车速景物公路动态中人动态景观景观设计中的动态特性理论研究

摘要：本文从国内外公路景观设计现状入手，对公路动态景观设计元素、基于动态特性的公路景观设计理论等内容进行了探讨,旨在研究高效、经济、人性化的公路景观设计方法，以提高公路景观设计的科学性与合理性。关键字：公路；景观设计；动态特性；美感特性；景观敏感度0.引言优美、和谐的公路景观对于保障车辆的行驶安全，提高司乘人员的舒适性，实现人与自然的和谐发展具有重要意义。近年来，我国公路建设突飞猛进,2004年，全国公路通车里程达187.07万公里，居世界第四位，。其中高速公路3.43万公里，列世界第二位，有力的支撑了国民经济的健康发展，但与此同时，公路建设带来的生态破坏、景观割裂以及由此引发的交通事故等负面影响日益凸现，对我国经济社会的可持续发展构成了严重威胁。。因此，对公路沿线进行环境保护和景观设计，。成为我国公路建设中的迫切任务。国内外公路景观设计现状及存在的问题西方发达国家的公路景观设计总体上可以分为三个阶段:第一阶段，仅注重提高道路的通行能力,确保行车安全通畅,主要着眼于道路线形设计、结构设计、力学计算等公路本身的建设，尚未提出系统的公路景观设计理论；第二阶段，开始重视道路以外的附属设施、环境保护、管理等配套设施建设,使道路的功能得以更充分地发挥，但公路景观设计大多作为环境保护的一部分提出，初步的公路景观设计理论开始出现；第三阶段，着眼于道路的多功能利用，不仅使用路面,还利用立体空间(诸如立体交叉及地下空间)，公路景观设计理论出现与其他学科相互融合的态势。现代公路景观设计正在成为一门涵盖土木工程学、生态学、计算机、植物学、美学、心理学等诸多学科的边缘性科学，公路景观成为信息化时代的多信息载体。当前国内外公路景观设计中存在的问题主要有以下方面：公路景观设计滞后于路基路面及其他附属设施的设计,有的甚至忽视了景观设计,条块分割,人工雕凿痕迹明显。许多已经出版的书籍和已经成文的规定都把公路的景观设计等同于“美化设计”或“绿化设计”。设计中过分注重形式美,对司乘人员实际的景观体验重视不足。设计者常采取传统的园林景观设计手法来设计公路景观，许多公路被“装饰”成富丽堂皇的绿化带；缺乏全局意识,。过分注重形式美,忽视了人们在车辆高速运动中的景观体验,造成过往旅客和驾驶人员眼花缭乱,易产生视觉疲劳和不良情绪。基于动态特性的公路景观设计的基本思想公路沿线的周边环境不仅要满足交通功能，而且还应该赋予人们优美、宜人的景观视觉。公路的景观设计,一方面要强调公路与沿线的自然环境、交通设施、车辆等的协调统一，使公路成为环境的一部分，实现与自然环境的和谐；另一方面也要强调根据车辆高速行驶的动态特点,。实时调整景观的表现形式，既满足静态视觉的要求,同时也满足车辆行驶中人的动态视觉的要求，为司机和乘客提供实时变化的审美效果。动态中人的景观尺度感、动态中人对环境的参与特点和人的心理感受是公路景观设计中至关重要的因素,公路景观设计应充分考虑人的视觉及行为特点，满足动态变化的要求。。基于动态特性的公路景观设计方法是指根据司乘人员的动态视觉特性,充分考虑行车速度对景观尺度、人的美感特性、景观组合方式等方面的影响,从人的动态体验出发,对公路沿线各种景观要素进行组合和优化设计。公路景观设计面对的关键问题是如何处理速度（V）、时间（T）与景观效果的关系问题。这里的V和T不是传统物理学意义上的车速和时间，不能简单的理解为两地之间的位移跟速度和时间的线性关系。动态景观设计理论对 V、T的理解，需从景观设计角度进行如下阐释：以车辆为参照物， V可以理解为公路景观以及与公路相关的自然景观（包括大地景观、气象景观、植物季相变化景观等）、人文景观（城市、河堤、名胜古迹等）的不断运动；T应该理解为上述一系列运动景观的动态组合。也可以这样表述：公路景观设计应该营造出一系列闪现在人视野中犹如电影胶片般的动态、连续的画面。由于公路上的车辆一般都会经历起步、提速、持速运行、减速、再提速、再持速运行,,这样一系列不断反复的运动，相应的，这一系列动态画面景观也经历着同样的运动和变化， 设计人员进行公路景观设计时应充分考虑这种变化，区分具体情况下人的不同视觉感受，而不能采取一刀切式的设计。基于动态特性的公路景观设计基本要素动态中的景观敏感度景观敏感度是指景观引起人们注意力难易程度的量度，相对于静态景观而言，车辆行驶过程中，公路景观的动态敏感度在很大程度上将会被弱化，因此，欲使道路景观对行驶中的司乘人员起到与静态相同的视觉效果， 就必须通过专门设计，国弥补车速对动态景观敏感度的弱化影响。