王亞平 尹春航 籍仙榮 王 宇

(1 山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院 濟(jì)南 250101)

(2 山西大學(xué)土木工程系 太原 030013)

0 引言

以往城市空間設(shè)計(jì)中大多重視視覺景觀營造而忽視聽覺環(huán)境設(shè)計(jì)，但是聽覺和視覺感知同時發(fā)生并交互影響，聽覺感知同樣重要。聲景觀研究重視聲音感知，已經(jīng)得到越來越多學(xué)者關(guān)注，研究對象已涉及城市公園[1?3]、城市開放空間[4]、傳統(tǒng)聚落[5]、宗教場所[6?7]等區(qū)域。城市歷史街區(qū)聲景觀直接影響人們的感知體驗(yàn)，在塑造地域文化個性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。有學(xué)者從人文地理學(xué)視角分析文化歷史街區(qū)聲景觀[8]，研究拉薩老城區(qū)聲景觀和城市音標(biāo)，提出歷史地段聲景觀可被作為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保留[9]。因此，城市歷史街區(qū)聲景觀具有重要研究價值和社會意義。

已有聲景觀研究主要通過聲學(xué)測量、定點(diǎn)問卷、聲景漫步、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)等方法獲得主客觀數(shù)據(jù)，并使用聲學(xué)與心理學(xué)方法進(jìn)行分析和評價。這些研究包括通過聲學(xué)測量分析噪聲聲壓級對生態(tài)環(huán)境的影響[10]；通過定點(diǎn)問卷、聲景漫步研究視覺景觀等非聽覺因素對聲景感知的影響[11?14]；通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)評價城市廣場[15]、不同國家城市公園的聲景觀[16]等。但在歷史街區(qū)進(jìn)行四季視聽感知實(shí)驗(yàn)并討論聲景觀影響因素交互作用的研究報(bào)道較少。

圖1 街區(qū)聲壓級分布圖及典型空間照片F(xiàn)ig.1 Sound pressure level distribution map and typical space photographs of historic district

此外，聲元素是聲景設(shè)計(jì)中可以操作的對象，其喜好度研究可以為聲景觀設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。例如，通過現(xiàn)場調(diào)研分析城市開放空間聲景觀元素構(gòu)成[17]，研究宗教空間鐘聲的聲景觀特征[18]；通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)分析城市公園聲元素的聲舒適度[19]，評價水景等聲元素[20?23]，討論水聲對環(huán)境的影響，總結(jié)能夠改善城市空間聲環(huán)境的水聲特征[24?25]；另外還出現(xiàn)鳥鳴聲[26]、葉聲景[27]等自然聲元素研究。以往聲元素喜好度研究大多僅是在現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室中評價，而在兩種環(huán)境中進(jìn)行評價的研究報(bào)道極少。

因此，論文以濟(jì)南老城泉水街區(qū)為例研究城市歷史街區(qū)的聲景觀，比較實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場聲元素喜好度，并通過四季現(xiàn)場視聽感知實(shí)驗(yàn)分析聲景觀影響因素之間的關(guān)系。濟(jì)南老城泉水街區(qū)位于城市中心，平面呈長條形，南北向長約650 m，東西向?qū)捈s150 m。其北端臨大明湖路，南側(cè)臨泉城路，東西兩側(cè)為安靜的居住區(qū)、政府駐地及城市公園。街區(qū)內(nèi)王府池子為傳統(tǒng)聚落，芙蓉街和曲水亭街是商業(yè)街，文廟廣場是宗教空間，百花洲是泉水景區(qū)。建筑布局緊湊，泉水匯聚形成河流水道貫穿其中，形成特色歷史街區(qū)空間。建筑平面及典型空間照片如圖1所示。

1 研究方法

參考以往研究方法，在2017年9月到2018年9月四季的典型時段進(jìn)行聲景觀調(diào)研，測量街區(qū)環(huán)境聲壓級，采集聲景觀漫步數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.1 街區(qū)環(huán)境聲壓級測量

