì)量的影響。總體來看，現(xiàn)有的植物色彩研究多是針對單一植物的色彩量化研究，缺乏對植物組合色彩配置的綜合考慮；且鮮有探討植物色彩量化值與公眾審美之間的相關(guān)關(guān)系等方面研究，現(xiàn)已不能完全滿足公眾的審美需求。

因此，本研究選取哈爾濱具有代表性的城市公園中典型植物組合為研究對象，采用ColorImpact色彩輔助軟件提取各植物組合色彩的特征屬性。從公眾的審美角度出發(fā)，構(gòu)建色彩影響指數(shù)與景觀美學(xué)質(zhì)量SBE值的視覺景觀質(zhì)量評價模型，探索植物景觀色彩構(gòu)成與公眾審美態(tài)度之間的相關(guān)關(guān)系，從而優(yōu)化哈爾濱城市公園植物色彩配置。以期幫助景觀決策者解決植物色彩在規(guī)劃設(shè)計中存在的問題，同時也為哈爾濱構(gòu)建生態(tài)園林城市提出探索性的新思路。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)樣地概況

選擇哈爾濱主城區(qū)的城市公園進(jìn)行初步調(diào)查，根據(jù)專家和當(dāng)?shù)毓姷囊庖?，選取區(qū)域范圍內(nèi)口碑較好的城市公園，并依據(jù)建成時間、地理位置、功能類型和規(guī)模大小等因素，選取各城市公園的典型植物群落，進(jìn)行植物群落景觀色彩調(diào)查。在實(shí)際調(diào)研過程中，重點(diǎn)選擇植物景觀層次感強(qiáng)、高低錯落、游人數(shù)量較多以及公眾普遍喜歡的植物群落為選擇依據(jù)，最終選取了26個植物群落作為研究城市公園植物色彩的對象。具體地點(diǎn)為：古梨園(5處)、中東鐵路公園(4處)、兆麟公園(8處)、體育公園(4處)、群力丁香公園(3處)、太平公園(1處)、清濱公園(1處)。

1.2 研究方法

1.2.1 景觀圖片采集與處理

已有研究表明，以彩色照片為媒介的圖片分析法的景觀質(zhì)量評價具有一定的可靠性[10-11]，但光照、環(huán)境、游客等因素均會影響評判，故對圖片進(jìn)行規(guī)范操作才能保證圖片之間的可比性[12]。2019年5—11月對以上典型公園進(jìn)行實(shí)地踏查以及照片拍攝，拍攝季節(jié)為春、夏、秋3季。根據(jù)物候期來確定拍攝的時間，以5、8、11月分別代表春、夏、秋3季。拍攝時，選擇晴朗少云的天氣，主要拍攝時間為10:00—16:00，由同一人直立站位并采取相機(jī)橫向拍攝，拍攝高度為1.6 m，且所有群落選取同一拍攝位置與角度，同步記錄樣地概況和物種組成。

共拍攝658張照片，后期選擇代表性的植物景觀圖片，剔除不清晰和光線不好的圖片，最后得到78張圖片，并對拍攝的照片進(jìn)行編號。另外，本研究利用Photoshop軟件將每張圖像中的天空統(tǒng)一設(shè)置成白色，用于后期的圖片色彩量化分析，提高整體研究的科學(xué)性。

1.2.2 問卷調(diào)查

目前關(guān)于美景度評價的相關(guān)研究表明，不同類型的評判者對景觀的評價相對統(tǒng)一，并無顯著差異，并且在校大學(xué)生與一般公眾的審美差異不顯著[13-14]。筆者選擇美景度評價法(scenic beauty estimation method，簡稱SBE法)[15]對城市公園植物景觀色彩進(jìn)行評價，采用網(wǎng)絡(luò)問卷的形式，借助問卷星平臺發(fā)放問卷并打分。在問卷評價前期，向評判者進(jìn)行問卷內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)的簡要說明，主要側(cè)重于色彩的美景度評價。采用隨機(jī)調(diào)查的形式共收集130份問卷，排除評判者對所有植物景觀響應(yīng)不加以區(qū)別判斷的問卷8份，統(tǒng)計整理得到122份有效問卷，回收有效率達(dá)93.8%。

