基于視覺節奏感的風景道植物景觀單元尺度控制研究

崔鑫?邱冰

摘 要：本文從視覺節奏感的角度，根據人的視知覺、認知心理規律，構建風景道植物景觀單元尺度控制模型，旨在為風景道植物景觀規劃設計提供科學原理及量化的設計工具。

關鍵詞：風景園林;植物景觀;模型構建;單元化設計;風景道

0 前言

現代道路綠地實踐迄今已有400年左右，實踐的范疇也從原本作為附屬綠地的道路綠地逐步拓展為風景道、綠道，甚至將道路綠地作為城市整體形象的一個重要組成部分加以考慮。無論是風景道、綠道還是一般意義上的道路綠地實踐，一個共同的景觀設計技術難題是其突出的線性尺度與種植設計尺度之間的匹配問題。關于道路植物景觀的尺度研究，國外研究者借助視知覺和認知心理理論研究戶外植物景觀尺度控制方法，并結合具體實踐設計出風景道植物景觀設計及評價的方法。國內從視覺生理[1]、景觀美學[2]、視覺敏感度[3]、虛擬現實技術[4]等方面發展出了視線分析技術，進而分析道路植物景觀單元的尺度。

以往的研究多以駕駛者為使用對象，忽略了使用者構成的復雜性，同時沒有重視視覺節奏感的營造對線性空間的重要性。這些問題是本研究的突破點和價值所在。

1 研究對象與原理

1.1 研究對象：風景道植物景觀

隨著全域旅游、美麗鄉村等概念的提出，風景道越來越受到重視。風景道（Scenic Byway）是指路旁或視域之內，擁有審美、風景、自然、游憩、文化、歷史和考古等價值的景觀道路。[5]

風景道一般位于城郊，具有較高的開敞性。風景道主要的景觀構成要素包括紅線范圍內的景觀及紅線外部的風景。從道路上觀察者視線所及的范圍來看，紅線范圍內的植物景觀是風景道景觀的主體。風景道兩側連續且富有節奏的植物景觀能夠令人獲得愉悅的、開放式的視覺體驗。不同于城市道路綠地，風景道的植物景觀不能是一種單元或模式的簡單重復，既要有人為的控制，又要體現“風景”的含義，特別是其自然屬性。因此，本文選取風景道為研究對象，探討這類線性空間植物景觀設計的規律性內容。

1.2 研究原理：視覺節奏感

節奏是自然、社會和人的活動中一種與韻律結伴而行的有規律的突變，[6]通過自身表現形態上的統一或者相似的空間單元等視覺對象進行有秩序的空間組合，進而使人產生視覺快感，[7]具體表現為連續性和序列性兩大特征。連續性是指同一或相似視覺單元的重復性出現，序列性體現的是視覺單元個體或組合之間的規律性變化。圖1展現了空間的連續性和序列性。

圖1? 空間連續性和序列性

（圖片來源：作者自繪）

以連續性和序列性為基礎，視覺節奏感的產生需要兩個前提：第一是視覺單元存在對比或對立因素，同時需具備足夠引起視覺注意的差異且差異程度波動較小;第二是存在規律性的重復現象。

此外，視覺記憶是產生視覺節奏感的認知心理基礎。根據記憶的保持時間可以將其分為3類：瞬時記憶、短時記憶、長時記憶。視覺節奏感的產生屬于瞬時記憶與短時記憶的范疇。關于短時記憶的時間，已有研究結果顯示，在沒有明顯復述的情況下，保證留下清晰印象的短時記憶時間為18～20s。[8]因此，將植物景觀單元尺度間距（再現距離）控制指標設為18～20s。

綜合以上分析，風景道植物景觀形成視覺節奏感的條件可概括為：一是植物景觀單元具有相似或統一的外部空間形態，即植物景觀單元尺度基本統一;二是植物景觀單元存在一定程度的視覺差異且差異程度固定。本研究嘗試根據視覺節奏感原理尋求風景道植物景觀單元尺度的量化控制方法。

2 植物景觀單元尺度控制模型的建立

2.1 形成視覺節奏感的觀察模式的分類

決定視覺節奏感模式劃分的主要影響因素是人相對視覺對象的行進速度。依據幾種常見的出行方式，人們可以根據速度的不同分為兩種模式：

一是慢速模式。慢速模式是指步行、自行車等速度在5～15km/h的出行方式。在這種狀態下，人的大腦需要處理復雜的周邊環境。因此，風景道植物景觀的變化節奏快慢與幅度需要精心推敲。

已有研究表明：在低速且稍微轉動頭部的情況下，人的水平視閥為180°，向上60°、向下70°為人類視覺最有效范圍，而垂直視角向上30°水平視角120°是人眼的最佳視角。[9]（如圖2）除此之外，根據齊格勒等人的實驗研究，人眼距離視覺對象30m接近恒常距離，[10]觀察超過30m的物體不利于視覺節奏感的產生。

二是快速模式。快速模式是指公交車、私家車、摩托車等機動車出行方式。在城郊的風景道上，這些方式的運動速度普遍在40～60km/h。人處于快速移動的狀態時，無法看清較近的物體，只能對較遠的事物產生視覺上的一種連續視景，可以稱作視覺流現象。因此需要將植物景觀的視覺流規律化、連續化，從而給人帶來視覺節奏感。

