張元康，王秀榮，楊 婷,3

（1貴州大學(xué)林學(xué)院，貴陽 550025；2貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴陽 550001；3重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400030）

0 引言

色彩是植物景觀中較為突出的特征之一。植物色彩隨時間的變化而變化，植物景觀色彩是自然界中處于同一時間維度同一空間維度不同植物色彩共同作用的結(jié)果[1-5]。同時，植物呈現(xiàn)的色彩會隨所在環(huán)境因子的變化而變化[6-8]，如影響因子較大的溫度，溫度影響植物的呼吸速率，以此改變植物體內(nèi)的糖分含量，從而影響植物體內(nèi)色素組成，以致植物呈現(xiàn)不同色彩[9-11]。前人主要是探究引起植物色彩變化的環(huán)境因子及生理學(xué)特性，然而植物季相變化與美學(xué)相結(jié)合研究是一個新興研究方向，多集中在研究某一植物色彩與大眾審美之間的關(guān)系[4,12-16]，動態(tài)持續(xù)性變化研究較少。因此，從大眾視角研究植物色彩變化十分必要，近年來景觀評價方法多樣，如層次分析法(AHP)、美景度評判法(SBE)、語義分析法(SD)和人體生理指標(biāo)測量法等在植物景觀評價中應(yīng)用。人的五感中視覺是感知美景最直接有效的方式[17]，視覺感知在景觀評價中占重要地位[18]。其中，美景度評價法是公眾審美為依據(jù)體現(xiàn)大眾的認(rèn)識，美景度評價法是最早由Dinel等[19]于1976年提出的心理物理評價方法，該方法是評價的群體以客觀標(biāo)準(zhǔn)對景觀視覺做出評價，評價計算出相應(yīng)的值為美景度值，表示景觀視覺美的程度[20]。

生活中植物色彩多種多樣，為便于研究需對色彩量化，色彩量化是利用人眼的視覺習(xí)慣特征及輔助軟件將眾多的色彩用幾種色彩體現(xiàn)。筆者以貴陽市122種常用園林植物為研究對象，持續(xù)跟蹤采集植物景觀葉色照片，并運(yùn)用計算機(jī)程序語言量化色彩，從色彩屬性特征角度分析植物季相色彩屬性變化與美景度值之間的關(guān)系，以期為城市植物景觀季相規(guī)劃設(shè)計提供參考。

1 研究區(qū)概況

貴陽市位于貴州省中部、云貴高原黔中中部，東經(jīng)106°07′—107°17′、北緯 26°11′—26°55′，海拔高度約1100 m左右，氣候類型為亞熱帶濕潤溫和型氣候，冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑，落葉植物種類居多，四季呈現(xiàn)的景觀色彩突出，植物色彩變化豐富。

2 材料與方法

2.1 植物照片的采集及選擇

貴陽市面向公眾的綜合性公園有觀山湖公園、河濱公園、黔靈山公園，國家級濕地公園有阿哈湖國家濕地公園、花溪國家城市濕地公園，對其采用實(shí)地調(diào)查法進(jìn)行抽樣調(diào)查，對片狀區(qū)域采用五點(diǎn)取樣法，對線性空間布局區(qū)域采用等距取樣法，根據(jù)植物季相特點(diǎn)及貴陽市園林植物實(shí)際色彩變化情況，2019年3月1日—2020年3月1日進(jìn)行植物跟蹤調(diào)查，并使用相機(jī)每15天記錄一次所有植物的葉色彩變化，并應(yīng)用色彩通行證、R語言對植物照片處理及色彩量化。

2.2 美景度評價法與SBE值

美景度評價法(scenic beauty estimation，SBE)是風(fēng)景質(zhì)量評價法中心理物理學(xué)派的評價方法之一，以彩色照片代表季相景觀，以幻燈片作為景觀評價的媒介，評價者根據(jù)自身審美偏好為樣本照片打分，通過評價者分值計算得到大眾對季相景觀偏好的美景度值。

首先，照片的采集、拍攝方法是利用三腳架將數(shù)碼相機(jī)固定在1.5 m的人眼視水平高度，采用同一相機(jī)和相同拍照模式拍攝，共拍攝照片460張。根據(jù)研究意圖和試驗(yàn)設(shè)想從中篩選能反映四季季相景觀的照片每個季節(jié)24張共96張。其次，將篩選出的96張照片編號，然后打亂制作成幻燈片，借助幻燈片播放照片，獲得大眾對植物色彩的審美態(tài)度，采用喜好度作為評價美景度的指標(biāo)，依據(jù)美景度評價法，采用5等級評分[很喜歡(9～10)、喜歡(7～8)、一般(5～6)、不喜歡(3～4)、很不喜歡(1～2)]。最后，利用式(1)～(2)計算[21]。