动态中景观敏感度（S）的大小和车速（V）、司乘人员前方视野中能清晰辨认景物的最大距离（DmaX、清晰辨认景物的最小尺度（Hmin）、路侧能清晰辨认景物的最小距离（Dmin）四大因素密切相关，其关系可用下式表示：S=f（v,Dmax,Hmin,Dmin）根据相关研究成果，为了达到最佳动态景观敏感度（SmaX，不同车速（v）与Dmax,Hmin,Dmin之间有一定的对应关系，见表1。表1车速（v）与Dmax,Hmin,Dmin关系表（Table.2relationamongspeed-v,Dmax,HminandDmin）V（km/h）2060100140DmaX前方视野最大晰辩距离（n）150370660840Hmin前方视野晰辩最小物质尺度（m）0.351.102.003.00Dmin路侧晰辩最小距离（m）1.715.098.5011.9以限速60km/h为例（当处于特定路段比如起步区、隧道内、急弯区时，需慢速行驶），司机前方的景观或景观单元的最远距离不应大于 370m不应小于5.09m;它们的高度应大于1.10m。当景观或景观单元的三维尺度超出这些阈值时，司机的景观敏感度为零，即对这个速度下行驶的司机来说是“视而不见”的。导致动态中景观敏感度变化的因素很多，除了本文列出的 v、DmaxHmin、Dmin等四大因素外，敏感度的变化还受景物表面相对于视线的坡度、景物在视域内出现的机率、景物的色彩、质感、明度和人的视力、情绪以及天气的变化等很多不确定因素的影响，由于篇幅所限，本文不再详细叙述。动态中人的景观尺度感静态中人的景观尺度感是在人的生活起居中形成的， 包括人的对周围环境形成的空间感、场所感，一般是宜人的小尺度；而在车辆行驶情况下，车辆的运行使人们对公路沿线景观的尺度感发生了变化，进而带来道路与周围环境产生新的比例关系，路边景物一晃而过，只有尺度较大的物体才能看清，这种大体量的景观尺度是人们视觉的需要，符合动态中人的心理感知和生理特点。高速行驶下的汽车只有穿行于大尺度的景观空间，司乘人员才能产生融入自然的感觉而不是被排斥感，所以，动态中人的景观尺度感常是宜车的大尺度。因此，公路景观设计中景观尺度的确定，应充分考虑动态中人的视觉、心理和生理的变化，根据路段的性质、车速等因素来综合确定。动态中人的视觉特性（1）公路上司乘人员的视点一直以一定的速度在运动，对景观的视觉感受也在不断地变化，在不同的路段环境中视觉感受是不一样的。在直线路段 ,沿前进的方向，视线正前方的画面呈单灭点，且视点在该画面上的位置保持不动，两侧景物稍瞬即逝；在曲线段，视线正前方的画面变为双灭点，画面虽在不断地变化，但因视野开阔，视觉停留的时间较长；而在互通式立交的匝道上，视点沿着某一半径的圆弧运动，圆心部位往往是视线的焦点，视觉停留的时间最长。（2） 根据人机工程学（HumanEngineering）理论,行人在街上行走或在车辆低速行驶时，眼睛视力最强的部分看到物体细节时的视场角为 3°,如集中精力观察某物体时人眼的舒适角度为18°,有些情况下人们观察物体时头部不动而需转动眼球,一般眼睛容易转动的角度为30°,其最大界限为60°,如看不清,在身体不动情况下转动头部，视场角范围可扩大40°〜120°。公路上的司机和乘客,随着速度逐渐提高，头部转动的可能性也渐渐变小，注意力被吸引在车道上视域会越来越窄，注视点也会逐渐变远。（3）驾驶员只有在慢速的情况下才能观察到街道两旁的景物 ，车速越大，驾观员和乘客对面不容易注意到的范围就越大，当景物相对运动很快时，现象连续而且不清楚，一旦辨认不清就失去了机会。根据相关研究，至少需要5秒的注视时间人们才能获得景物的清晰印象，也就是从开始注视到看清楚必须有一定时间。5秒注视时间获得景物印象的车速与距离关系如表 2。表2五秒注视时间获得景物印象的车速与距离关系（Table.1relationbetweenspeedanddistaneeaboutfiveminute'simage）车速/km.h-120406080100距离/m8.5516.9525.4533.9542.5若公路干道车速为80〜100km/h,从表1可以看出辨认距离为33.95〜42.5m。而单向道路一般为三车道，宽度为9〜11m,顺行车辆是无法看清路边景物的，因此只有加大景观的尺度才能满足要求。 而公路服务区内道路是生活性的，公路出入口空间是集散性的，均以低速交通方式为主 ，景观设计时要优先考虑人的静态视觉特性。:5］、一些专家将这些方法分为计值评价（定量评价）和优先性评价（定性评价）。实际评价中，两种方法经常交互使用、相得益彰。例如：在一般描述性方法基础上通过评分法或者问卷清单法而使评价过程和结果得到简化；一些主观性指标的分级计分需要通过描述性方法来实现。

