基于动态与静态视觉评价的景观风貌控制方法研究——以无锡市内环为例
2026-03-20
在新发展阶段,城市交通廊道等线形空间不仅是城市要素沟通联系的载体,也是城市形象与风貌展示的窗口。因此,对线形空间开展城市景观风貌管控与塑造成为城市更新工作的重点。文章从动、静态感知视角出发,基于动态性、层次性、序列性三大感知特征,通过静态视觉量化评价和动态视觉模拟分析,对线形空间沿线景观风貌特征进行综合研判,并从管控范围划定、景观界面划分、眺望视廊构建三个方面组建景观风貌控制体系,进一步结合动、静感知评价指标相关要素提出管控引导要求,从而为城市线形空间沿线风貌引导管控提供一定的技术支撑。
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作 者
魏 晋 江苏省规划设计集团城市更新规划设计院规划师
王舒婷 江苏省规划设计集团城市更新规划设计院工程师
程 炜 江苏省规划设计集团城市更新规划设计院副总设计师
李欣路 江苏省规划设计集团城市更新规划设计院高级城乡规划师
01
研究背景
在全球化视角下,城市景观风貌是城市参与全球竞争的重要软实力,城市景观的价值与规划控制的重要性日益显现。在过去快速城镇化建设和现阶段城镇更新过程中,城市的景观风貌不断被调整与重塑,然而展现城市景观形象的窗口却存在控制不足、特色缺失等问题,造成城市形象难以凸显。其中,以城市交通廊道等线形空间为代表的重要公共场所,不仅是城市要素沟通联系的载体,也是城市景观风貌展示的重要窗口。因此,以交通网络为载体,动态观览城市成为当下感知城市意象、彰显城市特色的重要方式。
现阶段,国内外关于城市景观风貌管控已形成多维度研究框架,研究主要聚焦以下四大领域。一是管控要素遴选与体系构建。学者通过多尺度案例分析,探索差异化的管控路径。毕书卉等以杭州市总体城市设计为实践载体,提出山水格局与历史文脉协同的“自然—文化—都市”三维管控体系;张赛等针对湖泊型风景区特征,构建了以生态敏感度与视觉敏感度为核心的分区管控框架。二是景观视觉评价方法。杨俊宴、柯彦等通过定量化的技术,突破传统经验判断的局限,前者基于我国香港地区多维视域模型提出“眺望强度—可视概率”双因子评价法,后者结合ArcGIS空间分析技术,建立福州市“登山观城”视觉廊道优化模型,提出天际轮廓线韵律感、建筑形态协调度等指标的量化方法。三是管控策略与实施路径。陈伟等从视觉感知链理论出发,提出“标志物—眺望视廊—景观点”三级管控网络;牟婷婷等针对山地城市特征,强调通过视线通廊预控,实现自然景观与建成环境的动态平衡。四是政策法规衔接。王卉通过解析英国景观遗产保护区划制度,指出需将风貌管控要求嵌入法定规划层级,为国内“设计导则—管理细则—政策法规”三位一体制度构建提供借鉴。既有研究为景观风貌管控奠定了方法理论基础,但多局限于静态眺望视角,对动态行进中的视觉感知的时空耦合机制关注不足,同时对线形空间景观风貌特征的研究相对缺乏,从而导致作为城市重要景观风貌展示载体的交通廊道空间景观风貌控制引导缺乏科学支撑。
因此,如何立足动、静态感知城市景观风貌,把握城市线形空间沿线风貌感知特征,聚焦核心内容并构建景观风貌管控体系,是目前城市形象塑造的重要内容。基于此,本文创新性地提出“动、静态耦合”研究框架,通过街景语义分割算法量化静态视觉要素,并结合ArcGIS视域模拟技术解析动态视觉序列,进而构建动、静态双维视觉评价模型,识别风貌管控的核心区段与管控重点。进一步基于数字化方法,解构景观风貌控制要素,构建“分层界面引导—眺望视廊管控”的多维度技术体系,为线形空间景观风貌的精细化、动态化管控提供技术方法支撑。
02
研究思路
在动态交通场景中,观察者的视觉感知呈现显著的时空耦合特征,受限于车辆连续位移与视觉暂留效应,视觉焦点难以稳定地驻留于单一的景观要素,转而通过离散化感知节点(如地标建筑)与连续性界面序列(如天际线)的交替捕捉,重构城市意象认知图谱。基于此,线形空间景观感知系统呈现三重核心属性,即动态性、层次性、序列性,这三重属性共同构成动、静态融合视角下线形空间风貌管控的理论基础。
2.1 动态性
在动态行进过程中,观察者出于生理自适应性,需要在动态要素中寻找视觉焦点,眺望聚焦景观会形成单点式景观与线形界面景观两种类型。其中,单点式景观要素即表征在行进过程中,视觉焦点持续聚焦在某一单个建筑或景观要素上,如高层地标建筑、山体上的阁楼等;线形空间景观则表示在行进过程中,连续感知建筑轮廓等景观要素连绵变化的特征,如建筑群落界面、天际线、山脊线等(图1)。

