（森林工程专业论文）呼和浩特包头高速公路景观评价研究.pdf

摘要 高速公路景观是高速公路建设中的一项重要的内容，其质量的好坏直接会影响 到高速公路的安全性和效率性，在强调高速公路的线形技术、功能性的同时，要求 把高速公路景观设计作为一项重要的内容引入到高速公路建设中，因此对高速公路 景观及其景观评价的研究也逐步受到了重视。呼包高速公路复线的建成通车，不仅 使内蒙古两大工业城市之间往来时间大大缩短，而且极大地改善两二弋工业城市的投 资环境，对拉动内蒙古中西部地区的经济发展起着重要的作用，所以，研究呼包高 速公路景观对改善其交通的安全性和舒适性有着极其重要的意义。国外对于高速公 路景观的研究已经开展了多年，但在我国，高速公路景观评价的研究还处于探索阶 段，目前还没有形成成熟的指标体系和评价方法。本文所研究的课题便是在此背景 下展开的。 本文以呼包高速公路景观作为研究的对象，以人的视觉特性、色彩效应、美学 原理和景观三元论作为高速公路景观评价的基础理论，通过对高速公路景观构成要 素的分析，构建了呼包高速公路景观评价指标体系，之后在综合分析了目前围内外 高速公路景观评价方法的基础上，确定采用基于层次分析法( a h p ) 的多级模糊综 合评价方法对呼包高速公路景观进行评价，从系统的角度分析了高速公路景观评价 理论的层次结构，提出高速公路景观评价理论。评价结果表明本文所建立的评价指 标体系能够客观、准确地反映高速公路的实际情况，对今后我区高速公路景观的设 计、建设、维护等工作有着重要意义。 关键词：高速公路景观；景观评价；视觉特性；色彩效应 s t u d yo nh i g h w a yl a n d s c a p ee v a l u a t i o no f h o h h o tt ob a ot o u a b s t r a c t t h eh i g h w a yl a n d s c a p ei sa 1 1i m p o r t a n tc o m p o n e n to ft h eh i g h w a yc o n s t r u c t i o n ，i t s q u a l i t yr e f l e c t st h es a f e 哆a n de f f e c t i v e n e s so fl a n d s c a p e w h e ne m p h a s i z et h el i n e t e c h n i q u ea n df u n c t i o n ，i ti sn e c e s s a r yt op u tt h eh i g h w a yl a n d s c a p ei n t ot h eh i g h w a y c o n s t r u c t i o n ，s oh i g h w a yl a n d s c a p ee v a l u a t i o ni sr e c o n s t r u c t e d t h eh u b a oh i g h w a yi s v e r yi m p o r t a n ti nt h ed e v e l o p m e n to fi n n e rm o n g o l i ae c o n o m y , i ti ss i g n i f i c a n c et os t u d y a n dr e s e a r c ht h eh i g h w a yl a n d s c a p e i n t h i sa r t i c l e ，v i s u a lc h a r a c t e r i s t i c ，c o l o re f f e c t ，a n da e s t h e t i c sp r i n c i p l ei st h eb a s i c o ft h eh i g h w a yl a n d s c a p e ，c o n s t r u c tt h el a n d s c a p ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，a n dt h e c h o o s et h em e t h o dt oe v a l u a t et h eh u b a oh i g h w a yl a n d s c a p e t h er e s u l to ft h eh i g h w a y l a n d s c a p ee v a l u a t i o nc a nr e f l e c tt kr e a ls i t a a t i o no b j e c t i v e l ya n de x a c t l y i ti ss e n s ei n d e s i g n ，c o n s t r u c t i o na n d m a i n t e n a n c eo ft h eh i g h w a yl a n d s c a p e 。 