基于實景三維的美麗鄉村景觀研究

賈文爭，李偉濤，代 文，王 春,2，盧旺達

(1.南京信息工程大學遙感與測繪工程學院，江蘇南京 211800；2.滁州學院地理信息與旅游學院，安徽滁州 239000；3.南京信息工程大學地理科學學院，江蘇南京 211800)

美麗鄉村建設是美麗中國建設的基礎單元，建設美麗鄉村對促進社會主義新農村建設具有重要的意義[1]。鄉村景觀直接體現出鄉村建設的重要內容和成果[2],如何將這些實踐成果的景觀進行特征分析，對美麗鄉村的規劃建設以及評價具有重要意義。

近年來眾多學者對村落的景觀進行了相關的研究，當前研究多以傳統村落景觀為主[3-5],缺少對美麗鄉村景觀的研究。對村落景觀的研究主要集中在村落景觀規劃[6]、村落景觀評價[7]等方面，從以往對景觀的定性分析，到利用聚落邊界形態[8]與景觀破碎度[9]等方法展開定量研究。隨著GIS等技術的發展與應用，空間句法[10]、GIS[11]、RS[12]、分形理論[13]等思想和方法在村落景觀空間研究中得到普遍使用。部分學者也從生態景觀[14]、美景度特征[15]和景觀指數[16]的角度對村落的景觀格局進行了探索。雖然村落景觀特征與空間形態在研究的深度和廣度上不斷增加，但是缺乏多角度、多維度的對村落景觀從宏觀到微觀、從二維平面到三維立體的研究體系，急需引入新維度、新視角并以定量化為手段、定性描述景觀特征的機制。

實景三維(3D real scene)是對人類生活、生產和生態空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數字虛擬空間[17]。通過傾斜攝影測量技術構建實驗區域的實景三維模型，能使對村落的認知層次從二維平面提升至三維實景。實景三維的建立不僅讓村落的景觀更加直觀的呈現，具有可量測、高精度的特性，同時也讓村落與周邊環境聯系起來，形成了顧及村落與周邊自然地理環境相聯系的分析方法，為美麗鄉村景觀特征研究帶來了新的發展。

因此，該研究從實景三維的視角出發，以實景三維模型為數據源，選取了典型景觀特征指標，對美麗鄉村的景觀特征實現定性和定量分析，為美麗鄉村建設規劃提供基礎和參考。

1 研究區域與數據來源

金寨縣隸屬安徽省六安市，位于皖西邊陲、大別山腹地，地處三省七縣二區結合部。金寨縣自然風貌變化多樣，居民點數量眾多，村落景觀豐富。近年來，金寨縣因地制宜，大力發掘村落景觀優勢，全面推進美麗鄉村建設戰略，2021年金寨榮獲“安徽省美麗鄉村建設先進縣”稱號。截至2020年底，全縣共建成美麗鄉村中心村192個。因而，選擇金寨縣作為美麗鄉村景觀特征研究的樣本區域具備很強的代表性。

該研究數據選用大疆精靈 Phantom 4 RTK無人機對金寨縣雙河鎮、南溪鎮、斑竹園鎮等共7個鄉鎮24個安徽省級美麗鄉村中心村進行航拍獲取，使用Bentley Context Captur建模軟件對數據進行處理，生成OSGB格式的三維模型(圖1)，精度優于4 cm。通過DP-Mapper、DasViewer、Depthmap等軟件對實景三維模型進行數據處理分析。

圖1 金寨縣古堂村實景三維模型

2 研究方法

從宏觀和中微觀的視角對鄉村的景觀特征進行提取，主要分為村域景觀和村落景觀兩個層次[18]。村域景觀是指在宏觀層面，村落自身與周圍山水林田等自然環境相互耦合所呈現出的視覺效果。村落景觀是指從中微觀視角出發，以村落生活空間、生態空間、生產空間為切入點，結合具體的建筑院落、植物綠化、公共場所等景觀互融共生所呈現出的視覺特征。該研究選取的美麗鄉村景觀特征類型和對應的研究方法見表1。

表1 美麗鄉村景觀特征的提取內容

2.1 村域景觀分類任何村落都不是獨立存在的，它是依托在地域環境之中，而這種地域環境的表現形式主要體現在村落的空間序列和村落形態中。在實景三維模型中，綜合村落與水系、山體、農田的位置關系，將金寨縣美麗鄉村的空間序列主要分為“村落+山+田+水”“村落+山+田”“村落+水+田”以及“村落+山+水”4種類型，村落、山體、水系、農田4者之間關系密切，形成的空間序列相互制約相互發展。