图1 感知城市景观要素动态性特征
Fig.1 The dynamic characteristics of urban landscape element perception
资料来源:笔者自绘
2.2 层次性
相较于静态眺望城市景观,在动态行进过程中,由于生理性特点,视觉焦点会逐渐向远处移动,视觉感知可以根据感知要素的距离形成多个界面。根据熊广忠在城市道路的视觉心理学方面的研究,当人体感知要素移动的角速度大于72°/s时,将难以对其形成视觉焦点,从而形成模糊感知意象。这主要是由于可见要素在视觉范围内停留时间较短,难以形成视觉焦点。景观要素在视觉范围内停留时间的长短,直接影响人群感知城市的意向特征。因此,观察者会根据视觉停留时长的差异,形成多个层次的风貌感知界面。
2.3 序列性
动态交通场景中的视觉感知机制呈现显著的空间梯度特征。当河流廊道、垂向交通轴、低密度开放空间等中、远距离景观要素占据主导时,观察者可依托连续性视域界面形成稳定的景观认知记忆;反之,当高层建筑等压迫性要素占据近景空间时,视觉通廊被碎片化为间隙式感知单元,导致意象传递呈现离散化特征。根据心理学研究,短时记忆如果在15~20s内得不到信息的及时复述,将会迅速被遗忘。因此,滞留性的感知将减弱。当再次感知相同景观意象时,将不会存在持续性的感知意象。而交通廊道往往连接城区多个功能组团,如商业核心区、历史风貌区、生态空间等,可通过多尺度景观段落的时序性组织,形成“启、承、转、合”的序列化空间体验。
2.4 技术路线
基于上述动、静态感知理论框架,本文以无锡市内环路为例,建构“评价诊断—界面优化—眺望视廊管控”的景观风貌控制技术体系(图2)。首先,采用多源数据融合方法,通过街景语义分割算法,量化静态视觉品质指标,结合ArcGIS三维视域模拟,解析动态视觉序列特征,构建“动、静态双维评价矩阵”,将全线划分为高、低品质梯度区段,以及眺望视廊控制区。在解析动、静态视觉评价指标内容并梳理重点管控要素的基础上,针对低品质区段,依据视觉感知层次理论实施分层优化策略;对于高品质和眺望视廊管控区段,结合景观要素的差异性,分类划定眺望视廊管控区,建立分类、分级管控机制,实现“结构性保护—精细化管控”的风貌管控目标。

图2 技术路线
Fig.2 Technical route
资料来源:笔者自绘
03
景观风貌动态与静态视觉评价方法构建
无锡市内环位于无锡中心城区,总长度约为28.5km,包括青祁路、金城路、江海南路、江海东路、江海西路和凤翔路,并串联梁溪区、新吴区、经开区、滨湖区和惠山区,是无锡市城市形象感知的重要窗口,沿线串联京杭大运河、古运河、惠山和无锡体育中心等重要标志性景观。由于城市边缘区逐渐发展成为城市中心城区,因此,内环沿线空间建设存在诸多问题。一方面,高密度居住建筑毗邻高架路,存在明显的空间压迫感,同时对远处的标志性景观造成遮挡;另一方面,沿线空间多为居住空间,缺乏合理的引导管控,整体风貌相对杂乱,缺乏特色(图3)。

