城市森林公園聲源感知的時(shí)空動(dòng)態(tài)與空間依賴(lài)性特征研究

劉 江 朱天媛 洪昕晨

在快速的生活節(jié)奏下，人們對(duì)高品質(zhì)綠地空間的需求逐漸提高。城市森林公園因其調(diào)節(jié)小氣候、改善空氣質(zhì)量、降噪等諸多功能，成為市民感受自然與放松身心的重要場(chǎng)所。聲景作為景觀的重要組成部分，良好的聲景品質(zhì)是提升森林游憩體驗(yàn)的重要因素，城市森林公園也是聲景多樣性的獨(dú)特場(chǎng)所，對(duì)建立與維持良好的生態(tài)系統(tǒng)也具有積極作用[1]，近年來(lái)逐漸受到關(guān)注。

聲源是構(gòu)成聲景的基本要素，掌握不同聲源感知之間的差異及其影響因素，是提升聲景體驗(yàn)的關(guān)鍵途徑[2]。聲源具有明顯的時(shí)間與空間特性，其產(chǎn)生、傳播與感知都與空間環(huán)境密切相關(guān)，因此聲景研究也需關(guān)注下墊面景觀特征[3]。已有學(xué)者從聲源和聽(tīng)覺(jué)方面對(duì)居民空間感知問(wèn)題進(jìn)行探索，因而對(duì)聲景的感知與影響有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與理解，也為從地理學(xué)角度研究聲景提供了新的思路[4]。但目前大多數(shù)聲景研究主要集中在特定時(shí)空范圍內(nèi)，對(duì)聲景的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征關(guān)注較少。

對(duì)于聲景規(guī)劃與管理來(lái)說(shuō)，如何獲取具有空間屬性的聲景信息是研究的重點(diǎn)。其中，利用聲景地圖對(duì)聲景信息進(jìn)行可視化[5]，分析其時(shí)空變化特征和影響因素是主要的研究手段之一[6]。研究表明，聲景的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征不僅體現(xiàn)在聲環(huán)境中的物理聲級(jí)與聲源構(gòu)成的不斷變化，人們對(duì)不同聲源的感知也會(huì)發(fā)生變化，并與景觀特征以及背景聲環(huán)境密切相關(guān)[7-8]。也有研究從土地覆蓋、綠地、道路或城市形態(tài)等角度探討了它們與噪聲分布之間存在的相互影響[9]，土地利用和植被等因素也與聲景感知密切相關(guān)[10]。從空間角度來(lái)看，土地覆蓋、溫度等諸多環(huán)境變量在空間上具有空間自相關(guān)性，由于聲景感知的可變性，挖掘其本身空間依賴(lài)性的規(guī)律也十分必要[11]。此外，聲景不同變量之間也存在相互影響，有研究對(duì)聲景不同變量的關(guān)系進(jìn)行了探索，但主要集中在物理聲學(xué)屬性或聲景感知屬性[12]。因此，從時(shí)空尺度探索聲景物理聲學(xué)屬性與聲景感知的變化特征，以及二者之間的關(guān)系在時(shí)空上是否會(huì)發(fā)生改變，有助于深入挖掘更精確的聲景信息[11]。

本研究以福州國(guó)家森林公園為例，基于對(duì)21個(gè)樣點(diǎn)的聲學(xué)監(jiān)測(cè)與公眾調(diào)查數(shù)據(jù)，通過(guò)GIS空間分析，主要探討：1)森林公園中聲景的物理聲學(xué)與典型聲源感知的時(shí)空格局特征如何？2)典型聲源和諧度感知的空間分布有何規(guī)律？3)聲景物理聲學(xué)屬性與聲源和諧度感知之間存在怎樣的時(shí)空關(guān)系？以期在時(shí)空尺度上揭示聲景感知要素之間的關(guān)系，為科學(xué)有效地進(jìn)行森林公園聲景規(guī)劃與管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

