城市景观元素感知特征研究

基于视觉关注度与审美偏好的城市景观元素感知特征研究

 

摘    要：视觉关注度与审美偏好是衡量城市景观元素感知属性的2个独立变量。这2个概念往往易被混淆，且鲜有研究探究两者之间的关系，并甄选出既受人关注又受人喜爱的景观元素。通过将城市景观照片作为测试媒介，结合眼动分析法与审美偏好测试，量化分析了城市景观元素的视觉关注度与审美偏好。结果显示：

 

1)相比自然景观元素(山体、树林、水体、草地)，人工景观元素(现代建筑、传统建筑、桥梁、道路)更易受到关注；

 

2)不同自然景观元素对审美偏好的贡献差异显著，水体审美偏好显著，而山体偏好表现负向；

 

3)在易受到关注的各类景观元素中，传统建筑、桥梁等偏好显著，现代建筑偏好表现负向。该研究结果可为城市景观规划设计实践提供理论参考。

 

 

城市景观设计既要体现文化“深度”，又要具有令人舒适愉悦的“温度”。然而，由于城市景观类型、元素的多样化与复杂化，设计师在进行城市景观设计时不可能对所有景观元素都进行强调。那么，哪些景观元素在视觉体验中既受人关注又受人喜爱呢？本研究将眼动分析法与审美偏好测试相结合，探究视觉关注度与审美偏好两者之间的关系，并甄选出既受人关注又被人喜爱的景观元素，以期为城市景观设计提供参考，提升公众对城市景观的审美体验。

 

1研究进展 

 

欧洲风景公约将景观定义为:一个被人们感知的区域，其特征是自然因素和(或)人为因素相互作用并人为采取行动的结果[1]。而景观元素则指组成景观的每个构成要素，包括人工造成(人工元素)和自然形成(自然元素)2种[2]。

 

由以上景观定义可知，景观的核心是人。人的感知是景观的重要组成部分[3]。从环境心理学角度来看，景观感知以人的五感(视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉)为基础。其中，视觉要素占人体五感作用的75%~87%[4]。观察者经过一系列感知、认知等心理评估过程后，对景观产生的好恶感即为景观审美偏好。审美偏好是潜藏在人们内心的一种情感和倾向，是感知的结果和产物[5]。

 

该偏好主要受审美主体特征(个人生理、心理、经历、文化背景等)[6-8]和审美客体特征(景观元素构成、结构、纹理、材质及颜色等)[9-10]2类因素的影响。审美主体与客体的作用在视觉景观分析评价的四大学派(专家学派、心理物理学派、认知学派、经验学派)均有体现[11]。

 

在目前开展的审美偏好研究中，测试并分析样本人群对照片或实地的感受，是2种常见的研究方法。以照片为媒介的研究方法操作较为方便，能排除现场干扰[12]。而根据不同的研究目标，作为测试媒介的景观照片规模(尺度)以及拍摄的角度和位置也不尽相同。例如，樊榕等选取人视角度的落叶照片分析公众对落叶景观的审美偏好[13]；汤茜等利用遥感影像和鸟瞰照片来探究不同人群对景观构型和景观功能的审美偏好[14]；罗涛等选取带有城市片区尺度特征的景观照片来探讨人群的来源地差异对景观偏好的影响[15]。

 

视觉关注度指观察者对某一对象的关注程度，是体现观察者注意力分配的度量标准。在景观认知研究中，观察者关注度的高低意味着景观中不同构成对象对观察者具有不同的吸引力，进而使观察者的注意力分配产生差异。目前的研究中，通过科学仪器(如眼动仪)能够直观地呈现观察者在观察刺激物时的注意力分配情况。眼动数据可以反映观察者对事物的观察顺序、关注情况等。通过眼动实验可收集到测试者眼跳、回视次数、注视时间等数据，并通过注视热点图、注视轨迹图和注视区域图等进行量化及可视化[16]。眼动分析法早期主要运用在交通心理学[17]、航空心理学[18]、网页设计[19]等领域。

近年来，该方法逐渐被引入景观视觉感知研究中。相关研究包括：Dupont等在眼动仪实验中，通过邀请风景园林专家和非专家对不同属性及特征的景观照片进行观察，发现2类人群的景观感知方式不同[20]；Nordh等通过分析人群对不同景观元素的眼动追踪情况发现，树林、长凳和灌木丛等景观元素能够帮助恢复注意力[21]；郭素玲等通过分析大学生观看景观照片时的眼动数据，发现人们注视热点主要集中在主体建筑物、独特的景观元素或不同景观元素的交界处[16]。

 

眼动分析法是记录和反映人们景观体验过程的一种手段，能够识别出受人们关注的景观元素或景观特征。审美偏好测试则能够帮助了解人们对特定景观元素或景观特征的偏好程度。在实际应用中，如果将这2个反映城市景观元素感知属性的独立变量相结合，则能够更全面地了解人们的景观感知特征，识别出既受关注又受偏好的景观元素或受关注但不受偏好的景观元素。检测人们在观察城市景观时的注视点是否落在受偏好的景观元素或景观特征上，对城市景观特色塑造及提升公众景观审美体验具有重要意义。

 

2  研究方法

 

2.1  样本人群

 

由于风景园林专家观察景观的方式及偏好与公众不同[20]，且相关研究证明，学生群体样本的评估结果与一般大众人群的结果具有高度一致性[22]，样本人群的地区差异与审美判断并无显著关联[15]。

 

为使结果更好地反映公众，并考虑测试成本及实验可行性的情况下，邀请了31名非设计类专业的本科生(不区分地区)进行眼动追踪实验和景观偏好测试。最终26名被试者的测试结果有效，年龄分布为18~22岁，其中男性17人，女性9人。被试人员视力或矫正后的视力良好。