村落所處的地形從另一方面影響了村落的形態，而相同形態的村落在景觀特征上具有一定的相似性。為了探究相同形態村落景觀的規律，根據村落外輪廓形狀，結合村落空間的離散情況，將村落分為聚塊狀、散團狀、帶狀和組合狀4種類型(圖2)。散團狀村落空間較為離散，村落表現出了強烈的單中心聚集模式[19]。帶狀村落在美麗鄉村中沿道路和河道呈帶狀走向，多處于山谷地帶。聚塊狀村落與散團狀村落在地形上都處于坡度較小的區域，但形成了多中心聚集模式。由于村落順應地形而建，因此在村落中形成了由帶狀和散團狀、帶狀與聚塊狀等不同形態組合的村落，在外形輪廓上兼具帶狀與團塊狀的特征，形成了組合狀村落。

圖2 村落形態分類示意

2.2 村落景觀分類從中微觀的角度出發，將村落景觀分為生活空間景觀、生態空間景觀與生產空間景觀。在生活空間景觀中基于村民日常活動的場所的差異性，將其劃分為建筑院落景觀、公共場所景觀與道路空間景觀。同時在道路空間景觀中根據道路與沿路植被、建筑等情況將道路空間歸類為封閉型、半封閉型與開闊型3種類型。封閉型道路是道路兩側皆被房屋建筑所圍合，半封閉道路是在道路某一側存在房屋建筑。而自然型街巷是道路兩側皆無建筑物，主要以道路兩側植被為主。

在生態景觀中根據村落與周邊環境的自然屬性，將生態景觀劃分為村落綠化景觀與溝渠池塘等水生景觀。村落的生產空間景觀主要由農田景觀與經濟作物種植景觀組成。在農田景觀中又可根據田地的形狀與所處地勢情況將農田景觀分為平整型、階梯型和復合型農田景觀。金寨縣經濟作物種類眾多，不同的經濟作物景觀具有一定的差異性，為了便于分析歸納，選擇經濟作物種植最廣的茶葉作為經濟作物種植景觀代表。

2.3 村落景觀結構量化指標分析村落景觀對美麗鄉村的景觀特征起著關鍵的影響作用，為進一步探究金寨縣美麗鄉村的景觀特征規律，根據實景三維模型的可量測、高精度的特性，結合傳統的村落量化方法，該研究選取生活空間景觀中的建筑院落、村落可理解度以及道路空間等指標，對村落景觀特征進行量化分析。

2.3.1庭院空間。庭院面積在村落農宅中的比例是村落聚落空間形態特征的重要評價方式，庭院空間率的大小在一定程度上體現了村落內部的離散程度[20]。在實景三維模型中，借助DP-mapper軟件對24個三維模型進行線上測圖，獲取村落單體建筑與庭院面積大小(圖3)。庭院空間率公式為：

圖3 DP-mapper線上測圖

(1)

式中：G為庭院空間率；G1為庭院面積；G2為建筑平面面積。

2.3.2道路空間。曲折性是鄉村聚落道路形態的重要特征，因此重新準確認識美麗鄉村道路區別于其他鄉村道路的曲折特征，有助于抓住鄉村形態特質[21]。在DP-mapper中根據道路情況，依照道路中線獲取道路的長度、轉折點等信息。道路直線率計算公式為：

T=l/L

(2)

式中：T為道路直線率；l為道路端點直線距離；L為街巷實際長度。

實際上由于村落面積較小，房屋數量等因素限制,與傳統村落不同金寨縣美麗鄉村中并無成形的街巷出現，借鑒街巷空間的尺度分析方法對道路空間進行尺度分析。空間尺度主要是空間水平和豎直尺度之間的關系[22],在實景三維模型中可直接量測出道路寬度與道路兩側建筑高度的比值，通過比值的大小反映出道路空間的尺度情況(圖4)。

圖4 道路寬度與沿路建筑高度量測示意

2.3.3村落空間協調性。村落的可理解度衡量了村落局部空間結構對整體空間結構的反映情況，可理解度高表明通過局部空間能更好認識全局空間[23]。利用實景三維模型在測圖軟件中繪出村落的軸線圖，將繪制好的軸線圖導入Depthmap中進行運算，通過分析變量來描述村落空間的屬性。