城市步行街的環(huán)境聲壓級對于空間聲景觀的舒適度、放松性、交流性、強(qiáng)度感及空間感均有顯著影響[28]。首先使用BK2260聲學(xué)分析儀測量街區(qū)公共空間四季周末清晨(5:00–7:00)時段的等效連續(xù)A 聲級，傳聲器高度為1.5 m，測量時避開靠近的和偶發(fā)的聲源影響，記錄測量數(shù)據(jù)與時間，并在地圖上記錄測點(diǎn)位置。在街區(qū)公共空間內(nèi)的巷道、泉水景觀區(qū)均勻布置78個測點(diǎn)，并在典型院落內(nèi)設(shè)測點(diǎn)。將街區(qū)平面圖和測點(diǎn)聲壓級輸入GIS 軟件，用數(shù)值插入法繪制街區(qū)四季背景聲壓級分布圖，院落空間按照典型院落數(shù)據(jù)輸入。另外，在秋季中午(11:00–13:00)喧鬧時段再次測量并繪制聲壓級分布圖，比較不同時段的聲壓級分布。

1.2 聲景漫步數(shù)據(jù)采集

參考以往聲景學(xué)實(shí)驗(yàn)方法[29]和景觀視覺評價樣本的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[30]，選擇21 名19 歲左右的建筑系園林專業(yè)一年級本科生，在四季無風(fēng)無雨的周末早上8:00–12:00 之間按照相同路線進(jìn)行聲景漫步。路線貫穿街區(qū)主要泉水景觀區(qū)域，重點(diǎn)調(diào)研其中15個典型測點(diǎn)，見圖1(a)1～15標(biāo)號，包括泉池、河道、街巷、庭院、商業(yè)街等區(qū)域。

首先，采集現(xiàn)場聲環(huán)境客觀數(shù)據(jù)。使用BK2260聲學(xué)分析儀測量聲環(huán)境及典型聲元素的聲學(xué)參數(shù)，使用Roland 高保真錄音機(jī)錄制聲音，使用Sony 攝像機(jī)錄制視頻和拍攝照片。測量和錄制環(huán)境聲音時傳聲器和錄音機(jī)均避開近處和突發(fā)聲源的影響，而測量和錄制聲元素時則盡量靠近聲源，同時記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。由于泉聲相對穩(wěn)定，另外選擇清晨安靜時段錄制和測量動態(tài)泉聲。

然后，采集現(xiàn)場聲元素感知和評價數(shù)據(jù)。聲源感知強(qiáng)度為環(huán)境中聲源強(qiáng)度與出現(xiàn)頻次的綜合影響，調(diào)研前對所有參與者進(jìn)行聲源感知強(qiáng)度評價培訓(xùn)。在現(xiàn)場進(jìn)行聽覺感知，對主要聲源按照感知強(qiáng)度進(jìn)行排序和記錄，對排前五位的聲元素進(jìn)行現(xiàn)場聲喜好度評價。采用五級評分法，如聲元素喜好度的“非常討厭”、“討厭”、“一般”、“喜歡”、“非常喜歡”分別對應(yīng)“?2”、“?1”、“0”、“1”、“2”分。

最后，采集現(xiàn)場視聽感知數(shù)據(jù)。選擇視覺景觀優(yōu)美度、聲環(huán)境安靜度、聲環(huán)境滿意度作為主觀評價量進(jìn)行現(xiàn)場視聽感知實(shí)驗(yàn)。另外定義聲源組成喜好度，將現(xiàn)場各測點(diǎn)感知強(qiáng)度前五位的聲元素喜好度求和，數(shù)值高的測點(diǎn)是由喜好度高的聲源組成，能夠反映環(huán)境聲源組成特性。同樣采用五級評分法評價。參與調(diào)研的學(xué)生均能夠迅速進(jìn)行評價。

1.3 實(shí)驗(yàn)室聲元素評價

除現(xiàn)場聲元素喜好度外，還需要研究無環(huán)境影響下的聲信號本身的喜好度，分析環(huán)境對其評價的影響，為不同環(huán)境中的聲元素設(shè)計(jì)提供參考。聲元素本身的喜好度可以通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)獲得，因此，分別在現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室兩種環(huán)境中進(jìn)行評價，探討兩者之間的關(guān)系。

圖2 濟(jì)南老城歷史街區(qū)聲景觀元素組成Fig.2 Composition of soundscape elements in historic district of old city in Jinan

選擇上述21 名學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行聲元素單聽評價，為避免記憶干擾，實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)場評價兩個星期后進(jìn)行。從采集的聲音中選取有代表性的12 種聲音，在半消聲室內(nèi)使用BK2716 功放連接雙聲道立體聲音箱回放，能夠保證聲音的回放精度，聽音位置的聲壓級與采集位置相同，每種聲音回放15 s，間隔10 s，所有被試都能夠迅速評價。

