劉濱誼 楊軼倫

1 理論研究

1.1 基本概念和研究起點

城市街道是人們動態(tài)觀察城市面貌和快速建立城市印象的窗口[1]，街道的物理組成要素隨著城市的發(fā)展而越加豐富，現(xiàn)代人對于街道空間視覺感知的主要來源已不再或不僅是靜態(tài)街景畫面與空間，而是在行進中觀察和感知到的動態(tài)街景。相比于靜態(tài)感應，動態(tài)感應對街景提出了更高的要求，如果城市街道空間規(guī)劃設計不當，將容易引發(fā)視線紊亂、方向感減弱、空間感壓抑、空間界面同質化等現(xiàn)代城市街景視覺感應問題，進而影響居民的生活體驗和身心健康[2]。因此，研究街景動態(tài)感應極為必要，能夠為現(xiàn)代街道景觀設計提供重要依據(jù)。

本研究關注街景的動態(tài)景觀視覺感應，將街景的物理組成要素固定，重點研究人們的動態(tài)視覺觀察結果，即人們對客觀街景的主觀感受與反應。街景動態(tài)視覺觀察可以定義為在一系列觀察點所觀察到的景觀集合。因此本研究設定，在任一觀察點的觀察是一個動態(tài)累積的過程，即以此點為“圓心”對周圍街景進行360°的動態(tài)環(huán)視，這種動態(tài)環(huán)視正是本研究關于街景動態(tài)感應研究的基礎和起點。

1.1.1 動態(tài)環(huán)視感應機理

街景視覺感應的“動態(tài)”包括觀察視角和觀察位置兩方面的動態(tài)變換[3]。前者是人們在街道中駐足時對周邊空間的環(huán)視觀察和感受，通過各方向的視覺刺激引發(fā)生理和心理反應，由若干局部街景畫面拼合出完整的街道空間印象；后者是由人們在街道中行進時的位移所引發(fā)的景象變化的“序列”觀察感受，由人們在觀察點及其前、后點三者所見共同形成，作用機理更加復雜。本研究致力于探索前一種動態(tài)環(huán)視感應過程，主要假設如下：1）環(huán)視的各方向景觀感受并非等量齊觀，而是呈現(xiàn)出一個或多個別具吸引力的主景或視覺焦點，進而“自造”出主要視軸，產生明確的方向感；2）同類視覺要素的重復出現(xiàn)將加深人們對該要素的印象累積，進而產生對該要素在可見視域中完全占比的視覺感受，產生主景意象；3）各方向上的景觀內容和質量的差異可能會帶來心理的聯(lián)想和對比，包括格式塔完型心理①、“少女-老婦式”傾向性認知心理②等，從而改善或破壞總體視覺感受體驗。這3項假設是動態(tài)環(huán)視感應過程的核心，探索其中的量化關系是本研究的重點。

1.1.2 街道景觀視覺評價

城市街景的物理組成要素可分為天際線、沿街建筑立面、路面、街道家具、植物、行人6類[4]。目前圍繞城市街景景觀視覺評價的研究大致包含7個方面：天際線輪廓形態(tài)、空間通視程度、空間層次、視覺空間形態(tài)、視覺空間開敞度、景觀視覺空間綜合、景觀視覺與其他因素的綜合?，F(xiàn)有研究主要存在3個問題：1）多聚焦于街道物理空間的識別和計算，少有對景觀視覺感受機理、原理等深層因素的發(fā)掘；2）針對街景視覺感受的評價標準和指標普遍源于主觀經驗且趨于復雜，說服力和實用性不足[5]；3）多用靜態(tài)照片模擬單一視角下的街景，可能造成信息缺失，難以還原三維空間的全方位動態(tài)環(huán)視感應，在現(xiàn)代城市街道空間中具有局限性。綜上，現(xiàn)有研究缺乏客觀組成與主觀感受二者間的關聯(lián)性探索，且鮮有考慮街景動態(tài)環(huán)視感應。