式中，MZi表示受測樣本i的各評分等級對應(yīng)正態(tài)分布單側(cè)分位數(shù)f(1-cpk)的平均值，cpk表示評分員給予受測樣本i的評分值為k或者大于k的頻率，f(1-cpk)表示正態(tài)分布單側(cè)分位數(shù)（采用Excel表格中的NORMSINV公式計算[22]），m表示評值的等級數(shù)，SBEi表示受測樣本i的SBE值，BMMZ表示MZi的中位數(shù)。

2.3 葉色色彩量化法

采用迭代法處理確定植物色彩[23]。

（1）一張植物照片，將每一個像素點(diǎn)表示在色彩空間中，一張照片是有限n個像素點(diǎn)xi，i=1,…,n，其色彩信息是x(R,G,B),…,xi(Ri,Gi,Bi)，其中某一點(diǎn)x在給定區(qū)域半徑h條件下的變化向量基本形式表示為M(x)，如式(3)。

式中，sm是半徑為h的三維度區(qū)域，滿足條件的所有y點(diǎn)的集合；k表示在n個樣本中，符合上述條件的有k個點(diǎn)在sm區(qū)域內(nèi)[式(4)]。

（2）計算以點(diǎn)x為中心，h為三維度區(qū)域內(nèi)各維度的向量和M(x)。

（3）確定新的中心點(diǎn)x，x=x+M(x)，以新生成的中心替代原來的中心。

（4）重復(fù)以上第2步和第3步直到M(x)收斂到空間密度最高的地方，以最終的中心點(diǎn)的色彩數(shù)據(jù)值為該區(qū)域的色彩數(shù)據(jù)值。

（5）最終得到的色彩數(shù)據(jù)值是RGB色彩模式，將RGB色彩模式轉(zhuǎn)換為HSB色彩模式，如式(5)～(7)。

式中，R、G、B表示色彩在RGB色彩模式模式下的紅、綠、藍(lán)3個顏色通道的值，MAX表示R、G、B值3個值中最大的值，MIN表示R、G、B值3個值中最小的值。

HSB色彩模式是一種基于人眼的一種色彩模式，色相(H)指在0°—360°的標(biāo)準(zhǔn)色相環(huán)上，按照角度的標(biāo)識代表不同的色彩，其中0°表示紅色、60°表示黃色、120°表示綠色、180°表示青色、240°表示藍(lán)色、300°表示品紅等。飽和度(S)指色彩的飽和度，也稱純度，是指某種顏色色相感明確或含糊不清的程度，用0%～100%的百分比來表示。明度(B)指色彩的明亮程度，用0%～100%度量，0%表示色彩明度最暗為黑色，100%表示色彩最亮為白色。

植物景觀色彩組成主要的計算方式及含義如表1[14]。

表1 植物景觀色彩組成量化指標(biāo)

3 結(jié)果與分析

3.1 植物季相色彩屬性變化特征分析

3.1.1 色相變化特征分析 由圖1可知，植物葉色色相均值隨時間變化而變化，其中春、秋、冬季色相變化較明顯，而夏季色相相對穩(wěn)定，春季（3—5月）色相值分別是96.34°、97.1°、107.88°，說明春季整體景觀葉色變化呈現(xiàn)從黃綠色逐漸向綠色的轉(zhuǎn)變，從暖色系色彩逐漸向冷色系轉(zhuǎn)變，多數(shù)植物初春葉色色彩表現(xiàn)為暖色，給人以溫暖之感；夏季（6—8月）葉色色相值變化相對穩(wěn)定，表明夏季季相變化小，整個季節(jié)前后色彩處于一個相對不變狀態(tài)；秋季（9—11月）葉色色相值先降低后升高，其原因是秋色葉的出現(xiàn)改變了原有色相的變化趨勢；冬季（12月—次年2月）葉色色相值前后變化相對于其他季節(jié)最為突出，變化主要變現(xiàn)為先升高后降低，其中色相升高主要原因是眾多植物葉色在冬季表現(xiàn)為秋色葉色彩，且為暖色系，然而在冬季后期色相值減小主要原因是秋色葉落葉后僅有常綠樹種呈現(xiàn)冬季植物葉色景觀，常綠樹種的葉色色相值相對于秋色葉色相值要小。從變化速率可以看出，4月和1月的色相變化速率突出，其中1月的速率最高為17.56°/月，說明在1月是一年中葉色變化最突出的時期，是觀察色彩景觀變化的最佳時期，同時該時期也是秋色葉的最佳觀賞時期。