福州國(guó)家森林公園，又名福州植物園。位于福建省福州市晉安區(qū)，是全國(guó)十大森林公園之一，國(guó)家4A級(jí)旅游景區(qū)。地處亞熱帶北緣，屬亞熱帶海洋性氣候，氣候溫和且雨量充沛，年均相對(duì)濕度79%，年均溫度20℃。公園三面環(huán)山、一面臨水，筆架山為海拔最高處643m，南部八一水庫(kù)為海拔最低處47m。園內(nèi)植被類(lèi)型主要為天然次生林、人工林和天然灌木林，植被種類(lèi)繁多。闊葉林與針葉林是森林公園景觀的重要組成部分，木荷與馬尾松分別是闊葉林與針葉林的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。森林公園擁有豐富的自然與人文資源，吸引大量市民與游客前往，是集生態(tài)、科研與旅游于一體的綜合性公園。在正式調(diào)研之前，對(duì)研究區(qū)現(xiàn)有規(guī)劃中的4類(lèi)空間功能類(lèi)型進(jìn)行了多次調(diào)研，根據(jù)樣點(diǎn)的可達(dá)性與代表性，共選取21處監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)(圖1)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研在研究區(qū)域識(shí)別出21種常見(jiàn)聲源，并將其劃分為生物聲、地球物理聲、人類(lèi)活動(dòng)聲和機(jī)械聲4種類(lèi)型(表1)。

圖1 研究區(qū)功能分區(qū)與采樣點(diǎn)分布

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

為獲取較高人流量情況下的數(shù)據(jù)信息，調(diào)研于2020年10—11月期間選擇風(fēng)速較小且天氣晴朗的休息日開(kāi)展，分別在21處采樣點(diǎn)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與問(wèn)卷調(diào)查的方式收集聲景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與聲景感知數(shù)據(jù)。采集時(shí)間集中在上午8：00—11：00、下午13：00—16：00、傍晚17：00—19：00共3個(gè)時(shí)段。由于研究區(qū)域較大，無(wú)法在同一時(shí)段收集區(qū)域內(nèi)所有采樣點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，參照前人研究，選擇對(duì)劃分的各個(gè)功能區(qū)進(jìn)行記錄，將各功能區(qū)中每個(gè)采樣點(diǎn)的3個(gè)采樣周期獲取聲景感知數(shù)據(jù)與3min的聲級(jí)數(shù)據(jù)[13]。

2.1.1 聲景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

采用聲級(jí)計(jì)(BSWA308)測(cè)量各樣點(diǎn)不同時(shí)段的聲學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)，包括等效連續(xù)A聲級(jí)(LAeq)與累積百分聲級(jí)L10(反映前景聲特征)與L90(反映背景聲特征)。并在后續(xù)的分析中加入了L10-L90合成參數(shù)，以反映聲景物理聲學(xué)屬性的動(dòng)態(tài)特征[14]。

2.1.2 聲景感知數(shù)據(jù)

問(wèn)卷調(diào)查在樣點(diǎn)150m范圍內(nèi)進(jìn)行，隨機(jī)選擇受訪(fǎng)者，要求受訪(fǎng)者根據(jù)此時(shí)此地的體驗(yàn)，對(duì)表1中各聲源的感知頻率、感知響度和偏好度采用李克特七級(jí)量表(1非常低，7非常高)進(jìn)行評(píng)價(jià)[15]。最終獲取有效問(wèn)卷814份，回收率97%。經(jīng)過(guò)信度檢驗(yàn)，Cronbach's alpha系數(shù)為0.846(＞0.7)，問(wèn)卷可靠性很高。效度分析通過(guò)KMO與Bartlett球形度檢驗(yàn)進(jìn)行，其中KMO=0.761(＞0.6)，顯著性p=0.000(＜0.01)，問(wèn)卷效度較好。

表1 研究區(qū)聲源類(lèi)別及對(duì)應(yīng)聲源列表

2.2 數(shù)據(jù)處理

本研究通過(guò)ArcGIS 10.5利用反距離權(quán)重法進(jìn)行空間插值，分析物理聲級(jí)與聲景感知的時(shí)空格局。為更好地反映聲景特征，研究通過(guò)聲景感知的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)——聲源和諧度，對(duì)聲景感知特征進(jìn)行深入分析，在GIS空間統(tǒng)計(jì)中運(yùn)用空間自相關(guān)模型分析聲源和諧度的空間依賴(lài)性，最后通過(guò)GIS多元分析的波段集統(tǒng)計(jì)，探討物理聲級(jí)與聲景感知的空間關(guān)系。