3 結果與分析

3.1 村域景觀特征提取結果與分析根據實景三維模型結合村落形態的分類，在24個樣本村落中通過目視解譯的方法可以得出，呈帶狀分布的村落6個，呈散團狀分布的村落11個，呈聚塊狀村落3個，組合狀4個。散團狀村落多分布于地形平坦地區，受地形環境約束較小，村民生活、生產可利用土地面積較大，溝通交流也更加便利，村落整體空間較為宜居，因此美麗鄉村在建設過程中易形成散團狀村落。值得一提的是由于鄉村規劃整合，原本在山間坡地進行造地居住呈散點狀的村落已經在美麗鄉村中消失。

從村落所處的空間序列角度來看，村落空間序列呈現多樣化的分布特征。村落自身與周圍山水林田緊密結合，村落通過空間序列關系將外部環境引入村落內部(圖5)。在實景三維模型中通過調整模型角度，發現村落的整體立面景觀受到村落周邊的山水林田的影響，立面輪廓線和背景由山林構成，同時水系、農田成為村落立面景觀的前景襯托，整體呈現較好的景觀效果[24]。

圖5 空間序列關系

3.2 村落景觀特征提取結果與分析

3.2.1生活空間景觀。

3.2.1.1建筑院落。房屋建筑作為與村民生活最為密切聯系的單元，對村落景觀有著重要的影響作用。金寨縣的民居建筑總體上屬于皖西風貌，特殊地理位置使當地的建筑融合了南北地區的不同特色，房屋的建筑樣式簡潔美觀，墻體以白色為主，屋頂坡度較大，主要以紅色為主，部分采用灰色與山體自然風貌融合協調一致。

院落空間是建筑和公共空間之間的過渡地帶,不同形態村落的院落大小存在一定的差異。對不同形態村落在DP-mapper中進行測圖，獲取單體建筑與庭院面積獲得結果。不同村落形態庭院空間率情況為：帶狀0.376、散團狀0.453、聚塊狀0.406、組合狀0.446。

從總體結果來看，金寨縣美麗鄉村的庭院空間率與普通村落相比處于較高的水平[25]。由于帶狀村落主要沿國道或省道等主要道路分布，房屋之間彼此相鄰，其在房屋建成之后庭院拓展方向主要向前后沿伸，無法向左右方向拓展，因此庭院空間率較低。聚塊狀村落聚落密度較高，庭院可沿伸空間較小，但相比帶狀村落仍有左右方向的拓展空間，因此相比于帶狀村落，聚塊狀村落的庭院空間率較高。同理在聚落密度相對較低的散團狀村落中庭院面積最大。

3.2.1.2道路空間。道路作為村落景觀的骨架，具有聯系村落、承載公共生活的重要功能。根據在線測圖所得數據分析(表2)，在道路空間中帶狀村落空間尺度最大，這是由于帶狀村落多分布于省道或國道兩側，其道路本身較寬，同時由于大型車輛較多，出于安全考慮村民在建設房屋時會適當遠離道路，空間逐漸擴張后，使其成為了圍合感較弱的拓展性空間[26]。村落的用地情況某種程度上也決定了道路空間的尺度情況。當村落空間較為離散時，道路空間的尺度也就越大，因此散團狀村落道路空間相較聚塊狀村落有一定的提升。對道路曲折性的認識有助于保護和延續美麗鄉村特有的風貌，避免鄉村面貌的趨同化。對不同形態的村落道路分為主干道與次級道路進行分析，研究美麗鄉村道路直線率情況，獲取數據如表2所示。

表2 不同村落形態道路空間尺度與道路直線率情況

主干道優先滿足交通出行便利程度，因此相較于次級道路直線率較高。聚塊狀村落中塊與塊之間大多沿地形蜿蜒曲折分布，因此道路直線率較低，但美麗鄉村總體的道路直線率依舊處于較高水平。

3.2.1.3村落可理解度。可理解度體現了村落的整體空間與局部空間一致性關系，其值的大小代表了區域整體的協調性。可理解度為0.5時為分界點，當可理解度>0.5時可理解度較高[27]，村落部分對整體反映較好。不同村落形態類型的村落可理解度為：帶狀0.319 0、散團狀0.383 6、聚塊狀0.333 0、組合狀0.368 0。可以看出金寨縣美麗鄉村村落可理解度較低，這主要與城鎮化進程加快有關。尤其在帶狀村落中，村落中無成型的街巷系統，空間結構不夠完整，因此帶狀村落空間可理解度相比其他類型更低。

