城市森林公園聲景感知的空間差異性特征及其影響因素

朱天媛，劉 江，郭 渲，任 維,3

(1.福建農林大學風景園林與藝術學院，福建 福州 350100；2.福州大學建筑與城鄉規劃學院，福建 福州 350108；3.海峽美麗鄉村人居環境研究中心，福建 福州 350100)

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，環境問題日益突出，城市森林公園得到了迅速發展。城市森林公園作為城市“綠肺”，在改善空氣質量、調節小氣候、保護生物多樣性等城市生態系統服務中發揮著關鍵作用[1]，也是城市居民日常游憩健身、休閑度假、感受自然的重要空間場所。此外，城市森林公園也是具有聲景多樣性的獨特場所，且森林中的植被也被視為調節噪聲的重要因素，能夠給城市居民提供積極的聲景體驗[2-3]。其次，森林中令人愉悅的聲景有助于緩解壓力，實現心理和身體康復。森林公園的聲景質量也是影響游客游覽體驗的重要因素之一[4-5]。

國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)將聲景定義為“在特定場景下，個人或群體在環境中感知、體驗或理解的聲環境”。在城市聲景的研究領域，研究主要關注公園、綠地、街區等不同空間環境聲景的感知、評價和影響因素等[6-8]。研究人員在對聲景感知相關因素的探索中發現，聲景感知受人、地點、環境體驗等因素的影響[9-10]，且在個體之間表現出巨大的差異[11]。個體之間聽覺信息的感知差異反映在聲景不同的感知特性中[12]，人口統計學特征的差異可能決定人們感知聲環境的方式[13-14]。另外，也有研究指出，聲源偏好會受到不同空間特征與使用模式的影響[15]，聲景感知體驗也可能因空間的不同功能類型而有所不同[16]。目前，城市森林公園聲景的研究在聲景感知、評價體系、森林聲景多樣性等方面有了部分探索[17-19]，且研究多關注于森林中的自然聲景[20]，森林公園的聲景感知是否會受到不同功能區和個體差異的影響尚未受到較多的關注。掌握聲景感知特征的差異性及其影響因素，是提升聲景體驗的重要途徑[21]。因此，從探討不同功能空間聲景感知特征的差異性及影響因素，并識別由個體特征差異對聲景感知產生的影響，有助于有效提升森林公園的聲景品質。

本研究以福州國家森林公園為例，選取研究區中的典型聲源，基于公眾調查數據，探討不同功能區中聲源與聲景感知的差異性特征，以及典型聲源在不同功能空間中對聲景總體感知存在的影響機制，并揭示研究區受訪者的社會、人口、行為學特征與典型聲源感知、聲景總體感知之間的相互關系，為提升不同功能區的聲景品質，并提供針對性更強的城市森林公園聲景優化策略理論依據。

1 研究方法

1.1 研究區域

研究區域位于福建省福州市晉安區的福州國家森林公園，又名福州植物園，是全國十大森林公園之一。公園三面環山，南面臨水，地勢西北高、東南低，屬亞熱帶海洋性季風氣候，年均相對濕度79%，年均氣溫20℃。園內自然資源豐富，有1 700多種樹種和1 000多種就地保護的植物，建設了榕樹園、山茶園、棕櫚園、竹類園、裸子植物園、珍惜植物園等多個植物專類園。此外，公園還擁有解放軍紀念園、天馬嶺登山道、摩崖石刻、正心寺、森林博物館等人文資源，是集生態保護、度假旅游、科研教育于一體的綜合性公園。

福州國家森林公園包括森林景觀區、休閑娛樂區、濱水游覽區與人文景觀區4個功能區。在正式采集數據前，根據可達性與代表性原則，于4個功能區中選取21處數據采樣點，采樣點如圖1所示。并根據研究區的常見聲源，從生物聲、地球物理聲、人類活動聲與機械聲4類聲源中，分別篩選了鳥鳴聲、風吹樹葉聲、談話聲與交通聲4種典型聲源進行分析。

圖1 研究區域功能分區與采樣點分布Fig.1 Functional zone partition and sampling point distribution in the study area

