基于街景圖像的不同類型街道景觀評價研究

張家瑜，張 雪，袁 陽，朱里瑩

（福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州350002）

街道景觀質(zhì)量是城市人居環(huán)境品質(zhì)的直接體現(xiàn)，反映了城市獨特的歷史風(fēng)貌與人文風(fēng)情。隨著城市體檢、街道城市主義等理念的提出，街道景觀設(shè)計也從以交通需求為主導(dǎo)逐步向以人為本的街道精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變[1]，高質(zhì)量、多樣性的街道景觀成為城市規(guī)劃的目標(biāo)。

街道景觀評價傳統(tǒng)上多采用現(xiàn)場調(diào)研、美景度評價[2]、心理物理學(xué)法[3]、問卷調(diào)查等方法，將公眾對街景的主觀評價進(jìn)行量化，但難以在大范圍尺度內(nèi)進(jìn)行精細(xì)化評估。大數(shù)據(jù)時代產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)采集手段，為大范圍的街道景觀評價提供了新思路。在街道景觀品質(zhì)方面，通過大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)合的方式構(gòu)建街道空間品質(zhì)體系，可以綜合客觀的研究街道空間品質(zhì)[4]，也可利用不同時期的街景數(shù)據(jù)對街道景觀品質(zhì)的時空動態(tài)變化展開分析[5]；在街道活力特征方面，使用手機信令[6]、熱力圖[7]等新興數(shù)據(jù)，可以對城市空間活力特征及相關(guān)機制展開研究；在街道環(huán)境提升策略方面，可以通過深度學(xué)習(xí)算法對街道景觀安全程度進(jìn)行測算[8]，并提出營造健康有序的街道環(huán)境策略，也可將城市街道景觀與本土公眾認(rèn)知進(jìn)行結(jié)合，將公眾景觀偏好理論融入街道環(huán)境提升策略中[9]。

目前使用新興數(shù)據(jù)可以從多個方面對街道景觀進(jìn)行剖析，但是研究視角大多從城市整體層面出發(fā)，忽略了不同街道類型對于街道景觀的影響[10]。街道功能屬性的差異會導(dǎo)致其街道要素、建筑風(fēng)格、交通需求等方面產(chǎn)生差異，進(jìn)而對街道景觀產(chǎn)生直接影響；不同類型的街道在景觀提升策略方面也存在顯著區(qū)別。因此，本文選取福州市商業(yè)型、生活型和景觀休閑型3 種不同功能導(dǎo)向的街道作為研究對象，利用頻次分析法、深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、核密度分析法等研究方法，分析3 種類型街道的景觀視覺偏好，針對不同類型的街道提出相應(yīng)的景觀優(yōu)化策略，從綜合角度引導(dǎo)街道微觀層面的規(guī)劃設(shè)計，以期為城市街道景觀精細(xì)化改造與提升提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)及方法

1.1 研究區(qū)域

街道屬性由其周邊用地性質(zhì)而決定[1]，通過研讀福州市上位規(guī)劃中的用地性質(zhì)，選取以居住用地為主的白馬河街區(qū)、以商業(yè)用地為主的東街口街區(qū)、以綠地與廣場用地為主的烏山街區(qū)為研究區(qū)域（圖1）。東街口街區(qū)是福州最具代表性的商業(yè)型街區(qū)，體現(xiàn)福州特色的同時傳承歷史文化，是福州商業(yè)發(fā)展的典范，研究面積約96.5 hm2，共25 條商業(yè)型街道。白馬河街區(qū)用地性質(zhì)以居住用地為主，面積約83.8 hm2，共18 條生活型街道，該區(qū)域的住宅區(qū)分布密集且建成時間較久，已經(jīng)形成穩(wěn)定的居住環(huán)境，能夠作為居住型的代表性街區(qū)。烏山路街區(qū)臨近烏山風(fēng)景區(qū)、于山風(fēng)景區(qū)及五一廣場等綠地及廣場，面積約98.2 hm2，共23 條景觀休閑型街道，作為福州市較為出名的旅游景點集中區(qū)，該區(qū)域?qū)Ξ?dāng)?shù)鼐用窦巴鈦碛慰途休^強的景觀吸引力，是典型的景觀休閑型街區(qū)。

