景感生態(tài)學原理及應用

董仁才,呂晨璨,翁 辰,張永霖

1 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學院城市環(huán)境研究所, 廈門 361021 3 中國科學院大學, 北京 100049

生態(tài)文明是指具有保持和改善生態(tài)系統(tǒng)服務,并能夠為民眾提供可持續(xù)福利的文明形態(tài)[1]。美國紐約中央公園的設計者F.L.奧姆斯特德(Frederick Law Olmsted)提出,“自然有利于人類的健康與活力——這是一個科學事實”[2]；心理學家Stephen Kaplan認為,自然有如睡眠,使大腦休息和恢復,因為過程不需要意識的直接關注[3]。哈佛大學生物學家E. O. Wilson提出人類天生就有親近大自然的傾向,他認為人類在自然中更舒服,因為人類是在自然中進化的,在特定野生環(huán)境下,人類就像回到家一樣[4]。伴隨人類社會的發(fā)展和進步,人們對其周邊生態(tài)環(huán)境品質(zhì)的追求不斷提升,更加注重環(huán)境質(zhì)量改善帶給人們精神上和體驗上的慰藉和享受。在探索人與生態(tài)系統(tǒng)服務和福利問題上,景感生態(tài)學是能夠有效搭建人與環(huán)境之間相互理解和響應的橋梁[5]。景感生態(tài)學思想主張將人的感知,即視覺、嗅覺、聽覺、觸覺、味覺等物理感知以及心理感受納入到生態(tài)環(huán)境研究中,以人文本,從調(diào)動人體眼、耳、鼻、舌、身、意來感知自然、品悟自然,以實現(xiàn)人與自然共生共榮、可持續(xù)發(fā)展[1,5]。

景感生態(tài)學是生態(tài)學中近年來發(fā)展較快的分支之一,它參考現(xiàn)代生態(tài)學原理,突出中國傳統(tǒng)生態(tài)學理念,是對中國傳統(tǒng)文化和科學的高度概括和發(fā)揚[6]。它以人為本研究生態(tài)學問題,尤其是針對生態(tài)系統(tǒng)服務對象和生態(tài)文明建設的愿景,注重人民群眾的滿意度、獲得感和幸福感。本文闡明景感生態(tài)學理論基礎,結合物聯(lián)網(wǎng)或物靈網(wǎng)[7]、景感營造實踐以及相關學科對生態(tài)系統(tǒng)的理解過程,對景感生態(tài)學原理與方法開展初步探索。

1 景感生態(tài)學基礎

1.1 景感生態(tài)學理論基礎

1.1.1復合生態(tài)系統(tǒng)理論

馬世駿和王如松先生“社會-經(jīng)濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)”理論指出：生態(tài)系統(tǒng)是由社會、經(jīng)濟、自然三個子系統(tǒng)構成的,具有整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、共生的特性[8]。這三個子系統(tǒng)相互依存、相互制約,并通過人為因素耦合成為復合系統(tǒng)[9]。生態(tài)學實際上是人類認識和改造世界的一種自然觀[10],越來越多的生態(tài)學家將人類活動納入到生態(tài)系統(tǒng)研究中,探討生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)及受人類活動的影響,探尋人類與自然和諧相處的可持續(xù)發(fā)展途徑,提升人民群眾生態(tài)環(huán)境獲得感和滿意度成為生態(tài)文明建設的重要方向。

景感生態(tài)學研究在可持續(xù)發(fā)展這個愿景(目標)下,如何對復合生態(tài)系統(tǒng)進行營造,使得復合系統(tǒng)中的人們能夠產(chǎn)生相應的共鳴并形成相應的共同行為,進而推進和保障復合生態(tài)系統(tǒng)沿著可持續(xù)發(fā)展的愿景或目標不斷前行。它通過人們的“需求系統(tǒng)”作為切入點,在社會-經(jīng)濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)的框架中分析和研究可持續(xù)發(fā)展[9],圍繞趨善化模擬與管理開展整體性、系統(tǒng)性、綜合性和交叉性的研究與實踐。