1.2 數據來源

調研于2020年10月—11月進行，選擇天氣晴朗且風速較小的天氣，通過問卷形式分別在21個樣點的150 m范圍內獲取數據。調查受訪者的社會、人口與行為學信息，以及對森林公園典型聲源與聲景感知的評價。問卷發放形式為隨機選取受訪者，在經受訪者同意后對問卷填寫進行說明，調查時間為一天中的8:00－19:00。

問卷信息包括：(1)受訪者的社會、人口與行為學信息，包括性別、年齡、教育背景、職業、游覽時間、游覽頻率以及來源地等，各指標樣本信息統計如圖2所示。(2)受訪者對所處空間的聲景感知特征的主觀評價，包括對鳥鳴聲、風吹樹葉聲、談話聲與交通聲4種典型聲源感知以及聲景總體感知的評價。其中，前者要求受訪者在受訪時段聆聽1 min，對所處位置4種典型聲源的頻率、響度和偏好度做出評價，后者選取能夠反映聲景愉悅度與豐富度的6個具有代表性的形容詞對所處位置的聲景總體感知進行評價[13，22]，分別為愉悅的、和諧的、舒適的、豐富的、生動的、多變的。各聲景感知評價指標均采用李克特7級量表進行評分(1非常低－7非常高)[23]。

圖2 受訪者的社會、人口、行為學指標樣本信息統計Fig.2 Statistics of interviewee information including social,demographic and behavioral indicators

本研究最終回收有效問卷814份。其中，森林景觀區為75份，休閑娛樂區為318份，濱水游覽區為175份，人文景觀區為246份，問卷有效率97%。經信效度檢驗，Cronbach’s alpha系數為0.730(>0.6)，統計檢驗量KMO=0.816(>0.6)，顯著性P=0.000(<0.05)，問卷信效度較高。

1.3 數據分析

1.3.1 聲源感知綜合指標

研究通過兩個聲源感知綜合指標進行后續的深入分析，能夠有效反映聲源的綜合感知特性，分別為聲源優勢度與聲源和諧度[24]。聲源優勢度(Sound dominant degree,SDD)由聲源的感知頻率(Perceived occurrences,POS)與感知響度(Perceived loudness,PLS)決定，反映人們對聲源的主觀感知程度，指所感知的特定聲源在聲景中的主導地位，計算公式為

式中：j為第j個樣本，i為第i個聲源。

聲源和諧度(Sound harmonious degree,SHD)由聲源優勢度(SDD)與偏好度(Perceived preference of sound source,PFS)決定，反映某一聲源的優勢度與該聲源偏好度的相符程度，計算公式為

式中：j為第j個樣本，i為第i個聲源，n為樣本量。聲源優勢度決定聲源和諧度程度，聲源的偏好程度利用指數函數的特征來確定其方向值，當偏好度大于偏好度均值時，則優勢度越大，和諧度也越大。反之，若偏好度小于偏好度均值，則優勢度越大，和諧度反而越小，偏好度方向值與優勢度相乘獲得聲源和諧度。

1.3.2 數據處理

將計算后的典型聲源優勢度與和諧度，以及社會、人口、行為學指標與聲景總體感知指標，通過SPSS 25.0進行分析。采用Kruskal-Wallis非參數檢驗分析典型聲源感知與聲景總體感知在不同功能區中的差異性；運用多元逐步線性回歸揭示在不同功能空間中典型聲源感知對聲景總體感知的影響；最后通過Spearman’s rho相關性分析與Kruskal-Wallis非參數檢驗2種方法探討社會、人口、行為學指標與典型聲源感知、聲景總體感知之間的相互關系。

2 結果與分析

2.1 不同功能區典型聲源感知特征分析

2.1.1 不同功能區典型聲源優勢度特征

4種典型聲源在不同功能區中的聲源優勢度如圖3所示。從聲源來看，鳥鳴聲與談話聲優勢度在整體上較其他聲源高。其中，鳥鳴聲在森林景觀區具有明顯的優勢度；風吹樹葉聲以及交通聲優勢度均在人文景觀區最高；談話聲優勢度在森林景觀區最低，而在其他幾個功能區差別不大；各聲源優勢度在不同功能區存在明顯差異，鳥鳴聲優勢度差異最大。從功能區來看，森林景觀區鳥鳴聲優勢度最高，交通聲優勢度最低；休閑娛樂區與濱水游覽區的談話聲優勢度最高，各類聲源優勢度構成規律相似；相比其他空間，森林景觀區的各類聲源優勢度差異最大。

