馬山水 林世平 楊超

MA Shan-shui，LIN Shi-ping＊，YANG Chao

為解決快速城鎮(zhèn)化帶來的土地資源短缺和城市公共空間品質(zhì)粗糙等問題，我國城市進入以存量空間資源為載體、以提升空間質(zhì)量為主的發(fā)展新階段，城市更新和街景重塑面臨存量提質(zhì)的新要求[1]。植物景觀因其協(xié)調(diào)性高、滲透性強、場所性多樣化等特點，成為城市更新與街景重塑的重要對象[2]。但是，城市植物景觀中分布最廣泛、最具滲透性的種植類型—叢植植物，在實際應(yīng)用中卻存在反復不合理更新現(xiàn)象，且現(xiàn)階段對其質(zhì)量評價的主觀性與模糊性，以及客觀量化評價系統(tǒng)的不完善，導致了不合理更新現(xiàn)象的惡性循環(huán)，進而造成資源浪費[3]。

當下，針對叢植植物的量化研究頗多，研究方法多選取語義解析法[4]、美景度評價法[5]和層次分析法[5～7]等。然而，越來越多的學者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法在處理評價指標時具有很大程度的主觀性與不確定性，比重過大的定性量化導致了評價流程的繁瑣和研究的局限性[8]。而理想解法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，簡稱“TOPSIS法”）作為一種多指標綜合評價方法，能夠依據(jù)數(shù)據(jù)與模型客觀地決策出評價對象的優(yōu)劣，且不受樣本量和評價指標的數(shù)目限制。較其他方法而言，該方法能夠在一定程度上簡化評價流程，降低主觀層面對評價結(jié)果的影響[9～10]。

因此，本研究以叢植植物的視覺觀賞性為例，選取多個指標構(gòu)建評價體系，采用基于熵權(quán)法加權(quán)的TOPSIS法分析數(shù)據(jù)，對叢植植物的視覺觀賞性進行量化評價研究，對結(jié)果加以分析后提出叢植植物景觀空間的提質(zhì)更新建議，旨在為日后的景觀研究提供思路和參考，也希望將更簡單、客觀的評價流程應(yīng)用于實踐中，以減少不合理更新現(xiàn)象的發(fā)生。

1 材料與方法

1.1 樣本選擇及數(shù)據(jù)獲取

基于前期的調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)城市中具有觀賞價值的人工配置的叢植植物主要依托于城市公園綠地和附屬綠地，因此本研究選擇以海口市美蘭區(qū)的3個公園綠地（碧海大道帶狀公園、濱江路帶狀公園和白沙門綜合公園）和海南大學海甸校區(qū)的部分附屬綠地為樣本區(qū)域。為保證數(shù)據(jù)準確性，隨機抽取2020年9—11月的晴天進行數(shù)據(jù)采集，采集時間為10:00—12:00和15:00—17:00。各樣本數(shù)據(jù)采集以景觀主要面向的道路方向為正向。實地調(diào)研數(shù)據(jù)借助皮尺和計算器等工具進行記錄；照片數(shù)據(jù)借助手機橫向拍攝，拍攝高度固定在1.60 m，拍攝角度上下幅度小于15°。樣本面積控制在150 m2以內(nèi)，植物種類不超過10種。

研究共選取51組叢植植物樣本，依據(jù)配置元素種類數(shù)量的不同，將其劃分為3種類型：1）Y型，為叢植植物與1種及以下元素進行搭配，共26個，又分為Z型、J型、D型和L型，其中Z表示僅有植物的搭配類型，J表示植物與建筑搭配類型，D表示植物與地形搭配類型，L表示植物與道路搭配類型；2）E型，為叢植植物與2種元素進行搭配，共12個；3）S型，為叢植植物與3種及以上元素進行搭配，共13個。

1.2 評價方法介紹

1.2.1 評價體系的構(gòu)建

依據(jù)科學性、代表性和可測性等原則[11]，分析叢植植物的整體客觀屬性，結(jié)合相關(guān)研究[11～14]，最終選取5個指標維度，并據(jù)此提出9項影響因子（表1），建構(gòu)叢植植物視覺觀賞性評價體系。依照評價體系對51個樣本的各項指標進行定量化統(tǒng)計，得到原始數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果（表2）。

