基于湖泊岸線的公園湖周景點分布評價模型

周俊楠 姚夢雯 王 欣

浙江農林大學風景園林與建筑學院 杭州 311300

湖泊在公園空間組織和限定、 串聯景點， 以及形成景觀序列等方面具有重要作用[1]， 也是城市公園景觀營造的支配性要素。 濱湖景觀布置研究具有復雜性， 涉及到大量相關因素， 在這些要素中湖泊平面形態最容易被抽象獨立出來加以量化研究， 以往對湖泊水體的形態研究多局限于湖泊景觀理法定性描述， 而定量分析更有助于實現擬自然水景的參數化生成設計[2]。因此， 通過湖泊平面形態合理設計， 可以更科學地在湖泊周圍空間設置景點來提升符合游客觀賞習慣的湖泊景觀及其吸引力與綜合效果。在景觀視覺質量評價方面， 現有研究大多從環境心理學角度入手[3-8]， 雖能反映觀賞者對景觀的整體感受， 但其評價結果較為主觀。 本文圍繞這些問題， 基于人的生理結構和心理特點，引入參數化量化分析方法研究湖泊水體形態對園林景觀分布的影響， 旨在探討湖泊景觀水體形態對園林景觀組織的作用和潛在規律。

1 研究基礎

1.1 湖泊平面形態對景觀空間格局營造的影響

水之三遠為闊遠、深遠、迷遠，分別從水面聚散、景深層次、水景布置3 個方面強調水景理法要點，其中闊遠和深遠與否很大程度取決于平面形態設計，只有水面曲折婉轉收放有度才能達到“聚則遼闊，散則瀠洄”的闊遠境界，再輔以山體、花木強調前后景深烘托水體的深遠層次。 水體形態在城市湖泊周邊的景觀格局營造中發揮著更加重要的作用，孟兆禎先生在《園衍》中強調:“水的形態外觀是水景的基礎。 大海、湖泊雖難窺其全貌，觸目之處亦有水的形態問題。 對于城市園林中體量不是很大的水體而言，水形態的景觀影響就更大了。”可見，曲折婉轉張弛有度的湖泊平面形態對于創造優秀公園湖泊景觀空間格局起著關鍵作用[9]。

1.2 游客生理特點對游覽活動的影響

游客的游園活動主要以視覺為導向[10]， 依靠視覺感官的刺激形成游覽體驗， 具有特定性質的區域空間更為引人關注。 處在公園環境中的游客，會不斷地獲取周圍景觀資源， 其視線會下意識地被不同的景觀資源所吸引， 但由于人眼和腦注意力的分配限制， 當被一處景觀所吸引時會抑制其他景觀資源， 也就是說人眼視角產生的空間如同“舞臺”， 視覺吸引如同舞臺上的“聚光燈”[11]，進入視覺吸引階段的景觀會被分配以更高的優先級， 從而往往成為區域中的“主景” 與關注焦點， 而與水體平面形態相關的視覺吸引要素因子如水體、 線條、 空間尺度與距離， 會對水體周邊的景點資源產生強烈的視覺吸引作用。

2 研究方法與研究對象

公園的園路大多數情況下都會與岸線發生一定的聯系， 如園路與岸線處在若遠若近的一段距離間變化或是平行于岸線等。 當游客坐在長椅上休憩或停下腳步駐足欣賞景觀時， 其視線方向大多是垂直于岸線的。 由于人眼生理結構的限制，雙目的可視角度約在120°， 但只有中央60°為舒適視覺， 而集中注意時只能看清中央約30°附近的物體。 當游客的可視范圍在120°范圍內， 游客可以觀察到對應范圍內的景觀變化； 當游客的可視范圍在中央60°時， 只有在這一范圍的游客才能對視野范圍內的景觀形成空間距離感， 繼而形成景觀空間層次感受； 當游客的可視范圍在中央30°時， 游客可以觀察到景觀的細節。 基于上述幾點， 在一定條件下可以形成基于湖泊平面形態的游客游覽的簡化模型。

2.1 參數化模型構建

對湖周游覽活動的影響條件進行適當提取、抽象、 假設， 以建立游客游賞公園湖周景點分布評價模型。 綜合前文關于湖泊平面形態和游客心理特點， 設定以下規則: 1) 只考慮湖泊形態對游客游覽的影響， 忽略湖泊周邊景觀對游客的吸引影響； 2) 基于湖泊平面形態(去除堤島)， 抽取岸線線條； 3) 用一定數量的點等分岸線， 形成若干點位， 這些點位在游客經過時成為觀景點，在其他位置看向此處時成為景觀點； 4) 將湖泊岸線的行進方向近似抽象成游客的游線方向， 而將湖泊岸線的切線方向近似抽象成游客駐足停留的視線方向； 5) 游客中央30°、 60°視線都可以收納若干數量景觀點， 但30°范圍內的景觀點因為是集中注意觀察， 則需要停留狀態下才可欣賞。