1.1.2可持續(xù)發(fā)展理論

景感生態(tài)學的誕生本身就是以可持續(xù)發(fā)展為目標的,其研究的目的是在保持、改善和增加生態(tài)系統(tǒng)服務的同時,更加注重和強調(diào)增加與可持續(xù)發(fā)展意識和理念的生態(tài)系統(tǒng)服務。景感生態(tài)學愿景是：人們在享用生態(tài)系統(tǒng)服務的同時,能自覺地共同行動,進一步地去保持、改善和增加生態(tài)系統(tǒng)服務,以保障可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。因為可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)不僅需要科學技術的“硬”支撐,更需要與之相應的文化和倫理道德等方面的“軟”支撐[9]。

景感生態(tài)學本質(zhì)上以人居環(huán)境中的土地利用及景感營造為基礎,以人類生存空間環(huán)境的品質(zhì)提高為目的,最終實現(xiàn)人與周邊環(huán)境和諧共生,永續(xù)發(fā)展[5]。國際可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實緊迫需求和科學技術快速發(fā)展的新形勢,需要嘗試一些新的途徑或建立一些新的框架來研究可持續(xù)發(fā)展的理論和實踐問題[9]。景感生態(tài)學研究宗旨與SDGs目標高度吻合,都瞄準保障人的基本需求,提升生態(tài)系統(tǒng)整體功能[11],尤其是針對SDG11目標,都旨在創(chuàng)造“包容、安全、有抵御災害能力和可持續(xù)的城市和人類住區(qū)”?？梢哉f,景感生態(tài)學對推動落實可持續(xù)發(fā)展目標具有重要意義。

1.1.3環(huán)境-行為關系理論

“良好生態(tài)環(huán)境是最公平的公共產(chǎn)品,是最普惠的民生福祉”。人們越來越關注日常環(huán)境健康問題,渴望回歸自然,呼吸新鮮空氣,對綠色生存環(huán)境的需求不斷提高[12]。環(huán)境-行為關系學中的喚醒理論、環(huán)境應激理論、適應水平理論和行為場景理論等都對景感生態(tài)學有直接支撐作用。環(huán)境刺激對人產(chǎn)生的直接效果是提高喚醒水平,無論刺激是令人愉快還是不愉快的,喚醒理論試圖說明喚醒與情緒、績效的關系。環(huán)境刺激與感覺評價的關系也正是景感營造的機理?；诃h(huán)境應激理論,在景感營造中幫助環(huán)境使用者避免不必要的環(huán)境應激,有利于人的健康,有利于提高生活質(zhì)量和社會穩(wěn)定[13]。行為場景理論或生態(tài)心理學把環(huán)境與行為看作是雙向作用的、生態(tài)上相互依存的整體單元,遵循整體主義的指導思想,認為“生態(tài)系統(tǒng)(整個生物圈乃至宇宙)中一切事物都是相互聯(lián)系、相互作用的,人類只是其中的一部分”[13]。景感生態(tài)學更加強調(diào)人與生態(tài)系統(tǒng)服務、需求和福利之間的相互關系,促使環(huán)境與行為關系分析直接轉(zhuǎn)化為“愿景-景感-景感營造-共鳴-愿景”這一過程。

未來景感生態(tài)學需要基于環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)建立人體舒適性的標準,當外部環(huán)境變化時,人類舒適性能夠適時改變,并對生態(tài)環(huán)境變化過程能夠?qū)崟r預警,形成環(huán)境與行為信息化、定量化和交互式反饋。逐步完善“以人為本”的關鍵感知技術,包括光、熱、水、大氣、土壤、磁場、放射性和地形地貌,并采用先進的信息化手段,實現(xiàn)對自然資源調(diào)查、生態(tài)產(chǎn)品普查、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中有感官功能的數(shù)據(jù)成果進行集成、處理、表達和統(tǒng)一管理。