圖3 不同功能區典型聲源優勢度結果Fig.3 Investigation results of sound dominance degree of typical sound sources in different functional zones

對不同功能區4種典型聲源感知指標進行Kruskal-Wallis非參數檢驗，結果顯示，鳥鳴聲(檢驗流計量Z=124.611***)、風吹樹葉聲(Z=17.284***)、談話聲(Z=36.569***)、交通聲(Z=51.877***)的優勢度在不同功能區均存在極為顯著的差異性(P<0.001)。進一步對在不同功能區具有顯著差異性的聲源進行成對比較檢驗，以反映具體的差異性特征，結果如表1所示。鳥鳴聲優勢度差異性顯著的組別最多且顯著性更強，除“休閑娛樂區-濱水游覽區(B-C)”外，其他組別均有顯著差異；風吹樹葉聲只有在“休閑娛樂區-人文景觀區(B-D)”與“濱水游覽區-人文景觀區(C-D)”兩組具有顯著差異性；談話聲優勢度差異主要集中在森林景觀區與其他幾個功能區的顯著差異；交通聲在“森林景觀區-人文景觀區(A-D)”“休閑娛樂區-人文景觀區(B-D)”與“濱水游覽區-人文景觀區(C-D)”三組存在顯著差異。

2.1.2 不同功能區典型聲源和諧度特征

4種典型聲源在不同功能區中的聲源和諧度如圖4所示。從聲源來看，總體偏好度較高的鳥鳴聲與風吹樹葉聲在不同功能區呈現不同聲源和諧度，和諧度最高的為森林景觀區的鳥鳴聲，和諧度最低的為濱水游覽區的談話聲。從各功能區來看，森林景觀區與濱水游覽區的鳥鳴聲與風吹樹葉聲和諧度最高，而二者在休閑娛樂區與人文景觀區的和諧度相對偏低。同一聲源在不同功能區的聲源和諧度具有不同變化和差異，對比4種聲源，除交通聲外，其他聲源和諧度均存在較大變化，對比4個功能區，森林景觀區的聲源和諧度差異最大。

圖4 不同功能區典型聲源和諧度結果Fig.4 Investigation results of sound harmony degree of typical sound sources in different functional zones

對不同功能區的典型聲源和諧度感知進行Kruskal-Wallis非參數檢驗，結果顯示，鳥鳴聲(Z=29.996)與風吹樹葉聲(Z=28.576)的聲源和諧度在不同功能區中存在極為顯著的差異性(P<0.001)。進一步對在不同功能區具有顯著差異性的聲源進行成對比較檢驗，結果如表1所示。鳥鳴聲與風吹樹葉聲和諧度分別在三個組別存在顯著差異性，鳥鳴聲同樣表現為顯著性更強的聲源。

表1 不同功能區典型聲源感知的Kruskal-Wallis檢驗成對比較結果Table 1 Paired comparison results of Kruskal-Wallis test for typical sound source perceptions in different functional zones

2.2 不同功能區聲景總體感知特征分析

2.2.1 聲景總體感知維度分析

本研究通過主成分分析對研究區聲景感知的6個指標進行降維。首先通過KMO與Bartlett球形檢驗進行效度分析，經檢驗后KMO=0.879(>0.7)，P=0.000(<0.05)，滿足主成分分析前提要求。聲景總體感知主成分分析采用最大方差法得到旋轉后的因子載荷矩陣，結果如表2所示，各指標經降維后提取出兩個主因子，為聲景愉悅度與聲景豐富度，結果與前人研究一致，能夠解釋總方差的91.093%，并根據降維后的各因子成分，分別求其均值獲得最終聲景愉悅度與聲景豐富度的評價結果[25-26]。

表2 聲景總體感知主成分分析結果Table 2 Results of principal component analysis of overall perception of soundscape

2.2.2 不同功能區聲景總體感知特征

不同功能區中聲景總體感知結果如圖5所示，森林公園聲景總體感知的評價整體較高。從2個聲景感知維度來看，聲景感知評價最高的為森林景觀區的聲景愉悅度，而濱水游覽區的聲景愉悅度與豐富度相對較低。對比4個功能區，森林景觀區的聲景愉悅度與豐富度最高，濱水游覽區的聲景愉悅度與聲景豐富度最低。