表1 叢植植物視覺觀賞性的指標因子體系

1.2.2 指標權(quán)重的確定

本研究采用熵權(quán)法對各指標因子進行賦權(quán)。熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，基本原理為根據(jù)指標值提供的信息量來確定指標權(quán)重，指標的信息熵越小，說明其信息量越大，對其賦予的權(quán)重就越大[15]。相較于層次分析法等側(cè)重于主觀的賦權(quán)方法，熵權(quán)法能夠最大限度地實現(xiàn)各指標因子權(quán)重的客觀性和科學性，降低人為因素的影響。熵權(quán)法的基本計算步驟如下：

1）對標準化數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)平移。為消除數(shù)據(jù)量綱影響，對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，但這可能會導致數(shù)據(jù)中出現(xiàn)0。因為后續(xù)計算過程中會出現(xiàn)取對數(shù)的情況，而對小于或等于0的數(shù)字取對數(shù)將無法得出結(jié)果，所以要對標準化后的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)平移，在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上加一個“平移值”[9]。該值為數(shù)據(jù)最小值的絕對值+0.01，從而滿足熵權(quán)法的算數(shù)要求。

2）計算指標的比重Rij。對51個評價對象選擇9個評價指標進行綜合評價，則第j個指標下第i個評價對象的指標值tij的比重Rij為：

3）計算指標的熵值Lj。

4）計算指標的權(quán)重wj。

1.2.3 TOPSIS法的綜合評價

本研究采用TOPSIS法對各樣本的視覺觀賞性進行綜合評價。TOPSIS法的基本原理為：正向化與歸一化原始數(shù)據(jù)后，基于此數(shù)據(jù)找出當前情況下的最優(yōu)與最劣方案，通過比較各對象與最優(yōu)或最劣方案的距離，來評價各對象的優(yōu)劣[16]。TOPSIS法的基本計算步驟如下[17]：

1）確定原始矩陣A。對51個評價對象選擇9個評價指標因子進行綜合評價，數(shù)據(jù)進行正向化，即：

其中，aij表示第i個評價對象的第j個指標因子值。

2）計算歸一化矩陣B。為消除數(shù)據(jù)量綱影響，對A進行歸一化處理，即：

3）計算加權(quán)矩陣C，即：

其中，Cij表示第i個評價對象的第j個指標因子的加權(quán)值。

4）找出最優(yōu)方案C+與最劣方案C-。C+為各指標因子列中最大值的集合，C-為各指標因子列中最小值的集合。

5）計算各評價對象到最優(yōu)方案的距離D+和到最劣方案的距離D-。第i個評價對象到最優(yōu)方案的距離為：

第i個評價對象到最劣方案的距離為：

6）計算各評價對象的綜合評價指數(shù)F，其由大到小的排列順序即為各評價對象的優(yōu)劣次序。第i個評價對象的綜合評價指數(shù)F為：

2 結(jié)果與分析

2.1 評價結(jié)果

2.1.1 權(quán)重的確定結(jié)果

使用Matlab軟件應(yīng)用熵權(quán)法對指標因子進行賦權(quán)，得到各因子權(quán)重值，從高到低依次為：矮灌木類地被植物體積占有率（0.296 2）、水平層次數(shù)占有率（0.156 0）、植物數(shù)量占有率（0.109 6）、色彩變化數(shù)占有率（0.104 9）、垂直層次數(shù)占有率（0.104 4）、植物種類占有率（0.102 3）、色彩豐富度指數(shù)（0.055 0）、綠視率（0.041 7）、視覺熵（0.030 0）。

2.1.2 TOPSIS法評價結(jié)果

使用Matlab軟件對數(shù)據(jù)進行TOPSIS法分析。本研究將各指標值均視為正向化數(shù)值，直接對數(shù)據(jù)值進行歸一化和加權(quán)處理，計算各樣本到最優(yōu)方案的距離D+和到最劣方案的距離D-，求得各樣本的綜合評價指數(shù)F（表3）。按照分數(shù)區(qū)間將各樣本評價后的結(jié)果分為“優(yōu)”（F≧0.03）、“良”（0.03＞F≧0.02）、“中”（0.02＞F≧0.01）、“差”（0.01＞F≧0）4個等級，得到最終綜合量化評價結(jié)果（表4）。該評價結(jié)果與現(xiàn)實表現(xiàn)基本一致。