1.2 景感生態(tài)學研究范疇

1.2.1景感生態(tài)學定義

景感生態(tài)學是指以可持續(xù)發(fā)展為目標,基于生態(tài)學的基本原理,從自然要素、物理感知、心理認知、社會經(jīng)濟、過程與風險等相關方面,研究土地利用規(guī)劃、建設與管理的科學。近年來,又繼續(xù)進行了拓展,如將構思和構筑景感的整個過程稱為景感營造(landsense creation),關于景感營造理論和方法的研究稱為廣義景感生態(tài)學(general landsenses ecology),或簡稱為景感學(landsenseology)[5]。隨著研究的深入,景感生態(tài)學內(nèi)涵也會進一步擴展和豐富。

1.2.2景感生態(tài)學基本概念

結合近年來的文獻和研究實踐,筆者整理、匯總并規(guī)范了景感生態(tài)學的相關概念。具體包括如下方面：

(1)景感：一種特定的場景,在一定時間、空間范圍內(nèi),人們的愿景與特定載體之間所構成的相互關聯(lián)和作用的整體。

(2)載體：也稱寄托體,處于特定場景內(nèi)的地塊、建筑物、構筑物、生物體、符號、藝術品等,也包含其時空組合等。在以視覺為核心的景觀生態(tài)研究中,景感載體主要是斑塊、廊道和基質(zhì)；在以聽覺為核心的聲景生態(tài)研究中,景感的載體主要是聲源、傳聲通道等。

(3)愿景：生命體面向種群永續(xù)發(fā)展的一種心愿,多指人類對美好生態(tài)環(huán)境的向往和可持續(xù)發(fā)展的期待。

(4)景感通道：愿景與載體之間感知關系傳遞方式。景感通道的有效性在于愿景與載體之間是否實現(xiàn)共鳴,環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)是呈現(xiàn)景感通道的技術。

(5)景感尺度：載體與愿景相互依存的時空尺度,景感生態(tài)的研究尺度具有跨時空尺度的聯(lián)想特征,具有遙相關(teleconnection)屬性。

(6)感知元素：蘊含在寄托體內(nèi),能夠被人的各種感官所感受的物理量或精神因素,如光、熱、溫度、濕度、聲、風等,也包括情感、意愿和愿景等。

(7)景感營造：也稱創(chuàng)感模式,是通過生態(tài)工程或技術手段建立和增強人對周邊環(huán)境特征的主被動感受或認知的過程。

(8)景感指數(shù)：用于評價(或品鑒)景感生態(tài)質(zhì)量的指標,可以定性或量化。例如綠視率、舒適度、滿意度等。

1.2.3景感生態(tài)學研究對象

結合景感生態(tài)學思想和演化過程,筆者認為景感生態(tài)學的研究對象主要包括景感結構、景感功能、景感通道和景感營造等方面。

(1)景感結構：載體或寄托體在時間和空間上的位置、方位、排列和組合等形式,以及為拓展景感通道而預留的時空“接口”等；

(2)景感功能：側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)服務的美學和文化價值,以及如何利用生態(tài)系統(tǒng)功能緩解壓力,治愈疾病,提高舒適性、可持續(xù)性等；此外,也包括其他生物體的對周邊環(huán)境的感知特性。

(3)景感通道：通過技術手段或渠道使自然要素、物理感知、心理認知緊密聯(lián)系,形成有效的溝通,以達到提高生態(tài)系統(tǒng)功能、增強可持續(xù)發(fā)展能力的目標。設計者在通過景感表現(xiàn)自己愿景的同時,也希望這一愿景引起人們的共鳴而形成共同紐帶。

(4)景感營造：通過創(chuàng)造載體、點綴載體、橋接愿景與載體,實現(xiàn)創(chuàng)感模式,傳遞景感所承載的生態(tài)信息、生態(tài)設計思路,以及實現(xiàn)相同景物給不同受眾帶來的感知差異化。

