劉艷偉，蔡建國(guó),3*，舒美英

(1. 浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，杭州 311300；2. 浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽(yáng)學(xué)院，諸暨 311800；3. 浙江農(nóng)林大學(xué)園林設(shè)計(jì)院有限公司，杭州 311300)

目前對(duì)于植物群落美景度的調(diào)查研究主要集中在植物群落結(jié)構(gòu)及植物群落生態(tài)等方面[1-2]。調(diào)查園林植物景觀不僅要了解植物的形態(tài)生理特征，還應(yīng)認(rèn)真研究植物群落色彩配置理論。色彩給人最直接、最強(qiáng)烈的視覺(jué)感受，會(huì)引起一定的生理變化，產(chǎn)生一定的心理活動(dòng)[3]，也是群落景觀美景度評(píng)價(jià)中權(quán)重占比較高的因素[4-5]。而對(duì)于植物色彩的研究多集中在單株植物色彩量化[6]，植物群落色彩配置的理論有待進(jìn)一步研究。

杭州西湖作為5A 級(jí)國(guó)家景區(qū)，經(jīng)南線(xiàn)、北線(xiàn)環(huán)境改造，如今大多已形成特色鮮明、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、具有豐富變化、能滿(mǎn)足相應(yīng)功能的植物景觀，并得到普遍認(rèn)可。秋季是植物季相變化最強(qiáng)烈的季節(jié)，是植物葉色變化的關(guān)鍵時(shí)期。作者對(duì)西湖秋季植物群落中秋色葉色彩面積占比進(jìn)行量化研究，以期對(duì)亞熱帶地區(qū)秋季植物景觀的配置方式提供一定指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

杭州位于東經(jīng)118°21′ ～ 120°30′， 北緯29°11′ ～30°33′，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛。夏季氣候炎熱；冬季寒冷干燥，春秋兩季植物色彩豐富且氣候宜人，是觀光旅行的好時(shí)節(jié)。全年平均氣溫在18 ℃左右。

杭州西湖是自然風(fēng)貌與人文景觀并舉的國(guó)家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)，其三面環(huán)山、一面圍城的地勢(shì)格局和亞熱帶季風(fēng)氣候的氣候特點(diǎn)，為營(yíng)造豐富的植物群落景觀創(chuàng)造了先天獨(dú)厚的條件。此外，杭州作為重要的歷史古都，城市發(fā)展悠久，文化底蘊(yùn)深厚，可以說(shuō)西湖是集自然、人文、藝術(shù)于一身的園林景觀。西湖豐富的植物群落景觀，得到大家廣泛的認(rèn)可和喜愛(ài)。因此，以西湖秋季植物群落景觀為研究對(duì)象，對(duì)于指導(dǎo)亞熱帶地區(qū)秋季植物景觀的配置具有積極的意義。

1.2 調(diào)查范圍

植物群落取自3 個(gè)公園：曲院風(fēng)荷公園、花港觀魚(yú)公園和太子灣公園（圖1）。這些公園觀賞度高，文化底蘊(yùn)深，植物群落景觀多樣且色彩豐富，對(duì)秋季植物群落色彩定量研究具有重要意義。

圖1 調(diào)查范圍Figure 1 Survey scope

1.3 研究方法

于11 月中旬，在晴朗、能見(jiàn)度高的天氣條件下拍攝 47 處樣地的景觀照片。依據(jù)拍攝規(guī)范：順光條件下拍攝且不使用閃光燈；統(tǒng)一使用佳能60S照相機(jī)，采用16 mm 的焦距，保持拍攝高度相同，選取3 個(gè)公園中觀賞點(diǎn)處的植物群落景觀進(jìn)行攝影；盡量保證區(qū)域內(nèi)無(wú)建筑物、輸電線(xiàn)路、野生動(dòng)物儀器設(shè)備等非構(gòu)景要素； 拍攝照片的日期盡量接近[7-8]。

1.3.1 秋色葉色域面積占比的計(jì)算 秋色葉色域面積占比指標(biāo)，即在人視域范圍內(nèi)的植物群落景觀，視野中秋色葉顏色面積所占植物群落面積的百分比，這一指標(biāo)主要是借助照片來(lái)衡量植物群落空間的秋色葉面積占比。有研究證明基于照片的景觀偏好評(píng)價(jià)與基于現(xiàn)場(chǎng)景觀評(píng)價(jià)是高度相關(guān)的[9-10]，故本次研究以照片作為計(jì)算人的視野中秋色葉面積占比的評(píng)價(jià)媒介。