調(diào)查問卷主要由評判者的基本信息和樣地美景度的評價兩部分組成，問卷采用7分制的評價等級進(jìn)行評判(-3～3)，其中-3分為最低分，3分為最高分，數(shù)值越高，代表公眾對植物景觀色彩的喜愛程度越高，具體的評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 美景度評價等級值表

1.2.3 美景度值計算

景觀本身的特征和評判者的主觀審美尺度會直接影響美景度值的評判，為避免各評判主體審美的個體差異性而導(dǎo)致評價結(jié)果量化標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，采用SBE值的計算方法中的圖片分析法對評判結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化計算，將研究中的一張圖像代表一種景觀，得到所有評判者對各植物景觀色彩樣本的美景度標(biāo)準(zhǔn)化值[16-17]。具體計算方法如下：

ESBEi=(EMZi-ZBMMZ)×100。

式中：EMZi為第i個景觀的算數(shù)平均值；Ccpik為評判者對第i個景觀的評值為k或者高于k的累計頻率；f(Ccpik)為累積正態(tài)分布頻率；m為評值的總等級數(shù)，本研究中m=1，……，7分別對應(yīng)等級分值3，……，-3；ESBEi為第i個景觀的原始SBE值；ZBMMZ為基準(zhǔn)線組平均Z值。

在正態(tài)分布累積的過程中，當(dāng)處于最低等級時，Ccpik=1，Z=∞，Z值無效，所以不考慮這個等級的Z值；當(dāng)出現(xiàn)Ccpik=1或者0時，采用Ccpik=1-1/(2N)或者Ccpik=1/(2N)來進(jìn)行Z值的計算，其中N為評判人數(shù)。

1.3 色彩數(shù)據(jù)的量化

1.3.1 色彩要素提取的方法

HSB色彩模型是最貼合人眼對色彩感知能力的，所以本研究采用HSB色彩模型作為植物組合色彩量化研究的色彩模式。本研究參照田玉敏等[18]的量化方法，將HSB色彩模型采用非均勻的色彩劃分成H(色相)∶S(飽和度)∶B(明度)=16∶4∶4的區(qū)間范圍，共獲得256種色彩。用同一區(qū)間范圍內(nèi)的代表顏色來進(jìn)行每一個色彩區(qū)間的劃分，方便后期色彩數(shù)據(jù)量化與分析(圖1)。

圖1 各區(qū)間范圍內(nèi)代表色彩類型

1.3.2 植物色彩組成要素指標(biāo)的選擇

本研究選用ColorImpact軟件完成了提取城市公園植物色彩的第1步，并采用HSB色彩模型來描述植物詳細(xì)的色彩特征。根據(jù)劃分的非均勻量化的色彩區(qū)間，把顏色劃分為不同的區(qū)間范圍，將3個色彩分量加權(quán)為一維特征矢量，即L=H×Gs×GB+S×GB+B。式中，H、S、B分別表示色相、飽和度及明度，Gs、GB分別表示S、B的量化等級數(shù)，兩個等級都是4，因此，最終的表達(dá)式為：L=16H+4S+B。由此可以看出，色相的權(quán)重分布最大，色相是區(qū)分色彩特征的主要因素[19]。

本研究以色彩構(gòu)成要素[20]為主要依據(jù)，參考相關(guān)文獻(xiàn)資料[21]以及景觀行業(yè)相關(guān)專家意見，通過總結(jié)前人對色彩特征的相關(guān)研究，以色相性質(zhì)為主來選取色彩量化指標(biāo)，主要通過色相比例(Hi)、主色相比例(MHi)、鄰近色比例(NHi)、互補(bǔ)色比例(CHi)、冷暖色比例(THi)、色彩多樣性指數(shù)(H′)、色彩均勻度指數(shù)(E′)、飽和度比例(Si)、明度比例(Bi)和背景比例(Rs)等指數(shù)來反映色彩特征(具體公式及相關(guān)符號說明見http://nldxb.njfu.edu.cn)。為了簡化圖像運(yùn)算和分析，由于肉眼很難識別色彩像素占比過小的色彩，在圖像分析時將色彩像素占比<1%的色彩忽略不計，在獲取色彩量化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對每個指標(biāo)因子進(jìn)行定量化計算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用等差法[12]將美景度值劃分為5個等級，其中“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ”分別代表景觀美學(xué)質(zhì)量“很美、美、一般、難看、很難看”。哈爾濱不同季節(jié)的植物景觀美學(xué)質(zhì)量的得分范圍為-76.43～92.36，等級Ⅰ(很美)、Ⅱ(美)、Ⅲ(一般)、Ⅳ(難看)、Ⅴ(很難看)對應(yīng)的美景度值的范圍分別為(58.61，92.36]，(24.85，58.61]，(-8.91，24.85]，(-42.67，-8.91]，(-76.43，-42.67]。