圖5 不同功能區聲景總體感知結果Fig.5 Results of overall perception of soundscape in different functional zones

2.2.3 不同功能區聲景總體感知差異

對不同功能區聲景總體感知進行Kruskal-Wallis非參數檢驗，結果顯示，聲景愉悅度(Z=64.511***)和聲景豐富度(Z=45.929***)在不同功能區均存在極為顯著的差異性(P<0.001)。進一步對兩個聲景總體感知指標在不同功能區的差異性進行成對比較檢驗，以反映具體的差異性特征，結果如表3所示。其中，除“休閑娛樂區-濱水游覽區”的聲景愉悅度與豐富度無明顯差異，其余組別均存在顯著差異，且森林景觀區與其他3個空間類型的差異性較另外2個組別(即“休閑娛樂區-人文景觀區”與“濱水游覽區-人文景觀區”)更為顯著。

表3 不同功能區聲景總體感知的Kruskal-Wallis檢驗成對比較結果Table 3 Paired comparison results of Kruskal-Wallis test for overall perceptions of soundscape in different functional zones

2.3 典型聲源感知對聲景總體感知的影響

2.3.1 典型聲源感知對聲景愉悅度的影響

以聲景愉悅度作為因變量，不同功能區的典型聲源優勢度與和諧度作為自變量，采用多元逐步線性回歸進行模型構建，回歸結果如表4所示。經共線性檢驗，4個回歸模型中的所有指標容差均大于0.2，VIF值均小于5，不存在共線性，模型解釋效果較好。

表4 不同功能區典型聲源感知與聲景愉悅度多元逐步回歸分析結果Table 4 Multiple stepwise regression analysis results of typical sound source perception and soundscape pleasantness in different functional zones

在森林景觀區中，談話聲與風吹樹葉聲被納入模型，在此空間中對聲景愉悅度產生負面影響；在休閑娛樂區中，4個典型聲源均被納入模型，除談話聲外的其他聲源對聲景愉悅度均呈現積極作用；在濱水游覽區中，交通聲的負面影響較強，鳥鳴聲與談話聲在此空間中具有積極作用；人文景觀區中，交通聲對聲景愉悅度產生負面影響，鳥鳴聲與風吹樹葉聲產生積極影響，而談話聲優勢度與和諧度的產生相反的影響，反映了當談話聲偏好度較高時，對聲景愉悅度具有積極影響。

此外，風吹樹葉聲只對森林景觀區聲景愉悅度產生了負面影響，在其他功能區中均存在積極影響，談話聲只在濱水游覽區具有積極影響，在其他功能區均產生負面影響，說明同一聲源在不同功能區中對聲景愉悅度產生的影響可能會有所不同。在各功能區中，交通聲主要呈現出較強的負面影響，鳥鳴聲均具有積極影響。

2.3.2 典型聲源感知對聲景豐富度的影響

以聲景豐富度作為因變量，不同功能區的典型聲源優勢度與和諧度作為自變量，采用多元逐步線性回歸進行模型構建，回歸結果如表5所示。經共線性檢驗，4個回歸模型中的所有指標容差均大于0.2，VIF值均小于5，不存在共線性，模型解釋效果較好。

表5 不同功能區典型聲源感知與聲景豐富度多元逐步回歸分析結果Table 5 Multiple stepwise regression analysis results of typical sound source perception and soundscape eventfulness in different functional zones

在森林景觀區中，鳥鳴聲對聲景豐富度產生了積極影響，而風吹樹葉聲與談話聲的優勢度與和諧度不同，分別產生了負面與正面影響，說明當兩個聲源的偏好度較高時，才能對聲景豐富度能夠產生積極影響；在休閑娛樂區中，交通聲具有負面影響；在濱水游覽區中，交通聲的負面影響最強，風吹樹葉聲、鳥鳴聲與談話聲在此空間中具有積極作用；人文景觀區中，交通聲對聲景愉悅度產生負面影響，風吹樹葉聲與談話聲具有積極影響。

此外，談話聲與風吹樹葉聲優勢度只在森林景觀區中對聲景豐富度產生了較強的負面影響，在其他功能區中均存在積極影響，說明了同一聲源在不同功能區可能對聲景豐富度也會產生不同影響。在森林公園各功能區中，交通聲對聲景豐富度均呈現出負面影響，鳥鳴聲均具有積極影響。