1.2.4景感生態(tài)學研究內(nèi)容

生態(tài)學實際上是人類認識和改造世界的一種自然觀[10]。景感生態(tài)學是在剖析人類與自然和諧共生的感性、理性和智性認知。截止目前,筆者認為景感生態(tài)學主要研究內(nèi)容應包括如下幾個方面：

(1)如何通過景感營造釋放、傳遞和提高生態(tài)系統(tǒng)服務與價值：人對生態(tài)系統(tǒng)的感受潛力是無限的,直接索取生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品供給和支撐服務的需求是初步愿望,全方位深層次感受生態(tài)系統(tǒng)服務巨大潛力才是本質(zhì)。景感生態(tài)學思想主要來源于土地利用規(guī)劃與建設,它首先服務于土地利用規(guī)劃與建設[5],但未來更多地將服務于多維生態(tài)空間的可持續(xù)性利用。

(2)多種感知相互交融促進功能提升機理：人作為景感營造最終的服務對象之一,具有豐富的環(huán)境感知能力,其體驗結果是多種感官共同作用的結果,而且與環(huán)境受體人本身的接受能力、應激水平密切相關。隨著人類對自然界認識的不斷深入,人們對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的需求越來越細膩和感性,探索精細化、多樣化配置極為重要。

(3)景感生態(tài)相生相克交織而成的協(xié)調(diào)性原理：景感營造是一個復雜的過程,無論是景感格局、景感通道、景感氛圍都是多重生態(tài)組分共同作用的結果。其內(nèi)部過程中存在復雜的相生相克過程,如何有效使主體的體驗滿意度達到最佳,則需要基于既定服務對象的評價方法與過程,結合“謎碼數(shù)據(jù)”進行深入分析[5]。

(4)景感生態(tài)與環(huán)境物靈網(wǎng)技術融合：景感生態(tài)學是一門生態(tài)學與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合的新型交叉學科。物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展使人們對生態(tài)系統(tǒng)服務的體驗更加深刻,實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境價值的量化表達,景感生態(tài)信息的收集、存儲、轉(zhuǎn)換、放大、顯示和分析需要物聯(lián)網(wǎng)技術加以實現(xiàn)。景感生態(tài)系統(tǒng)建設和物聯(lián)網(wǎng)建設是一個有機整體,將形成萬物互聯(lián)的物靈網(wǎng)(ZeroSpace Interconnection of Things, ZeroIoT 或ZeroSIT)。物聯(lián)網(wǎng)是物靈網(wǎng)現(xiàn)在的具體表現(xiàn)形式,物靈網(wǎng)將實現(xiàn)信息采集、傳輸、處理、模擬、預警、應用等的“零”間隔(ZeroSpace),是物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的方向[7]。

1.2.5景感生態(tài)學與其他學科關系

景感生態(tài)學主要研究和解決與生態(tài)文明建設與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的相關生態(tài)學問題,因此,其首先符合“可持續(xù)生態(tài)學”這一主干學科方向特征,其學科定位在研究人與自然、人與環(huán)境的關系,并將所掌握生態(tài)系統(tǒng)功能知識服務于人居環(huán)境建設的“知行合一”,兼具理論生態(tài)學和應用生態(tài)學研究方向。

普遍認為景感生態(tài)學與風景園林學關系更為相近,因為中國古典園林善于利用感官感知“清風明月”與“近水遠山”,營造集視、聽、嗅、觸四位于一體的園林環(huán)境[14],正如前述景感生態(tài)學繼承了濃厚的中國古典哲學思想,但景感生態(tài)學孕育于現(xiàn)代信息技術和傳感器技術,其更多研究方法在于還原、解析或定量化分析。