1.1.3 風景曠奧理論

曠奧概念最初由宋代柳宗元提出，概括了關于人對風景游賞空間的感受。馮紀忠[6]于1979年提出將曠奧作為風景空間感受的評價標準的設想，旨在用于風景資源的規(guī)劃實踐[7]。在此基礎上，劉濱誼[8]對風景曠奧評價進行了較為系統(tǒng)的研究，將傳統(tǒng)曠奧概念與現(xiàn)代景觀分析理論相結合，從客觀物理空間到主觀心理精神空間，以主客結合的風景空間評價為核心，創(chuàng)立了風景曠奧度及其評價模型。此后，在風景曠奧理論總指導下，相關學者對其進行了拓展和量化研究，包括景觀空間視覺吸引要素及其機制[9]、運用統(tǒng)計分析構建的濕地景觀視覺感受模型[10]、城市街道客觀組成要素的主觀美學評價[11]和視覺感受影響[12]的關鍵因素、高密度城市人居景觀視覺網(wǎng)絡評價方法和機理[13]等。人對曠奧的感受體驗是評價的關鍵，因此需要探明特定空間類型下人對于曠奧的視覺感受作用機理，建立主客感應量化關系，提出科學的曠奧度算法。

根據(jù)風景曠奧理論，本研究將城市街景曠奧評價分為主觀評價、客觀評價和主客結合評價3種，厘清評價標準和指標；通過統(tǒng)計分析，建立街景動態(tài)環(huán)視感應過程中的主客感應量化關系；依托主客感應機理，對城市街景開展量化評價。

1.2 曠奧評價標準和指標

1.2.1 評價標準

曠奧評價是主客結合的過程，評價標準分為客觀和主觀兩類?？陀^評價由物理空間環(huán)境性質決定，評價標準對應了城市街道空間物理構成特性；主觀評價由客觀視覺刺激引發(fā)的身心反應形成，評價標準對應了城市街景視覺環(huán)境感受體驗和存在問題。主觀感受評價會受到客觀存在評價的影響，其主客感應量化關系正是后續(xù)研究的核心問題。

1）客觀評價標準。參考已有研究對城市街景視覺環(huán)境的測量方法[13]，結合動態(tài)環(huán)視感應特點，總結歸納出4項城市街景曠奧客觀評價標準（簡稱“四度”）：開敞度、可視度、變化度、自然度。開敞度表示街景視覺環(huán)境的開闊程度，與街道空間的尺度比例以及可見天空面積有關；可視度表示街景視覺環(huán)境中視線控制能力的大小，與視覺焦點數(shù)量和可見距離有關；變化度表示街景視覺環(huán)境的多樣化程度，與天際線和環(huán)境色彩有關；自然度表示街景視覺環(huán)境的非人工化程度，與街道的植物綠化要素有關。

2）主觀評價標準。參考已有研究對曠奧感受描述語匯的梳理成果[13]，對應城市街景視覺環(huán)境亟待解決的四大問題，篩選出4項城市街景曠奧主觀評價標準（簡稱“四感”）：明晰感、通透感、輕松感、豐富感。明晰感表示街道環(huán)境給人帶來的景物明確和清晰程度；通透感表示街道環(huán)境給人帶來的視線可見程度和方向暗示強度；輕松感表示街道環(huán)境給人帶來的放松舒適程度；豐富感表示街道環(huán)境給人帶來的感受種類多寡的程度。

1.2.2 評價指標

將評價標準細化為可測量的評價指標，用于開展量化實驗和數(shù)據(jù)分析。

1）客觀評價指標。既有的視覺評價指標可分為兩大類，第一類針對單個視覺觀察點而言，如天穹面積占比；第二類針對整個視覺環(huán)境而言，如街道寬高比（DH比），而強行將兩類評價指標置于同一語境下進行分析研究并無意義。本研究從單個觀察點出發(fā)，通過大量采樣點的數(shù)據(jù)分析得出整體環(huán)境中的指標分布，因此在篩選指標時，結合動態(tài)環(huán)視感應特點，將其向第一類轉化。

基于城市街景視覺環(huán)境的客觀評價標準“四度”，參考既往研究[12]，結合動態(tài)環(huán)視感應的量化要求和可操作性，篩選出9項客觀評價指標（表1），其中有些涉及主客結合評價，單憑儀器無法測量，故本研究僅提出作為理論參考。各指標與評價標準的從屬關系并非絕對的，某一指標可能會對多項評價標準同時產生影響，需辯證看待。