1.4 主客觀數(shù)據(jù)分析

使用SPSS軟件分析數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行克朗巴哈α信度系數(shù)和KMO效度分析。然后，通過單因素方差分析討論聲元素在現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)室評價的關(guān)系。通過對街區(qū)四季聲環(huán)境滿意度、安靜度、視覺景觀優(yōu)美度、聲源組成喜好度、環(huán)境聲壓級等數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性、方差、交互影響、多重線性回歸分析來探討聲環(huán)境滿意度的影響因素及其相互關(guān)系。

2 研究結(jié)果及討論

2.1 街區(qū)環(huán)境聲壓級分布

對比街區(qū)四季清晨時段聲壓級分布圖發(fā)現(xiàn)其四季變化不大，選擇秋季進(jìn)行討論。秋季清晨時段聲壓級分布如圖1(a)所示，街區(qū)百花洲、芙蓉街緊鄰城市道路處清晨聲壓級在70 dB(A)左右，曲水亭街南段在56 dB(A)左右，王府池子清晨有人活動時在55 dB(A)左右，文廟廣場、起鳳橋、小王府池子等處在40～50 dB(A)之間，其余大部分街道和庭院在35～45 dB(A)之間，說明街區(qū)背景聲環(huán)境安靜。另外，街區(qū)內(nèi)環(huán)境聲壓級與人流量有顯著關(guān)系，在中午(11:00–13:00)時段再次繪制聲壓級分布，如圖1(b)所示，芙蓉街和曲水亭街處聲壓級增至60～75 dB(A)，百花洲在50～70 dB(A)之間，街區(qū)其他巷道和庭院在40～55 dB(A)之間，說明中午時段商業(yè)街處的聲壓級較高，其他區(qū)域仍然安靜。

2.2 街區(qū)聲元素組成

通過聲景漫步調(diào)研街區(qū)聲景觀組成元素，共識別出三大類26 種典型聲元素。三大類聲源分別為自然聲、人活動聲、機(jī)械聲，各聲源組成見圖2。

2.3 聲元素現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)室感知評價

從所有聲元素中選取12 種典型聲音在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行聲喜好度評價，其中包括6 處水景聲、2 處動物聲、2 處人活動聲和2 處機(jī)械聲。使用SPSS 軟件分析這12種聲元素在現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)室評價數(shù)據(jù)，克朗巴哈α信度系數(shù)為0.828，滿足不低于0.8 要求[31]。對現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室聲元素喜好度進(jìn)行單因素方差分析，發(fā)現(xiàn)兩者存在顯著差異(F=22.996，p=0.000)，估算邊界均值圖如圖3 所示，可以看出現(xiàn)場評價結(jié)果顯著高于實(shí)驗(yàn)室評價。分析差異原因，街區(qū)空間的視覺景觀環(huán)境、聲環(huán)境、聲元素組成等各因素都會影響現(xiàn)場評價，環(huán)境正向影響使現(xiàn)場聲元素喜好度顯著高于實(shí)驗(yàn)室單聽評價。

圖3 現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)室評價估算邊界均值圖Fig.3 The estimated boundary means diagram of field and laboratory evaluation

典型聲元素現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室聲喜好度評價均值見表1。鳥鳴聲、鵝叫聲在現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室的聲喜好度都較高，應(yīng)適當(dāng)增加此類聲音。百花洲口琴擴(kuò)聲、電瓶車聲不管是現(xiàn)場還是實(shí)驗(yàn)室評價都較低，應(yīng)減少此類聲音。