一些學者還認為,景感生態(tài)學與環(huán)境行為學高度相關。這里需要說明的是景感生態(tài)學屬于生態(tài)學學科范疇,而環(huán)境行為學或環(huán)境心理學屬于心理學范疇,兩種學科方向從不同角度強調(diào)客觀載體與主觀愿景的相互關系；景感生態(tài)學重點研究的對象是人的感知、心理、情感、行為與城市、建筑、環(huán)境之間的關系與相互作用。景感生態(tài)學的研究理念尤其有助于提高公眾對生態(tài)環(huán)境的滿意度、獲得感,進而有助于促進生態(tài)文明建設,實現(xiàn)“美麗中國”、“健康中國”和“平安中國”。

景感生態(tài)學的產(chǎn)生和發(fā)展還得益于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術的發(fā)展。這些技術的廣泛和深度應用不僅為景感生態(tài)學提供了用于多樣化感知傳感器,也為海量信息的處理、分析和應用提供了技術上的可能性[6]。

2 景感營造與分析

2.1 載體與愿景共融特征

生態(tài)系統(tǒng)是個復雜巨系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)的復雜性來源于時間和空間的異質(zhì)性和大量組分間的非線性相互作用[15—16]。在有限的時空范圍內(nèi),景感能夠從多種角度為人和其他生物體受體提供多種感受,促使景感生態(tài)系統(tǒng)功能的最大化體現(xiàn)。景感組合模式及生態(tài)學過程猶如在用餐過程中演奏、播放和諧的音樂,可以優(yōu)化人們的用餐環(huán)境,強化人們對食物的感官體驗一樣,多種環(huán)境要素相互組合搭配能夠提高景感生態(tài)服務功能。

圖1 景感功能與滿意度相互關系示意圖 Fig.1 Schematic Diagram of the Relationship Between Landsenses Function and Satisfaction

但是,人體感官所能承受的各種環(huán)境物理量的有一個最佳美學閾值,超出這個閾值,過低或過高都會產(chǎn)生負面作用。依據(jù)環(huán)境心理學及環(huán)境行為學的相關基礎理論,只有適度的刺激量才能讓身處環(huán)境中的人產(chǎn)生愉悅及舒適感,激發(fā)人相應的心理變化；當環(huán)境刺激量不足的情況下,就可能達不到相應的喚醒水平,從而使身處其中的人感受不到環(huán)境所帶來的舒適感及滿意度(或生態(tài)福利)。而當環(huán)境刺激量過載的情況下,身處其中的人由于過度的環(huán)境復雜度及過多的信息接入,而使得其感受到壓力和不適。參考環(huán)境刺激與滿意度理論繪制景感功能與滿意度相互關系示意圖(圖1)。

當前,營造一個滿足不同受體認知的場景,或者說如何從用戶滿意度視角評價景感生態(tài)系統(tǒng)給予人的服務功能和價值是否高效,已經(jīng)成為當前生態(tài)建設與修復中的研究熱點,這也正是景感生態(tài)學關于景感體驗評價研究的重點。

2.2 景感營造原則

景感營造是協(xié)調(diào)景感載體與愿景的過程,景感生態(tài)學對于所研究的系統(tǒng),首先要明確愿景或目標內(nèi)涵,之后依據(jù)愿景對載體進行營造,營造過程與結果使得人們能夠產(chǎn)生相應的共鳴并形成相應的共同行為,進而實現(xiàn)或趨向系統(tǒng)的愿景[17]。宏觀尺度上表現(xiàn)在促進土地利用規(guī)劃走向人地和諧,微觀尺度上面臨提高人居環(huán)境的宜居、舒適和安全性。基于景感理念的生態(tài)規(guī)劃是一項系統(tǒng)工程,需要充分應用景感生態(tài)學原理及其它相關學科的知識,以生態(tài)系統(tǒng)整體優(yōu)化為目標,通過空間載體、景感通道配置與強化景感生態(tài)服務過程,改善人類活動與周邊環(huán)境的相互作用。趙景柱等認為景感營造原則包括如下8個方面：愿景呈現(xiàn)的雙向性、方位的順脈性、時空組合的多尺度性、物理感知的系統(tǒng)性、心理認知的整體性、物理感知與心理認知的交互性、不同文化之間的差異性、營造過程的漸進性。在景感營造的實踐中,應根據(jù)實際情況系統(tǒng)地、綜合地運用這些原則[17]。