圖1 研究區(qū)域示意圖

1.2 研究數(shù)據(jù)

3 個研究區(qū)域的街道以100 m 為間隔生成均勻分布的采樣點，其中東街口街區(qū)的街道采樣點108 個，白馬河的街道采樣點74 個，烏山路的街道采樣點109 個。通過Python 調(diào)用百度地圖URL 鏈接下載街景圖片，并設(shè)置符合需求的主要參數(shù)（表1），經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)pitch 參數(shù)為20 時，更符合人眼視角，故采用垂直視角20°獲取街景。已有研究表明以60°為夾角的街景圖像在分析數(shù)據(jù)時誤差較小且能降低數(shù)據(jù)消耗成本[11]，因此分別在0°、60°、120°、180°、240°、300°水平視角爬取街景照片，即每個采樣點爬取6 張街景照片。

表1 百度地圖API 接口部分參數(shù)設(shè)置

1.3 研究方法

街道景觀研究需要選擇合適的指標(biāo)以實現(xiàn)景觀質(zhì)量評價，因此本文使用頻次分析法對以往關(guān)于街道景觀研究的文章進(jìn)行總結(jié)，篩選出現(xiàn)頻次最高的5 個指標(biāo)用于街道景觀評價，分別是機動車干擾指數(shù)、綠色視覺指數(shù)、天空開敞指數(shù)、空間圍合指數(shù)、色彩豐富指數(shù)。

機動車干擾指數(shù)與街道各類車輛、道路占比、鋪裝等要素相關(guān)，反映公眾對街道視覺安全的感知程度；綠色視覺指數(shù)表示街道空間中綠色植物的覆蓋情況；天空開敞指數(shù)即天空所占比例，反映了街道空間的視覺通透性；空間圍合指數(shù)表示街道兩側(cè)樹木、建筑、圍欄等物體對街道空間的圍合程度；色彩豐富指數(shù)反映了街道所具有色彩特征的層次性和豐富性，由街道中各類構(gòu)成元素的多樣性數(shù)值計算而來[12]。各指標(biāo)計算公式如下：

通過DeepLabv3+模型實現(xiàn)街景照片的識別，并利用citescapes 訓(xùn)練集進(jìn)行迭代訓(xùn)練，將街景圖片分割成19 種要素，該模型主要原理為通過帶有空洞卷積的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及空間金字塔池化模塊，實現(xiàn)多尺度信息提取和圖像邊界分割，目前圖像識別準(zhǔn)確率可達(dá)95%；隨后利用Matlab 軟件對各指標(biāo)進(jìn)行批量、精準(zhǔn)量化。將各指標(biāo)的數(shù)值導(dǎo)入ArcGIS 中，通過取均值計算每條街道的最終結(jié)果，然后對指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行核密度分析，探索不同類型的街道景觀分布特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體分析

商業(yè)型街道偏向商業(yè)發(fā)展需求，生活型街道偏向濃厚生活氛圍，景觀休閑型街道偏向旅游環(huán)境體驗。

東街口街區(qū)、白馬河街區(qū)、烏山路街區(qū)的街道景觀評價結(jié)果呈現(xiàn)差異性分布。作為商業(yè)型的東街口街區(qū)更關(guān)注商業(yè)發(fā)展需求，能夠滿足車流交通與商業(yè)色彩豐富性需求，但對街道空間尺度感重視程度不夠，天空開闊指數(shù)較差且空間圍合程度過高。生活型白馬河街區(qū)整體景觀視覺質(zhì)量反映了其濃厚的傳統(tǒng)生活氛圍，街道機動干擾程度低，因此生活環(huán)境較為安全，但街道空間尺度小導(dǎo)致景觀效果較差，這與街道周邊分布較多老舊小區(qū)有關(guān)。景觀休閑型烏山路街區(qū)充分考慮到當(dāng)?shù)鼐用衽c外來游客的旅游休閑出行體驗，街道視線通透性與空間尺度感知較為適宜，但對綠化水平重視程度不夠，且部分街道機動車干擾程度高。