圖1 植物葉色色相隨時間變化及變化速率組合圖

3.1.2 飽和度變化特征分析 由圖2可知，植物葉色飽和度整體變化趨勢逐漸減小，其中春季4月飽和度最高，冬季12月飽和度最低，說明隨生長周期的變化，植物葉色確定性逐漸減小，其原因是植物在生長過程中體內(nèi)積累各種色素、糖分等，使葉色在視覺效果上沒有前期的確定可讀性好。從變化速率來看，4月和11月的變化速率快，分別為5.3%/月和6.11%/月，其原因是4月植物生長較快，色彩純度變化快，11月主要是秋色的出現(xiàn)，變化周期短，純度變化速度加快。因此欣賞色彩飽和度變化對景觀的影響主要在4月和11月，4月為高飽和度變化時間段，11月為低飽和度變化時間段。

圖2 植物葉色飽和度隨時間變化及變化速率組合圖

3.1.3 明度變化特征分析 由圖3可知，植物葉色明度變化主要表現(xiàn)為先降低后保持相對穩(wěn)定，其中春季明度下降變化明顯，3月明度是一年中最大為61.35%；11月明度變化表現(xiàn)為變化異常點(diǎn)，原因是秋色葉的出現(xiàn)，明度增加，當(dāng)秋色葉凋零后其余葉色整體明度又下降；冬季葉色明度在1月后開始增加，主要是部分植物開始發(fā)芽，新葉色出現(xiàn)，提高了整體葉色明度水平。從明度變化速率看，2月和4月的明度變化最為突出其相反，2月明度是增加，是冬末初春眾多植物新葉的呈現(xiàn)，葉色表現(xiàn)出高明度色彩，而4月葉片生長成熟，色相變化突出，明度開始減弱。

圖3 植物葉色明度隨時間變化及變化速率組合圖

3.2 色彩構(gòu)成與審美關(guān)系特征

3.2.1 色彩組成與大眾審美之間的關(guān)系 如表2所示，植物葉色色相指數(shù)與大眾審美(SBE)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.327，P<0.01)，當(dāng)植物景觀色相確定性提高或趨同時美景度值降低，在實(shí)際運(yùn)用中增加色相差異大的植物更能提高景觀效果，數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，色相值主要集中在101°往兩端分散，植物色相值在90°—118°占50%，占整個色相環(huán)的7.8%，所以選用色相值在0°—90°或118°—360°之間的植物（表3）更能提高景觀色彩效果，多重比較（圖4）表明，色相指數(shù)在美景度等級為1、3、5級之間組間差異不顯著，且色相指數(shù)越小美景等級越高，然而在美景度等級為2、4級時組間差異顯著，色相指數(shù)越大美景等級越小，說明色相指數(shù)在一個相對中間水平(0.3652≤Ha≤0.4304)變化時對公眾審美影響程度相似，當(dāng)色相指數(shù)大于或小于某個閾值時對公眾的審美影響程度不同。

表2 景觀色彩組成與大眾審美之間的相關(guān)關(guān)系

表3 0°—90°、118°—360°色相區(qū)段值在相應(yīng)持續(xù)時間長度下的植物

圖4 景觀色彩組成與美景度之間的關(guān)系

飽和度指數(shù)與大眾審美呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.422，P<0.01)，表明植物葉色的純潔度越高越受公眾喜愛，以此說明春季景觀較其他季節(jié)景觀更受大眾的喜愛，因?yàn)榇杭灸廴~色彩的純潔度最高，數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示飽和度均值為50.4%。飽和度在均值水平上的植物種類在各持續(xù)時間上占比如表4，飽和度高于平均值且持續(xù)時間在12個月以上的植物占總體的11.63%，主要有垂絲海棠、金葉女貞、石榴、大濱菊等，這些植物是用于提高整體景觀飽和度的主要植物。多重比較（圖4）表明，美景度等級為1、2時組間差異不顯著，飽和度指數(shù)越小越受公眾喜愛，同樣美景度等級為4、5時組間差異不顯著，但與其他組之間差異顯著，美景等級為4、5組間的飽和度指數(shù)差異值比1、2組間飽和度指數(shù)差異小，說明飽和度指數(shù)大于某個閾值(0.3475)時指數(shù)變小反而受公眾喜愛。

