基于GIS與AHP法的城市山地公園復愈性環境影響機制研究

黃 碩，成林莉，董建文，陳小燕，吳曉文，鄭 宇

(1.福建農林大學 藝術學院/園林學院，福建 福州 350002；2.閩江學院，福建 福州 350108；3.華強方特設計院(廈門)有限公司，福建 廈門 361000；4.福建頤瓚網絡科技有限公司，福建 福州 350000)

隨著城市化進程地不斷推進，2019 年中國城市常住人口已經達8.484億，城鎮化率達60.60%[1]。在城市化建設快速推進的同時，擁擠的環境、噪音以及快節奏、高壓力的現代生活是引起不同慢性病與精神類疾病的重要原因，同時還會影響社會的安定[2]。城市山地公園作為城市公園中的一類，有別于山地森林公園、山地風景保護區以及平地公園屬于城市綠地范疇的公園綠地類型，其服務對象更多的是城市居民，與城市的聯系更為密切[3]，城市山地公園給城市居民提供獨特的休閑空間，并且在促進人們進行健康運動方面也發揮著積極作用。目前國內外對城市山地公園的研究主要涉及植物景觀、雨洪管理、景觀空間、路網布局、多重環境[4-9]等方面。在復愈性方面國內外都進行了比較多的研究，包括廠房窗戶，自然環境與建筑環境，鋪裝廣場、水際、植物群落景觀[10]等，但有關山地公園復愈性景觀方面的研究較少,多集中于社區公園、大學校園、森林公園[11-12],且研究方法多為單一憑經驗和專業知識的問卷調查。在景觀視覺敏感度方面，對可行性的量化操作方法和標準評判[13]、山體破壞面修復策略[14]、景觀視覺資源價值[15-16]都有研究。景觀視覺敏感度與人的主觀關注度、所處位置與社會關注度相關[17-18]，因此景觀視覺敏感度是構成景觀資源開發保護重要依據，與復愈性環境構建有緊密聯系。本研究運用GIS空間分析法與AHP法，將景觀視覺敏感度與復愈性景觀評價相結合，嘗試從主觀與客觀、宏觀與微觀、技術與人工3個角度進行研究，構建城市山地公園復愈性要素、景觀視覺敏感度與復愈性評價三者之間的結構模型，并以福州金雞山公園為例進行模型驗證，來探討三者之間的關系及影響機制，更加全面反映各類要素對城市山地公園景觀復愈性的影響，從而為城市山地公園的建設、管理及規劃提供參考。

1 研究區概況與電子數據獲取

金雞山公園位于福建省福州市晉安區金雞山麓，呈東北至西南走向，總占地面積約為140 hm2，植被豐富，森林覆蓋率高達86.3%，園內規劃長達14 km的步道，不僅為游客提供了良好的休閑健身場所，也成為公園一道靚麗的風景線，是以登高攬勝、山地健身、文化娛樂和休閑活動為定位目標，集康養、休閑、旅游、娛樂等功能于一體的綜合型山地公園[19]。

利用WGS_84坐標系下金雞山公園DEM、金雞山CAD底圖、金雞山公園內部主要游步道路線與景觀點分布圖(數據來源分別為：中國科學院計算機網絡信息中心地理空間數據云平臺、福建省地理信息中心、金雞山公園管理處)對數據進行地理配準、幾何較正、裁剪邊界、重分類等操作。

2 研究方法

2.1 問卷調查法

2.1.1 問卷構成 本研究中問卷主要包括5個部分，分別為人口統計學特征調查、景觀視覺敏感度因子評價、復愈性要素篩選、復愈性要素感知、復愈性評價。其中景觀視覺敏感度因子評價和復愈性要素篩選為專家問卷，復愈性評價量表主要參考黃章展等[20]修正后的量表。于2020年1月1-15日在金雞山公園內進行發放，共發放680份問卷，有效問卷665份，有效率97.8%。采用SPSS22.0和AMOS24.0進行數據處理及概念模型的驗證分析。

2.1.2 問卷樣點 根據地理位置及景點構建情況，選取金雞山公園現有主要的12個景點作為樣本節點(表1)。

表1 金雞山公園樣本節點

2.2 GIS空間分析法

空間分析法是基于ArcGIS軟件對地理空間現象進行定量研究。本研究利用ArcGIS10.6計算金雞山公園景觀視覺敏感度[21]，對范圍區的高程數據、道路、景點等矢量或柵格數據進行坡度坡向分析、緩沖區分析、疊加分析、路徑距離分析、可視性分析、重分類以及柵格計算。

2.3 層次分析法

利用問卷調查所得數據，得到各因子指標權重[22]通過進一步的數據分析將金雞山公園每個景點的單因素得分乘以對應的權重系數，得出各個景點基于GIS的整體視覺景觀排名。