图3 无锡内环位置与沿线风貌
Fig.3 Location of Wuxi inner ring and the landscape along its route
资料来源:笔者自绘
3.1 静态视觉评价
3.1.1 基础视觉景观单元划分
基于车行速度及视觉阈限特征,以连续观赏到景观要素的路段为基础视觉景观单元。内环快速路动态观览的速度为60~80km/h,观察者从识别对象到留下印象的视觉阈限为10~15s。综合以上因素,沿线动态视觉景观评价以150~350m为基础视觉景观单元。本文取250m为一个基础视觉景观单元。内环全线长约30km,不考虑惠山隧道段,共划分为128个基础视觉景观单元(图4)。

图4 基础视觉景观单元划分
Fig.4 Division of basic visual landscape units
资料来源:笔者自绘
3.1.2 景观视觉评价指标构建
根据街道空间品质评价和标准,重点关注舒适性、安全性、便捷性、活力度、美观性等相关指标,结合乘车人动态性感知特征,选择舒适性与美观性作为主要评价指标。考虑在动态行进过程中,视觉往往聚焦某一要素,增加标志性相关指标并进一步分解三类指标,构建三大类、八小类的评价指标体系(表1)。

表1 评价体系指标表
Tab.1 Index table of evaluation system
资料来源:笔者自绘
3.1.3 景观视觉量化评价
(1)舒适性评价
通过全景相机对内环全线进行街景照片采集,每间隔50m进行一次照片采集,共采集两侧照片1264张。通过对街景照片进行语义分割识别,解析建筑、山水等各类要素的特征,并进行综合性评价,以表征舒适性特征。将天空开敞度、绿视率作为核心指标进行叠加计算,评价基础视觉景观单元的舒适性。

式中,a为某张街景照片中天空面积的比例;A为全段全部街景照片天空面积占比的集合;b为某张街景照片中植被面积的比例;B为全段全部街景照片植被面积占比的集合。
(2)标志性评价
城市标志性景观是人们在城市中直观看到的城市各构成要素的外部形态特征,也是人们眺望、欣赏的重要对象。依据城市景观属性的不同,可将其划分为重点都市景观、自然景观和人文景观三类(图5)。结合用地与地形数据,筛选出高层公共建筑或大型公共建筑,作为核心景观要素。进一步结合百度词频检索量,作为认知度参考,筛选出词频搜索热度>5000次的建筑,作为重点都市景观要素。重点都市景观包括三阳广场地标建筑群(恒隆广场、东方广场、百盛购物中心、珠宝城商厦等)、太湖广场(时代国际、国金中心、皇冠假日酒店等)、无锡体育中心、广益五洲国家广场等。自然景观主要包括大型山体、高等级河道等山水要素,叠加无锡市内环可视域范围内的自然景观要素,筛选出惠山森林公园、梁溪河、京杭大运河、古运河和三岔河五处重点山水景观。人文景观主要为可视域范围内重要的历史街区、历史风貌区和历史建筑等,包括清名桥历史街区、龙光塔等。

图5 标志性景观要素识别
Fig.5 Identification of iconic landscape elements
资料来源:笔者自绘
进一步分析内环各个基础视觉景观单元可视域范围内的标志性景观的重要性和丰富性。其中,重要性指眺望范围内标志性要素的认知程度;丰富性指眺望范围内标志性要素的数量。
基于沿线各个基础视觉景观单元可视域模拟分析,统计各段可视域范围内的标志性景观要素,分别结合标志性景观要素的网络评价认知度与数量,计算各个基础视觉景观单元的重要性与丰富性,从而计算标志性结果。

式中,f为某个基础视觉景观单元可视域范围内每个标志性景观要素认知度的集合;F为全段可视域范围内所有标志性景观要素认知度的集合;e为某个基础视觉景观单元可视域范围内标志性景观要素的集合;E为全段所有基础视觉景观单元可视域范围内标志性景观要素的数量集合。
(3)美观性评价
城市美观性往往取决于感知范围内要素所形成的构图关系,主要包括建筑形态协调度、空间层次性、天际线韵律感,以及色彩与材质协调度四个方面的评价指标。基于此,本研究邀请20余位受访者,对内环全线1000余张照片进行评价打分,获取全段各个基础视觉景观单元的美观性评价结果(图6)。