景感營造首先強調(diào)對景感格局的優(yōu)化,提高載體或寄托體的多功能特性,盡量實現(xiàn)“一景多感、多景一感”,提高服務人群的覆蓋面。促使小品、意境、符號等景感要素的數(shù)量及其空間分布合理,使信息流、物質(zhì)流與情感流相互交融,豐富生態(tài)環(huán)境要素的美學價值。同時,建立信息發(fā)布、預警、管控平臺對生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)與變化數(shù)據(jù)進行可視化表達,有效“喚醒”與“創(chuàng)感”,也可以促進人們?nèi)轿桓惺芫拔锏奶攸c,“即時得景”。

目前,在景感生態(tài)規(guī)劃的各個要素中,地形地貌可以說是最為重要的空間對象或載體。景感生態(tài)規(guī)劃區(qū)的場地要充分體現(xiàn)天地人合一或“人、建筑、自然”合一的思想。景感生態(tài)設計過程中,應強調(diào)所有構筑物、小品應能引導和激發(fā)人體生理及心理感官的積極響應,提升舒適感與生態(tài)體驗。

構建景感生態(tài)園區(qū)首先需要實現(xiàn)游客和周邊居民能在視覺、嗅覺、聽覺、味覺、光覺、觸覺等物理感知層面,邊界、區(qū)域、路徑、節(jié)點、標志等心理認知,以及交流、參與、組織、創(chuàng)造等行為體驗等方面達到綜合體驗效果。要探索對復合生態(tài)系統(tǒng)進行營造,使得復合生態(tài)系統(tǒng)中的人們能夠產(chǎn)生相應的積極的共鳴并形成相應的共同行為,進而推進和保障復合生態(tài)系統(tǒng)沿著可持續(xù)發(fā)展的愿景或目標不斷前行。

2.3 景感指數(shù)分析

一個好的景感生態(tài)系統(tǒng),首先是一個能夠自我不斷趨于完善的生態(tài)系統(tǒng),包括具備自組織、自恢復能力；其次,是能夠?qū)ν獠肯到y(tǒng)提供多方位的生態(tài)系統(tǒng)服務功能,包括反哺給自然環(huán)境本身；最后,能夠提供面向不同層次用戶物理感知、心理認知及行為體驗的多元化景感供給功能。景感生態(tài)學近年來發(fā)展迅速,除了給生態(tài)學帶來一些新概念新理論外,也在定量化研究人類感知方面不斷發(fā)展,例如綠視率、滿意度和聲景等的研究[18]。這需要建立先進的感知系統(tǒng)并定量化描述景感時空格局,解析、比較和優(yōu)化不同類型景感生態(tài)系統(tǒng)。景感生態(tài)學因其研究對象和方法的特殊性,宜采用以“品鑒”為主的評價方法。

目前,景感生態(tài)學中定性與定量評價(品鑒)指標體系和方法有多種,下列指標從整體上起到準確的認識和把握作用,感覺多樣性(豐度)、感知組合度、互動度、易感度、刺激頻度、回味度、驚喜感、距離感、重疊度、覆蓋面等,這些品鑒指標豐富了景感生態(tài)的內(nèi)涵(表1)。

表1 景感指數(shù)或評價指標體系

3 景感生態(tài)學應用

如何利用景感生態(tài)學的原理和方法來解釋、指導和應對當前生態(tài)恢復、生態(tài)建設和可持續(xù)發(fā)展目標實現(xiàn)所存在的具體問題是景感生態(tài)學的使命擔當。開展景感生態(tài)規(guī)劃、建設景感生態(tài)園區(qū)、恢復受損生態(tài)空間均是景感生態(tài)應用實踐的重要形式。下面通過目前較為成熟的幾種景感生態(tài)學應用加以闡述。