2）主觀評價指標。采用語義分析法對主觀評價標準“四感”進行兩極分類，作為主觀評價指標（表2）。本研究首先通過抽樣問卷調查的方式收集主觀評價指標數(shù)據(jù)，而后對主客觀評價指標數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出主客觀評價指標之間的數(shù)學計算關系，再將分析結果推廣至全體樣本。

表2 城市街景曠奧主觀評價標準和指標Tab. 2 Subjective evaluation criteria and indicators for Kuang-ao degree of urban streetscape

綜上，將城市街景動態(tài)環(huán)視曠奧度設定為4項主觀評價指標的數(shù)據(jù)平均值，這種景觀視覺評價測度適用于現(xiàn)代城市街景環(huán)境，考慮了動態(tài)環(huán)視感應機理，綜合了主客評價結果，可為城市街景視覺環(huán)境的優(yōu)化提供參照（圖1）。

1 城市街景動態(tài)環(huán)視曠奧度研究框架Research framework for Kuang-ao degree in dynamic circular viewing of urban streetscape

2 實驗測定

2.1 研究區(qū)域

本研究選取上海虹橋商務區(qū)的核心區(qū)作為研究區(qū)域。上海虹橋商務區(qū)位于上海西部，總面積151.4 km2，主功能區(qū)面積26.3 km2，核心區(qū)面積4.7 km2。由于臨近虹橋機場，該區(qū)域大多數(shù)建筑的地面高度限制在43 m以下，地下空間通過21條地下通道全部連通，在局部地塊間設有空中連廊，形成了類型豐富的現(xiàn)代化城市街道空間，符合本研究所需。

2.2 數(shù)據(jù)收集

2.2.1 全景照片采集

根據(jù)城市空間人性尺度理論[16]，筆者以40 m為平均采樣間距[17]，采集研究區(qū)域內的街景照片，這一間距尺度能在減少重復的同時保證視覺感受變化的精細度。為了最大程度還原某一采樣點處的視域球面所覆蓋的街景畫面，需采集360°全景照片并以球面模式動態(tài)查看，為城市街景曠奧主客觀評價指標的測定提供可能。筆者運用實地拍攝和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抓取[18]2種方式，借助谷歌街景APP、百度街景API和Python技術，在地面、空中、地下街道中分別等間距拍攝和抓取了260、63、45個采樣點的全景照片，共計368個樣本。

2.2.2 客觀評價指標測定

受技術條件限制，本研究選取天穹面積占比、建筑立面面積占比、平均DH比、平均水平通視距離、天際線曲折度、色彩豐富度、綠視率7項客觀評價指標進行測定。采用SegNet算法對全景照片進行語義分割，運用Rhino軟件和Grasshopper插件對研究區(qū)域內的建筑物和其他組成要素進行空間建模，分別計算各項指標數(shù)據(jù)。

2.2.3 主觀評價指標測定

1）問卷設計。本研究采用讓受試者在互聯(lián)網(wǎng)上觀看照片的方式開展問卷調查，測定研究區(qū)域內的曠奧主觀評價指標數(shù)據(jù)。為提高實驗效率，筆者按照空間均勻分布原則，抽取了10個街道采樣點，抽樣數(shù)量有限但仍具備一定的代表性。借助百度VR平臺，將各點對應的全景照片以動態(tài)觀看的球面模式展現(xiàn)給受試者，并要求受試者滑動觀看完整的360°街景后再進行評價作答。筆者通過語義分析法，對曠奧主觀評價指標進行分類，以5段測度法設置評分選項，邀請景觀、建筑、規(guī)劃等專業(yè)[19]的學生進行問卷調查，并詢問受試者的曠奧主觀感受。將參與人數(shù)控制在30人，使結果具備高度的內部一致性[20]。

2）問卷收集。筆者于2021年9月初通過網(wǎng)絡發(fā)放調查問卷，最后收回答題時間大于100 s的有效問卷共30份。將每份有效問卷中每道題各個選項的評分數(shù)據(jù)平均值作為調查結果。抽取的10張街景照片的主觀評價指標評分平均值均在1～5波動，數(shù)據(jù)質量滿足后續(xù)分析要求。