2.4 游客社會、人口、行為學特征與聲景感知的關系

本研究通過Spearman’s rho相關性分析與Kruskal-Wallis非參數檢驗2種方法揭示游客社會、人口、行為學特征與聲源感知、聲景總體感知之間的關系，相關性與差異性分析結果如表6所示。結果顯示，年齡、職業和教育背景對聲景感知的影響更為明顯，具體表現為：隨著年齡的增大對鳥叫聲的優勢度與和諧度評價較高，對談話聲的優勢度感知較低但和諧度較高，且對聲景愉悅度與豐富度評價均較高；不同的職業對聲景感知的影響，除與聲景豐富度無顯著關系之外，其余指標相關性特征與年齡的影響相似；游覽時間對聲景感知的影響主要集中在各類聲源的優勢度感知上，游覽時間越長，對鳥叫聲和交通聲的優勢度感知越強，而對風吹樹葉聲和談話聲的優勢度感知越弱，對鳥叫聲和風吹樹葉聲的和諧度感知越強。此外，教育背景對談話聲和諧度以及聲景愉悅度呈現顯著的負相關與差異性，說明教育程度越高，對談話聲越敏感，對聲景總體感知要求越高；隨著游覽頻率的增加，游客對鳥叫聲的優勢度和和諧度感知均會增加，對聲景愉悅度評價也會提升；游客來源地的不同僅對鳥鳴聲優勢度感知產生顯著影響。

表6 社會、人口、行為學指標與聲源感知、聲景總體感知的相關性與差異性結果Table 6 Correlations and differences of social,demographic and behavioral indicators with sound source perception and overall perception of soundscape

3 結論

本研究以福州國家森林公園為例，探究森林公園不同功能區中典型聲源感知與聲景感知特征與差異性，以及4個不同功能區中聲源感知對聲景總體感知的關鍵影響因素，最后揭示受訪者社會、人口、行為學特征與聲源感知、聲景總體感知的相互關系，研究結果發現：

(1)同一聲源在不同的功能區中，其聲源優勢度與聲源和諧度具有不同的感知特征與差異性。森林景觀區的鳥鳴聲具有更明顯的優勢度，和諧度也更高，且各聲源優勢度與和諧度在此區域差異最大。各功能區中聲源感知差異性分析結果顯示，其只在“休閑娛樂區-濱水游覽區”一組無明顯差異，鳥鳴聲的優勢度與和諧度差異性最為顯著。

(2)聲景總體感知的兩個主要感知屬性：聲景愉悅度與聲景豐富度，在不同功能區同樣呈現出不同感知特征與顯著差異性。研究區聲景愉悅度與豐富度整體評價較高，其中森林景觀區的聲景愉悅度與豐富度最高。除了“休閑娛樂區-濱水游覽區”組別，聲景愉悅度與豐富度在其他所有組別均存在顯著差異性，且森林景觀區與其他3個功能區的差異最為顯著。

(3)不同功能區中影響聲景愉悅度與聲景豐富度的典型聲源有所不同，且同一聲源也因空間環境與功能特性的不同，而在不同區域可能對聲景總體感知產生不同影響。在本案例的森林公園中，談話聲與風吹樹葉聲在森林景觀區對聲景愉悅度與豐富度產生負面影響，在其他功能區均具有積極影響。所有功能區中，鳥鳴聲為具有積極影響的主要聲源，交通聲為具有負面影響的主要聲源，且交通聲對濱水游覽區的聲景愉悅度與豐富度的負面影響最大。本研究結論為根據特定空間功能定位不同，提供針對性更強的聲源優化和控制策略，從而為有效提升空間的聲景體驗提供理論依據。

(4)游客社會、人口、行為學特征與聲源感知、聲景總體感知的關系中，游客對特定聲源與聲景的感知存在明顯的個體差異和相關性，其中，年齡、職業、教育背景以及游覽頻率對聲源與聲景感知的影響更為明顯。年齡與職業因素對鳥鳴聲、談話聲以及聲景愉悅度的影響具有相似特征，教育背景越高的游客對聲景感知的要求越高，游覽時間對聲源優勢度感知的影響最為顯著，而游客來源地僅對鳥鳴聲優勢度產生顯著影響。