图6 内环舒适性评价、内环标志性评价和内环美观性评价
Fig.6 Inner ring comfort evaluation, inner ring landmark evaluation and inner ring aesthetics evaluation
资料来源:笔者自绘
(4)静态视觉综合评价
基于静态视觉评价三维度的GIS空间叠加分析,本文构建景观质量指数(Landscape Quality Index, LQI),将内环沿线划分为高品质区段(LQI高于平均值)和低品质区段(LQI低于平均值)。结果显示,内环外侧空间景观高品质区段占比为52%,集中分布于梁溪河—贡湖大道、学前东路—景渎立交等具有连续景观大道特征的区段,其绿视率、建筑形态协调度指数显著优于平均值,而京杭运河段、凤翔立交段等节点高品质区段则呈现地标标志性与空间层次性双高特征。内环内侧空间景观高品质区段占比为48%,除梁溪河—贡湖大道、惠山东—京杭大运河等都市标志性景观廊道外,古运河段因历史风貌界面完整度高成为特殊价值区段。低品质区段普遍存在近景视觉低品质现象,如呈现高层建筑贴近、第五立面杂乱等特征(图7)。

图7 内环外侧综合评价与内环内侧综合评价
Fig.7 Comprehensive evaluation of outer side of inner ring and inner side of inner ring
资料来源:笔者自绘
3.2 动态视觉模拟分析
基于标志性景观要素的识别结果,本研究采用空间视域分析法,精准界定景观感知重点区域。通过ArcGIS平台构建动态视域模型,设置视点参数(间距50m,高度1.5m,模拟驾驶员视线,水平视角120°),结合三维建筑矢量数据进行视线通廊模拟。量化分析得出,除毗邻道路界面的标志性建筑外,中、远景标志性建筑的可视区域集中分布于京杭运河—古运河复合廊道,以及铁路交通走廊。在自然景观视域格局中,基于DEM数据提取山脊线2/3高程轮廓,构建山体眺望视域模型,分析得出惠山景观可视区域集中于北环段;水体景观则呈现强区位依赖性,可视区域分布于河道与快速路交会节点处(图8)。

图8 都市与人文景观可视性分析与自然景观可视性
Fig.8 Visibility analysis of urban and cultural landscape and natural landscape
资料来源:笔者自绘
04
景观风貌管控体系构建
基于动、静态视觉评价,本研究构建了“要素遴选—范围划定—界面优化—视廊管控”的城市线形空间景观风貌控制体系。首先,解析动、静态视觉评价指标内容,梳理重点管控要素;其次,结合ArcGIS三维视觉模拟分析,划定重点管控范围;最后,结合视觉感知层次理论,建立分层界面优化导则与视廊分级管控机制。
4.1 管控要素体系构建
结合评价指标体系和高架路沿线动态感知特征,将影响城市风貌的重要因素细分为建筑形式、建筑高度、界面尺度、建筑退距、建筑材质、建筑色彩、绿化景观等。进一步结合动、静态视觉评价中的景观界面与视廊特征,明确两类空间重点管控的要素(图9)。

图9 管控要素体系构建
Fig.9 Construction of control element system
资料来源:笔者自绘
4.2 管控引导范围划定
依据视线在不同距离尺度下对城市要素的感知情况(近景空间以200~300m为主,中景空间以600~1400m为主,远景空间以城市轮廓为主),基于眺望体系的城市风貌管控引导重点应以近、中景为主,结合高架路眺望涉及的要素较多,本文选取中景范围作为重点管控区域。因此,重点管控引导区域选取高架路沿线两侧600m以内范围。
在此基础上,以50m为间隔,在内环高架路设置570个眺望视点,并利用ArcGIS可视域分析工具,分析各视点的可视域范围。进一步对570个可视域面进行叠加,确定内环沿线可视域范围,并叠加用地边界数据,划定景观风貌控制引导重点范围(图10)。

图10 可视域分析与管控范围划定
Fig.10 Visibility analysis and delimitation of control scope
资料来源:笔者自绘
4.3 景观界面划分与风貌提升
4.3.1 景观界面划分
根据动态视觉感知层次性特征,形成多类型的视觉感知界面。结合视觉感知原理(图11),计算动态行进过程中不同感知界面距离。计算公式如下:

式中,D为感知界面距离;Dmin为最小看清要素距离;v0为高架路车辆行驶速度;α为人眼眺望感知视角范围,此处取值为90°;vα为感知要素角速度,此处取值为72°/s;t表示要素在可视域范围内停留的时间。