2.2.1 聲景感知綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

聲源和諧度(SHD)由聲源優(yōu)勢(shì)度(SDD)與偏好度(PFS)決定，反映某一聲源的優(yōu)勢(shì)度與人們對(duì)這一聲源偏好度的相符程度[16]。其計(jì)算公式如下：

其中，

式中，j為第j個(gè)樣本；i為第i個(gè)聲源；n為樣本量；POS與PLS分別為某一聲源的感知頻率與感知響度，聲源的偏好程度利用指數(shù)函數(shù)的特征來(lái)確定其方向值，與聲源優(yōu)勢(shì)度相乘獲得聲源和諧度。以聲源偏好度均值作為臨界值，當(dāng)偏好度大于臨界值時(shí)，則優(yōu)勢(shì)度越大，聲源和諧度越大。反之，若偏好度小于臨界值，則優(yōu)勢(shì)度越大，聲源和諧度越小。

2.2.2 聲景感知特征空間分析

有研究指出，對(duì)于聲景的規(guī)劃應(yīng)用，全局模型更具有普適性，可適用于所有情況[17]。而全局統(tǒng)計(jì)雖可有效地解釋聲景在空間上的一般情況，但由于聲景會(huì)受到諸多因素的影響，全局模型并不總是有效，聲景感知的變化因周邊環(huán)境而異[18]。本研究通過(guò)全局與局部空間自相關(guān)對(duì)各類(lèi)聲源的和諧度做深入分析，探討其空間分布態(tài)勢(shì)，以及各采樣點(diǎn)與相鄰樣點(diǎn)聲源和諧度的自相關(guān)性，可進(jìn)一步了解聲景感知的空間特征和變化規(guī)律，并探索影響其分布的潛在因素。

1)全局空間自相關(guān)。

采用全局統(tǒng)計(jì)的Moran'sI指標(biāo)，可評(píng)估區(qū)域整體某一要素的屬性在空間上聚集或離散的程度[19]。Moran'sI的取值在[-1，1]，當(dāng)I＞0時(shí)為空間正自相關(guān)，屬性呈聚集模式；當(dāng)I＜0時(shí)為空間負(fù)自相關(guān)，屬性呈離散模式；當(dāng)I=0時(shí)為無(wú)相關(guān)關(guān)系，屬性呈隨機(jī)分布模式。全局自相關(guān)通過(guò)z得分和p值檢驗(yàn)其顯著性，其中，z得分表示標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)，當(dāng)z＞1.96、z＜1.96或z＞2.58、z＜2.58時(shí)，表示要素的某屬性在空間上存在顯著或極為顯著的空間自相關(guān)性。Global Moran'sI模型公式如下[20]：

其中，

式中，n為空間樣點(diǎn)總數(shù)；wij為第i、j樣點(diǎn)間的空間權(quán)重系數(shù)，其空間關(guān)系參數(shù)選擇反距離法生成空間權(quán)重文件；zi、zj為樣點(diǎn)i、j的屬性值與其平均值、的偏差；E[I]為自相關(guān)的期望值。

2)局部空間自相關(guān)。

采用局部統(tǒng)計(jì)的Anselin Local Moran'sI指標(biāo)，可識(shí)別要素具有高值或低值的空間集聚模式，并識(shí)別是否存在空間異常值，可有效分析不同樣點(diǎn)與其相鄰區(qū)域在空間上的不同差異程度和顯著性水平[21]。當(dāng)I＞0時(shí)表示該屬性的空間分布具均質(zhì)性，當(dāng)I＜0時(shí)表示該屬性的空間分布具差異性。Anselin Local Moran'sI模型公式如下[22]：

其中，

式中，xi和xj為樣點(diǎn)i和j的屬性；為屬性的平均值；wij為第i、j樣點(diǎn)之間的空間權(quán)重系數(shù)，其空間關(guān)系參數(shù)選擇反距離法。在聚類(lèi)與異常值分析中生成的COType字段能夠區(qū)分具顯著性的高值聚類(lèi)(HH)、低值聚類(lèi)(LL)、高值由低值圍繞的異常值(HL)、低值由高值圍繞的異常值(LH)，以及不顯著(NS)，其顯著性置信度為95%。