根據專家意見，利用YAAHP12.4對景觀視覺敏感度因子進行層次模型構建，并計算權重(表2)，經過一致性檢驗，矩陣合理有效。通過整理相關文獻總結歸納，以自然斷點法為輔助，結合金雞山公園的實際情況劃分分級標準(表3)。

表2 景觀視覺敏感度因子權重

表3 景觀視覺敏感度分級

2.4 結構方程模型

結構方程模型(SEM)也被稱為潛變量模型結構方程模型，最初在心理學和社會學研究方面得到廣泛應用，之后也開始應用于生態、環境和恢復性評價研究[23-26]。景觀視覺敏感度與復愈性效應有直接或間接的關系，城市山地公園要素與景觀視覺敏感度相互聯系，從而影響山地公園的復愈性效應，據此建構城市山地公園環境復愈性效應影響機制概念模型(圖1)。

圖1 概念模型

綜合以上分析，提出以下3種假設：

H1:城市山地公園復愈性要素對景觀視覺敏感度有正向影響；

H2:城市山地公園復愈性要素對復愈性評價有正向影響；

H3:景觀視覺敏感度對復愈性評價有正向影響。

3 結果與分析

3.1 景觀視覺敏感度分析

3.1.1 單因子分析 通過對各因子的量化分析可知各因子敏感度在金雞山公園的分布(圖2)，在相對坡度因子中，金雞山公園大部分區域為中偏高敏感度，大多數的節點也位于敏感度較高的區域。在相對距離因子中，高敏感與低敏感區域差值較小，S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S10、S11、S12 為高敏感，S1、S9為較高敏感，大部分的節點都處在道路附近，通達性較好。在相對機率因子中低敏感和中低敏感占比較大，金雞山公園的大部分區域不能被看到；S1、S5為高敏感，S2、S4、S6、S9、S11為較高敏感，S3、S8、S10、S12為中敏感，S7為較低敏感，大部分的節點能夠被看到且出現機率比較大。在醒目度因子中，高敏感區域占比極小，為0.03%，低敏感占比最大，為52.06%，S10為較高敏感度，S9為中敏感度，S1、S2、S3、S5、S6、S7、S9、S11、S12為較低敏感，S4、S8 為低敏感，金雞山公園大部分景點醒目度不夠高。

圖2 景觀視覺敏感度各因子量化分級

3.1.2 景觀視覺敏感度綜合分析 總體而言，金雞山公園大部分區域為中偏高敏感度區(圖3、表4)，在金雞山公園一期和二期開發區域大部分區域為中偏低敏感度區，三期為高敏感度區；在12個節點中S7為Ⅴ級敏感區，S2、S4為Ⅳ級敏感區，S3、S8為Ⅲ級敏感區，S5、S9、S10、S12為Ⅱ級敏感區，S1、S6、S11為Ⅰ級敏感區。其中T3>T1>T2,S11景觀視覺效果最佳，S7景觀視覺效果最差。

3.2 復愈性評價分析

將問卷數據導入SPSS22.0所得結果如表5所示。在3大類型中，T1>T3>T2，根據12個節點的得分來看，從高到低依次為S2>S5>S9>S11>S3>S10>S1>S12>S4>S6>S8>S7，其中S5遠離性最強，S2延展性、魅力性得分最高，S11兼容性最強，S7在遠離性、延展性、魅力性、兼容性4個方面均為最弱。

圖3 金雞山公園視覺敏感度分級

表4 金雞山公園節點景觀視覺敏感度排名

表5 金雞山公園各節點復愈性評價得分

3.3 數據信效度分析

將問卷數據導入SPSS22.0和AMOS24.0進行信度和效度分析。結果表明，景觀視覺敏感度的可靠性系數Cronbach's α為0.714，復愈性要素的可靠性系數較高(Cronbach's α>0.8)，復愈性評價中遠離性、延展性、魅力性、兼容性的可靠性系數分別為0.903、0.808、0.886、0.837，說明調查問卷具有較高的信度。

內容效度反映變量能否代表所要測量的主題或內容，可通過各測試題項與總體得分之間的相關系數來衡量[27]。由表6可以看出，各單項與總體得分均在0.01水平下顯著相關，且相關系數均>0.300，說明量表具有良好的內容效度。收斂效度反映量表某個維度的不同變量之間的相關性[28]，要求標準化的因子載荷>0.500，數值越高越精準，同時結合AVE和組合信度來進行檢驗。自然性因子的AVE<0.400，其中B5、B6、B7、B9、C14的標準化因子載荷<0.500，同時B6、B7的t值絕對值<1.96，綜合考量，剔除以上幾個因子。