秋色葉色域面積占比的計(jì)算法：圖像處理軟件（常用Photoshop）可以統(tǒng)計(jì)出一張圖片及圖中任意形狀（選區(qū)）的像素?cái)?shù)，因此廣泛用于任意形狀的面積與分析中[11]。將待計(jì)算色彩面積的圖片導(dǎo)入Photoshop 中，通過(guò)直方圖查看整個(gè)圖像的像素值，記為該圖片的總像素。然后新建圖層，在新的圖層上借助畫(huà)筆工具，將圖片中綠色植物所占的部分，手動(dòng)覆蓋同一顏色，之后在直方圖中查看新建圖層的像素值，該值即為圖片綠色部分像素。再新建一圖層，在新的圖層上將圖片中秋色葉植物所占的部分手動(dòng)覆蓋同一顏色，之后在直方圖中查看新建圖層的像素值，該值即為圖片黃色部分像素。最后通過(guò)計(jì)算公式K=秋色葉部分像素/植物群落總像素，計(jì)算出植物圖片中的秋色葉樹(shù)色彩面積占比，該值即為圖片所代表的觀察點(diǎn)拍攝方向的秋色葉色域面積占比數(shù)值（圖2）。

圖2 像素計(jì)算法示意圖Figure 2 Schematic diagram of pixel calculation

1.3.2 SBE 美景度評(píng)價(jià) 美景度評(píng)價(jià)法（scenic beauty estimation，簡(jiǎn)稱(chēng) SBE 法）是 Daniel 和Boster 提出的一種心理物理模式評(píng)價(jià)方法，是心理物理學(xué)派中最具有科學(xué)性、敏感性、廣泛性的實(shí)用方法，該方法給測(cè)試者展示不同的風(fēng)景圖片讓其進(jìn)行打分，最終得到景觀的美景度量化表[12]。

將拍攝的47 張秋季群落的樣本照片制作成幻燈片，設(shè)置每張幻燈片播放的時(shí)間為 8 s，70 位評(píng)判人員對(duì)每張幻燈片上的照片進(jìn)行植物景觀評(píng)分。評(píng)價(jià)等級(jí)從-2～2 依次代表很不喜歡、不喜歡、一般、喜歡和很喜歡5 個(gè)等級(jí)[13-14]。

為了消除不同個(gè)體之間評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的差異，采用美景度標(biāo)準(zhǔn)化公式將評(píng)判者的評(píng)價(jià)分值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。將每張照片對(duì)應(yīng)所有評(píng)價(jià)者的標(biāo)準(zhǔn)化值計(jì)算平均分得到該植物群落標(biāo)準(zhǔn)化 Z 值，即該植物群落的美景度值（SBE 值）。SBE 值能夠反映各個(gè)植物群落的景觀美學(xué)特性，同時(shí)還能反映評(píng)判者的審美趨向。具體公式如下：

式中：Zxy是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)第x張照片的標(biāo)準(zhǔn)化值；Rxy是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)第x張照片的評(píng)分值；Ry是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)所有的群落樣本的評(píng)分值的平均值；Sxy是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)所有的群落樣本的評(píng)分值的標(biāo)準(zhǔn)差；Zx是第x張照片的景觀標(biāo)準(zhǔn)化得分值；Ny是評(píng)判者總?cè)藬?shù)。

通過(guò)以上公式能得出每一位評(píng)判者對(duì)每張植物群落景觀照片的 SBE 值，每個(gè)群落植物景觀的所有評(píng)判者評(píng)判的 SBE 值進(jìn)行求和算平均值為該群落植物景觀標(biāo)準(zhǔn)化值。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋色葉色域面積占比分析

就西湖環(huán)湖區(qū)3 個(gè)公園中重要觀景點(diǎn)處的植物群落進(jìn)行照片拍攝，共獲得47 張秋季植物群落景觀的照片。按照上述方法對(duì)秋色葉的面積占比進(jìn)行量化，并以0.5 為界，將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)整理得出如圖3 所示的點(diǎn)狀圖。在47 處景觀照片中，秋色葉色域面積 ＞ 0.5 的照片有17 張，占總數(shù)的36%；秋色葉色域面積 ＜ 0.5 的照片有30 張，占總數(shù)的64%，且有的植物群落秋色葉色域面積占比為0 或接近0。這與亞熱帶常綠闊葉林為主的自然分布特征相吻合。在圖3（a）中秋色葉的面積占比主要分布在0.55 ～ 0.8區(qū)間范圍內(nèi)；圖3（b）中秋色葉的面積占比主要分布在0 ～ 0.5 區(qū)間內(nèi)，數(shù)據(jù)比較分散。于是對(duì)所獲得的照片做進(jìn)一步美景度評(píng)價(jià)，篩選出人們喜愛(ài)的秋季景觀。