基于上述抽象假設， 可以模擬游客游覽時的情境， 并且與傳統理水手法相吻合， 具體情形如下:在湖泊岸線婉轉情況下， 游客視線方向切換較快，在短時間內能瀏覽到大量的景觀， 符合對這種婉轉空間情況下“步移景異” 的認知(圖1)； 在湖泊岸線連續平直情況下， 游客視線會長時間聚集在某一片地區內， 容易形成一定層次的景觀序列， 并形成區域主景的景觀焦點(圖1)； 游客有時也會進入景觀中成為景觀的一部分(圖2)， 這也符合“看與被看” 的效應； 景觀在有互相遮擋的情況下會形成前后景， 進而形成景深(圖3)。

圖1 景觀焦點與步移景異

圖2 看與被看

圖3 近中遠景的景別

以上點位模擬了游客在該點的游賞行為， 某一個觀景點必定能欣賞到若干數量景觀點的景色，同時， 一個景觀點也必定能被若干觀景點所欣賞到， 可以看作是游客游園動態過程的簡化模型。據此， 若某點位作為景觀點時， 能被x 個觀景點所看到， 則將x 的值定義為該點的“景觀可賞值” (后文簡略為景觀值)； 若某點位作為觀景點時， 能看到y 個景觀點， 則將y 的值定義為該點的“可觀景色值” (后文簡略為觀景值)。

2.2 模型參數化運算平臺

由于岸線百轉千回， 湖面形態復雜而變化多樣， 在量化計算時將產生大量點位信息數據， 工作量巨大； 人工方法計算統計繁復， 且容易因為過多的要素而出現誤差和錯誤； 得到的數據結果不夠明晰直觀， 還需要統計和可視化處理才能得到清晰的結論。 本研究采取依托Rhino 平臺下的Grasshopper 插件對湖泊岸線進行參數化演算。 一方面， Grasshopper 可以準確地對多點進行演算，能夠使數據精準銜接， 減少誤差； 另一方面， 通過Grasshopper 編寫運算集可以實現模塊化， 提高整體的耦合性和可擴展性， 不僅可以對游客視角進行限定、 對岸線等分點數量作出限制， 今后還可應用到其他案例中， 實現數據高效遷移和獲得。

2.3 研究對象

本文選取西湖作為湖周景點分布模型研究對象， 其原因為: 1) 西湖大小適宜， 其水體面積約為5.9 km2， 環湖周長約為13.7 km， 湖中隔岸最長可視軸約為3.5km。 過大的湖泊會導致過遠的距離， 游客難以看清對岸的景觀細節， 從而失去吸引效果； 過小的湖泊使景觀與景觀之間的距離過近， 容易模糊邊界。 2) 西湖岸線婉轉優美，水面有聚有散開合有致， 符合研究要求。 3) 由于本研究基于一定的抽象假設前提， 而現實中并不存在這樣的湖泊案例可供研究。 但是西湖山水相映， 因境成景， 歷史、 人文底蘊深厚， 景觀效果極佳， 湖周遍布景觀[12]。 流傳千年的西湖十景分布在西湖水域范圍內， 或位于湖中或建于岸邊，易于與模型進行對比擬合驗證。

案例的水體平面形態來源于衛星影像圖， 通過識別提取水體邊界得到矢量水體邊界形態， 同時根據研究假設去除堤島和北側的孤山， 以保證在本研究中不受其影響。

3 結果與分析

本次研究將西湖湖泊岸線等分為200 個點，每點位之間距離約為60 m。 通過制定規則限制條件， 共產生這200 個共計9 405 次模擬觀賞行為(包含30°視角3 074 次，60°視角6 331 次)， 平均每個觀景點可以觀看到景觀點31.655 個， 仔細欣賞景觀點15.37 個。 具體點位的景觀值及其和、差數量變化與觀景值變化趨勢如圖4、 圖5、 圖6所示。 總體來看， 不論30°視角下還是60°視角下， 點位的景觀值和觀景值呈現明顯的正相關。

圖6 各視角觀景值變化趨勢圖

3.1 景觀值分析

對于景觀值在30°和60°視角下都比較高的點位(圖4、 圖5)， 二者均高出平均線以上的區域(如柳浪聞鶯處觀景值接近66， 即最多能被1/3的湖泊點位所觀賞到)， 表明該點位可以被大量觀景點所游觀(中心60°視角下) 與欣賞到(中心30°視角下)。 對于這樣的點位， 很可能成為全園的中心景觀甚至是地標性景觀， 提升這些景觀點的景觀效果對提升全園的景觀效益最為明顯，應營造圍繞這些點位著重打造景觀， 對應西湖如雷峰塔、 柳浪聞鶯等標志性景觀節點。

圖4 各視角景觀值變化趨勢圖

圖5 景觀值變化趨勢圖

中心視角60°時景觀值較大而30°時景觀值較小的點位(圖4、 圖5)， 如花港觀魚處中心視角60°景觀值為35 而30°景觀值僅為10， 表明該點可以被許多觀景點所見(中心視角60°)， 但很難在中心視野30°下所欣賞到。 因其觀賞角度受到限制， 景觀效益不如第一類景觀點， 不需要相應的主景， 但應統一景觀形象與景觀風格以形成景觀序列， 此時其風格統一的景觀意象群體仍能被中心60°視角所感受， 對應西湖的花港觀魚之處。