3 結果分析

3.1 曠奧主客相關關系

運用SPSS軟件，對10個抽樣點的街景客觀評價指標運算結果和主觀評價指標調查結果進行相關性分析，探究4項主觀評價指標與7項客觀評價指標之間的相關關系，使用Pearson相關系數(shù)表示相關關系的強弱情況（表3）。

表3 抽樣點曠奧主客觀評價指標的相關性分析Tab. 3 Correlation analysis of subjective and objective evaluation indicators for Kuang-ao degree in sampling points

結果表明，對曠奧主觀感受影響最大的曠奧客觀評價指標依次為色彩豐富度＞綠視率＞平均水平通視距離＞建筑立面面積占比＞天穹面積占比，而平均DH比和天際線曲折度對曠奧主觀感受無顯著影響。

3.2 曠奧主客感應量化

3.2.1 線性回歸分析

對存在相關關系的曠奧主客觀評價指標分別進行線性回歸分析（圖2），量化分析動態(tài)環(huán)視感應。

情況 7.5 若f3(v)=4,此時最壞的情況是v點關聯(lián)5個6-面,4個(3,3,9)-面(兩兩不相鄰),v的鄰點均為3-點,且它的非三角鄰點關聯(lián)著一個3-面。根據(jù)引理5和權轉移規(guī)則R2.1中3度點優(yōu)先取得它非三角6+-鄰點的權值。故這4個三角形在最壞的情況下是3個窮面,一個富面(或兩個半窮面兩個窮面),它們從9-點v獲得的總權值為 由R1,R2.1,R3.3及最壞3-面9+-點情形得

1）天穹面積占比會對通透感產生正面影響，說明在動態(tài)觀察街道環(huán)境時，連續(xù)可見的天空可以緩解人的心理閉塞感，使環(huán)境顯得開闊。在0.15～0.35范圍內，天穹面積占比的增加能顯著提升通透感，解釋了其51.5%的變化原因（圖2-1）。

2）建筑立面面積占比會對通透感產生負面影響，說明街道中某一點的目視范圍存在過多的建筑立面會遮擋人的視線，減小視線可及范圍，帶來心理閉塞感。在0～0.40范圍內，建筑立面面積占比的增加顯著降低了通透感，解釋了其57.3%的變化原因（圖2-2）。

3）平均水平通視距離會對明晰感和通透感產生正面影響，且對二者的影響力相近，說明在街道中環(huán)顧四周時，較大的水平視線控制范圍有助于提升人的方向感知能力，也能使環(huán)境顯得開闊。在0～400.00 m范圍內，平均水平通視距離的增加能顯著提升明晰感和通透感，分別解釋了其41.7%和40.2%的變化原因（圖2-3、2-4）。

4）色彩豐富度對“四感”均會產生正面影響，且影響力相近，說明色彩對于視覺感受的影響占比很大，在街道中不斷受到豐富色彩的刺激能幫助人更好地判斷方向，使環(huán)境顯得更加開闊，緩解人內心的壓抑感和單調感。在10.00～30.00范圍內，色彩豐富度的增加能顯著提升明晰感、通透感、輕松感和豐富感，分別解釋了其55.1%、56.4%、52.4%和42.8%的變化原因（圖2-5～2-8）。

5）綠視率會對輕松感和豐富感產生正面影響，且對二者的影響力相近，說明目視可見的植物要素能改善街道空間的壓抑氛圍并豐富人的視覺感受。在0～0.20范圍內，綠視率的增加能顯著提升輕松感和豐富感，分別解釋了其44.8%和42.3%的變化原因（圖2-9、2-10）。

2 抽樣點曠奧主客觀指標的線性回歸分析Linear regression analysis of subjective and objective evaluation indicators for Kuang-ao degree in sampling points

6）平均DH比和天際線曲折度對曠奧主觀感受無顯著影響，可能原因如下：第一，空間模擬只考慮了建筑體量，忽略了其他街道組成要素（如植物），計算結果失真；第二，兩者的概念和算法無法充分描述視覺感受，有待進一步研究；第三，在全景照片的動態(tài)觀看視角下，這兩者對視覺感受的影響不明顯；第四，實驗場地內建筑高度普遍較低且接近，這兩者對視覺感受的影響力有限。