3.2.1.4公共場所景觀。金寨縣具有“紅色故里，將軍搖籃”之稱，紅色文化已經滲透進村落的公共場所景觀中，金寨縣美麗鄉村的公共空間景觀多數以紅色遺跡或村委會為中心鋪開，向外延伸至廣場等開闊地帶，在廣場中多配備健身娛樂器材，在村民日常休閑交往過程中有著重要的作用。

生活空間不僅要滿足村民的基本生活，還要提高村民的生活質量。例如在美麗鄉村道路直線率的景觀特征中，可在確保村民出行便利的情況下，根據自然地形適當地對次級道路進行“曲折化”，增加村落整體美感。因此在進行美麗鄉村景觀規劃時，要從整體性考慮，協調景觀之間的影響，結合當地文化特色適地適村的進行設計。

3.2.2生態空間景觀。金寨縣美麗鄉村村落的綠化方式主要分為3種類型，即庭院綠化、道路綠化以及公共場所綠化。院內綠化主要種植以桂花等四季常綠樹種為主，宅前種植具有觀賞性的灌木、花草等植被；路旁大多種植紅葉石楠等易成活、養護成本低的景觀樹木；在村落公共空間種植喬木和鄉土樹種，同時搭配種植灌木、草皮，整體綠化環境充滿層次感[28]。

從村落生態景觀的路徑分析，水體作為村落生態環境因子之一，對于調節村落小環境、小氣候具有十分重要的作用[29]。對水生景觀特征主要從水岸線及水體周邊環境以進行探究。村落的水體形式主要分為2種類型，即點狀水體與線狀水體。線狀水體由河渠組成貫穿整個村落，一般位于村落與農田之間，河流進行農田灌溉，同時將生產空間與生活空間協調的銜接。村落內部的池塘呈點狀分布，水岸線總體較為圓潤，水體周邊有種植柳樹等綠化樹木，與河渠水流之間動靜結合，營造出宜人的水系景觀形態。

美麗鄉村的生態景觀基于宜居性的基本要求，對村落生活環境有著極大的改善，因此在進行美麗鄉村規劃時要注意營造綠色發展、生態和諧的村落氛圍，為村民提供良好的居住環境。

3.2.3生產空間景觀。在農田景觀中，景觀特征主要表現在農田景觀空間層次、農田景觀整潔度等方面[30]。由于金寨縣地形地貌復雜多樣，因此也產生了不同形式的農業種植景觀。平整型農田景觀大多分布在平坦的平原地區由規則塊狀農田組成，與有序的民居建筑形成了協調的空間格局。梯田型農田景觀是指在坡地上分段沿等高線方向建造的階梯式田地，具有蓄水、保土、增產的重要作用[31]。它們與山體地形的結合更加緊密。而復合型景觀則是規整地塊與階梯型地塊相互交織產生的生產景觀。

金寨縣的經濟作物主要為茶葉，在茶葉種植景觀中，茶畦沿山體等高線布設橫向呈現出線條紋理形勢，營造出了充滿鄉土田園氣息的村落景觀，同時也利用茶葉種植，建成了以茶旅結合為主導產業的美麗鄉村建設典范。對突破農業單一產業禁錮，促進產業融合具有重要作用[32]。

4 總結

美麗鄉村景觀建設是一項復雜的多元化工程，在美麗鄉村建設規劃中需要多角度多維度地對村落景觀美學、宜居性等方面進行研究。該研究采用實景三維的方法，對金寨縣美麗鄉村景觀進行了從宏觀到微觀層面的評價研究，基于景觀要素的綜合分析的方法，界定了金寨縣美麗鄉村空間序列空間形態，以及村落“三生空間”景觀的結構特征、布局方式與空間尺度，確定了金寨縣美麗鄉村景觀的空間適宜、形式多樣、生活宜居、生態和諧等特征。在日后的美麗鄉村建設中，關注生活空間的同時，應注重生產與生態空間景觀的挖掘。隨著鄉村景觀建設的不斷深入，新的研究方法不斷出現，不同地區風土人情也具有差異性，要做好景觀規劃，及時對美麗鄉村景觀研究的方法和體系進行更新調整。