2 結(jié)果與分析

2.1 景觀美景度值等級劃分

在各等級的箱線圖(圖2)中美景度值分布適中，沒有顯著差異值，且分布等級狀態(tài)合理，從密度曲線中可以看出美景度值在等級Ⅲ中分布最集中，其次是等級Ⅱ和等級Ⅴ，等級Ⅰ所占比例極少。整體來看，評判者對哈爾濱城市公園植物景觀色彩評價處于一般水平，但仍有部分植物景觀得到了公眾的認(rèn)可，還需進(jìn)一步提高研究區(qū)范圍內(nèi)的植物景觀色彩質(zhì)量水平。

圖2 美景度各等級美景值及分布密度曲線

2.2 植物色彩組成與美景度值之間的關(guān)系

2.2.1 相關(guān)性分析

將色彩量化值與美景度值進(jìn)行相關(guān)性分析(表2)，色相指數(shù)(H)、飽和度指數(shù)(S)、植物色彩數(shù)量(NC)、主色相比(MHi)、冷暖色比(THi)與SBE值呈現(xiàn)極顯著或顯著相關(guān)關(guān)系，而與其余景觀色彩要素?zé)o顯著相關(guān)性。除色相指數(shù)(H)之外，飽和度指數(shù)(S)、植物色彩數(shù)量(NC)、主色相比(MHi)和冷暖色比(THi)與SBE值都呈現(xiàn)不同程度正相關(guān)，其中，飽和度指數(shù)(S)和植物色彩數(shù)量(NC)與之呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系。本研究中選取與美景度值有顯著相關(guān)或極顯著相關(guān)的要素進(jìn)行后續(xù)分析，其余不相關(guān)要素予以剔除。

表2 植物色彩組成與SBE值的相關(guān)性分析

通過多重比較分析(圖3)，色相指數(shù)(H)在等級Ⅱ和等級Ⅳ時與其他等級之間有顯著性差異，等級Ⅰ、等級Ⅲ與等級Ⅴ之間差異不顯著，可以認(rèn)為低色相值更受公眾喜愛，主要原因是色相值較低時，色彩主要為紅黃色，對人眼的視覺刺激比較強(qiáng)烈；而色相值較高時色彩表現(xiàn)為藍(lán)紫色，較紅黃色略顯平淡，故美景度值不高。飽和度指數(shù)(S)在等級Ⅰ和等級Ⅲ時無顯著差異，而與等級Ⅱ、等級Ⅳ和等級Ⅴ之間有顯著差異，由此可見高飽和度的植物景觀更容易受到公眾的青睞；植物色彩數(shù)量(NC)在等級Ⅴ時其值最低，且與等級Ⅰ之間有顯著差異，其他等級在組間無顯著差異，但整體上色彩數(shù)量隨著美景度等級增加呈現(xiàn)先降后升的特點(diǎn)，說明植物色彩數(shù)量的增多可有利于景觀質(zhì)量的提升，但數(shù)量值高于某一值時就不受人們的關(guān)注，色彩過于繁雜可能會降低美景度值。主色相比(MHi)在等級Ⅱ和等級Ⅲ時差異不顯著，并且與其他等級之間有顯著性差異，這說明主色相比越高，美景度值越大，從色彩美學(xué)角度來看，主色相所占視域面積越大，整體景觀主次分明，更具有視覺吸引力；冷暖色比(THi)在等級Ⅰ時與其他所有等級之間有顯著差異，并隨美景度值等級加大逐漸減少，對于組合植物景觀來說，一般均有很大差異，增加冷暖色植物配比，使整體植物景觀對比適宜，以達(dá)到提高整體景觀效果的目的。