3.2.2 偏最小二乘法回歸分析

表4 抽樣點曠奧主客觀評價指標的回歸關系表達式Tab. 4 Regression relationship expression of subjective and objective evaluation indicators for Kuang-ao degree in sampling points

3.3 曠奧主客結合評價

3.3.1 評價結果

基于PLS回歸分析結果，以地面街景為例，將260個采樣點的曠奧客觀評價指標數(shù)據(jù)代入，計算各點的曠奧主觀評價指標數(shù)據(jù)并將其可視化，作為街景曠奧評價的依據(jù)（圖3）。結果顯示研究區(qū)域外圍的明晰感較高，表明這些區(qū)域空間界面清晰，視覺焦點突出，視線不易混亂；內部街道的明晰感較低，表明這些區(qū)域視覺元素多樣化，難以捕捉視覺焦點（圖3-1）。研究區(qū)域外圍和內部街道中段的通透感較高，表明這些區(qū)域的視線受到較多限定，方向感強烈；道路交叉口處的通透感較低，表明這些區(qū)域的視線限定較少，方向感不明顯，容易迷失（圖3-2）。研究區(qū)域外圍和道路交叉口處的輕松感較高，表明這些區(qū)域色彩多變、綠化充足，給人以輕松愉悅之感；街道中段的輕松感較低，表明這些區(qū)域的色彩單一、綠化缺乏，空間壓迫感強（圖3-3）。研究區(qū)域外圍和道路交叉口處的豐富感較高，表明這些區(qū)域視覺體驗多樣；街道中段的豐富感較低，表明這些區(qū)域的視覺體驗單一（圖3-4）。

3 地面街景曠奧主觀評價指標計算結果分布Distribution of calculation results of subjective evaluation indicators for Kuang-ao degree of ground streetscape3-1 地面街景明晰感計算結果分布Distribution of calculation results for sense of clarity of ground streetscape3-2 地面街景通透感計算結果分布Distribution of calculation results for sense of transparency of ground streetscape3-3 地面街景輕松感計算結果分布Distribution of calculation results for sense of relaxation of ground streetscape3-4 地面街景豐富感計算結果分布Distribution of calculation results for sense of richness of ground streetscape

而后，取“四感”的平均值作為地面街景動態(tài)環(huán)視曠奧度的評價結果，結果顯示研究區(qū)域外圍和道路交叉口的地面街景曠奧度總體較高，視覺感受較好；街道中段的地面街景曠奧度總體較低，視覺感受一般（圖4-1）。同理，將空中和地下街道的曠奧客觀指標數(shù)據(jù)代入，計算各點的曠奧主觀指標數(shù)據(jù)，得出研究區(qū)域曠奧度分布狀況并將其可視化。結果顯示研究區(qū)域東西兩側的空中街景曠奧度較高，視覺感受較好；研究區(qū)域中部的空中街景曠奧度較低，視覺感受一般（圖4-2）。研究區(qū)域中部的地下街景曠奧度較高，視覺感受較好；研究區(qū)域東西兩側的地下街景曠奧度較低，視覺感受一般（圖4-3）。

4 不同街景曠奧度分布Distribution of Kuang-ao degree of different streetscape4-1 地面街景曠奧度分布Distribution of Kuang-ao degree of ground streetscape4-2 空中街景曠奧度分布Distribution of Kuang-ao degree of aerial streetscape4-3 地下街景曠奧度分布Distribution of Kuang-ao degree of underground streetscape

