淺析大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林中的應(yīng)用研究進(jìn)展

陳鑫彭建松

(1.西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)森林城市研究院，云南 昆明 650224)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，信息社會(huì)逐漸到來(lái)，人們的日常工作生活在信息空間中產(chǎn)生大規(guī)模數(shù)據(jù)，研究者從這些數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律，并通過(guò)這些規(guī)律預(yù)測(cè)趨勢(shì)、輔助做出決策[1]。大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)資源共享快速發(fā)展，推動(dòng)著各行業(yè)智能化發(fā)展，如推動(dòng)科學(xué)發(fā)展[2]、促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)繁榮[3]以及輔助社會(huì)建設(shè)[4]。風(fēng)景園林建設(shè)作為社會(huì)建設(shè)的重要部分，越來(lái)越多的學(xué)者通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)景園林相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行系列研究。本研究通過(guò)文獻(xiàn)閱讀總結(jié)，整理分析了大數(shù)據(jù)在宏觀、中觀、微觀尺度風(fēng)景園林領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐研究現(xiàn)狀及不足與發(fā)展趨勢(shì)，為大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林領(lǐng)域的發(fā)展提供思路。

1 大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵及特征

大數(shù)據(jù)通常是指一種規(guī)模大到在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行獲取、儲(chǔ)存、管理、分析的數(shù)據(jù)合集，具有Volume(體量大)、Variety(模態(tài)多)、Velocity(生成快)以及Value(價(jià)值大但密度低)的特點(diǎn)[5]。根據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求差異，可將大數(shù)據(jù)應(yīng)用分為描述性分析應(yīng)用、預(yù)測(cè)性分析應(yīng)用以及指導(dǎo)性分析應(yīng)用3個(gè)層次[6]，這3個(gè)層次層層遞進(jìn)不斷深入，并且隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步不斷地發(fā)揮更高的價(jià)值。

1.1 數(shù)據(jù)類型及應(yīng)用

根據(jù)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究方向和研究?jī)?nèi)容，大數(shù)據(jù)的相關(guān)研究主要集中在城市空間、景區(qū)、公園等綠地的使用感知評(píng)價(jià)、可達(dá)性及環(huán)境公平、評(píng)價(jià)與評(píng)估以及規(guī)劃管理方面等[7]，這些研究領(lǐng)域常用的數(shù)據(jù)類型主要包括文本數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)以及時(shí)空數(shù)據(jù)3大類，具體見(jiàn)表1。

表1 不同數(shù)據(jù)類型來(lái)源及研究?jī)?nèi)容

1.2 研究方法與技術(shù)

通過(guò)文獻(xiàn)閱讀，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的空間分析法、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)分析法、綜合評(píng)價(jià)分析法在風(fēng)景園林相關(guān)研究中被廣泛應(yīng)用。利用GIS構(gòu)建模型將數(shù)據(jù)可視化從而進(jìn)行空間分析是空間分析法中最常用的，通常用于環(huán)境生態(tài)空間敏感性評(píng)價(jià)、景觀格局優(yōu)化、生態(tài)安全格局構(gòu)建、保護(hù)區(qū)功能分區(qū)合理構(gòu)建、城市綠地空間與城市發(fā)展耦合機(jī)制研究以及結(jié)合現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息對(duì)人群聚集程度研究。統(tǒng)計(jì)分析法主要是通過(guò)對(duì)獲取的大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析其相互關(guān)系、發(fā)展規(guī)律以及變化趨勢(shì)，從而對(duì)事物進(jìn)行認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)，可用于相關(guān)性分析與回歸分析中的各影響因子，并結(jié)合SPSS等工具進(jìn)行相關(guān)性驗(yàn)證。綜合評(píng)價(jià)方法在風(fēng)景園林研究中應(yīng)用甚廣，主要包括主成分分析法、DEA分析法以及模糊評(píng)價(jià)法，通過(guò)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)模型以及權(quán)重系數(shù)，對(duì)景觀評(píng)價(jià)指標(biāo)間的重要性進(jìn)行分析，從而指導(dǎo)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)工程。

人工智能、文本挖掘技術(shù)在風(fēng)景園林中的應(yīng)用得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展[7]。人工智能是利用計(jì)算機(jī)模擬人類智力進(jìn)行某些智能行為，主要包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等研究領(lǐng)域。文本挖掘是自然語(yǔ)言處理的一部分，是從文本信息中獲取目的所需部分的過(guò)程，主要包括信息抽取、檢索、自然語(yǔ)言處理以及數(shù)據(jù)挖掘，自然語(yǔ)言處理主要應(yīng)用于情感分析、輿情監(jiān)測(cè)、文本分類等方向。無(wú)論是人工智能還是自然語(yǔ)言挖掘，都是計(jì)算機(jī)在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的發(fā)展，引領(lǐng)著研究者尋找不同數(shù)據(jù)中的顯隱關(guān)系，從而指導(dǎo)行業(yè)實(shí)踐。

