基于街景圖像的北京市中軸線道路系統綠視率特征分析*

馬玥桐

北京林業大學林學院 北京 100083

綠視率 (Green view index)為人視野內綠色所占的百分比，其作為城市綠化評價指標，于1987 年由日本學者青木陽二提出。相較于綠地率、綠地覆蓋率和人均公園綠地面積等平面指標，綠視率能更準確地反映城市三維空間的綠色景觀營造效果[1-3]。綠化良好的區域更容易通過其良好的景觀視覺效果以及溫度調節等生態效益吸引行人[4]，而車行道上的綠視則可以適度緩解駕駛員的疲勞感，這在鼓勵慢行交通以及降低事故發生率等方面都具有積極意義。綠視率還可以充實城市空間發展政策的指標，為 “緊湊城市” 的發展提供新的政策保障。

目前國內外對于綠視率的研究主要集中在對于各地區綠視率的調查及方法的改進[5-6]、綠視率影響因素[7-8]以及應用于設計評價等層面的探索[1，9]。在研究方法方面，街景圖像數據以其數據海量、獲取便捷、不受時空的限制等優勢成為了已被證實的有效手段[5，10-11]。有學者運用手持相機對北京中軸線步行空間進行的研究結果表明，研究區域內綠視率越高的街道，其步行空間綠量視覺穩定程度越差[8]。本文主要將車行空間作為研究對象，以Adobe Photoshop CC 2018 與 imagej結合的方式，在保證計算精度 (將彩葉樹種也納入其中，同時避免其他綠色物體干擾)的情況下提高了計算效率，并對研究區域內街道綠視率影響因素進行分析。

1 研究概況

1.1 研究區域

北京市位于華北平原西部 (115°25′—117°30′E，39°28′—41°5′N)，其中軸線作為世界上現存最長的城市中軸線，因其獨特的地理位置和歷史文化背景，一直是北京市城市規劃的重點。傳統中軸線南起永定門，北至鐘鼓樓，長約7.8 km，其作為北京的生命線涵蓋了城市快速路 (一級道路)，城市主干道 (二級道路)，三、四級道路及支路 (包括胡同)，反映了城市人類活動的各種強度類型，因而是進行道路系統綠視率研究的良好場所[12]。

將傳統中軸線向北延伸至北四環，研究區域包含14 條南北向街道、5 條東西向街道以及天安門廣場區域。東西向街道研究范圍為景山前街1.3 km，珠市口西大街500 m，南北二環路及長安街2 km (自中軸線分別向東西延伸1 km)。

1.2 數據獲取及研究方法

1)數據獲取。街景數據來源于騰訊街景地圖，拍攝時間為 2017 年 7—8 月[1，13]，圖像大小為 1 920×900 像素，相機角度統一設置為 0°，即平視。自南向北，在車行道路上每前進200 m 作為一取樣點，在以步行為主的胡同每前進50 m 作為一個取樣點，丁字路口于交叉點上朝道路方向拍攝，多條道路交叉口分別在轉折處取點朝道路交匯中心拍攝[1]； 在天安門廣場由南向北，在各分廣場中央樣點分別取東西南北4 個方向的街景。所獲取圖像共計247 個。

2)研究方法。運用Adobe Photoshop CC 2018進行圖像預處理及植物輪廓的提取，其中彩葉植物也在有效范圍內，植物的枝干與縫隙以及遮擋植物的建筑、汽車、行人皆不納入有效范圍[13]。采用 ImageJ、Excel 2016 及 SPSS 20.分別進行面積進行閾的劃分計算、計算結果分類及統計分析。綠視率=照片中綠色及彩色植被的面積/照片畫面視野的面積)×100%[1]

2 結果與分析

2.1 北京市中軸線綠視率總體特征

青木陽二的研究表明，綠視率高于25%，人會有周圍綠化較好的感受。北京市中軸線綠視率總體反映出一般程度的綠化水平 (圖1)。根據折原夏志[14]的5 段評價劃分標準 (超過35%為綠化良好、25%～35%為較多綠化、15%～25%為一定綠化、5%～15%為感知較差、低于5%為綠量感知差)，中軸線總體綠化評價占比為: 綠化水平一般 (有一定綠化)＞綠化水平較好 (較多綠化)＞綠化差＞綠化水平高 (綠化良好)＞綠化水平較差(感知較差)。

圖1 北京市中軸線綠視率總體特征

綠化水平差的主要感知地點有3 處: 一為天安門廣場中部，由于場所特殊，廣場硬化地表面積大，不利于植物生長； 二為商業步行街，綠視率高低主要受該區域側重的功能所影響[15]，，較高的綠視率將會影響行人視線從而影響商業活動的進行； 三為分布在南部二級路綠化較差的路段。具體街道綠化模式、街道剖面形式、綠視率調查結果見表1。