2.2.3 物理聲級(jí)與聲景感知的空間關(guān)系

利用GIS空間多元統(tǒng)計(jì)中的波段集統(tǒng)計(jì)，將對(duì)應(yīng)時(shí)段的聲級(jí)與聲景感知柵格地圖導(dǎo)入，將2個(gè)圖層像元值相關(guān)聯(lián)，構(gòu)建柵格數(shù)據(jù)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣，以描述聲級(jí)與聲景感知在不同時(shí)間段的空間關(guān)系。

空間相關(guān)系數(shù)R的取值在[-1，1]，當(dāng)R＞0時(shí)為空間正相關(guān)，呈集聚模式，且系數(shù)絕對(duì)值越大集聚趨勢(shì)越顯著；當(dāng)R＜0時(shí)為空間負(fù)相關(guān)，呈離散模式，且系數(shù)絕對(duì)值越小離散趨勢(shì)越顯著；當(dāng)R=0時(shí)為不存在依存關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 物理聲學(xué)指標(biāo)的時(shí)空格局特征

各物理聲學(xué)指標(biāo)值時(shí)間變化如圖2所示，下午與傍晚時(shí)段的各聲學(xué)指標(biāo)達(dá)到研究區(qū)一天中的高峰與低峰，整體聲級(jí)變化從早到晚由上升再到下降趨勢(shì)。并由漲跌柱可知，L10-L90的波動(dòng)差異值依次為11.5、13.2與11.8，下午時(shí)段的波動(dòng)差異相對(duì)較大。

圖2 研究區(qū)整體各聲學(xué)指標(biāo)時(shí)間變化

不同時(shí)段聲景物理聲學(xué)指標(biāo)LAeq、L10、L90，以及L10-L90的空間分布格局如圖3所示。LAeq的高值區(qū)域出現(xiàn)在上午與傍晚時(shí)段的西南與東南2個(gè)出入口處，人流量與車(chē)流量在2個(gè)時(shí)段達(dá)到最高值。由于大多數(shù)游客傍晚會(huì)選擇從東南門(mén)離開(kāi)，導(dǎo)致L10的高峰值與L10-L90波動(dòng)差異最大的位置處于傍晚時(shí)段的東南出入口處。L90在下午時(shí)段的西南部出入口處達(dá)到一天中高峰值，原因是此處在該時(shí)段會(huì)有施工活動(dòng)，因此背景聲相對(duì)其他時(shí)段較強(qiáng)。

圖3 不同時(shí)段各物理聲學(xué)指標(biāo)的空間分布格局

從時(shí)間維度看，下午與傍晚分別是各物理聲學(xué)指標(biāo)聲級(jí)水平高值與低值范圍最大的時(shí)段，LAeq、L10、L90的聲級(jí)變化與L10-L90的波動(dòng)差異由傍晚、上午、下午逐步遞增，各時(shí)段不同空間位置的人流量可能是決定其變化的主要因素。從空間維度看，東部的森林景觀區(qū)相對(duì)于其他功能區(qū)聲級(jí)較弱，由于該區(qū)域?yàn)槁烦梯^長(zhǎng)的登山道，且供游客休憩娛樂(lè)的景觀節(jié)點(diǎn)較少，大多為運(yùn)動(dòng)健身人士在此區(qū)域活動(dòng)，因此在3個(gè)時(shí)段中聲環(huán)境也相對(duì)安靜?？傮w而言，東部森林景觀區(qū)在各時(shí)段的聲壓級(jí)均處于低值，高值區(qū)域均分布在公園出入口處，研究區(qū)聲壓級(jí)水平在整體上呈西高東低的分布。物理聲學(xué)指標(biāo)水平的高低能夠反映人類(lèi)活動(dòng)的活躍程度，人類(lèi)活動(dòng)頻繁的時(shí)段與空間位置也聚集了更多的交通流，是導(dǎo)致聲級(jí)高和范圍廣的主要因素之一。

3.2 聲源和諧度的時(shí)空特征與空間分布規(guī)律

3.2.1 聲源和諧度的時(shí)空格局特征

4類(lèi)聲源和諧度的時(shí)間變化如圖4所示，生物聲和諧度相對(duì)較高，上午時(shí)段達(dá)到一天中高峰值，機(jī)械和諧度相對(duì)偏低，在傍晚時(shí)段達(dá)到低峰值。除地球物理聲外，其他聲源和諧度在一天中均呈下降趨勢(shì)，其中，人類(lèi)活動(dòng)聲和諧度的變化差異最大，在下午時(shí)段為所有聲源類(lèi)型中的最低值。