图11 分层界面划定
Fig.11 Stratified interface delineation
资料来源:笔者自绘
根据此公式,结合高架路行驶速度,按时速60~80km进行计算,可以将眺望感知界面划分为四个层次,即首层界面、第一界面、第二界面和第三界面。首层界面为小于最小感知要素距离的范围,即25m以内,感知的城市要素较为模糊,且无法形成视觉焦点,难以形成感知意向。第一界面距离为25~75m,仅可感知要素大体的轮廓、色彩、材质等,难以看清要素具体的形态,视觉焦点可以停留15s以上,并可形成模糊的感知意象。第二界面距离为75~600m,感知要素呈现缓慢的相对运动状态,视觉焦点可以停留30s以上,并可进一步看清要素的局部细节内容,形成相对完整的要素感知意象。第三界面距离为600m以上,感知要素呈现相对静止的状态,视觉焦点可以停留60s以上,由于距离相对较远,主要感知要素的建筑体块组织关系和整体的轮廓形象(图12)。

图12 要素动态感知示意
Fig.12 Schematic of dynamic perception of elements
资料来源:笔者自绘
4.3.2 界面风貌优化方法
(1)界面高度引导
基于动态感知特征,沿线界面控制应避免近距离遮挡,控制中距离形态,预控远距离视廊。对于近距离景观,由于行驶速度较快,难以对近距离要素形成视觉焦点,因此会造成模糊视觉感知意象,带来负面感知情绪。在景观控制中,应避免近距离高层建筑物造成的视线压抑感。对于中距离景观,视觉焦点停留时间适中,且可以看清建(构)筑物的细节要素,需要对其形态进行重点塑造,尤其是打造地标性景观,以彰显城市标志性景观特征,形成城市形象名片。远距离景观主要为城市的天际轮廓线,由于远距离景观涉及的城市要素众多,主要对近、中距离建筑高度进行预控,保留适当的空间,以感知城市核心的天际线景观。
基于此管控原则,将城市道路沿线眺望景观划分为四个界面,并对不同界面层次的建筑高度进行预控,以彰显多层次的城市景观形象。根据人眼的视觉特性,在欣赏建筑物时,45°适合观赏近景,聚焦景物的局部;27°适合眺望近、中景,聚焦景物的全部;18°适合眺望中、远景,观察景物的整体和周围环境。因此,针对特色景观风貌界面营造过程,建筑高度应满足如下要求:

式中,H为建筑高度;α为眺望视角;d为建筑与高架的距离;d0为高架宽度;h0为道路高度。此外,为保障临路空间的可辨识性,建筑在可视域范围内的角速度不宜大于72°/s。因此,与内环的距离不宜小于25m。对于其他不同界面的高度控制,结合不同界面的特征,形成三种控制要求(表2)。