表3 TOPSIS法評價結(jié)果

表4 等級評價結(jié)果

2.2 評價結(jié)果分析

2.2.1 權(quán)重值分析

由熵權(quán)法結(jié)果可知，9項影響因子中矮灌木類地被植物體積占有率對叢植植物的視覺觀賞性影響最大，權(quán)重達0.296 2，說明從觀賞者角度欣賞叢植植物時，矮灌木類地被植物的多少對其觀賞性的優(yōu)劣評價起決定性作用?？梢?，大片錯落的矮灌木類地被植物的呈現(xiàn)，既會給人以愉悅舒暢的視覺美感，又會在一定程度上增加空間層次感和色彩豐富度。同時對于主景為高大喬木的叢植植物，矮灌木類地被植物作為背景要素，較其他硬質(zhì)類背景要素（鋪裝、建筑等），更令人有親近柔和的心理感受。

水平層次數(shù)占有率的權(quán)重（0.156 0）僅次于前者，高于垂直層次數(shù)占有率的權(quán)重（0.104 4），說明觀賞者更注重叢植植物在水平空間上的結(jié)構(gòu)豐富性。豐富的水平層次有營造空間感、加強距離感和引導視線的作用。在水平層次上搭配不同種類、色彩的植物，能有效提高叢植植物的視覺觀賞性，給人直觀的視覺刺激和享受。

由于視覺熵是人眼對視覺信息復雜性的主觀度量判斷，所以其是一項可以系統(tǒng)性概括景觀整體視覺復雜性的指標。視覺熵對叢植植物的視覺觀賞性影響最小，權(quán)重為0.030 0，說明相較于視覺信息的復雜性，觀賞者更傾向于欣賞景觀的尺度適宜性和色彩豐富性等。這些方面展示的信息量更直觀，會使人產(chǎn)生更多心理感受。

2.2.2 TOPSIS法評價結(jié)果分析

綜合量化評價結(jié)果顯示，在51個叢植植物樣本中，等級為中的樣本有23個，占樣本總數(shù)的45.10%。由此可見，海口市美蘭區(qū)的叢植植物景觀質(zhì)量處于中等水平，觀賞性評價普遍一般。該地區(qū)植物景觀的視覺觀賞性有待更新加強。

1）等級結(jié)果分析

通過分析各等級樣本可知，評價等級為“優(yōu)”的樣本能夠充分利用矮灌木類地被植物增加水平層次上的豐富性，一般具有兩種及以上植物種類的矮灌木叢，且大多選用色彩和形態(tài)不同的灌木進行搭配，例如大片應(yīng)用假連翹Duranta erecta、紅桑Acalypha wilkesiana和朱槿Hibiscus rosa-sinensis等灌木。并且，該等級的樣本都具有完整豐富的結(jié)構(gòu)層次，植物種類多樣且色彩變化豐富，植物有明顯的季相特征，例如木棉Bombax ceiba+輻葉鵝掌柴Schefflera actinophylla+狐尾椰Wodyetia bifurcata+雞蛋花Plumeria rubra ‘Acutifolia’+ 龍 舌 蘭 Agave americana+朱蕉Cordyline fruticosa+變?nèi)~木Codiaeum variegatum+龍船花Ixora chinensis的種植搭配。同時，該等級樣本的管理養(yǎng)護到位，植物生長態(tài)勢和景觀效果保持良好，與周圍建筑、小品、道路等元素結(jié)合巧妙，不顯突兀。此外，比較不同等級的樣本可以看出，植物與兩種及以上配置元素進行搭配的景觀在高等級的樣本中占比明顯居多。