將6 處泉聲現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室聲喜好度、聲壓級進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室聲喜好度只與聲壓級具有顯著負(fù)相關(guān)性，皮爾遜相關(guān)系數(shù)r=?0.556(p=0.000)。曲水亭街南段大流速流量跌水聲在現(xiàn)場評分較高，喜好度達(dá)到1.14 分，但是在實(shí)驗(yàn)室僅為?0.57 分；無視覺影響的急速跌水聲自身喜好度較低。文廟前泉水溪流聲在清晨安靜時段距其0.3 m處聲壓級為48.9 dB(A)，聲景漫步時距其3 m處的環(huán)境聲壓級為56.2 dB(A)，實(shí)驗(yàn)室評價0.76分，現(xiàn)場僅為0.14 分，這是因?yàn)樾×魉倭髁康乃曉诼晧杭壿^高的環(huán)境中較難被辨別，雖然實(shí)驗(yàn)室評分較高，但其現(xiàn)場評分較低。庭院流水聲和房屋間流水聲在距其0.3 m處的聲壓級分別為48.8 dB(A)和51.2 dB(A)，而距其3 m 處的環(huán)境聲壓級分別為45.4 dB(A)和44.5 dB(A)，兩者的現(xiàn)場評分分別為1.24 分、1.10 分，實(shí)驗(yàn)室評分分別為1.05 分、0.9 分，在安靜環(huán)境中的小流速流量水聲，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場評價結(jié)果均較高。

表1 典型聲元素現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)室喜好度評價均值Table 1 Average value of field and laboratory preference for typical acoustic elements

2.4 現(xiàn)場視聽感知數(shù)據(jù)分析

首先檢驗(yàn)四季數(shù)據(jù)的信度和效度，克朗巴哈α信度系數(shù)為0.803，KMO=0.827，巴特利特球形檢驗(yàn)近似卡方值為1424.978(p=0.000)，數(shù)據(jù)可信并滿足因子分析要求。再把四季視覺景觀優(yōu)美度、安靜度、聲源組成喜好度、環(huán)境聲壓級與聲環(huán)境滿意度進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)前三者與聲環(huán)境滿意度之間均具有顯著正相關(guān)性，皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為r=0.637(p=0.000)、r=0.370(p=0.000)、r=0.538(p=0.000)，N為1260。環(huán)境聲壓級與聲環(huán)境滿意度具有顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r=?0.254(p=0.000)。此外，環(huán)境聲壓級與安靜度也具有顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為r=?0.651(p=0.000)。

將聲環(huán)境滿意度及其影響因素進(jìn)行多因素方差分析，發(fā)現(xiàn)各因素對聲環(huán)境滿意度的主效應(yīng)差異顯著，估算邊界均值圖如圖4 所示。視覺景觀優(yōu)美度與聲環(huán)境滿意度具有顯著正向直線型關(guān)系，如圖4(a)所示(F=96.941，p=0.000)，可以看出視覺景觀優(yōu)美度越高聲環(huán)境滿意度就呈線性升高，反之亦然。聲源組成喜好度、安靜度與聲環(huán)境滿意度具有正向折線型關(guān)系，如圖4(b)(F=3.702，p=0.005)、圖4(c)(F=10.417，p=0.000)所示，兩者越高聲環(huán)境滿意度越高。環(huán)境聲壓級對聲環(huán)境滿意度估算邊界均值圖如圖4(d)所示(F=2.293，p=0.000)，聲壓級增高則聲環(huán)境滿意度有下降的趨勢，但是在11號測點(diǎn)，如圖中4(d)線框所示，環(huán)境聲壓級為65.9 dB(A)，聲環(huán)境滿意度卻有顯著凸出，分析發(fā)現(xiàn)該處環(huán)境聲壓級主要由急速跌水聲貢獻(xiàn)，水聲提高了現(xiàn)場聲環(huán)境滿意度。

對四季與各因素對聲環(huán)境滿意度交互影響分析，發(fā)現(xiàn)四季視覺景觀優(yōu)美度的交互主效應(yīng)差異顯著(F=3.020，p=0.000)，不同季節(jié)視覺景觀顯著影響聲景觀評價；四季安靜度的交互影響主效應(yīng)差異顯著(F=2.240，p=0.009)，不同季節(jié)安靜度也顯著影響聲景觀評價。

進(jìn)一步將聲環(huán)境滿意度及影響因素進(jìn)行多重線性回歸分析，結(jié)果顯示視覺景觀優(yōu)美度、聲源組成喜好度、環(huán)境聲壓級與聲環(huán)境滿意度之間存在多重線性關(guān)系。自變量解釋了整個因變量變異程度的81.2%(校正的R2=0.812)，建立線性回歸方程如下：

圖4 聲環(huán)境滿意度各影響因素對其的估算邊界均值圖Fig.4 Estimated boundary means diagrams of effect of sound environment satisfaction factors

其中：X1代表視覺景觀優(yōu)美度(p=0.000)；X2代表聲源組成喜好度(p=0.000)；X3代表環(huán)境聲壓級(p=0.000)；1.034代表常量(p=0.000)。