3.1 經(jīng)典景感生態(tài)園區(qū)建設

景感生態(tài)學應用的經(jīng)典場景是位于我國海濱城市廈門的中國科學院城市環(huán)境研究所園區(qū)。該園區(qū)從整體基底布局到一石一木的細節(jié),從獨具特色的雨污資源綜合利用系統(tǒng)到生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),都對景感生態(tài)學的原理、方法和技術進行了充分的應用和示范。園區(qū)內(nèi)低碳和零排放生產(chǎn)生活方式、發(fā)展定位和愿景與周邊地形地貌相協(xié)調(diào),相關建筑物、構筑物、園林小品與其園區(qū)文化內(nèi)涵相統(tǒng)一。這種景感營造與其作為目前國際唯一的專門從事城市環(huán)境綜合研究的國立研究機構匹配度、回味度、獲得感等均有較強體驗。

圖2 基于360度全景圖像的城市環(huán)境場景感知 Fig.2 Urban environment scene perception based on 360-degree panoramic images

筆者采用自主研發(fā)的先進360度全景影像成像技術[19],一體化地呈現(xiàn)該園區(qū)山、水、城等關鍵景感元素和景感格局場景(圖2)。這種全景影像能夠系統(tǒng)表現(xiàn)人與周邊環(huán)境的相互關系和作用機理,以直觀可視化的方式表現(xiàn)出自然本底、方位特征、景感通道、植被景觀、建(構)筑物、建設者愿景等景感元素特征。該園區(qū)具體詳細景感指數(shù)及內(nèi)涵可訪問相關網(wǎng)頁(http://www.iue.ac.cn/)。

3.2 綠色視野與綠視率分析

人類對于外部環(huán)境感知信息的85%源自于視覺感受,綠色的視野對人的健康有著顯著影響。目前,我國城市發(fā)展逐步從“增量擴張”向“存量優(yōu)化”轉(zhuǎn)變,需要在有效利用城市有限土地的同時提高生態(tài)系統(tǒng)服務水平,從景感生態(tài)學的角度來說,對城市生態(tài)空間內(nèi)綠化的視覺感知優(yōu)化成為了亟待解決的問題。實踐中,營造林蔭大道、開展立體綠化等,都是增強綠視率指數(shù)、提高人居環(huán)境綜合綠量的有效應用,也是當前景感營造普遍的應用之一。城市街道綠化為行人提供著隔離噪聲、減少灰塵、吸收廢氣、增濕降溫、固碳釋氧和增添美感等重要生態(tài)系統(tǒng)服務功能,花園式屋頂綠化能夠?qū)θ说母泄俑兄a(chǎn)生多樣化的積極影響,橋體立體綠化的影響范圍廣,并且能夠有效降低汽車噪音、凈化汽車尾氣,這些都對于居民身心健康具有重要作用[20]?？傊?利用景感營造技術指導城市綠化建設,讓人民群眾的滿眼皆綠,時時見綠,心中增綠,才能不斷提高獲得感和幸福感[12],有助于實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

綠視率這一指標用于測量人的視覺尺度下綠色植被所占視域面積的比例,將傳統(tǒng)的地表平面測度提升到城市三維綠化空間范圍,更符合人的感知模式,對森林城市、綠道建設立體空間評估具有重要意義。張永霖和董仁才等(2018)采用了海量的街景圖片數(shù)據(jù)集和綠視率(GVI)量化了北京六環(huán)內(nèi)街道綠化水平[21]；定量化分析了北京五環(huán)內(nèi)居民區(qū)附近的道路綠地,并結合房價數(shù)據(jù),利用深度學習分析道路綠化水平對房價的影響。研究結果顯示,道路綠視率水平與相鄰房產(chǎn)價值呈正相關關系,綠視率分析為居住區(qū)視覺環(huán)境優(yōu)化提供了科學依據(jù)和方法參考[22—23]。