2.2 機動車干擾指數(shù)

烏山路街區(qū)局部街道出現(xiàn)大量車輛影響景觀質(zhì)量水平。東街口商業(yè)型街區(qū)和白馬河生活型街區(qū)兩者在機動車干擾方面的差異與其街道類型的差別密切相關(guān)，烏山路景觀休閑型街區(qū)出現(xiàn)局部街道機動車干擾偏高現(xiàn)象有待改善（圖2）。

圖2 機動車干擾指數(shù)空間分布對比圖

商業(yè)型街區(qū)具有吸引人流車流的商圈集聚功能，在街道通行方面關(guān)注度較高，因此機動車干擾指數(shù)相較其他類型街道呈現(xiàn)整體偏高且中心集聚性強的分布特征，能夠保障街道的交通需求但也導(dǎo)致了商業(yè)街道步行體驗感欠缺。白馬河生活型街區(qū)內(nèi)多數(shù)居住區(qū)建成時間較早，整體空間尺度小，因此機動車干擾指數(shù)顯著偏低，能夠為居民提供安全靜謐的生活氛圍。烏山路景觀休閑型街區(qū)在靠近古田路、八一七中路街道出現(xiàn)機動車及車行道占比較高情況，對局部街道的景觀質(zhì)量產(chǎn)生消極影響，進(jìn)一步影響到以觀景休閑為主的旅游環(huán)境體驗。

2.3 綠色視覺指數(shù)

各街區(qū)綠化水平均有待提升。3 種類型街區(qū)的街道在綠色視覺指數(shù)方面具有共同特征： 局部街道綠量突出，整體綠化水平一般，綠量有待提升；在城市主干道路段的機動車干擾指數(shù)越高，其綠色視覺指數(shù)越高（圖3）。

圖3 綠色視覺指數(shù)空間分布對比圖

商業(yè)型街區(qū)整體街道綠量欠佳，在人流量較大的中心區(qū)域有明顯植被覆蓋，但其他區(qū)域?qū)G化水平關(guān)注不足。生活型街區(qū)除東側(cè)靠近白馬路與白馬河公園的街道綠量較高，其他街道綠量均不高，但老舊小區(qū)的街道空間尺度小，若大量增加綠化覆蓋易導(dǎo)致空間開敞度低，因此難以通過種植樹木的方式提升街道景觀質(zhì)量。景觀休閑型街區(qū)整體綠化水平比較均衡，其中五一廣場周邊街道綠化水平程度高，便于營造優(yōu)良的游覽景觀環(huán)境。

2.4 天空開敞指數(shù)和空間圍合指數(shù)

東街口街區(qū)的景觀空間尺度感知需要改善。天空開敞指數(shù)和空間圍合指數(shù)都是與街道空間尺度感知相關(guān)的指標(biāo)。3 種類型街區(qū)在天空開敞與空間圍合方面差異性明顯：景觀休閑型街區(qū)空間尺度感知較適宜，生活型街區(qū)開敞度不夠但空間圍合程度適宜，商業(yè)型街區(qū)的空間尺度感知最差，亟需改善（圖4、圖5）。

圖4 天空開敞指數(shù)空間分布對比圖

圖5 空間圍合指數(shù)空間分布對比圖

由于景觀休閑型街區(qū)緊鄰烏山、于山風(fēng)景區(qū)，周邊建筑密度低，因此街道天空開闊程度較高、視線通透性較好，且空間圍合程度整體分布較為適宜，能夠保障視覺觀景效果，為游客提供良好的步行體驗。白馬河生活型街區(qū)空間尺度較小，內(nèi)部住宅分布密集、道路狹窄，但因老舊小區(qū)整體樓層較低，因此雖然街道的天空開闊程度低，但空間圍合感較為適宜。和其他類型街區(qū)相比，東街口商業(yè)型街區(qū)在街道的空間尺度方面有明顯不足：街道整體天空開敞程度低且空間圍合程度高，東街口的商業(yè)性質(zhì)決定了整個街區(qū)建筑分布密集且高度較高，造成以建筑為主的街道兩側(cè)空間圍合感知強烈，阻礙了景觀通透性和空間感知能力，產(chǎn)生強烈的視覺壓迫感，進(jìn)而影響行人的步行空間感受。