圖4 研究區(qū)整體各類(lèi)聲源和諧度時(shí)間變化

4類(lèi)聲源和諧度在不同時(shí)段的空間分布格局如圖5所示。生物聲和諧度在森林景觀區(qū)較高，且上午具有更大范圍的高值區(qū)域，低值區(qū)域集中在人流量大的休閑娛樂(lè)區(qū)；地球物理聲和諧度高的區(qū)域均為瀑布與溪流等水景豐富的位置，在傍晚時(shí)段臨近濱水游覽區(qū)的地球物理聲和諧度達(dá)最高值；人類(lèi)活動(dòng)聲和諧度與機(jī)械聲類(lèi)似，在上午時(shí)段的高值區(qū)域范圍相對(duì)較大，集中在森林景觀區(qū)和人文景觀區(qū)。從時(shí)間維度看，除了地球物理聲外，其他聲源類(lèi)型在上午時(shí)段具有更大范圍的高聲源和諧度。從空間維度看，東部森林景觀區(qū)具有相對(duì)較高的聲源和諧度，而人流量較大且聲級(jí)水平較高的區(qū)域聲源和諧度較低。

圖5 不同時(shí)段4類(lèi)聲源和諧度的空間分布格局

不同類(lèi)型聲源和諧度高值與低值區(qū)域分布的時(shí)段與位置均有不同。除地球物理聲和諧度外，其他類(lèi)型聲源和諧度在不同時(shí)段的高低值分布均相對(duì)集中在一個(gè)片區(qū)。由于主要受地理環(huán)境影響，人類(lèi)活動(dòng)是影響地球物理聲和諧度變化的主要因素，其高值區(qū)域主要為擁有瀑布聲或溪流聲的景觀節(jié)點(diǎn)，因此分布相對(duì)零散?？傮w而言，4類(lèi)聲源和諧度在不同時(shí)段下存在明顯空間差異，隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)不同空間分布格局。聲景感知具有明顯的空間性與動(dòng)態(tài)性特征，即使在同一空間環(huán)境下，不同類(lèi)別的聲源也隨時(shí)間的推移而變化，也體現(xiàn)了不同類(lèi)型聲源具有顯著的周期性。

3.2.2 聲源和諧度全局空間依賴(lài)性

4類(lèi)聲源和諧度在各時(shí)段全局自相關(guān)結(jié)果如表2所示。全局Moran'sI指數(shù)在上午時(shí)段均為正值，除人類(lèi)活動(dòng)聲外的其他聲源和諧度在此時(shí)段均存在顯著的空間正自相關(guān)，其中生物聲和諧度呈極為顯著的聚集模式；在下午時(shí)段，除機(jī)械聲和諧度為負(fù)值呈離散模式外，其他聲源類(lèi)型均為正值，其中只有生物聲和諧度在該時(shí)段呈顯著聚集模式；在傍晚時(shí)段，除生物聲外的其他類(lèi)型聲源和諧度均為負(fù)值，其中地球物理聲和諧度呈顯著離散模式。

表2 不同時(shí)段4類(lèi)聲源和諧度全局空間自相關(guān)分析結(jié)果

總體而言，上午是聲源和諧度聚集效應(yīng)最強(qiáng)的時(shí)段，特別是生物聲和諧度，只有地球物理聲和諧度在傍晚時(shí)段存在較強(qiáng)的離散效應(yīng)。從上午直至傍晚，4類(lèi)聲源和諧度全局Moran'sI指數(shù)與z得分整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，空間聚集程度在一天中逐漸減弱，甚至轉(zhuǎn)化為離散模式，研究區(qū)聲源和諧度的空間異質(zhì)性會(huì)隨著時(shí)間的推移而有所增加，且不同聲源類(lèi)型具有不同變化。雖然全局Moran'sI驗(yàn)證了聲源和諧度在空間上具有一定相互作用，但在不同時(shí)段會(huì)出現(xiàn)空間自相關(guān)不顯著的現(xiàn)象，表明了聲源和諧度的空間分布特征具有動(dòng)態(tài)差異性，會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生改變。聲景感知的分布并非隨機(jī)狀態(tài)，研究結(jié)果與前人一致[11]，不同類(lèi)型聲源存在顯著的空間自相關(guān)，即存在空間聚集或離散效應(yīng)，且聲源感知在時(shí)間尺度上具有不同程度的空間依賴(lài)性。