圖3 景觀色彩組成與美景度之間的關(guān)系

2.2.2 模型建立

將各植物景觀色彩的SBE值作為因變量，各植物景觀的色彩指標(biāo)量化值作為自變量，采用多元線性回歸模型建立數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用SPSS 22.0軟件采用向后篩選回歸分析處理數(shù)據(jù)，從中剔除掉對因變量SBE值貢獻(xiàn)率小的影響因子，最后得到色相指數(shù)(H)、色彩數(shù)量(NC)、主色相比(MHi)和冷暖色比(THi)4項影響因素(表3)。

表3 植物景觀SBE影響因子回歸分析

各項色彩指標(biāo)因子的均為P<0.05，與SBE值均具有一定程度的相關(guān)性，且容忍度均>0.1，方差膨脹因子都<10，說明各色彩指標(biāo)因子之間沒有明顯的共線性[21]?；貧w模型的標(biāo)準(zhǔn)殘差的極大值為2.361，小于默認(rèn)值3，說明未發(fā)現(xiàn)異常值。因此，該回歸模型分析具有統(tǒng)計學(xué)意義，且回歸模型是有效的。本研究建立的城市公園植物景觀色彩美景度預(yù)測模型如下：

由模型可知，影響城市公園植物景觀色彩美景度的主要要素是色相指數(shù)(H)、色彩數(shù)量(NC)、主色相比(MHi)和冷暖色比(THi)。人們對哈爾濱城市公園植物景觀色彩的喜好程度有如下規(guī)律：

1)色相指數(shù)(H)的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)是負(fù)值，說明色相指數(shù)(H)與植物景觀色彩的SBE值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，公眾更喜愛紅、黃、綠等絢麗的植物色彩。

2)色彩數(shù)量(NC)與植物景觀色彩的SBE值呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，通常植物色彩數(shù)量越多，色彩營造的景觀就越豐富，所以其美景度值越高，說明哈爾濱區(qū)域范圍內(nèi)公眾更加喜歡色彩繽紛的城市公園植物景觀。

3)主色相比(MHi)與植物景觀色彩的SBE值呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，主色相比(MHi)是影響植物景觀色彩美感的一個主要因素，說明人們喜歡主次分明的植物景觀。主色比越大，其美景度值越高。

4)冷暖色比(THi)與植物景觀色彩的SBE值呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，不同的植物之間具有不一樣的冷暖比例，對植物景觀色彩美感有著舉足輕重的作用，其比例越大，美景度值越高。

2.3 優(yōu)質(zhì)植物群落色彩定量化分析

在哈爾濱城市公園常見的植物組合中，同一植物組合類型在不同季相下會呈現(xiàn)出不同的色彩組成，同時不同類植物組合因其組成元素、設(shè)計手法、季相變化的差異性，色彩也會有較大區(qū)別，以上這些因素均會對景觀美學(xué)質(zhì)量的分值高低有所影響。本研究選取春、夏、秋具有代表性的優(yōu)質(zhì)植物組合(SBE值排名前4且分值40分以上)進(jìn)行研究(表4)。因此，定量研究季節(jié)變化下的植物群落景觀色彩的內(nèi)在屬性，對城市公園植物色彩設(shè)計具有重要意義。

表4 優(yōu)質(zhì)植物群落色彩定量分析

在春季植物景觀色彩評價中，根據(jù)綜合標(biāo)準(zhǔn)化SBE值，美景度值前3位為CH1、CC1、CL2，分別為92.36、55.96和48.52；在夏季植物景觀色彩評價中，根據(jù)綜合標(biāo)準(zhǔn)化SBE值，美景度值前3位為XL3、XC1、XH2，分別為85.11、82.38和55.19；在秋季植物景觀色彩評價中，根據(jù)綜合標(biāo)準(zhǔn)化SBE值，美景度值前3位為QH5、QH2、QC1，分別為88.14、77.79和60.52。