 

2.2  测试实验

 

2.2.1  测试材料

 

首先，笔者所在团队通过对福建省各地区地方志、城市档案等历史资料的整理，收集了20世纪90年代各地区城镇全景照片。从中筛选出景观元素较全面(包含多种人工元素和自然元素)、景观元素边界清晰、尺度和规模较为统一、适合复拍的17张代表性照片。既有研究表明，城市最佳观景位置和高度(人视高度或城市制高点)取决于景观资源的特征和类型[23]。本研究选取的17张历史景观照片均在可达性较高的原城镇制高点(如山体、高层建筑、郊野公园、观景台)拍摄获取。研究采用该类全景照片而没有采用普通街景照片的原因基于以下3点考虑。

1)本研究旨在甄选出既受关注又受喜爱的城市景观元素，在城镇制高点拍摄能够保证每张照片景观元素的多样性，一定程度上解决了普通街景照片中景观元素相对单一而导致需要更多照片样本才能覆盖该城镇所有景观元素的问题。

2)研究区(福建省)具有典型的“八山一水一分田”地貌特点[24]，制高点眺望是该区域大多数常住居民的日常景观体验。此外，由于受可用地的限制，该区域城镇在竖向上的扩展成为必然，因此，在高层建筑、郊野公园等制高点拍摄获取的景观照片相较于普通街景照片可以更好地体现该区域城镇景观特点。

3)福建省代表性城镇的城市公园、郊野公园、观景台、风景道往往设于城镇周边山地。随着生活品质的提升，此类设施的使用率显著增加。据福州日报统计数据显示，仅福州的福山郊野公园全年游客就达500万人次以上[25]。因此，本研究选取制高点全景照片作为测试媒介对于福建省城市竖向规划，以及郊野公园规划、观景台选点、风景道路线设计有很好的针对性和借鉴意义。

 

其次，对17张历史照片进行原位复拍。复拍条件尽可能与历史照片一致。本研究的前置性研究显示，人群对于新、旧照片审美偏好并无显著差异[15]。因此，本研究将历史照片和同一位置复拍照片作为测试媒介，在一定程度上消除了背景景观元素(如山体轮廓)在照片中位置变化对审美偏好的影响，且照片样本数量的增加有助于提高统计分析结果的可靠性。


 

 

再次，鉴于在视觉关注度的测试实验中，照片样本的亮度、方向[26]及显著度[27]等特征会影响测试者对景观元素的视觉关注程度，本研究对34张照片进行统一色彩渲染，减少照片间的亮度差异。这种渲染配色方案被证明比多数研究中常用的黑白配色方案表现得更好(图1)。渲染参数的设定详见罗涛等的研究成果[28]。

 

 

最后，对照片进行编码(编码规则见图2)，并计算34张照片中各类景观元素的面积占比。现有研究表明，景观感知会受山林、湖泊等景观元素相对面积、面积周长比，以及景观元素在照片中所处相对位置的影响。以林地为代表的自然景观感知优先度往往与相对面积的关联性更强[9]。目前，在景观偏好、街道体验等领域中最常用的指标为绿视率[29]、自然度[30]等景观元素面积占比指标。因此，实验最终选择与景观感知联系最为紧密且适用性较强的景观元素面积占比(相对面积)来表征景观元素特征。

 

2.2.2  实验过程

 

关注度测试采用眼动追踪实验，在光照条件不变的室内进行。实验设备为Dikablis Glass 3眼动仪。实验通过双摄像头[眼部摄像头和场景摄像头(1 920×1 080P)]配合D-Lab分析软件进行同步数据采集，测试精度达0.1°~0.3°。实验步骤如下。

 

1)被试者佩戴眼动仪设备，端坐于电脑前60~80cm，进行实验前的校准工作。

 

2)被试者保持头部不动，观看幻灯片上随机播放的34张照片。每张照片展示10s，观看5张休息一次，共7组。每张照片放映结束后有2s的空白页。若实验过程中被试者头部发生偏移则进行重新校准。

 

3)整理实验数据。

 

关注度测试结束后，被试者进行景观审美偏好测试：1)从乱序的34张景观照片(打印尺寸为19cm×13cm，并遮盖编码避免干扰)中挑选出12张喜欢的照片；2)从12张照片中选取6张更喜欢的照片；3)从6张照片中选取3张最喜欢的照片。被选中一次的照片赋值为1，被选中2次的照片赋值为2，被选中3次的照片赋值为3，未被选中的照片赋值为0。

 

2.3  计算方法

 

采用关注度F来量化景观元素的视觉关注程度。某个景观元素的注视点越多，像素值越小(面积占比越小)，关注度F越大。计算公式如下：

 

本研究将景观审美偏好定义为观察者对自然和人工混合景观中各类景观元素的偏好程度。某张城市景观照片的偏好均值计算公式如下：

 

2.4  统计分析方法

 

在眼动追踪实验中，根据实验目的进行参数调试。最终设置测试者连续注视达到或超过3s的区域为红色，得到注视热点图(图3)，红色部分代表被试者浏览和注视的重点区域，黄色和绿色表示受到注视较少的区域。将注视热点图中红色面积最大的区域中心作为注视点，注视点半径设置为30px，则每张照片中有26个注视点(26个有效样本)。对884个(26×34)注视热点图进行整理，最终得到34张城市景观照片的注视点分布图(图4)。

 

利用Photoshop CC和Arc GIS 10.2在城市景观照片中识别各类景观元素，并分别计算其在每张照片中的像素值及面积占比。将审美偏好均值、每张照片识别出的各类景观元素面积占比，关注度测试数据录入IBM SPSS Statistics 22进行统计分析。连续变量间采用相关性分析的方法，连续变量与分类变量采用组间差异比较的方法。