表1 主要街道調查結果

2.2 不同街道等級及不同功能類型街道綠視率結果

對于車行道，就整體水平而言，多因素方差分析的結果顯示街道版式 (P=0.193，F=1.619)及街道版式與等級的交互效應 (P=0.083，F=2.536)對于綠視率高低均無顯著影響。而不同等級街道綠視率存在極顯著差異 (P=0.000，F=8.877)，進一步運用 Bonferroni 法多重比較結果顯示，快速路＞四級道路＞三級道路＞二級道路，二級道路綠視率顯著低于其余三種類型，其余三種類型之間無顯著差異，說明街道等級對于綠視率高低存在影響，但并非顯著因素。除快速路以外，車行道都呈現出隨著街道等級減小 (如從二級減小為三級)綠視率整體水平升高的趨勢 (圖2)?？焖俾烦尸F的綠視率水平較高，最主要的原因是快速路有充當城市名片的作用，其整體綠化養護良好。良好的養護、“喬-灌-草” 結構的種植模式再加上更寬的綠化帶使其實現了對四板五帶式街道結構的充分利用。同樣是四板五帶式，天橋南大街 (二級道路)除街道喬木的栽植年齡以及養護不足外，其綠化帶的寬度也較小，且由于行道樹上方設有電線限制了喬木樹冠的生長，從而影響了綠視率的大小。

圖2 不同等級街道綠視率

對于以步行為主導交通方式的道路 (支路)，其綠視率波動大。主要是由于支路分為生活休閑型 (如鐘樓灣胡同)和商業型 (如前門大街步行街)，商業街為避免影響沿街商業而采用了較稀疏的種植形式，且植株個體小。而胡同等生活型街道雖然建筑物遮擋作用較強且街道寬度限制植被生長，但 “見縫插綠” 的喬木和灌叢卻長勢良好，部分胡同傾斜墻頂上還出現了植物。

對于廣場，在非節慶時間內，天安門廣場區域由于硬化地表面積大，且景觀營造為突出建筑物使植被種植密度小，因此以游客的視角在廣場內部所感受到的綠視率水平低。但自天安門上俯瞰天安門廣場的綠視率較好，為34.31%。

2.3 中軸線南、中、北部綠視率特征分析

以前門大街步行街向南至永定門為南部，前門大街至景山公園后街為中部，地安門內大街至北辰路為北部 (圖3)。本研究范圍內，北京中軸線綠視率南北部街道整體情況較為一致，絕大部分觀測點綠視率為20%左右，而北部街道擁有高綠視率的情況 (＞35%)更多，說明北部對于綠化重視程度相對較高。但北部街道綠視率的波動比南部更大，這是由于北部部分三級道路雖然街道等級較低，但沿街商鋪密集，綠化分布受人為干擾強度大，綠化形式格局變化大所致。軸線中部 (前門大街至景山公園后街)，以行人視角呈現南部低于北部的兩級分化格局，此處主要受土地利用格局的影響。前門步行街及天安門廣場硬化地表面積大、視野寬廣，景觀營造目的以突出建筑物為主。故宮及景山公園周邊有著優越的森林植被本底，側重于發揮其生態保護、游憩功能，街道較窄，樹木成熟度較高，因而綠視率水平較高。

圖3 各街道綠視率

3 結論與討論

研究區域涵蓋從永定門至北四環的城市各級街道類型。研究發現，街道等級和街道剖面結構不是影響綠視率的主要因素，等級較高、較寬的街道可以通過擁有更寬的綠化帶、樹冠更廣闊的生長空間，以及良好的養護進而獲得較高的綠視率。相比而言，等級較低、較窄的街道雖然相對易于達到較高的綠視率，但其更容易受到人造設施的影響[16]，且容易由于生長空間限制、種植連續性較差使綠視率波動較大。

北京市中軸線道路系統 (以車行道為主要研究對象)綠視率處于一般水平，大部分在15%～25%，中軸線綠化建設空間還很大。對于中軸線南部街道，可以通過增加綠化帶寬度、提升養護質量以提高綠視率。對于北部街道，建議在合理密植的情況下增強綠化帶的連續性。未來還應該加強對天安門廣場、商業步行街等硬化面積較大區域的綠化建設力度。胡同可為多種植物提供微生境，應當加強對于現有植被的養護工作。

作為中軸線上不可忽視的風景，城市植被構建了人與自然的 “橋梁”。對于綠視率現狀的感知和探索結果將充實城市綠化建設管理及評價體系[17]，避免簡單 “多種樹”，促進城市植被的種植和養護更加兼具科學性和人文性，為 “慢行交通”[18]“緊湊型城市”[19]“縮小區域發展不平衡”[20]等多種城市未來發展方向提供綠色基礎。

本文側重于運用街景圖像實現街道系統綠視率的精確刻畫，但是測量的數據量有限。將來可結合機器學習領域的方法，提高對于多種要素的識別精度[21]，甚至拓展到對綠視率的預測。此外，未來的研究還應當重視對綠視率標準的完善，并細化到與多種生態、社會問題結合的探索，例如針對道路，由于街道綠地可以發揮生態廊道的作用[22]，因而此區域綠視率的提高可能會降低動植物遷徙和傳播過程所受到的人為干擾。不同區域綠視率的高低還可能對犯罪率[23-24]及居民心理健康[25]有不同程度的影響。除了綠視率的高低，綠視率的變化所帶來的影響也可以作為研究切入點，例如探索街道綠視率波動與駕駛安全等方面的關系。