表4 飽和度在均值水平上的植物種類在各持續(xù)時間上占比

主色相比與大眾審美呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.327，P<0.01)，表明景觀主要觀賞色彩面積越大越受公眾喜愛。多重比較結(jié)果（圖4）表明，主色相比在美景度等級2、5時組間差異顯著，且主色相比越大越受公眾喜愛，美景度等級為1、3、4時組間差異不顯著但位于等級2、5之間，說明主色相比位于中間某個閾值(0.2217≤Rm≤0.2685)變化時對公眾的影響相似，大于或小于該閾值時影響不同。

鄰近色比與大眾審美呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.207，P<0.05)，說明受大眾歡迎的景觀中色彩要有部分鄰近色彩，因?yàn)猷徑芷鸬秸{(diào)和作用，使整個景觀更和諧。多重比較結(jié)果（圖4）表明，美景度等級之間組間差異不顯著，鄰近色比越高美景等級越大，說明鄰近色比的變化對公眾喜愛程度的影響相同，提高領(lǐng)近色比對提高公眾喜愛程度有效。

對比色比與大眾審美呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.327，P<0.01)，因?yàn)閷Ρ壬梢栽黾泳坝^畫面的層次感和突出主題，有利于中心主題思想表達(dá)。多重比較結(jié)果（圖4）表明，美景度等級為2、5組間差異顯著，且是對比色比中的最大值和最小值，在等級1、3、4組間差異不顯著，說明對比色比處于某個閾值(0.2217≤Rc≤0.2685)變化時對公眾影響程度相似，在閾值之外變化時影響程度不同。

3.2.2 色相組成與美景度值之間的關(guān)系 由表5可知，景觀色彩美景度與H-6（黃綠色）呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，表明景觀中黃綠色所占視覺面積越大時景觀越受公眾的喜愛，這與春季景觀比其他季節(jié)更受公眾喜愛的結(jié)論一致，因?yàn)榇杭灸廴~中所含黃綠色成分多，在植物應(yīng)用中可選擇黃綠色持續(xù)時間較長的植物，代表植物有細(xì)葉美女櫻、玫瑰、大吳風(fēng)草、迷迭香、欒樹、萼距花、柞木、樸樹、杜鵑、冷水花。多重比較結(jié)果（表6）表明，H-6黃綠色在美景度等級之間差異不顯著，故景觀中黃綠色比的變化對公眾喜愛程度的影響相似。

表5 色相等級占比與美景度值之間的相關(guān)關(guān)系

表6 各色相等級比與美景度多重比較

景觀色彩美景度與H-10（藍(lán)綠色）、H-11（藍(lán)綠色）呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明景觀中色彩為藍(lán)綠色的色彩組分占比越高越不利于景觀色彩的表達(dá)。多重比較結(jié)果（表6）表明，藍(lán)綠色在美景度等級為2、3時組間差異不顯著，但對其他組來說差異顯著，說明藍(lán)綠色在某個閾值范圍內(nèi)對公眾喜愛程度的影響相似。

景觀色彩美景度與H-12（綠青色）呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明綠青色在景觀色彩中占的比例越小，景觀越受公眾的喜愛。多重比較結(jié)果（表6）表明，綠青色在美景度等級3、4組間無顯著差異，然而其他組間差異顯著。

景觀色彩美景度與H-15（中藍(lán)色）、H-21（品紅）呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明景觀中的這2種色彩的組分越小時，景觀越受公眾喜愛。多重比較結(jié)果（表6）表明，美景度各等級之間組間無顯著差異，說明量的變化對公眾喜愛程度影響不大。

景觀色彩美景度與H-16（中藍(lán)色）、H-17（藍(lán)色）、H-18（靛青色）呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明景觀中的這3種色彩的組分越小時，景觀越受公眾喜愛。多重比較結(jié)果（表6）表明，美景度等級2與其他組都表現(xiàn)出顯著差異，且等級2的成分比最高，說明景觀中這3個色彩的組分過高可以稍微提高公眾喜愛程度；從美景度等級1、3、4、5組間差異變化看，中藍(lán)色占比處于中間水平組間差異顯著，當(dāng)變化為靛青色處于中間水平組間差異不顯著，僅有最低水平的組間差異顯著，說明景觀中的色彩從中藍(lán)色向靛青色變化時對大眾喜愛程度的影響程度相似。