k e yw o r d s ：h i g h w a yl a n d s c a p e ；l a n d s c a p ee v a l u a t i o n ；v i s u a lc h a r a c t e r i s t i c ；c o l o r e f f e c t d ir e c t e db y ：p r o f 0 ic h u n h u a a p p i ic a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：lixia o j u ( f o r e s te n g i n e e r i n g ) ( c o l l e g eo f f o r e s t r ye n g i n e e r i n g 。i n n e rm o n g o l i a a g r i c u l t u r a lu n i v e r s i t y h o h h o t0 1 0 0 1 8 c h i n a ) 内蒙古农业大学 研究生学位论文独创声明 本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的- 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得我校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一 同工作的同志对本研究所儆的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任 论文作者签名：咎、l 、蕴： 日期：旌监么：刀 内蒙古农业大学研究生学位论文版权使用授权书 本人完全了解内蒙古农业大学有关保护知识产权的规定，印：研 究生在攻读学位期闻论文工作的知识产权单位属内蒙古农业大学本 人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位为内蒙 古农业大学，且导师为通讯作者，通讯作者单位亦署名为内蒙古农业 大学学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子文档，允许论文被查阅和借阅学校可以公布学位论文的全部或部 分内容( 保密内容除外) ，采用影印、缩印或其他手段保存论文 论文作者签名：垄j 建 指导教师签名：。趔 日 期：口么2 三 内蒙古农业大学硕士学位论文 l 1 引言 1 1 目的意义 在我国经济高速发展的今天，为了满足人类日益加剧的经济活动，公路建设的 规模在不断地增大，其中高速公路的建造对社会经济的快速发展起到了极大的推动 作用，然而在其起到积极作用的同时，也对沿线甚至更广泛区域的景观带来了负面 影响，破坏了生态平衡。呼包高速公路的建设在许多方面都达到了相当高的水平， 但有关呼包高速公路景观评价目前尚没有明确的定论，如何来评价呼包高速公路景 观的设计以保证驾驶员和乘客的行驶的安全性、舒适性逐渐成为一种新的研究趋 势，也是本文研究的目的。 本文拟从高速公路景观的评价指标、评价方法入手，运用人的动态视觉特性和 人的色彩效应，以景观三元论为基础理论，从美学、功能、环境等方面对呼包高速 公路景观进行指标的选取，构建呼包高速公路景观评价体系。本文选择新的思路和 方法对呼包高速公路景观的实际情况进行了评价，从而给出呼包高速公路景观的评 价结果。 1 2 高速公路景观研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外在高速公路建设方面经过几十年的研究：和实践发展已经形成了一套较为 完善的规划、环保、建设体系。在高速公路绿化建设中不再单一地强调其生态功能、 景观美化功能，而更注重环境空间的协调性，使高速公路总体环境与自然相协调统 o 欧美国家于1 9 世纪初，开始了针对公路景观设计与实施的探讨研究。1 9 6 5 年 美国国会通过了道路美化条例n3 ，1 9 8 0 年，联邦德围制定了新的道路设计规范 增加了道路景观设计规范，1 9 7 6 年日本出台的公路绿化技术标准，以及1 9 7 5 年原苏联的公路建设和景观设计规范都表明了各个国家对公路景观设计探讨研 究的开始。