2.5 色彩豐富指數(shù)

東街口街區(qū)色彩感知豐富。3 種類型的街區(qū)總體色彩感知均較為豐富，其中商業(yè)型街區(qū)色彩豐富程度最高（圖6）。商業(yè)型街區(qū)色彩感知的層次性與豐富性表現(xiàn)優(yōu)異，在商業(yè)繁華街道合理利用色彩展示福州商業(yè)特色，有利于營造優(yōu)質(zhì)舒適的街道景觀氛圍。景觀休閑型街區(qū)整體色彩豐富性良好，空間視覺感受舒適，為街道行人提供了適宜的景觀休閑街道。生活型街區(qū)色彩豐富程度相對較差，由于在城鎮(zhèn)化過程中缺少對老舊小區(qū)街道景觀更新改造的關(guān)注，導(dǎo)致其在色彩方面與商業(yè)型和景觀休閑型相差較大。

圖6 色彩豐富指數(shù)空間分布對比圖

3 街道景觀質(zhì)量提升對策

3.1 商業(yè)型街道景觀質(zhì)量提升

提升東街口商業(yè)型街區(qū)街道景觀質(zhì)量關(guān)鍵在提升視線通透性、空間感知程度和商業(yè)街道步行體驗。

3.1.1 關(guān)注街道空間尺度，營造良好景觀感知

針對東街口街區(qū)的天空開敞與空間圍合問題，在對街道景觀進(jìn)行優(yōu)化提升時，可以適當(dāng)拓寬重要的街道寬度，將街道空間和已有公園、山體景觀進(jìn)行視線連通，構(gòu)成優(yōu)美的街道空間景觀；同時重視街道與建筑的空間尺度，營造舒適的空間感知。如通過增設(shè)街邊小品、綠化等方式，分割、弱化建筑的硬性空間圍合感受；合理控制街道兩側(cè)的移動擺攤范圍，加強柔性空間的設(shè)計[13]，提升街道景觀與活力感知。

3.1.2 發(fā)揮商業(yè)色彩優(yōu)勢，提升街道步行體驗

合理發(fā)揮東街口街區(qū)色彩豐富性高的優(yōu)勢，結(jié)合底層建筑色彩特色打造豐富多樣的空間功能，從而弱化機動干擾程度高而對街道步行體驗帶來的消極影響。如利用底層的櫥窗與廣告展示體現(xiàn)多彩商業(yè)空間，制定沿街各類商鋪色彩搭配導(dǎo)則，協(xié)調(diào)重點建筑色彩來保障色彩豐富度等，通過色彩組織有序引導(dǎo)商業(yè)街道步行空間環(huán)境。

3.2 生活型街道景觀質(zhì)量提升

白馬河生活型街區(qū)整體街道景觀視覺質(zhì)量不佳，但受限于老舊小區(qū)設(shè)施老舊等原因無法進(jìn)行大規(guī)模更新與調(diào)整，因此可以從綠化水平提升與豐富色彩2 方面著力進(jìn)行社區(qū)環(huán)境微更新。

3.2.1 增設(shè)垂直綠化，提升街道綠化水平

前文分析可知白馬河街區(qū)大多數(shù)路段綠化水平不高且難以通過種植樹木的方式進(jìn)行提升，因此可利用綠植上墻的方式增加街道綠量，將垂直綠化等各類垂直裝飾與老舊小區(qū)的低矮圍墻結(jié)合，在提升街道綠化水平的同時，對破損墻面進(jìn)行修補，提升生活型街道的綠植覆蓋程度。

3.2.2 豐富立面色彩樣式，增加街區(qū)生活氛圍

由于白馬河街區(qū)的住宅區(qū)建成時間久遠(yuǎn)，建筑立面破敗導(dǎo)致景觀視覺效果不佳。可制定街道色彩分區(qū)規(guī)范等，以方便控制不同區(qū)域的色彩豐富程度，并對街景識別中占比高的圍墻進(jìn)行視覺通透性改造，如適當(dāng)打通廢棄圍墻增加公共空間面積，或?qū)⒉糠謬鷫Ω脑鞛槲幕皦Φ龋煌瑫r，重新協(xié)調(diào)居住區(qū)內(nèi)部道路的色彩、立面材質(zhì)、鋪裝等，增加街區(qū)宜居的生活氛圍。