圖3 植物群落中秋色葉色域面積占比Figure 3 The proportion of autumnal leaf gamut area in plant community

2.2 SBE 美景度評(píng)價(jià)

將問(wèn)卷表中的喜歡、很喜歡歸為積極的景觀評(píng)價(jià)，不喜歡、很不喜歡歸為消極的景觀評(píng)價(jià)，一般為中立的景觀評(píng)價(jià)，對(duì)3 種景觀評(píng)價(jià)態(tài)度出現(xiàn)的頻數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出如圖4 所示的折線(xiàn)圖。由圖4 中的信息可知，對(duì)西湖47 處植物群落的美景度評(píng)價(jià)普遍呈積極的態(tài)度，出現(xiàn)的頻數(shù)大致分布在40 ～ 60區(qū)間范圍內(nèi)，約占評(píng)價(jià)總?cè)藬?shù)的56% ～ 86%；消極的美景度評(píng)價(jià)態(tài)度普遍偏低，甚至為零，頻數(shù)最高不超過(guò)10；群落32 和35 是僅有的中立評(píng)價(jià)頻數(shù)大于積極評(píng)價(jià)頻數(shù)，群落景觀相對(duì)較差。就全部數(shù)據(jù)而言，植物群落景觀評(píng)價(jià)呈現(xiàn)積極的趨勢(shì)，側(cè)面體現(xiàn)西湖植物景觀的匠心營(yíng)造。

圖4 評(píng)價(jià)態(tài)度出現(xiàn)的頻數(shù)Figure 4 FreKuency of appraisal attitude

圖5 是問(wèn)卷調(diào)查中積極態(tài)度出現(xiàn)的頻率，以0.5為積極與不積極（中立和消極）的分界線(xiàn)，除群落32 和35 外，其他群落的頻率都高于0.5，呈現(xiàn)積極的評(píng)價(jià)態(tài)度，觀賞性相對(duì)較高；再以0.7 為分界線(xiàn)，將 ＞ 0.7 的群落，列為接受程度很高，觀賞性很高的群落，分別有1、2、4、6、8、11、13、16、17、18、19、21、22、27、28、30 和42 這17 個(gè)植物群落（表1）。

表1 色域值大于0.5 圖像處理結(jié)果Table 1 The gamut value more than 0.5 image processing results

圖5 秋季植物群落的積極態(tài)度分布頻率Figure 5 Distribution FreKuency of positive attitude in autumn plant community

從47 個(gè)植物群落SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值的柱狀分布圖（圖6）中，可獲取SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值 ＞ 0 的植物群落為1、2、3、4、6、8、11、12、13、16、17、18、19、21、22、27、28、30、31 和42 這20 個(gè)群落。

圖6 秋季植物群落SBE 得分柱狀圖Figure 6 Histogram of SBE score of plant community in autumn

將圖5 中積極評(píng)價(jià)頻率中＞ 0.7 的數(shù)據(jù)與圖6中＞ 0 的SBE 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析（圖7），評(píng)價(jià)頻率變化大致與SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值變化呈同步，評(píng)價(jià)頻率＞ 0.7 的群落序號(hào)和SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值 ＞ 0 的群落序號(hào)大致相同?？梢?jiàn)在美景度問(wèn)卷中，頻率與SBE標(biāo)準(zhǔn)化值均可以表現(xiàn)評(píng)價(jià)者對(duì)群落景觀的態(tài)度。將滿(mǎn)足這兩個(gè)條件的群落進(jìn)行整理，有1、2、4、6、8、11、13、16、17、18、19、21、22、27、28、30和42 這17 個(gè)群落。

圖7 秋季植物群落＞0 的SBE 得分值與積極太度分布頻率Figure 7 SBE score of greater than zero and distribution FreKuency of positive attitude in autumn plant community

對(duì)17 個(gè)群落的秋色葉色域面積的比值進(jìn)行點(diǎn)狀圖的繪制，如圖8 所示。由圖8 中點(diǎn)的分布可推測(cè)，在小于0.5 的數(shù)值中，即圖中圓形的點(diǎn)，秋色葉色彩面積比值接近0.4；在大于0.5 的數(shù)值中，即圖中正方形的點(diǎn)，秋色葉色彩面積比值接近0.7。對(duì)圖中圓形的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的面積比值進(jìn)行均值計(jì)算，得0.377，接近0.4；正方形的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的面積比值進(jìn)行均值計(jì)算，得0.699，接近0.7。準(zhǔn)化值和積極評(píng)價(jià)頻率較高。圖片30、 42 雖秋色葉面積占比不到0.1，但 SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值和積極評(píng)價(jià)頻率較高。