3.2.3 聲源和諧度局部空間依賴(lài)性

不同時(shí)段各類(lèi)聲源和諧度局部空間自相關(guān)結(jié)果如表3所示。HH與LL代表聲源和諧度的空間均質(zhì)性，HH表示樣點(diǎn)聲源和諧度高且周?chē)曉春椭C度也高，LL表示樣點(diǎn)聲源和諧度低且周?chē)曉春椭C度也低，二者均呈空間正自相關(guān)。HL與LH代表聲源和諧度的空間異質(zhì)性，HL表示樣點(diǎn)聲源和諧度相比周?chē)穆曉春椭C度偏高，LH表示樣點(diǎn)聲源和諧度相比周?chē)穆曉春椭C度偏低，二者均呈空間負(fù)自相關(guān)。NS表示樣點(diǎn)聲源和諧度局部Moran'sI指數(shù)不顯著，呈隨機(jī)分布模式。

表3 不同時(shí)段4類(lèi)聲源和諧度局部空間自相關(guān)分析結(jié)果

從時(shí)間維度來(lái)看，上午時(shí)段出現(xiàn)HH與LL集聚模式的樣點(diǎn)數(shù)量較多，說(shuō)明該時(shí)段的聲源和諧度空間依賴(lài)性較強(qiáng)。傍晚是各類(lèi)聲源和諧度出現(xiàn)HL與LH異常點(diǎn)的主要時(shí)段，生物聲與地球物理聲和諧度在主要景觀節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)HL異常點(diǎn)，人類(lèi)活動(dòng)聲與機(jī)械聲和諧度在居民點(diǎn)附近出現(xiàn)LH異常點(diǎn)。由于在傍晚時(shí)段大量游客離開(kāi)，但在個(gè)別擁有主要景觀節(jié)點(diǎn)的樣點(diǎn)停留，聲源和諧度相比周?chē)撸用顸c(diǎn)在傍晚交通聲相對(duì)較大，因此聲源和諧度相比周?chē)汀２煌瑫r(shí)段下的4類(lèi)聲源和諧度均具有不同分布模式，隨著時(shí)間變化，聲源和諧度的空間分布模式也同時(shí)發(fā)生改變。

從空間維度來(lái)看，聲源和諧度呈現(xiàn)HH集聚的樣點(diǎn)主要分布在森林景觀區(qū)與人文景觀區(qū)，LL集聚的樣點(diǎn)集中在休閑娛樂(lè)區(qū)與濱水游覽區(qū)，具有顯著的空間依賴(lài)性。聲源和諧度分布模式相同的樣點(diǎn)具有相似的空間功能特征，由此可推斷聲景感知質(zhì)量的分布模式與空間功能類(lèi)型密切相關(guān)。另外，生物聲與地球物理聲出現(xiàn)LL聚類(lèi)的樣點(diǎn)集中在休閑娛樂(lè)區(qū)，區(qū)域特點(diǎn)為人流量大，而生物聲和諧度出現(xiàn)HH聚類(lèi)的樣點(diǎn)主要在人流量小的森林景觀區(qū)，從側(cè)面反映出人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然聲源感知具有一定程度的影響。

總體而言，生物聲與人類(lèi)活動(dòng)聲和諧度在3個(gè)時(shí)段均出現(xiàn)HH聚集模式；地球物理聲和諧度主要呈現(xiàn)LL聚集模式；機(jī)械聲和諧度是出現(xiàn)異常值的主要聲源類(lèi)型。聲源和諧度局部Moran's I指數(shù)的4種分布模式共同存在，不同類(lèi)型聲源的各個(gè)分布模式在不同時(shí)段的分布會(huì)存在明顯的空間差異。聲源和諧度存在聚類(lèi)或異常值的樣點(diǎn)具有相同的時(shí)間屬性，且空間分布模式相同的樣點(diǎn)具有相似的空間功能特征。在局部模型中，不同聲源類(lèi)型感知同樣存在顯著空間自相關(guān)，相比全局模型，使用局部空間模型能夠準(zhǔn)確識(shí)別不同類(lèi)型聲源感知聚類(lèi)或異常值的具體位置[21]。同時(shí)，各聲源類(lèi)型的分布模式也隨時(shí)間推移而發(fā)生變化。