表2 分层界面管控要求
Tab.2 Stratified interface control requirements
资料来源:笔者自绘
若特色景观界面为第一界面,即25~75m范围,需要避免因视觉焦点无法停留而产生的近距离视觉压迫感,邻近高架的建筑高度不宜超过50m,75m范围内按45°仰角控制。
若特色景观界面为第二界面,即75~600m范围,核心景观主要为标志性建筑或由建筑群落形成的连续起伏变化的形态特征,建筑高度与距离的要求应满足以下要求,即600m范围内建筑高度按27°仰角控制,标志性建筑高度单独论证。
若特色景观界面为第三界面,即600m以外范围,核心景观主要为天际轮廓线和山体景观。对于山体景观控制,应保障山体顶部1/3的景观可见,整体高度控制要求应满足以下要求,即600m范围内建筑高度按18°仰角控制,标志性建筑高度单独论证,600m范围外不作控制要求。
(2)分层界面建筑风貌引导
不同层次景观界面感知城市景观要素的重点存在差异,通过分层界面引导,提升沿线景观风貌的层次性。
第一界面主要感知要素轮廓、色彩、材质等,整体立面在明确基质色彩与材质的基础上,可局部点缀差异性的色彩,避免形成杂乱无序的视觉感知立面;特殊功能及标志性建筑可结合自身特征单独设计。第二界面可感知建筑主体形象,对建筑的形体、门窗构件、店招广告、色彩与材质进行重点引导,形成视觉焦点。第三界面可感知建筑群体的轮廓形态,主要对建筑高度进行控制引导,形成丰富而错落的天际轮廓线。
(3)界面宽度引导
连续、单一的界面会引起视觉感知疲劳,因此需要通过对沿线界面宽度的引导,塑造丰富的特色界面。可以从单体界面宽度和相似界面宽度两个方面,提出管控引导要求。
在单体界面尺度,视觉要素界面宽度宜控制在100m以下。在单元相似界面尺度,相似视觉要素重复出现,形成一个较长的界面,界面总宽度合理范围宜控制在500m以下,当视觉要素之间存在进退关系或其他变化时,可适当放宽;若连续相似界面超过1km,则需实施连续界面开敞空间补偿原则,即在相邻段落1km范围内增加开敞空间,以打破连续界面造成的单调性。
(4)界面绿化景观引导
沿线的植被绿化不仅是提升道路舒适度的重要方式,还是塑造眺望景观丰富性与层次性的重要元素。针对重点眺望视廊区域,植被景观高度禁止遮挡中、远景视线,以彰显核心景观特色。对于观察者而言,单一的风貌界面易形成视觉疲劳。因此,宜每隔1km设置一处绿化景观节点,增加视域范围内感知风貌的丰富性,同时,景观节点设置不宜遮挡开敞视域空间。若沿线存在近距离、高楼层界面,且不符合距离与高度比值,宜通过绿化植被密植遮挡,弱化建筑造成的压迫感。
4.4 眺望视廊构建与风貌管控
4.4.1 眺望视廊构建
统计各景观在内环可视域范围内的分布特征,结合动态视觉感知序列性特征,统计连续可视时间在15s以上的范围,将其作为重点眺望视廊管控区间,以60km/h的行进速度计算,即连续长度超过250m。研究通过对各景观要素的可视区段进行叠加,将无锡市内环划分为五个观城视廊、三个观水视廊、两个观山视廊(表3),保障核心眺望景观要素的可视性,从而避免新建建(构)筑物造成的遮挡(图13)。

表3 眺望视廊要素构成
Tab.3 Viewing corridors elements
资料来源:笔者自绘

图13 眺望视廊构建
Fig.13 Viewing corridors construction
资料来源:笔者自绘
4.4.2 眺望视廊风貌管控方法
眺望视廊通常依托水系、交通干道等结构性廊道形成,具有视域纵深大、景观要素层级高的双重特征,如城市地标性簇群、山脊线等。基于视觉感知梯度理论,其管控目标需从“形态塑造”转向“可视性保障”,重点强化近、中景视域的景观通透性,而非全域尺度下天际线的形态干预。
为保障核心眺望景观要素的可视性,针对近、中景眺望视廊核心区段,实施分级管控策略。基于GIS视域累积分析,划定25m视域缓冲区,严禁新增建筑遮挡标志性景观的可视性。同时,进行高度分级管控,结合界面分层理论,近景区执行严格的仰角控制,中景区采用“基准高度+地标豁免”制度,一般性建筑按照高度分区进行管控,地标性建筑可突破管控要求(图14)。此外,加强动态协同治理,建立眺望视廊评估机制,对植被过度生长、违规广告牌设置等动态干扰因子进行定向优化。

图14 高度分级管控引导
Fig.14 Height hierarchical control and guidance
资料来源:笔者自绘
05
结语
城市交通廊道等线形空间作为城市形象展示的重要窗口,因观察者的角度、高度和速度的特殊性,形成的风貌感知具有动态性、层次性和序列性等多重属性。本研究突破传统静态评价范式,创新性地提出“动静耦合感知—分类管控响应”的技术框架:通过构建基于眼动行为模拟的动态与静态双维评价模型,实现景观重点管控区段和问题区段的精细化识别;进一步针对低品质界面,建立分层界面治理路径,针对重点景观眺望视廊,搭建分级管控机制。研究成果为高密度城市背景下的交通廊道风貌治理提供了“诊断—干预—维护”的系统性解决方案,其方法论框架还可拓展应用于滨水绿道、遗产廊道等线形空间,为提升城市意象辨识度与空间治理现代化水平提供新范式。