圖8 SBE 值＞0 的植物群落的秋色葉色域面積占比Figure 8 The proportion of autumn leaf gamut area of plant community with SBE value more than zero

2.3 相關(guān)性分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證植物群落美景度評(píng)價(jià)得分是否與比值0.4 和0.7 有關(guān)，利用SPSS 軟件對(duì)兩者進(jìn)行相關(guān)性分析研究。文章對(duì)收集的47 張秋季植物群落的圖像進(jìn)行美景度評(píng)價(jià)，將圖像按照分?jǐn)?shù)由高到低進(jìn)行排序，以X1、X2、X3…..來(lái)表示色域面積占比大于0.5 的圖片序號(hào)，以Z1、Z2、Z3…..來(lái)表示色域面積占比小于0.5 的照片序號(hào)。以K 值代表秋色葉色域面積的比值，為方便計(jì)算，用|K- 0.7|、|K-0.4|進(jìn)行SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值與秋色葉色域面積比值的相關(guān)性分析，所得結(jié)果如表1 和表2 所示。

表2 色域值小于0.5 圖像處理結(jié)果Table 2 The gamut value less than 0.5 image processing results

在秋色葉色域面積占比小于0.5 的相關(guān)性分析中，SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值與|K-0.4|兩者存在相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)為-0.666，是強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系（表3），即SBE標(biāo)準(zhǔn)化值越高，則|K-0.4|越小，秋色葉色域面積占比K 越接近0.4。

秋色葉色域面積占比大于0.5的相關(guān)性分析中，SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值與|K-0.7|兩者存在相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)為-0.627，是強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系（表3），即SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值越高，則|K-0.7|越小，秋色葉色域面積占比K 越接近0.7，這與圖8 所示的結(jié)果相符。

表3 SBE 美景度標(biāo)準(zhǔn)化值與|K-0.7|、| K-0.4|相關(guān)性分析Table 3 SBE beauty degrees of standardized values and | K-0.7 |and | K-0.4 | correlation analysis

由上述相關(guān)性分析結(jié)合圖8 分析可知，在秋色葉色域面積占比小于0.5 的數(shù)據(jù)中，SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值分布在0.4 數(shù)值上下；在秋色葉色域面積占比大于0.5 的數(shù)據(jù)中，SBE 標(biāo)準(zhǔn)化值的分布在0.7 左右。

3 結(jié)論

色彩評(píng)價(jià)是植物景觀評(píng)價(jià)中的重要部分，從色彩面積對(duì)比、美景度評(píng)價(jià)2 個(gè)方面對(duì)杭州西湖47處秋季植物群落進(jìn)行量化分析。

在色彩面積對(duì)比量化研究中，通過(guò)對(duì)秋色葉色域面積占比的數(shù)量統(tǒng)計(jì)，47 處植物群落景觀的秋色葉的面積占比分布在0 ～ 0.8 的范圍，分布較散，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)律。比值大于0.5 的群落數(shù)量有17 處，占36%；比值小于0.5 的有30 處，占64%，而且多處景觀中的秋色葉面積占比為0，這與杭州亞熱帶季風(fēng)性氣候的氣候條件相適應(yīng)，在此氣候的影響下，形成以常綠植物為主的植物分布特點(diǎn)，因此秋色葉面積占比小于0.5 的植物群落占比較大。

由美景度評(píng)價(jià)結(jié)果可知，評(píng)價(jià)人員對(duì)于西湖植物景觀大都持積極的態(tài)度，即對(duì)于每一張照片，喜歡、非常喜歡的人數(shù)較多，占總?cè)藬?shù)的56% ～ 86%。美景度標(biāo)準(zhǔn)化值中大于0 的群落景觀共有17 處，其中比值小于0.5 的數(shù)值接近0.4；比值大于0.5 的數(shù)值接近0.7。

對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，美景度值與|K-0.4|呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系，與|K-0.7|呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即在比值＜ 0.5 的植物群落中，秋色葉色域面積占比越接近0.4，則SBE 評(píng)價(jià)值越高；在比值＞ 0.5的群落中，秋色葉色域面積占比接近0.7，SBE 值較高，觀景效果最好。所得數(shù)值與亞熱帶地區(qū)常綠與落葉數(shù)量種植比值不謀而合，且色域面積數(shù)值接近黃金分割的比值。這與趙秋月等人研究的亞熱帶地區(qū)植物群落主色比例在1/3 ～ 2/3 結(jié)論相吻合[8]，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)最佳秋季主色比例給與具體的數(shù)值參考。