現有研究成果[11]（表1）表明，觀察視角α與車行速度v的函數關系為：

α=? ? （v） （1）

在v的數值域內若v1 > v2，則α1 <α2，即α=? ? （v）為單調遞減函數。同時根據人在車上的行為方式以及觀察視角的不同，可以將人分為兩類：駕駛者與乘坐者。他們所形成的視覺節奏感存在較大差異。駕駛者視角相對固定，與車行方向一致;乘客視角較為隨意，但垂直于車行方向觀察可以獲得最大的觀賞視角。

2.2 植物景觀單元的控制算法

針對不同的觀察模式，其產生的視覺節奏感的空間尺度會產生變化。從本質上講，視覺節奏感是一種有規律的重復變化。將這種重復變化置于線性風景道植物景觀空間中，稱其為植物景觀單元。單元尺度的相同或相近可以體現空間連續性，單元其他視覺特征及組合的變化體現空間序列性。根據不同的觀察模式，可以劃分出人行植物景觀單元和車行植物景觀單元。

（1）模型1：人行植物景觀單元。人在慢速行進狀態過程中，最佳水平視角為120°。根據上述視覺狀態，結合30m的恒常視覺距離，行人產生視覺節奏感的具體情況如圖3所示。設人行植物景觀單元尺度為D1，其具體計算公式如下：

（2）

式中：D1為人行植物景觀單元尺度（m）;

v為人的行進速度（m/s）;

d為垂直觀察距離（m）;

t為人行植物景觀單元觀察時間（s）。

上述公式中，v為人步行的速度，大約為1.5m/s，觀察時間t為保證留有清晰印象的短時記憶時間，具體數值為18～20s。可以根據風景道現狀以及觀察狀態測量觀察垂直距離d，進而根據d值計算出人行植物景觀單元的具體數值，計算結果如表2所示：

（2）模型2：車行植物景觀單元。人在快速行進過程中，視覺畫面是不斷流動的，無法觀察視覺對象的細部特征，只能從整體的角度把握視覺對象的特征。以下分乘客與駕駛者兩種情況展開討論：

乘客的觀察視角較為隨意。如果車窗外有優美的植物景觀供其觀賞，乘客的觀察方向會盡量與車輛行駛方向垂直。結合上文視角與速度的關系可以得出乘客產生視覺節奏感的具體情況，如圖4所示。設車行（乘客）景觀單元尺度為D2，其具體計算公式如下：

（3）

式中：D2為車行（乘客）景觀單元尺度（m）;

v為車輛行駛速度（m/s）;

d為垂直觀察距離（m）;

t為植物景觀單元觀察時間（s）;

α為乘客觀察角度（°）。

在現實情況中，假設風景道是雙向四車道，車道寬度為3.75m。假設車輛行駛在內側車道，同時考慮自行車道和人行道等其他道路設施以及植物景觀退讓距離。計算下來，乘客的垂直觀察距離d為18m左右。根據車輛行駛速度v數值的不同，給出車行（乘客）植物景觀單元的具體數值，計算結果如表3所示：

駕駛者的視線與車行方向一致，且注意力高度集中。他們的注意力集中點往往位于較遠的地方且隨著速度的加快而變遠。駕駛員產生視覺節奏感的具體情況如圖5所示。設車行（駕駛員）景觀單元尺度為D3，其具體計算公式如下：

（4）

式中：D3為車行（駕駛員）景觀單元尺度（m）;

v為車輛行駛速度（m/s）;

d為垂直觀察距離（m）;

t為植物景觀單元觀察時間（s）;

α為駕駛者觀察角度（°）;

s為駕駛者注意力集中點距離（m）。

前文已有的關于垂直觀察距離d以及短時記憶時間的描述在這種情況下是通用的。根據車輛速度v的不同，可得到不同的視覺注意力集中點距離s和觀察角度α，從而得出車行（駕駛者）植物景觀單元的具體數值，計算結果如表4所示：

2.3 車行、人行植物景觀單元組合問題

在城郊風景道空間環境中，人車混流的現象是無法避免的。因此，一個車行景觀單元中一定包含多個人行景觀單元。以車速為40km/h、行人垂直觀察距離為12m、車輛垂直觀察距離為18m為例，人行植物景觀單元為50m左右，車行（乘客）植物景觀單元為265m左右，車行（駕駛者）植物景觀單元為356m左右。由此可見，5～7個人行植物景觀單元組合成1個車行植物景觀單元，數量上也符合短時記憶“≤7”的容量范圍。[12]如圖6所示，每5個人行植物景觀單元a、b、c、d、e構成一個車行植物景觀單元。車行景觀單元的節奏變化特征由人行景觀單元之間的節奏來決定。

3 結語

本研究以視覺節奏感為理論依據，吸收了部分現有的道路植物景觀單元尺度控制方法，設計出風景道植物景觀單元尺度控制的模型，旨在營造風景道植物景觀的視覺節奏感，創造良好的行駛體驗。本研究為風景道植物景觀單元尺度控制的量化研究和風景道植物景觀的視覺設計提供了新的思路，同時也為設計單位提供了一套簡單的風景道植物景觀設計的控制方法。

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作者簡介：崔鑫（1995—），男，江蘇鹽城人，南京林業大學碩士研究生，研究方向：風景園林規劃與設計。

通訊作者：邱冰（1978—），男，江蘇蘇州人，博士，副教授，南京林業大學風景園林學院副院長，研究方向：景觀保護與評價，城市開放空間規劃設計。