3.3 景觀休閑型街道景觀質(zhì)量提升

以景觀休閑功能為主導(dǎo)的烏山路街區(qū)，在街道局部機動車干擾與整體綠化方面需要重點提升。

3.3.1 合理規(guī)劃人車空間，營造良好旅游環(huán)境

烏山路街區(qū)在五一廣場周邊區(qū)域機動車干擾指數(shù)偏高，對周邊區(qū)域居民及游客的步行可行性與安全性造成一定影響。因此可以調(diào)整街道兩側(cè)的寬度，合理利用街道空間分流功能增加游客步行可行性，如利用路沿石、綠化隔離帶等劃分人流與車流空間[14]；實行分時段管控機動車措施，采用綠波交通系統(tǒng)的方式提升路網(wǎng)通達(dá)性。

3.3.2 提升街道綠化水平，加強旅游形象感知

作為景觀休閑型街區(qū)，白馬河街區(qū)在增加植物覆蓋時需要營造良好的景觀層次效果，通過街頭綠地、沿街綠化等途徑增加街道綠視率；福州季節(jié)變化不明顯，因此可以選擇羊蹄甲等特色觀花觀葉植物，豐富街道景觀多樣性；同時重視植物搭配，應(yīng)用喬灌草等豐富的植物組合形式，形成高低錯落的景觀層次，加強街道的旅游形象感知。

4 結(jié)論與討論

研究利用街景圖像數(shù)據(jù)，以商業(yè)型、生活型、景觀休閑型3 種類型街道為研究對象，對不同街道類型的景觀質(zhì)量進(jìn)行評價并分析差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）東街口商業(yè)型街區(qū)整體空間尺度較大，更重視街道的機動通行程度與色彩豐富程度，其余指標(biāo)均需優(yōu)化改進(jìn)，尤其是天空開敞指數(shù)與空間圍合指數(shù)；（2）白馬河生活型街區(qū)傳承了濃厚的傳統(tǒng)生活氛圍，街道機動干擾程度低，空間圍合程度適宜，但空間尺度小、道路狹窄導(dǎo)致天空開闊程度低、色彩豐富性不足；（3）烏山路景觀休閑型街區(qū)充分考慮到當(dāng)?shù)鼐用衽c外來游客的旅游休閑出行體驗，街道的天空開闊指數(shù)、空間圍合指數(shù)與色彩豐富指數(shù)的空間分布較為優(yōu)異，但街道綠色視覺指數(shù)仍可以提升，且部分街道機動車干擾程度高。根據(jù)上述問題，提出針對性的街道景觀視覺質(zhì)量提升策略，商業(yè)型街區(qū)需加強對街道空間尺度的關(guān)注，營造良好景觀感知，并充分發(fā)揮商業(yè)色彩優(yōu)勢，提升街道步行體驗；生活型街區(qū)可通過綠植上墻等方式，提升街道綠化水平，豐富立面色彩樣式，增加街區(qū)生活氛圍；景觀休閑型街區(qū)需合理規(guī)劃街道的人車空間，營造良好旅游環(huán)境，提升街道綠化水平，加強旅游形象感知。

通過對商業(yè)型、生活型、景觀休閑型3 類街道的景觀進(jìn)行評價研究，分別對不同類型的街道提出相適應(yīng)的街景優(yōu)化策略。但除本研究探討的街道類型外，還有更多其他功能導(dǎo)向的街道，因此在今后的研究中可以考慮將更多類型的街道納入研究，或選取不同地區(qū)的同種類型街道進(jìn)行深入對比研究，總結(jié)不同功能導(dǎo)向下的街道景觀分布特征并分析相應(yīng)問題，以期為實現(xiàn)精細(xì)化街道更新和高質(zhì)量街道空間設(shè)計提供參考依據(jù)。