4.3工程实践中使用的方法 基于工程实践中对准确性、操作性、及时性的综合考虑，可以在描述法识别敏感点的基础上，采用以下较为简单有效的指标评价方法。4.3.1景观影响因子描述景观影响因子主要包括敏感度因子和协调度因子， 其中敏感度因子包括影响人口、视频、醒目程度、相对距离和相对坡度五个影响因子。 敏感度因子如下：影响人口：主要包括在该敏感点内活动的流动人口或固定人口。 敏感点的影响人口越多，其景观影响的敏感度相应越高； 视频：工程项目在某敏感点观景者视域内出现的几率越大则其景观影响的作用时间长，景观影响的敏感度就越高（或为周边景观在道路使用者视域内出现的几率）。视频这一景观敏感度因子，可以通过测定该敏感点内可观察到工程项目的面积与敏感点总面积的比值来确定:6］、醒目程度Sc：某些独特的造型地貌，不同的景观元素边缘交错地带，都是较为醒目的区域，可根据具体情况确定醒目程度这一敏感度因子的等级及取值。相对距离 Sd：工程项目相对于敏感点的距离越近， 景观敏感度就越高。设定一标准距离，通过景观与观景者的距离和它的比较来确定相对距离的等级， 依据这一等级可以确定相对距离这一敏感度因子的取值；相对坡度Sa：工程项目相对于敏感点视线的坡度越大，工程项目被看到的部位和被注意到的可能性就越大， 敏感点可能受到的来自工程项目的冲击也就越大。 可以通过设定一标准坡角，通过实际坡角与它的比较来确定相对坡度的等级， 进而根据这一等级确定相对坡度这一敏感度因子的取值。:7］、可以通过坡角a或者坡角的正弦值Sina进行比较和分级。 其中，对于影响人口因子Sp,当评价对象为具有重大景观欣赏、历史价值时，应考虑公众关注度，其评判标准应不限于周边有直接影响的人群的多寡， 还应考虑在社会上引起反响的程度。 对于醒目程度因子Sc和相对距离因子Sd的影响应分路段考虑车速不同情况下的视觉效果，之所以考虑这点，是因为在协调性问题上，工程项目与周边景观二者之间是互相影响的。 城市快速路景观的动视力特性研究视觉是人认识外界、 判断外物的物理特征的基础。道路景观是视觉艺术，我们在城市快速路上所获得的景观感受直接受我们视力特性的限制。 在快速路上的观察是人在连续运动中的观察，我们将搭乘机动车交通过程中乘客的视力称之为 动视力”因此，探讨城市快速路的景观，需要我们对人的动视力特性深入研究。 当我们在运动中想要看清楚什么东西时，就会停下来仔细观察。 走马观花中我们只能获得物体的大概印象。因为， 我们的感官适于感受和处理运动速度在 1〜4 /s以下的对象。如果运动速度增加，观察的细节和处理信息的能力就会下降。不同车速对乘客辨认距离有很大影响，当车辆以 60km/h速度行驶时可看清前方370m处的标志，而车速增加到 80km/h,则辨认距离为500m.对交通环境而言，就是车速增大景观元素的尺度也应加大。所以研究动视力与车速的关系，对城市快速路景观研究有重大的理论价值。 另外，人的视野也会随着车速的变化而变化， 当车速增加时，人的注意力集中点前移，视野范围逐渐变小。注意力集中点和视野、 车速关系试验显示：车速的变化还会引起人对道路两侧景物的观察的变化，当车速为 64km/h时，能看清两侧24m之外的物体，而车速在90km/h，则需在33m以外才能看清，小于上述距离则无法看清。这一点是快速路景观规划过程中的一个重要影响因素， 对于在快速路两侧建设防护设备、绿化带遮蔽的强度有决策性影响。协调度因子如下： 协调度，即工程项目的视觉特征是否与临近区域协调，主要体现在项目类型、设计风格、尺寸、色调、建筑材料等方面。

432景观影响因子属性分析在操作中，为便于计算和比较，各影响因子均使用根据其属性，通过分级评分并归一化处理后得到的结果。为了便于对各个景观影响因子进行打分，需要确定其属性分级。对于可定量的指标，如影响人口、 视频和视距等因子，可采用5级量化分级的方式进行打分；对于不可量化的指标，如醒目程度、协调程度等指标，可采用 5级描述性分级进行打分。具4.3.3景观影响指数函数其影响的积极与否，主要取决于协调度的正负。5、重点工程与周围景观的相容性问题基于高速路和周边景观在风格方面以及所体现的文化内涵可能存在的差异， 应重点分析重点工程与两侧景观的相容性问题， 这主要取决于两个因素：一是高速路所具有的现代及高科技特征；另一个是工程附近区域的景观文化特征 （尤其中国独特的山水化”了的景园文化的特征）及其发展的趋势。这个分析过程可以在调查分析的基础上，通过一般描述性方法完成。6缓解措施和建议在景观影响评价的基础上，提出缓解措施和建议：（ 1）为减少对自然资源的破坏，线路尽量利用地形、地貌与周围环境协调配合，少占耕地、少拆迁，高填地段采用保护与环境美化相结合的措施。充分利用地形；（