3.3 聲景物理聲學(xué)屬性與聲源和諧度感知的時(shí)空關(guān)系

不同時(shí)段聲景物理聲學(xué)指標(biāo)與聲源和諧度的空間相關(guān)性結(jié)果如表4所示。4類(lèi)聲源和諧度在上午時(shí)段與LAeq、L10、L90均為空間負(fù)相關(guān)，其中生物聲和諧度與L90的空間負(fù)相關(guān)最為顯著(-0.730)，說(shuō)明當(dāng)該時(shí)段背景聲越強(qiáng)，聲場(chǎng)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于聲級(jí)水平較高的狀態(tài)，生物聲和諧度因此受到更大的影響，隨著背景聲的增強(qiáng)生物聲和諧度會(huì)下降更為顯著。雖然生物聲與地球物理聲源和諧度與L10-L90在該時(shí)段呈空間正相關(guān)，但其集聚程度并不大。到下午時(shí)段，所有物理聲學(xué)指標(biāo)與聲源和諧度均為空間負(fù)相關(guān)，原因是下午是人流量最大的時(shí)段，聲級(jí)水平相對(duì)更高，相比其他時(shí)段，該時(shí)段二者的離散程度更為顯著。在傍晚時(shí)段的空間相關(guān)系數(shù)相比下午時(shí)段存在明顯降低，說(shuō)明該時(shí)段聲級(jí)水平對(duì)聲源和諧度的影響有所下降，離散趨勢(shì)逐漸減弱。

表4 不同時(shí)段物理聲學(xué)指標(biāo)與聲源和諧度空間相關(guān)系數(shù)

總的來(lái)說(shuō)，聲景的物理聲學(xué)指標(biāo)與聲源和諧度的空間關(guān)系主要呈現(xiàn)出不同程度的空間負(fù)相關(guān)，在下午時(shí)段具有更明顯的離散趨勢(shì)。雖然在上午與傍晚時(shí)段二者會(huì)出現(xiàn)空間正相關(guān)，但集聚的程度很小，其空間關(guān)系特征在所有時(shí)段主要為離散關(guān)系，表明物理聲學(xué)指標(biāo)越高，聲源和諧度的空間離散效應(yīng)越強(qiáng)。

4 討論與結(jié)論

空間功能與環(huán)境的不同使聲景出現(xiàn)明顯的時(shí)空差異，這種現(xiàn)象也反映出人類(lèi)活動(dòng)在不同時(shí)期和空間位置的顯著差異變化。聲景具有物理傳播特性，了解其是否存在和存在怎樣的空間依賴(lài)性十分必要。研究結(jié)果表明，在全局與局部自相關(guān)模型中聲景感知均出現(xiàn)了空間自相關(guān)，說(shuō)明聲景可能受到鄰近環(huán)境的影響，也表明空間依賴(lài)性可能是深入理解聲景的重要因素之一。此外，以往研究通常將聲景變量在空間上視為穩(wěn)定關(guān)系，本研究通過(guò)對(duì)比2種模型，驗(yàn)證了局部模型可能更適合用于探索聲景的地理非平穩(wěn)關(guān)系[11]。物理聲學(xué)指標(biāo)與聲景感知在不同時(shí)段也存在動(dòng)態(tài)空間關(guān)系，因此，考慮聲景各個(gè)變量的時(shí)間與空間動(dòng)態(tài)差異特征對(duì)聲景進(jìn)行系統(tǒng)管理具有重要意義。需要指出的是，本研究主要關(guān)注在秋季人流量較大情況下的聲景時(shí)空動(dòng)態(tài)特征，未來(lái)研究需考慮對(duì)聲景進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間周期的監(jiān)測(cè)，針對(duì)不同季節(jié)對(duì)聲景規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整，提升聲景質(zhì)量。此外，由于本研究是針對(duì)特定案例特征的總結(jié)，結(jié)論是否具有普適性可能需要更大范圍的研究進(jìn)行驗(yàn)證。