3 討 論

植物景觀作為城市公園綠地的重要組成因素，其色彩是植物景觀重要的觀賞要素，也是直接影響植物景觀質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)因子。本研究從植物景觀色彩研究和美景度評價的相關(guān)理論基礎(chǔ)角度，通過對哈爾濱城市公園典型的26個植物組合進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，記錄樣地概況、物種組成以及3季現(xiàn)場照片拍攝。同時利用色彩輔助軟件ColorImpact對植物色彩屬性值等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。通過網(wǎng)絡(luò)問卷的形式對植物組合景觀色彩進(jìn)行美景度評價，分析植物色彩構(gòu)成因素與景觀美學(xué)質(zhì)量之間的關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建出哈爾濱城市公園植物景觀色彩美景度評價模型。結(jié)果表明：本研究利用HSB色彩模型，將HSB色彩模型非均勻量化分成H∶S∶B=16∶4∶4的色彩間隔，共計得到256種色彩以及4個等級的飽和度和明度。對哈爾濱城市公園3季植物組合的色彩特征進(jìn)行量化和比較。依據(jù)美景度值將哈爾濱城市公園3季植物景觀美學(xué)質(zhì)量從高到低劃分為5個等級(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)，美景度值集中在等級Ⅲ，說明對哈爾濱城市公園植物景觀色彩評價處于一般水平。運(yùn)用美景度評價法對植物組合進(jìn)行色彩評價，對各色彩量化指標(biāo)與美景度進(jìn)行回歸分析，從而建立了哈爾濱城市公園植物色彩美景度評價的數(shù)學(xué)回歸模型。通過模型得到影響哈爾濱城市公園植物組合色彩美景度的影響因素，分別為色相指數(shù)、色彩數(shù)量、主色相比和冷暖色比。

哈爾濱城市公園的植物景觀色彩具有哈爾濱地域性植物色彩的典型性，然而，公園內(nèi)還存在著植物色彩單一、配置模式單調(diào)等問題，在實(shí)際應(yīng)用中存在“有景缺色”的景觀質(zhì)量狀況，這些均對植物美景的呈現(xiàn)有很大影響。植物景觀的色彩配置是景觀規(guī)劃與建設(shè)重點(diǎn)考慮的首要因素。因此，在未來城市公園植物景觀構(gòu)建及改造中，植物的色彩構(gòu)成與植物的選擇和位置關(guān)聯(lián)很大，主色彩較為集中時，美景度值較高。

不同的色彩調(diào)和類型，美景度值也不盡相同。因此可以根據(jù)實(shí)際情況，對植物群落進(jìn)行諸如補(bǔ)植、替換等優(yōu)化，以此來提升植物色彩的美景度。在對各色彩構(gòu)成因素進(jìn)行綜合考慮之后，主要從類似色調(diào)和、鄰補(bǔ)色調(diào)和以及對比色調(diào)和等層面優(yōu)化植物種植設(shè)計的物種選擇及配置問題。類似色調(diào)和中紅色與紫色、綠色與黃色植物組合搭配效果較好，鄰補(bǔ)色調(diào)和中黃色與紅色、綠色與紫色、橙色植物組合搭配效果較好，對比色調(diào)和中紅色與綠色、黃色與紫色搭配效果較好。

本研究構(gòu)建的植物景觀色彩美景度評價模型在一定程度上拓展了植物色彩評價的研究思路，在實(shí)踐上填補(bǔ)了關(guān)于哈爾濱城市公園植物景觀色彩評價的缺失，為指導(dǎo)園林植物種植設(shè)計提供參考依據(jù)。但本研究主要依照季節(jié)變化對植物組合色彩進(jìn)行調(diào)查和分析，由于調(diào)查間隔太長，植物的顏色隨時間不斷改變，植物的色彩變化迅速且持續(xù)時間太短，同一株植物也會存在色彩差異，因此對植物組合色彩的分析具有局限性。今后可縮短調(diào)查周期以得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，也需不斷探索更加真實(shí)客觀的色彩提取方法。