2 大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林研究領(lǐng)域的應(yīng)用

風(fēng)景園林作為重要的人類文明載體，從古典造園到現(xiàn)代風(fēng)景園林，受眾逐漸擴(kuò)大至全社會(huì)，其發(fā)展趨勢(shì)向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)和文化綜合價(jià)值取向以及全尺度發(fā)展，內(nèi)容從單一的造園游憩向文化傳播、生態(tài)保護(hù)、歷史傳承拓展。在智慧城市建設(shè)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用背景下，大量的人類活動(dòng)以及環(huán)境變化數(shù)據(jù)為分析風(fēng)景園林研究領(lǐng)域相關(guān)問(wèn)題提供數(shù)據(jù)支持，可從不同角度應(yīng)用不同方法對(duì)風(fēng)景園林領(lǐng)域進(jìn)行分析，從而指導(dǎo)實(shí)踐，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。本研究按照宏觀、中觀、微觀尺度的風(fēng)景園林建設(shè)進(jìn)行應(yīng)用分析，具體見(jiàn)表2。

表2 大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域多尺度應(yīng)用的特征及研究?jī)?nèi)容

2.1 宏觀尺度的風(fēng)景園林研究

宏觀尺度風(fēng)景園林多涉及國(guó)土規(guī)劃、保護(hù)區(qū)規(guī)劃、跨區(qū)域綜合治理、綠地系統(tǒng)研究等，主要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)結(jié)合不同分析方法進(jìn)行各類研究。

MSPA常用于大型網(wǎng)絡(luò)格局構(gòu)建研究中，艾婧文等在能源低碳轉(zhuǎn)型的背景下，以風(fēng)電設(shè)施建設(shè)與生態(tài)問(wèn)題相關(guān)性為起點(diǎn)，通過(guò)MSPA法對(duì)福建省潭平島陸上風(fēng)電項(xiàng)目所在地2000年和2020年衛(wèi)星遙感影像和高程數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)廊道提取與潛在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)研究，研究量化了風(fēng)電項(xiàng)目對(duì)生態(tài)流的變化影響，證明了風(fēng)電項(xiàng)目在重要生態(tài)保護(hù)區(qū)域建設(shè)會(huì)影響區(qū)域內(nèi)生境和生境之間的能量流通，破壞生態(tài)廊道，從而威脅生態(tài)安全穩(wěn)定[9]。謝于松等以成渝城市群中四川境內(nèi)的13個(gè)主要城市為研究對(duì)象，利用研究對(duì)象的Landsat衛(wèi)星TM/ETM遙感影像以及土地利用類型分類圖，運(yùn)用MSPA與景觀生態(tài)學(xué)理論，對(duì)研究區(qū)綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成要素以及景觀組成特征進(jìn)行分析，為成渝生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及規(guī)劃提供參考，彌補(bǔ)了我國(guó)在多個(gè)城市間關(guān)于綠色基礎(chǔ)設(shè)施(GI)網(wǎng)絡(luò)差異性的研究[10]。

2.2 中觀尺度的風(fēng)景園林研究

中觀尺度的風(fēng)景園林具有完整的景觀特征和景觀結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)軌跡數(shù)據(jù)、手機(jī)信令、點(diǎn)評(píng)網(wǎng)站等相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)景區(qū)和城市規(guī)劃治理以及區(qū)域整體人文生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究。

景區(qū)、公園作為重要的風(fēng)景園林研究對(duì)象，相關(guān)的使用研究對(duì)建設(shè)管理具有重要意義。在智慧景區(qū)的背景下，黃蔚欣等獲取WIFI定位的游人軌跡數(shù)據(jù)，運(yùn)用多種聚類方法從不同角度對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，得出游人在黃山景區(qū)的主要游覽路徑，并對(duì)比分析春節(jié)與平日的客流量差異，為智慧景區(qū)建設(shè)管理提供決策參考[11]。閻友兵等以韶山風(fēng)景名勝區(qū)為案例，采用情感分析方法和內(nèi)容分析方法，對(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)3個(gè)知名旅游網(wǎng)站的在線評(píng)論數(shù)據(jù)進(jìn)行紅色旅游游客情感特征分析研究[12]。胡昕宇等借助手機(jī)信令數(shù)據(jù)對(duì)蘇州中心城區(qū)23個(gè)城市公園的游人活力進(jìn)行時(shí)空分布特征及其與影響因子的耦合分析，并從城市公園選址、公園內(nèi)部景觀布局設(shè)計(jì)以及公園開(kāi)發(fā)方式幾個(gè)方面為提升公園活力提出建議[13]。葉林等以大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)站中關(guān)于重慶36個(gè)公園用戶評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用百度深度學(xué)習(xí)方法，提取評(píng)論中的感知要素及情感傾向，通過(guò)挖掘分析得出公園類型的差異影響游人感知要素差異，游人情感傾向與公園要素具有相關(guān)性[14]。