3.3 生態(tài)環(huán)境損害評估

上述綠視率分析是測度周邊環(huán)境通道給予人的愉悅刺激,提高綠視率的景感生態(tài)應用可以理解為增強景感指數(shù)。而景感生態(tài)在生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估中的應用則是量化環(huán)境污染、生態(tài)破壞給予人的不愉悅刺激,是一種分析景感功能減弱的應用。呂晨璨等(2020)研究發(fā)現(xiàn),大多生態(tài)環(huán)境損害行為都會破壞生態(tài)系統(tǒng)美感,使其喪失美學價值,給公眾感知和環(huán)境福利造成較大沖擊[24]。例如散、亂、污、臟、差、煩、躁、悶、臭、憋、瘆、嗆、眩等公眾投訴的表述就是一種具體體現(xiàn)(圖3)。生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估的過程中,基線確認、污染物溯源、損害程度和范圍認定等多個環(huán)節(jié)均需要開展此類監(jiān)測和訪談工作[25]。實踐中,首先在發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境損害案件的線索時,要充分應用景感生態(tài)學原理,結合公眾感知、輿情分析采集居民感覺信息；其次,在開展生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估過程中,還需要充分考慮生態(tài)環(huán)境損害行為對案發(fā)區(qū)環(huán)境質(zhì)量、公眾愿景和心理落差等帶來的價值量損失。

在制定恢復方案的環(huán)節(jié)中,也應根據(jù)生態(tài)環(huán)境損害的類型、范圍和程度,明確生態(tài)環(huán)境恢復目標[26],將被破壞的生境作為載體,在恢復生態(tài)功能的同時增加更多的景感元素[27]。采用景感生態(tài)學的研究方法既有利于加強人們對生態(tài)系統(tǒng)服務的理解,提升保護生態(tài)的動力,也有利于抵制生態(tài)環(huán)境損害行為。

圖3 生態(tài)環(huán)境損害與公眾感知示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Eco-environmental Damage and Public Perception

總之,景感生態(tài)學中的概念、理論和方法對解決實際的環(huán)境、生態(tài)和心理學問題都有很大的應用價值。景感生態(tài)學的應用未來將突出體現(xiàn)在以下幾點：(1)在有限的空間范圍內(nèi),營造多樣化的景感生態(tài)體驗,充分滿足人民群眾對生態(tài)產(chǎn)品的需求；(2)強調(diào)人與生態(tài)系統(tǒng)相知和互動的重要性,采用元宇宙理念和技術應該是一個重要應用方向；(3)增強不同受眾與不同場景條件下,對同一對象的差異化分解,提高覆蓋面和公平性[28]。

4 結語

景感生態(tài)學是一門新型交叉學科,是復合生態(tài)系統(tǒng)理論、可持續(xù)發(fā)展目標、人對生態(tài)系統(tǒng)服務認知與現(xiàn)代信息技術耦合的產(chǎn)物。景感生態(tài)學的基本概念、原理和思路對解決當前人類面臨的生態(tài)環(huán)境問題和提高人居環(huán)境品質(zhì)具有巨大的應用潛力。景感指數(shù)可以幫助規(guī)劃建設者理解公眾的感受、想法和意見,并將感知類數(shù)據(jù)融入規(guī)劃過程,在不降低規(guī)劃與設計的藝術性和科學性的同時,充分體現(xiàn)公眾對于良好生態(tài)的愿景,從而為人與自然和諧共生提供支撐[29—30]。景感營造更“接地氣”,充分體現(xiàn)“以人為本”的安全性、健康性、舒適性和綠色發(fā)展愿景,能不斷提高著人民群眾對生態(tài)文明建設的獲得感和滿意度。

當然,目前,景感生態(tài)學在學科特點和理論體系等方面尚不完善,還存在一些誤解和歧義,但正如景感營造是一個漸進過程一樣,景感生態(tài)學原理和方法也終將逐步趨于成熟和“顯山露水”,景感生態(tài)學必將是促進人與自然和諧相處的橋梁。

致謝：中國科學院城市環(huán)境研究所趙景柱研究員對本研究給予幫助，特此致謝。