評價等級為“差”的樣本在垂直空間上的結(jié)構(gòu)豐富性不足，大多缺少中間層次，如榕樹Ficus microcarpa+黃蝎尾蕉 Heliconia subulata+朱槿的種植搭配，喬木與地被間缺乏過渡植物，導致大小對比太過明顯，整體有不協(xié)調(diào)之感。且該等級的樣本在色彩配置上也缺乏亮點，多數(shù)植物色彩單一、無明顯季相變化，彩葉植物運用極少，而其他植物顏色相近且尺度不適宜，如低矮椰子Cocos nucifera+雞蛋花+春羽Thaumatophyllum bipinnatifidum的植物配置，給人以堵塞、不通透的觀感。此外，植物生長狀況差，幾乎無修剪養(yǎng)護，整體景觀和環(huán)境不協(xié)調(diào)，與周圍建筑、石頭、水體等元素結(jié)合生硬且突兀等都是該等級樣本普遍存在的問題。

2）樣本結(jié)果分析

通過計算各類型樣本評價結(jié)果可得，在不同配置手法的叢植植物的視覺觀賞性上，E型的平均F值（0.024 1）高于S型（0.018 6）和Y型（0.018 0），說明植物與兩種及以上元素進行搭配的景觀的觀賞效果，優(yōu)于與一種及以下元素進行搭配的景觀，但是配置元素并不是越多越好，植物能夠與兩種元素協(xié)調(diào)搭配、巧妙結(jié)合即可。

同時，分析Y型中各類叢植植物樣本的視覺觀賞性，平均F值從高到低為Z型（0.020 4）、D型（0.019 3）、J型（0.017 8）、L型（0.016 2），說明對于植物與一種及以下元素進行搭配的景觀，純植物搭配的視覺觀賞性優(yōu)于與其他元素搭配。因此，當能與植物進行配置的元素的選取面較窄時，設(shè)計者更應(yīng)從植物本身出發(fā)去提升叢植植物的視覺觀賞性，注重植物的選擇與布置。

3 結(jié)論和建議

在大規(guī)模的城市更新與街景重塑過程中，如果忽視叢植植物景觀的質(zhì)量，一味地根據(jù)主觀判斷去開展更新建設(shè)，在一定程度上反而會破壞城市原有植物景觀，降低城市的公共空間品質(zhì)，浪費重塑所需的物質(zhì)資源。這與以人的需求為核心、對城市存量空間進行合理“提質(zhì)增效”的初衷背道而馳。在此基礎(chǔ)上，對叢植植物質(zhì)量的客觀評價研究顯得尤為重要。

本研究構(gòu)建了含5個指標維度9個變量因子的評價體系，通過對51個樣本進行考察、收集數(shù)據(jù)，結(jié)合應(yīng)用基于熵權(quán)法賦權(quán)的TOPSIS法，對叢植植物的視覺觀賞性進行綜合量化評價。量化結(jié)果驗證了本研究提出的叢植植物視覺觀賞評價模型基本是正確的，且具有可行性的。模型所采用的TOPSIS法可以對不同觀賞效果的叢植植物進行準確區(qū)分，很大程度上排除了人為主觀因素對評價的影響。同時，該模型簡化了叢植植物視覺觀賞評價的工作流程，使指標數(shù)據(jù)的收集處理更為方便、客觀，在一定程度上可為未來植物景觀空間的更新建設(shè)提供依據(jù)，為風景園林行業(yè)景觀評價研究提供思路。

在今后的叢植植物景觀更新建設(shè)中，相較于大面積草坪，可重點關(guān)注矮灌木類地被植物的應(yīng)用，選用不同種類、色彩豐富、形態(tài)多樣的灌木進行較大面積的配置，能在很大程度上提升觀賞美感。并且，設(shè)計時應(yīng)充分考慮到植物與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)程度，可借助已有建筑、道路等元素，巧妙配以地形、小品等元素，營造自然和諧的叢植植物景觀。對于評價結(jié)果為“差”的植物景觀，可進行群落結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與增補，按一定尺度合理配置高中低層植物，注重水平空間的群落層次塑造，以增加景觀的視覺觀賞性。同時，需加強對植物的管理維護，定期修剪，防治病蟲害，保證其生長態(tài)勢，維護景觀視覺效果。