微博作為使用頻率較高的社交平臺(tái)，其數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)景園林相關(guān)研究也具有重要價(jià)值。如，方夢(mèng)靜以新浪微博中游客發(fā)布的有關(guān)杭州市已建成的不同種類城市公園的微博數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，通過(guò)文本情感值計(jì)算、GIS技術(shù)、詞頻分析、地理集中指數(shù)等方法對(duì)城市公園的游客特征、游客情感的結(jié)構(gòu)與時(shí)空特征、游客情感影響因素及應(yīng)用3個(gè)內(nèi)容進(jìn)行研究[15]。

2019年底，新冠疫情爆發(fā)，公共綠地重要性凸顯，后疫情時(shí)代社區(qū)尺度下的綠地建設(shè)和發(fā)展受到各方面的關(guān)注，朱媛媛等基于步行和地鐵出行方式通過(guò)空間分析法對(duì)武漢市中心城區(qū)綠地空間格局和可達(dá)性進(jìn)行研究，得出社區(qū)尺度下步行和地鐵出行能夠基本滿足公園綠地的整體可達(dá)性，提出綠地向社區(qū)尺度發(fā)展能夠擴(kuò)大服務(wù)范圍，有效完善防疫體系；通過(guò)對(duì)大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)關(guān)于公園綠地及后疫情時(shí)期的相關(guān)評(píng)論進(jìn)行詞頻分析，反映疫情后居民游憩活動(dòng)的關(guān)注方向和行為偏好，提出公園建設(shè)應(yīng)該重視居民需求，豐富公園尤其是社區(qū)公園的文化價(jià)值和功能，拓展城市公共空間內(nèi)涵，提高城市韌性[16]。

2.3 微觀尺度的風(fēng)景園林研究

在空間建設(shè)中，傳統(tǒng)的小空間設(shè)計(jì)更加注重經(jīng)濟(jì)性和功能性，對(duì)使用人群的實(shí)際需求考慮較少，隨著社會(huì)發(fā)展，人們生活水平提高，對(duì)空間品質(zhì)的關(guān)注度越來(lái)越高，人性化訴求突出，關(guān)于人與空間的研究也越發(fā)多樣化。微觀尺度主要涉及居住區(qū)、公園、學(xué)校等相對(duì)獨(dú)立的地塊的研究。

圖片數(shù)據(jù)作為重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，在以圖片為基礎(chǔ)的公共空間人群使用研究方面，吳韶集等用大疆無(wú)人機(jī)對(duì)天津大學(xué)3個(gè)公共空間拍攝的5段長(zhǎng)約20min的行人活動(dòng)視頻，以python語(yǔ)言為基礎(chǔ)搭建深度學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法框架對(duì)視頻進(jìn)行處理分析可視化，得出人群分布熱力圖和行為速度熱力圖，進(jìn)而展現(xiàn)出入口間的連接強(qiáng)度和空間規(guī)劃合理情況，為公共空間設(shè)計(jì)改造提供現(xiàn)實(shí)參考[17]。鄉(xiāng)村景觀作為鄉(xiāng)村振興的載體之一，具有獨(dú)特的地域文化，能夠從歷史感、歸屬感上給游人帶來(lái)特有的精神體驗(yàn)。黃碩等將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與問(wèn)卷數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用Nvivo編碼對(duì)圖片景觀元素進(jìn)行質(zhì)性分析，再利用AMOS 24.0對(duì)處理后的圖片和問(wèn)卷進(jìn)行景觀元素、景觀偏好、健康效益3方面模型構(gòu)建，為提升公園景觀健康功能提供參考[18]。陳國(guó)棟等對(duì)長(zhǎng)蕩湖道路進(jìn)行建模設(shè)計(jì)再模擬四季景觀進(jìn)行視角質(zhì)量實(shí)驗(yàn)和特征評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，從而得到受關(guān)注因子，證明利用虛擬現(xiàn)實(shí)三維建模進(jìn)行植物景觀設(shè)計(jì)具有可行性，為風(fēng)景園林行業(yè)技術(shù)拓展提供方向[19]。