本研究主要結(jié)論如下。

1)各時(shí)段不同空間位置的人流量是決定各物理聲學(xué)指標(biāo)LAeq、L10、L90、L10-L90分布模式的主要因素，研究區(qū)域內(nèi)出入口與主要交通干道聲級(jí)普遍較高。由于個(gè)體所處時(shí)間與空間位置不同，加上不同類(lèi)型聲源感知的變化會(huì)受到生物活動(dòng)、人類(lèi)活動(dòng)和地球物理現(xiàn)象等因素的影響，從而導(dǎo)致聲景感知出現(xiàn)較大的時(shí)空差異。

2)全局和局部模型中的聲源和諧度均出現(xiàn)空間自相關(guān)，且不同時(shí)段類(lèi)型聲源和諧度呈現(xiàn)不同分布模式，聲景的感知屬性會(huì)受到鄰近環(huán)境的影響，其影響也因空間環(huán)境而異。研究表明局部模型可識(shí)別聲源和諧度空間自相關(guān)的具體位置，可為聲景規(guī)劃提供有效的信息，聲景規(guī)劃策略應(yīng)根據(jù)不同時(shí)空特征而有所不同。

3)從聲級(jí)與聲景感知的空間關(guān)系層面，結(jié)果表明各物理聲學(xué)指標(biāo)與聲源和諧度的空間關(guān)系主要呈現(xiàn)出不同程度的空間負(fù)相關(guān)，呈顯著的空間離散趨勢(shì)，且存在明顯的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化。

5 聲景規(guī)劃設(shè)計(jì)建議

根據(jù)本研究主要結(jié)論，筆者認(rèn)為森林公園聲景規(guī)劃設(shè)計(jì)策略生成可以從以下幾個(gè)角度出發(fā)。

1)根據(jù)森林公園聲景物理聲學(xué)指標(biāo)的時(shí)空特征，對(duì)LAeq、L10、L90值較高與L10-L90波動(dòng)差異大的時(shí)段與空間位置進(jìn)行噪聲控制，特別是對(duì)聲壓級(jí)較高的出入口與主要交通干道進(jìn)行合理設(shè)置與規(guī)劃，例如采取增加周?chē)参锏拿芏?，配置吸聲功能較強(qiáng)的闊葉樹(shù)等，可以有效降低噪聲的影響范圍。

2)根據(jù)聲景感知的時(shí)空特征，對(duì)各類(lèi)聲源和諧度較高或較低的時(shí)段與空間位置進(jìn)行保護(hù)或管理調(diào)節(jié)，如在主要的景觀節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)特定時(shí)間與空間，通過(guò)播放設(shè)備增添聲源和諧度較高的聲源，營(yíng)造不同類(lèi)型聲景，從而提升聲景體驗(yàn)。

3)根據(jù)聲景感知的空間依賴(lài)性特征，一方面，需從區(qū)域整體的宏觀角度針對(duì)不同類(lèi)型聲源和諧度出現(xiàn)顯著聚集或離散模式的時(shí)段，分別進(jìn)行整體的保護(hù)與調(diào)控；另一方面，對(duì)具有顯著空間自相關(guān)的具體位置，在出現(xiàn)高值聚集的區(qū)域重點(diǎn)保護(hù)，低值聚集區(qū)域重點(diǎn)管理，如布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)警，進(jìn)而控制游客流量；異常值區(qū)域可根據(jù)具有高聲源和諧度的時(shí)段與空間位置，分析其聲源特點(diǎn)與環(huán)境優(yōu)勢(shì)，可對(duì)周邊相似空間環(huán)境區(qū)域的聲景提供優(yōu)化參考。

4)根據(jù)物理聲學(xué)指標(biāo)與聲景感知的時(shí)空關(guān)系特征，較高的環(huán)境背景聲通常對(duì)聲源和諧度感知產(chǎn)生負(fù)面影響，因此加強(qiáng)森林公園范圍內(nèi)的噪聲控制與管理仍是提升其聲景品質(zhì)的重要前提。此外，本研究雖未探討，但針對(duì)游客的屬性特征設(shè)定差異化的聲景規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)和策略也是其成功的關(guān)鍵[3]。

注：文中圖片均由作者繪制。