以地面街景為例，對單個觀察點而言（圖5），曠奧度排名第一的觀察點位于研究區(qū)域東側一處道路交叉口，此處靠近機場，遠離高大建筑物，能見度良好，視覺感受開闊，且天空可見面積較大，道路綠化充足（圖5-1）；曠奧度排名第二的觀察點位于東側一段道路中部，環(huán)境和上一觀察點類似，但綠化要素略少（圖5-2）；曠奧度排名第三的觀察點位于東側一處道路交叉口附近，此處靠近建筑物，更接近典型的城市道路環(huán)境，雖不如前2處開闊，但道路綠化形式豐富、色彩鮮艷，且建筑物立面材質多樣（圖5-3）。曠奧度排名倒數(shù)第三的觀察點位于西北側一段道路中部，此處位于街區(qū)內部，平均水平通視距離有限，天空可見面積較少，視覺感受閉塞，道路綠化缺乏，建筑立面連續(xù)不斷且形式單一，單調乏味（圖5-4）；曠奧度排名倒數(shù)第二的觀察點位于西北側一段道路中部，和上一處觀察點類似，但天空可見面積稍大（圖5-5）；曠奧度排名倒數(shù)第一的觀察點位于西北側一段道路中部，此處不僅靠近連續(xù)的建筑物，且存在空中連廊，遮擋了更多天空可見面積，使空間感受更加逼仄，同時道路綠化幾乎沒有，缺乏生氣（圖5-6）。綜上，基于客觀計算得到的曠奧評價結果基本符合主觀認知，具備一定的合理性。

5 地面街景曠奧度極值點全景照片Panoramic photos of extreme points of ground streetscape Kuang-ao degree

3.3.2 優(yōu)化策略

根據(jù)評價結果，參考曠奧度排名靠前的點位數(shù)據(jù)，對城市街道空間提出如下指標優(yōu)化參照（表5）。

表5 不同街景曠奧客觀評價指標優(yōu)化參照Tab. 5 Reference for optimization of objective evaluation indicators for Kuang-ao degree of different streetscape

1）對單個觀察點來說，不必也無法強求在各項客觀評價指標上都能達到較好的水平，但可以根據(jù)空間重要性和規(guī)劃設計意圖來確定不同觀察點的優(yōu)化要求。

2）對于展示性和樞紐性的重要街道空間節(jié)點，需要對各項客觀評價指標都提出較高要求。

3）對于聯(lián)系性和輔助性的一般街道空間，可在滿足基本設計要求的基礎上，酌情對若干項客觀評價指標提出要求。

4）在既有街道改造提升中，可基于現(xiàn)狀評價結果將優(yōu)化任務細分；在新建街道規(guī)劃設計中，可將這些指標納入空間設計總體導則加以考慮。

5）基于曠奧客觀評價指標優(yōu)化參照，按指標影響權重排序，從色彩、綠化、可視距離和空間尺度這4個方面提出具體的優(yōu)化策略（表6）。

表6 不同街景優(yōu)化策略Tab. 6 Optimization strategies for different streetscape

4 結語

本研究以城市街道景觀視覺感應為對象，探索了街景動態(tài)環(huán)視感應機理及其基于風景曠奧理論的評價標準和指標。首先，選取“四感”和“四度”作為城市街景曠奧主客觀評價標準，并篩選出9項客觀評價指標和4項主觀評價指標，拓展了風景曠奧度的適用范圍。其次，以上海虹橋商務區(qū)為實驗地，采用動態(tài)觀看全景照片的方式模擬動態(tài)環(huán)視感應過程，打破了靜態(tài)街景照片在觀賞角度和視線范圍上的局限，更好地還原了三維空間的動態(tài)感應。然后，借助計算機視覺算法、空間模擬等技術和語義分析法收集了7項客觀評價指標數(shù)據(jù)和4項主觀評價指標數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計學方法解析了街景曠奧主觀感受與客觀組成之間的相關關系和量化關系。最后，依據(jù)曠奧主客觀評價指標的回歸關系表達式計算街景曠奧度，對研究區(qū)域內的視覺環(huán)境進行量化評價，驗證了主客感應機理的合理性，實現(xiàn)了街景動態(tài)環(huán)視主客結合的曠奧評價，并提出基于曠奧度的街道空間優(yōu)化導向，為提升城市街景視覺感應質量提供參照依據(jù)。

本研究僅聚焦于街道空間，且研究結論通過小樣本建立的回歸模型推算得出，其準確性受到抽樣數(shù)量和方法的影響，未來可將研究范圍擴展到更多城市空間類型，不斷改進實驗、分析和綜合研究方法，以提升成果應用價值。

注釋(Notes)：

① 格式塔完型心理是指人在觀察多種不同視覺要素時會在心理上將其作為一個整體來看待。

②“少女-老婦式”傾向性認知心理是指人在觀察同一視覺要素時會選擇性地感知不同局部特征而產生不同感受。

圖表來源(Sources of Figures and Tables)：