基于模糊綜合評價法的城市水系景觀評價研究

1城市水系整治面臨的問題城市水系是城市的重要綠色通道，也是城市自然因素最密集、自然過程最豐富的地區。然而，自辛亥革命以來，城市水系一直被掠奪并使用。隨著后工業時代的開始，城市水系的生態價值和審美價值才受到重視。眼下遍布全國的城市水系整治即是對過去的一種反思,但在實際操作過程中,往往設計效果達不到公眾的要求。因此選擇城市水系景觀評價作為本文案例研究,具有一定的實際意義。1.1城市水系景觀評價的基本法城市水系景觀的評價屬于多因素綜合評價,即城市水系的景觀質量同多個因素相關,但是每個因素對景觀總體質量的影響又是不一樣的,因此確定影響景觀質量的因素及其各因素所影響景觀質量的程度是景觀評價的重要內容。筆者咨詢了規劃、生態、景觀、建筑等方面的專家,可以確定影響城市水系景觀評價的最基本要素有:河流岸線形態、濱河植被、河岸類型、河岸坡度、河流寬度、水面高度、視域開闊度、河流清澈度、濱河建筑、其他景觀小品等因素以及天氣等偶發因素。采用模糊數學進行城市水系景觀評價首先要確定影響因素構成因素集。為了保證研究結果對景觀規劃設計有指導意義,故排除了天氣條件等偶發因素及河流清澈度等具有共識的因素,本文實際用于模糊綜合評價的因素包括:河流岸線形態、濱河植被、河岸類型、河岸坡度、河流寬度、水位高低、視域寬廣度等,構成了因素集B(表1)。對于各個因素內的各種可能情況,采用手繪和計算機圖形模擬的方法制成圖片供公眾評價,而同時將圖中其他無關因素抽象化表達,以減少干擾。1.2景觀質量隸屬度u隸屬函數及其確定是模糊數學中最重要、最基本的量。在實際應用中,它的確定方法主要有模糊統計法、德爾菲法、對比排序法、綜合加權法等等,當然也可以直接使用常見的規則的隸屬度函數,但必須知道變量的確定量度和意義。本文采用的是模糊統計方法,以河道彎曲度A為例,其具體操作過程描述如下:對于A的三種典型情況“直線型”A,、“略有彎曲”A2、“比較曲折”A3,給定一個評語集(很喜歡、喜歡、一般、不喜歡),讓被調查對象根據自己的感覺來對A的每一種情況進行判斷選擇,并給定評語集合的一個加權因子P=[0.95,0.7,0.5,0.05]。定義頻數為公眾選擇該項評語的人數,若Ai的評語頻數為A=[a1,a2,a3,a4,則L的景觀質量隸屬于“好”的隸屬度為:在本研究中,對于整體城市水系景觀評價采用了8張實景照片Z1～Z8供公眾在同樣的評語集內做選擇。實景照片的選擇要考慮到盡量體現各個因素及各個不同類型的組合,對公眾評價結果也采取類似的統計計算方法,得出整體景觀質量隸屬度。本研究最后采用了網上問卷調查方式,共獲得有效樣本115個。其統計結果和隸屬度計算結果如表2、3所示。1.3模糊關系方程由于對于一個景觀的總體評價是對單個影響因子進行綜合的結果,并且每個因子對于總體評價結果的影響是不同的,令A為因子權重矩陣,B為不同景觀個體的單個因素模糊關系矩陣,C為總體評價的結果,則有下面的模糊關系方程:B、C的結果已經通過模糊統計的方法來獲取,A則可以通過上述的方程來求解A在實際的應用中有著重要的意義,它反映了單個因素對景觀整體的影響程度為了盡量避免樣本之間的相似性,使樣本的單因素組合具有的多樣性和完整性,在本研究中選擇Z1、Z2、Z3、Z4、Z6為計算樣本,令A=1,x2,x3,x4,x5,x6,x7]T,得到如下的模糊關系方程:2評估的結果和意義2.1駁岸的類型不同。主要受公眾滿意通過調查統計的結果,可以看出公眾對城市水系各項要素類型的偏好情況。調查顯示,公眾喜歡比較彎曲的河流,河濱最好能有一些喬灌木。在河岸類型方面,越是采用接近自然類型的河岸砌筑方式,越是能夠受到公眾歡迎,而且公眾普遍要求河岸坡度平緩,以便讓人們可以方便地親近水面,這一點同樣可以從水位高度的隸屬度上得到證實。