在评价手段上，随着计算机技术的发展，r s ，g i s 技术在景观规划设计 和评价领域也得到了广泛的应用，在1 9 7 1 年美国就开始研制基于g i s 技术的城市 景观规划模型m e t l a n d ，并在自然景观管理、土地利用规划、景观规划与评价、生 态和公众参与等方面获得成功应用瞻1 。g r a y 将g i s 和摄影技术结合应用到景观视觉 研究中；b i s h o p 和h u l s e 运用g i s 将与视觉要素有关的数据应用于视觉质量评价； j o h n 等运用g i s 技术根据景观类型、斑块大小及景观类型的重要性对c h i l t e r n h i l l s 地区进行了景观评价口一3 ；c h r i s t i n e 研究了遥感影像中林分数据和景观美 景度之间的关系1 ；德国、英国、新西兰等国家近几年也大量采用g i s 、r s 、g p s 等技术进行景观的规划设计和评价管理，取得了举世瞩目的成就。 在评价方法上，早在1 9 3 0 年，德国的高等级公路工程师们为高等级公路的视 2呼和浩特包头高速公路景观评价研究 觉品质闷题投入了相当多得精力，建立了高等级公路工程专业的官方组织对高等级 公路的景观问题进行研究。早期的研究分为两个方面：一方面的研究着重解决高等 级公路与周边景观的关系，另方面则主要关注高等级公路本身线形的视觉质量， 却不管选址和基地如俺。这两方面的研究国f r i t zh e l l e r 逐渐在他的一系列短文重构 建起来，并分别发展成为高等级公路的外部和谐与内部和谐理论1 。 美国早期为了使公路的用地与其基地环境相协调，各种研究委员会开展了相关 方面的研究箨3 。在美国高等级公路迅猛发展的2 0 世纪5 0 年代以后，高等级公路的 环境、景鼹与视觉质量等溺题开始逐渐得到重视。人们逐渐认识到简单设计的大量 乔灌木并没有使高等级公路的景观质量提高多少，同样对于缓解高等级公路给环境 带来的巨大压力也收敛甚微。这时开始对高等级公路景观问题展开了一系歹l j 研究， 其中对予公路景观评价的研究成为妊要。从2 0 世纪6 0 年代中期舞始，以美国为中 心开展了景观评价的研究，到7 0 年代该领域的研究得到了快速发展。1 9 7 5 年，c r o f t s 提出了两种研究公路景观的评价方法一：公众偏好模式( p r e f e r e n c em o d e l ) 与成分 代用模式( s u r r o g a t ec o m p o n e n t m o d e l ) 。19 8 3 年，d a n i e l 和v i n i n g 将景观评挽方法 分为生态模式( e c o l o g i c a lm o d e l ) 、形式美学模式( f o r m a la e s t h e t i cm o d e l ) 、心 理模式( p s y c h o l o g i c a lm o d e l ) 、心理与现象模式( p s y c h o l o g i c a la n dp h e n o m e n o 西c a l m o d e l ) 等不同类型进行分析研究洚。 2 0 世纪7 0 年代前后涌现线了大量景理评价的方法，此时大多数学者普遍认为 景观主要是视觉上的景观。这时景观评价的特点大多表现在2 个极端方面，即要么 将评价标准放在人或团体的主观评价上，要么就放在评价物本身的属性上。a r t h u r 等秘筑将这些方法分为描述因子法和公众喜好法，而且两者都有定性和定量的方法； b r i g g s 等“l 剩用直接和闻接的方法进一步划分模型；c r o f t s u 纠描述了两种方法，即 喜好性方法和代理组成方法；d a n i e l 等婚3 将方法细化为生态的、美学的、心理物理 的、心理的、现象的和数量整体。描述因子法包括生态和美学方面，一般是由专家 评定。公众喜好法包括心理和缓象嚣个方恧，通常采用超卷方式进行评定。数量整 体方法包括心理物理、代理组成方法，这种方法是将主观和客观相结合的方法。目 前定性方法和定量方法相比，重点放在定量评价上。经过发展，目前世界上较为公 认的景观评价研究领域学派有专家学派、心璎物理学派、认知学派或称心理学派和 经验学派或称现象学派。 1 2 2 国内研究现状 在我国，高等级公路景观的建设和相关理论的发展比发达圈家晚。为改善现有 的道路景观，交通部实施了g b m 工程，这标志蓿我国道路行政管理部门很重视道路 的景观问题，假这方面的具体工作尚处于起步阶段。目前匿内对景观的评价主要有 定性和定量两种方法，但多数采用定性描述扣，定性接述法主要是从皇然景观、入 志蒙古农业大学硕士学位论文 文景观、环境质量等方面，用文字描述的方法进行评价。