4 結(jié)論

植物季相色彩屬性呈現(xiàn)規(guī)律性變化，色相變化明顯特點(diǎn)為春季增加、夏季相對穩(wěn)定、秋冬季波動，其中4月景觀色彩色相值明顯增加，由原來的暖色系色彩變?yōu)槔渖?，然?月色相值表現(xiàn)為明顯的降低，主要是秋色葉的變化；飽和度變化整體趨勢為下降趨勢，主要是植物生長色素的積累，使葉片純度下降，其中變化突出的時間為4月和11月，原因是4月葉片生長期旺盛變化快，11月葉片凋零同樣促使葉色飽和度再次較快下降；明度變化表現(xiàn)為先降低后穩(wěn)定再增加，變化突出的時間是4月和2月，其中4月是葉片成熟引起，2月是新葉的出現(xiàn)改變原有的整體景觀明度。

色相隨時間變化的波動情況與大眾審美呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.327，P<0.01)，且組間差異明顯，說明景觀中色彩種類越多、變化相對固定，越受公眾的喜愛，增加玫瑰、紅花繼木、四季秋海棠、沿階草、十大功勞等葉色保持相對固定的觀色葉植物，減小植物景觀色相變化情況；飽和度隨時間變化的波動情況與大眾審美呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.422，P<0.01)，組間差異顯著，使用金盞菊、白蘭、垂絲海棠、大濱菊、雞冠花、金葉女貞等高飽和度變化植物有助提高景觀觀賞特性；色彩構(gòu)成指標(biāo)中，隨時間變化與大眾審美呈正相關(guān)關(guān)系的包括主色相比(r=0.327，P<0.01)，且組間差異明顯；對比色比(r=0.327，P<0.01)，且組間差異明顯；鄰近色比(r=0.207，P<0.5)，且組間差異不顯著。

景觀色彩美景度與黃綠色(H-6)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，組間比較無顯著差異，增加細(xì)葉美女櫻、玫瑰、大吳風(fēng)草、迷迭香、欒樹、萼距花、柞木、樸樹、杜鵑、冷水花、木瓜等黃綠色植物可增加人們的喜愛程度，受眾歡迎度隨黃綠色占比增大而增大。景觀色彩美景度與藍(lán)綠色和綠青色呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，且組間差異顯著，如月見草、旱金蓮、十大功勞、金佛山莢蒾、牽牛這類植物在景觀中少有點(diǎn)綴可增加景觀效果，但在景觀中的視覺面積過大時反而減小觀賞吸引力，該色相景觀視覺面積增加過程對景觀吸引力的程度影響不同，面積增加較大時較突出。景觀色彩美景度與藍(lán)色和靛青色呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且組間差異明顯，該色相主要體現(xiàn)在花色上，細(xì)葉美女櫻、韭蓮、紫嬌花、藍(lán)花鼠尾草、迷迭香等植物開花時適當(dāng)點(diǎn)綴可以提高景觀觀賞特性，從相關(guān)性得出色相占比越小時美景度越高，然而從表6看出該色相視覺面積過小時削弱觀賞特性。

5 討論

植物季相主要以葉色的變化呈現(xiàn)，葉色的變化受環(huán)境的變化影響較為突出，定量分析色彩相對困難。但從大尺度宏觀變化看，季相整體色相值隨時間變化逐漸變大，在秋季是最為明顯，原因是秋季秋色葉變化速率較快，飽和度和明度都逐漸減小。這與張喆[24]得出的秋冬季隨月份時間變化，森林色彩中黃色系色彩和黃色系色彩逐漸增加，飽和度逐漸減小結(jié)論一致。

色彩構(gòu)成是色彩的相互作用，以繁化簡，以規(guī)律構(gòu)建關(guān)系，是藝術(shù)設(shè)計的理論之一，能夠影響人的心情。本研究中，對公園植物景觀色彩美景度產(chǎn)生主要影響色彩構(gòu)成要素有色相指數(shù)、主色相比、對比色比。這與史克[25]得出的色相指數(shù)、主色相比、冷暖對比是影響哈爾冰城市公園色彩美景度的主要因素結(jié)論一致。

此外，本次研究是以園林植物為研究對象，分析色彩構(gòu)成在變化中屬性變化與大眾審美之間的關(guān)系，主要對量化的色彩屬性值與大眾審美進(jìn)行分析，尚未考慮植物配植與色彩量化之間的關(guān)系，這將在后續(xù)研究進(jìn)一步討論。