視覺景觀優(yōu)美度、聲源組成喜好度、環(huán)境聲壓級三者的容差(Tolerance)分別為0.753、0.710、0.934，方差膨脹因子(Variance inflation factor,VIF)分別為1.329、1.409、1.070，表明這些變量間不具有共線性，三者均為獨(dú)立變量，對聲環(huán)境滿意度有直接影響。

3 聲景觀設(shè)計(jì)建議

由以上研究結(jié)果可知，聲景觀優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)該包括提高視覺景觀優(yōu)美度、優(yōu)化聲源組成、降低環(huán)境聲壓級等內(nèi)容。提高視覺景觀優(yōu)美度一直以來也是景觀設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。而聲元素是聲景觀設(shè)計(jì)中可以操作的對象，聲景觀設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)是優(yōu)化聲源組成，主要包括減少喜好度低的聲元素、增加喜好度高的聲元素、保護(hù)和發(fā)展具有地域特色的原生態(tài)人文聲元素等內(nèi)容。因此，建議減少街區(qū)內(nèi)交通聲和過大的電子音響聲；在不同環(huán)境中增加能夠產(chǎn)生不同泉聲的泉水景觀；在城市道路附近設(shè)置大流速流量泉水景觀來掩蔽噪聲干擾，但由于其聲音自身喜好度較低，應(yīng)避開住宅等敏感位置，以免形成噪聲干擾；在安靜庭院內(nèi)增加低流速流量泉水景觀來提高聲景觀品質(zhì)；適當(dāng)引入鳥鳴聲、鵝叫聲等聲喜好度較高的動物聲來豐富街區(qū)聲元素類型；還應(yīng)對能夠反映老城區(qū)原生態(tài)聲景觀特征的打水聲、泉水洗衣聲等進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)論

論文以濟(jì)南老城泉水街區(qū)為例，通過實(shí)地測量、聲景漫步、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、心理學(xué)分析等方法研究城市歷史街區(qū)聲景觀。主要結(jié)論如下：

通過聲元素喜好度研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場聲元素喜好度顯著高于實(shí)驗(yàn)室單聽評價(F=22.996，p=0.000)。鳥鳴聲、鵝叫聲在現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室中的聲喜好度都較高，音響聲和交通聲都較低；大流速流量水景聲在現(xiàn)場評分高而實(shí)驗(yàn)室評分低，小流速流量水景聲在實(shí)驗(yàn)室和安靜的環(huán)境中評分較高，但在吵鬧的環(huán)境中評分較低?？梢詫⒋罅魉倭髁克安贾迷诘缆犯浇诒谓煌ㄔ肼?，將小流速流量水景布置在安靜庭院內(nèi)提高聲景觀品質(zhì)。

現(xiàn)場視聽感知實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，聲環(huán)境滿意度與視覺景觀優(yōu)美度、安靜度、聲源組成喜好度之間均存在顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.637(p=0.000)、r=0.370 (p=0.000)、r=0.538(p=0.000)，估算邊界均值圖呈正向線性趨勢；聲環(huán)境滿意度與聲壓級之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為r=?0.254 (p=0.000)，但當(dāng)較高的環(huán)境聲壓級由水景聲貢獻(xiàn)時，其聲環(huán)境滿意度明顯提高。四季與視覺景觀優(yōu)美度、安靜度對聲環(huán)境滿意度有顯著交互差異。聲環(huán)境滿意度與視覺景觀優(yōu)美度、聲源組成喜好度、聲壓級之間存在多重線性關(guān)系，可以建立回歸方程。

由以上結(jié)果可知，應(yīng)從提高視覺景觀優(yōu)美度、優(yōu)化聲源組成、降低環(huán)境聲壓級等方面進(jìn)行聲景觀優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過減少交通聲、增加泉聲、引入動物聲、保護(hù)傳統(tǒng)生活聲等聲元素設(shè)計(jì)來保護(hù)與發(fā)展?jié)侠铣菤v史街區(qū)的特色泉水聲景觀。

論文為聲元素喜好度和聲環(huán)境滿意度研究提供參考。但本次研究中未考慮參與者自身因素對評價結(jié)果的影響，今后應(yīng)進(jìn)一步探討人文差異對聲景觀評價的影響。