3.2 觀景值分析

30°和60°觀景值均比較低的觀景點(圖6)沒有太多的景觀要素可供形成視覺焦點， 對應西湖西北側岳湖之處。 因其可觀的景觀數量較少，對應的設計策略: 一是可以將其打造成郁閉度更高一些的靜謐區， 以增強全園動靜區分的變化，達到豐富游覽體驗的目的； 二是針對該區域現有的景觀， 打造精品主景景觀， 這是因為過多的信息要素會分散、 干擾人的注意力[13]。

觀景值變化頻率較大的區域(圖6) 平面路徑較為曲折， 隨著游賞活動的深入， 游客的視線不斷發生變化， 導致景觀點數量急劇變化， 說明該區域路徑曲折婉轉變化較快。 在這些區域可以用豐富的景觀強調縱深的空間感， 而在變化平緩的區域可對應一些直線條的視線引導空間， 或是在道路盡頭設置一些景觀， 強調線性空間。

3.3 湖周景觀分布特點

綜合30°與60°兩種視角， 繪制西湖岸線等分點位的觀景值、 景觀值熱點圖。 結果(圖7、 圖8) 發現:

圖7 點位綜合觀景值可視化

圖8 點位綜合景觀值可視化

1) 西湖周邊的現存景觀分布與基于湖泊岸線的理論景觀分布評價模型中的景觀點、 觀景點設置有一些明顯的重合對應關系。 觀景效果良好的點位包括曲院風荷、 郭莊、 花港觀魚、 雷峰塔、柳浪聞鶯、 西湖音樂噴泉、 斷橋處等； 景觀效果良好的點位包括北里湖區域、 西里湖區域、 雷峰塔、 柳浪聞鶯與涌金公園區域。

2) 景觀值的分布方式是比較連續的， 觀景值的分布卻存在較多“拐點”。 這符合對景觀營造中常見的“景觀序列” 和“步移景異” 現象的認知， 即在一片地區內營造風格相同的景觀保證景觀要素的一致性， 隨著園路路徑的方向改變， 創造不同方向、視角的景觀， 構建景觀要素的豐富性。 此二者辯證統一， 共同構成“看與被看” 的關系。

3) 平直開闊的岸線適宜舒朗的視線， 回環婉轉的岸線營造靜謐的空間。 西湖湖泊岸線“直”稍多于“曲”， 曲直婉轉巧妙銜接、 收放自如，營造出“聚則遼闊， 散則瀠洄” 的豐富景觀。

4 討論與結論

4.1 討論

本研究僅通過對湖泊平面形態的分析來討論景點分布的合理性， 而實際上園林景觀的營建要復雜得多， 其影響因素不僅局限于山水格局、 原有景物的借景關系， 場地本身的地形走勢， 更有千古佳話的文化層累、 靈光一現的神來之筆等，這些都對園林景觀營造起著重要作用。 同時， 景觀分布的趨勢及疏密變化并不代表絕對意義上的景觀吸引能力強弱。 常規思路可以幫助避免大的錯誤， 但合理的、 偶發性的打破常規也可以獲得不俗的效果， 這也是所有偉大的藝術所具有的共通之處。 公園既要滿足大眾的審美需求和游賞習慣， 同時也要考慮藝術性， 二者相結合才能相得益彰。 通過本文的研究模型， 可以幫助設計師對近湖景點進行梳理、 擬排， 最終得到更加科學合理的景點分布。

后續的研究可以利用GIS 平臺， 基于場地高程運用可視性、 疊置等一系列空間分析方法進行研究， 進而討論地形與山水格局， 對景觀布局進行優化[13]。 此外， 本研究中的固定視線方向其實是視線方向權重為1 的一種特例， 而基于UGC 圖片數據進行景觀空間意象研究與基于眼動的景觀視覺質量評價可以量化分析現有的景觀對游賞行為的吸引程度[14-15]， 從而在此基礎上確定、 量化景觀的吸引程度， 并進一步完善參數的合理性和科學性。 同時， 可展開針對湖周景觀的主要景觀、觀景點位的研究也能對本文的觀點和理論起到支撐和補充作用。

4.2 結論

1) 基于湖泊岸線的湖周景觀分布模型模擬了游客游園活動時的景觀視覺吸引過程， 可以對湖泊周邊景點分布加以分析， 并驗證其合理性。 分析比較觀景值和景觀值走勢不一的變化趨勢， 其實質是比較湖泊岸線走向局部與整體的關系。

2) 湖周景觀分布模型反映了湖泊岸線的曲折程度、 走勢、 部分與整體的關系， 基于湖泊岸線分析濱湖景觀的合理分布區間與特點， 排除了人的先驗知識和主觀因素的干擾， 為濱湖景觀設計提供了新的依據和設計思路。

3) 基于Grasshopper 的參數化評價模型經過演算可以快速得出數據并加以可視化分析， 直觀高效， 并且可以快速遷移應用于其他需要進行景觀設計的湖泊岸線， 拓展性強。