隨著社會(huì)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為重要的信息獲取、分享途徑，在風(fēng)景園林使用后評(píng)價(jià)研究中具有重要性，能夠促進(jìn)景觀設(shè)計(jì)改造，提升景觀滿意度。孫媛媛以網(wǎng)絡(luò)游記、百度指數(shù)、微博數(shù)據(jù)等為數(shù)據(jù)源對(duì)關(guān)中漢唐帝陵不同旅游階段的時(shí)空行為進(jìn)行研究，從而分析不同階段游客時(shí)空、情感特征，發(fā)現(xiàn)不同信息通道游客的不同體驗(yàn)需求，構(gòu)建基于游客體驗(yàn)的關(guān)中漢唐帝陵旅游價(jià)值評(píng)價(jià)體系[20]。楊春梅等通過(guò)文本分析法對(duì)使用Python數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)抓取到的旅游網(wǎng)站中關(guān)于哈爾濱冰雪旅游的相關(guān)游客評(píng)論進(jìn)行研究分析，確定冰雪旅游游客滿意度的影響因素和優(yōu)化對(duì)策[21]。

3 發(fā)展趨勢(shì)

從上述文獻(xiàn)分析來(lái)看，大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛多樣，但是依舊可以發(fā)現(xiàn)一些大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林行業(yè)發(fā)展的局限性。準(zhǔn)確性，網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)主要以新浪微博、大眾點(diǎn)評(píng)、百度地圖等社交評(píng)價(jià)軟件的用戶自主描述為主要數(shù)據(jù)來(lái)源，從而進(jìn)行情感研究、場(chǎng)地使用情況研究；仔細(xì)觀察這類大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)主要由用戶自主分享，在簽到位置數(shù)據(jù)中不能完全表現(xiàn)用戶全部軌跡，主要集中在客觀的熱點(diǎn)區(qū)域，在簽到地點(diǎn)文本數(shù)據(jù)中，混雜著部分與研究?jī)?nèi)容無(wú)關(guān)或者關(guān)系不緊密的數(shù)據(jù)，如周邊商店廣告、明星效應(yīng)、營(yíng)銷話題等；因此，在研究過(guò)程中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理或者權(quán)重調(diào)整，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高分析結(jié)論準(zhǔn)確性。全面性，多數(shù)利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)景園林研究的數(shù)據(jù)來(lái)自于單一平臺(tái)或者幾個(gè)平臺(tái)，數(shù)據(jù)量大，獲取方便，但是無(wú)論是軌跡數(shù)據(jù)平臺(tái)還是評(píng)論分享平臺(tái)，其數(shù)據(jù)僅代表平臺(tái)用戶反饋，有一定的人群針對(duì)性，對(duì)老人、兒童、特殊人群的反饋有所忽略。精確性，基于定位技術(shù)搜集的LBS數(shù)據(jù)由于技術(shù)限制具有一定的誤差，在大中尺度場(chǎng)地中的誤差可以忽略，但是在口袋公園、街旁綠地等小場(chǎng)地研究中就具有一定的局限性，相較之下，傳統(tǒng)的問(wèn)卷調(diào)查、跟隨記錄等方法更具可行性；在大尺度研究中使用的高空分辨遙感數(shù)據(jù)多為開(kāi)源數(shù)據(jù)，精確度在一般范圍，且對(duì)于用地類型分類上多為機(jī)器識(shí)別和人工解譯相結(jié)合，存在一定的誤差?？衫眯?，大數(shù)據(jù)的多樣化是顯而易見(jiàn)的，但數(shù)據(jù)獲取途徑依然是有限的，多數(shù)高價(jià)值大數(shù)據(jù)存在企事業(yè)服務(wù)器中，風(fēng)景園林從業(yè)者不便隨意獲取使用；大數(shù)據(jù)處理分析方法多數(shù)是依附于計(jì)算機(jī)分析處理技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)從業(yè)者作為學(xué)習(xí)使用者角色進(jìn)行利用。

大數(shù)據(jù)輔助各行各業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為重要趨勢(shì)，帶來(lái)的價(jià)值使其成為風(fēng)景園林研究的重要研究依據(jù)和研究數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在未來(lái)各行各業(yè)的共同努力下，將更加充分發(fā)揮作用，引領(lǐng)行業(yè)向著精細(xì)化高水平發(fā)展。大數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林中的研究經(jīng)歷了從數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證景觀設(shè)計(jì)合理性到數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)設(shè)計(jì)[22]的過(guò)程，下一步行業(yè)從業(yè)者應(yīng)該警惕大數(shù)據(jù)分析帶來(lái)的數(shù)據(jù)思維，探究數(shù)據(jù)分析現(xiàn)象背后的原因，并轉(zhuǎn)化為理論構(gòu)想從而指導(dǎo)實(shí)踐。此外，風(fēng)景園林作為社會(huì)性實(shí)踐學(xué)科，將繼續(xù)發(fā)展其人本主義特色[23]，結(jié)合大數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)研究方法，從大到精，結(jié)合多維度特性，將逐漸與城鄉(xiāng)規(guī)劃生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科以及社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合，構(gòu)建智慧風(fēng)景園林體系，建設(shè)更加合理有特色的景觀，滿足多人群需求。