3.4 模型檢驗

本研究中，模型的總體擬合度采用正太擬合指數(NFI)，擬合優度指數(GFI)，可比擬合指數(CFI)，增量擬合指數(IFI)，和均方根誤差擬合(RMSEA)[29-30]。采用極大似然估計法對模型進行參數估計檢驗模型的擬合度，經修正后模型的擬合指標如表7所示，GFI、NFI值為0.874、0.865，<0.9的建議值，但在0.8以上仍可以接受，構建的結構方程模型較為理想。

3.5 模型結果

通過極大似然法對模型進行估計，結果如圖4。自然性因子和感知性因子對景觀視覺敏感和復愈性評價都為正向影響，但人工性因子對景觀視覺敏感度和復愈性評價為負向影響，故H1、H2假設不成立，表明人工性因子過多或者設置不當會降低景觀視覺敏感度和復愈性評價；景觀視覺敏感度對復愈性評價成正向影響，H3假設成立，景觀視覺良好會對復愈性評價產生積極影響。

表6 模型信效度及驗證性因子分析結果

表7 模型擬合指數

圖4 城市山地公園復愈性環境影響機制模型標準化參數估計路徑

4 結論與討論

4.1 結論

1)修正后的自然性因子刪除了水體要素，由植物和動物要素組成，植物對景觀視覺敏感度和復愈性評價的影響大于動物要素，其中B1植物色彩豐富和B3植物造型豐富的系數分別為0.74、0.81，有較大的影響；人工性因子產生負向的影響，鋪裝(0.85)和設施(0.79)對人工性因子的影響較大(圖4)，公園中過多的人工元素或者不合理的人為設置會破環公園原有的景觀，通過合理安排硬性設施能夠改善公園的景觀效果。通過改善山地公園景觀視覺敏感度能夠對山地公園復愈性景觀產生影響，調整各要素，可使游覽者產生不同的心境變化。

2)公園復愈性整體評價中得分高低從大到小依次為遠離性(4.68)、魅力性(4.53)、兼容性(4.37)、延展性(4.35)，其中S2(5.27)為瀑布景觀，節點元素多，復愈性評價得分最高，S7(3.64)為廟宇，節點隱蔽，硬質元素較多，復愈性評價得分最低(表5)。在影響機制研究中，遠離性(0.84)、延展性(0.85)、魅力性(0.87)和兼容性(0.81)均能夠有效反應公園的復愈性性評價，其中魅力性(0.87)對復愈性評價的影響最大(圖4)。公園有足夠的吸引力，能夠集中注意力，吸引游憩者是復愈性環境的必備條件；遠離性、延展性、魅力性和兼容性都具備的環境對游憩者的健康評估有重要影響。

3)山地公園要素與復愈性環境在自然因子與感知因子方面有正向影響，也可以通過景觀視覺敏感度對復愈性環境評價產生影響，其中出現機率和相對距離相關性最大，說明景點與游覽路徑的設置非常重要，可達性要高。

4)利用GIS與AHP結合進行分析，涉及主觀與客觀、宏觀與微觀、技術與人工3種不同的角度，可以直觀地獲得山地公園各景點的優劣情況，同時顯示出各景點在哪些方面有優勢和不足。通過這2種方法獲取的結果與公園的實際情況基本相一致，利用評價結果可以為山地公園規劃建設提供依據，從而進行針對性的開發保護和改造提升，提高公園的效能，使其發揮更大的作用。

4.2 討論

隨著城市化的發展，居民壓力增大，更多相關行業研究工作者將研究重點放在城市公園復愈性潛力的挖掘。將景觀視覺敏感度與復愈性要素、評價相結合，利用GIS和AHP法，從主觀與客觀、宏觀與微觀、技術與人工3種不同的角度，探索城市山地公園復愈性環境影響機制，為山地公園景觀節點提升設計及改造策略提供思路，更加科學生態的提升山地公園的服務品質，緩解城市居民的壓力。

通過研究調查，復愈性評價數據的獲取主要以調查問卷的形式，采用相關與測試人體心理與生理變化的專業器材，能夠提高準確性，日后對于景觀視覺敏感度與復愈性環境之間的關系可以進行更加細致深入的探討。

本研究主要從復愈性要素、景觀視覺敏感度、復愈性評價3個維度進行探討，在研究過程中發現2個問題：由于樣本量和復愈性要素因子選擇問題，3個維度之間的系數會相對較小，之后的研究中可以選擇更多類型的因子，進行大量樣本檢測；每一個維度都包含不同的指標因子，那么這些因子之間是否有跨維度的顯著正向或負向關系，它們之間的系數又是多少，后續可以進行更多的研究調查。