另外,公眾明顯喜歡視域寬敞的城市河流,但對于河流寬度則并不特別在意。總體上說,公眾希望城市河流是引入城市的自然景觀,而不希望它處處顯現出人工砌筑的痕跡。由此可見,公眾的要求與今天專家們所呼吁的發揮城市河流綠色廊道作用是一致的。2.2整體景觀效果對比在獲得各個因素隸屬度的基礎上,通過求解模糊關系方程,獲得了公眾心中影響景觀質量各因子的重要度。從權重矩陣中可以看出,B組濱河植被因素和D組河岸坡度因素是影響景觀質量最重要的因子。尤其出人意料的是,河岸坡度遠遠高于其他因素而成了最具重要性的因素,其中可以讓人們直接接近水面的緩坡D4隸屬度高達0.8,合理解釋了整體景觀Z5(圖2)和Z8(圖3)隸屬度較高的原因。這一結果充分反映了公眾對于親水度的需求,而目前大量城市水系改造工程,包括一些對防洪要求不高的河流改造工程往往都修起高高的河岸,拒公眾于河流之外,同時把重點放在了修飾河岸及其濱河園林景觀上。通過對調查結果進行模糊分析可以發現,這類做法把城市水系變成了觀賞對象,而無法建立人與水之間自然和諧的共存關系,從而導致了公眾評價不高,可謂是舍本逐末。并且可以將公眾含糊的評價轉化為具體的設計要求,以直接指導規劃設計工作。與其他景觀評價方法不同,通過模糊數學的方法可以明確影響景觀質量各因子的權重矩陣,而以往的其他方法則難以從公眾評價中獲得此類信息。這一權重矩陣可以使景觀規劃者在資金、地形等條件限制下,選擇對景觀質量意義較大的因素進行改進,因此具有重要的實際意義。并且在已知特定區域內公眾景觀評價的因子矩陣和權重矩陣的情況下,可以直接求得不同規劃方案的“美景度”,從而方便了規劃設計方案的篩選,使決策過程能在公眾參與的前提下更加科學。3應用效果及展望本文使用模糊數學方法用于景觀評價中,獲得了一些非常有價值的結果,但在實際應用中也遇到了一些問題值得探討。(1)因子篩選過程中存在的問題城市水系景觀綜合評價是一個多因子評價過程,但是因子初步篩選過程中仍可能遺漏一些對景觀評價產生較大的影響的因素,例如水系周圍用地類型、濱水建筑風格等。本文所做的研究為了獲得具有普遍意義的結果,而無法面面俱到。在實際應用于某一特定河段景觀評價時,應根據實際情況篩選一些相關因子,同時排除某些無法通過景觀規劃和設計改變的因素,如河流寬度等,從而使景觀評價更加具有實用性。(2)被調查對象的代表性本研究采用了網上調查的方式,使整個數據獲取過程快捷準確。自愿參加的被調查者背景情況基本符合經常上網人群的特征,但與普通公眾仍有差距,其景觀評價結果不能完全代表整體公眾的偏好。對于上網人群以及不同年齡、性別、學歷等人群的景觀評價差異性值得進一步研究。(3)景觀可視化表達的問題各個景觀要素以及整體景觀的可視化表達方法還值得改進。對于各個景觀要素來說,對其進行單獨評價時,應保持畫面上其他因素的一致。而且整體水系景觀應該是一個動態和雙向的過程,本研究中無法兼顧此類評價。有兩種方法可以使可視化表達方法得到改進:一是采用計算機虛擬現實技術,單獨提取某因素進行分類變化,并實現對整體景觀的動態模擬;二是限定需改造的地段進行評價,這樣可以除去大量對規劃設計無用的因素,將調查范圍限定在可改造的范圍之內,同時讓公眾進行實景評價,其結果將更可靠。作為一種新的景觀評價方法,在實際應用過程中還會遇到這樣或那樣的問題。但通過以上研究可以證明,模糊數學在景觀評價和公眾參與領域必定會有更多的運用,從而更好地指導具體的規劃設計工作。2.3采用模糊數學方法進行景觀評價的意義通過模糊數學的方法,簡化了景觀評價的過程而為公眾所接受,模糊關系方程的求解是一個比較復雜的問題,現在尚無十分有效的方法。本研究中采用了由我國