环境质量评价主要考虑评 价其生态状况、适用程度等，但对于景观方面的评价明显不足。 刘滨谊n 3 1 对各派理论进行了深入研究，利用多种专业科学现代理论，把各派理 论与方法的优点综合在一起，编构成“景观元素周期表 ，并应用景观遥感、图象 处理和电脑运算等技术，使景观资源从信息集取、转译、评价、规划到提供各类规 划图纸，实行电子计算机一体化，总称“景观工程体系 。 俞孔坚n 钉认为心珲物理学派是最科学最可靠的方法，并用其建立了森林公园景 观质量评价的数量化模型。 吴楚才n 乱根据专家学派的理论，利用层次分析法，结合森林公园的特点制定了 中国森林公园等级划分的标准。但对于公路景观方面的评价研究目前较为少见。 在公路建设过程中，我国公路景观环境评价主要是从以下几个方面开展进行 的： ( 1 ) 利用3 s 技术进行评价。 9 0 年代中后期，3 s 技术在我国公路建设和景观环境评价中开始得到应用。1 9 9 8 年，李修刚等利用g i s 的图形叠置方法对公路周围环境的敏感程度和对公路环境的 影响程度进行了综合评价并引入影响程度系数，利用g i s 空间分析功能和处理属性 数据的功能，对公路环境影响综合评价和路线方案进行了优选。贺志勇、张肖宁初 步阐述了3 s 技术在景观评价数据采集、管理、分析、模型建立等方面的应用功能 及发展趋势a6 ：。2 0 0 3 年，史文中等探讨了基于数字摄影测量技术的三维可视化设计 系统在公路景观设计和评价中的应用，并给出设计程序框图。2 0 0 4 年张慧、沈渭等 采用r s 和g i s 技术，对青藏铁路唐古拉山口至拉萨段铁路沿线景观进行分类和制 图，以景观类型为评价对象，采用专家评分法对铁路沿线景观美景度进行了评价， 根据海拔高度、降水量、植被覆盖度、s h a n o n w i n n e r 多样性指数、物种丰富度、 表层土壤厚度、净第一性生产力、工程扰动的敏感系数和破坏后恢复能力系数计算 了景观的阈值。在景观美景度和景观阈值的基础上确定了景观质量级别，以景观相 对于观景者的坡度和景观的可见度对铁路沿线景观敏感度进行了分析与评价。根据 景观质量、景观敏感度和距离带，将铁路沿线分为不同的景观保护级别3 。 ( 2 ) 从总体考虑出发，着重环境敏感度、景观阈值、美学质量等方面的评价 1 9 9 6 年，王红提出以道路环境景观敏感度作为道路的环境景观评价和设计的基 本依据之一，并从相对坡度、周围景观离道路使用者距离、景观在视线内出现的几 率、景观的醒目程度及综合敏感度这五方面对道路的环境景观进行评价，对其原理 与方法进行了研究分析并构造出相关的数学模型u 一。2 0 0 1 年，夏惠蓉总结了遗忘旅 游公路绿化工程中出现的弊端，提出了旅游公路两翼景观评价的必要性，并以景观 生态学为理论框架，从美学质量、景观阈值、景观敏感度、特殊价值四个方面讨论 了旅游公路两翼的景观评价方法。2 0 0 3 年，贺志勇等依据景观生态学的特点，提出 4 睇和浩特包头高速公路景观评徐研究 了从景观生态价傻、美学质量、视觉容量和景观安全格局4 个方藤对公路景观进行 评价，并探讨了具体评价过程n8 。 ( 3 ) 以景观视觉影响评价为评价出发点 1 9 9 9 年，张阳、薹小林探讨了公路景观及视觉影畴评价的概念，以图表的形式 总结出公路景观及视觉影响评价的内容与程序9 l ，提出了公路景观及视觉影响评价 的方法公路景观及视觉影响综合评价指数法，其中包括评价因子及权值的确 定、计算方法及评价分级标准等。2 0 0 1 年，吴必虎、李咪咪从旅游者体验风景道品 质的特定要求出发，用等距离专家组尽视评测法( e d v a t a ) 对小兴安岭风景道旅游 景观进行了评价，建立了有地形、视觉质量、视域及沿途典型景观照片构成的数据 库罐 ( 4 ) 其他评价 1 9 9 8 年，吴洪淘从评价指标体系的建立、权重的确定、模糊评价过程等论述 了道路景观的模糊综合评价疆。1 9 9 9 年，朱唯、朱铭根据高等级公路建设中公路景 观设计及景观资源的保护利用源则，篱述了模糊数学应用于公路环境景观评定，并 给出了具体数学建模公式口圳。1 9 9 9 年，袁卫宁、任征根据高等级公路环境保护的需 要，针对现有公路环境评价方法中的不足，提出了进行公路环境影响综合评价的建 议，并对高等级公路环境影响综合评价指标体系、评价范围、评价方法进行了讨论 婵3 】。2 0 0 2 年，刘瑜等通过对高等级公路绿化功能的分析，提也了麓等级公路绿化评 价的意义、原则及评价方法一高等级公路绿化综合评价指数法，总结了高等级公 路绿化功能、评价内容与程序，指出了评价因子及权值的确定、计算方法及评价分 级标准等醴引。2 0 0 3 年，毛敏等基于旅游公路效益藉评价的内容体系，对旅游公路效 益后评价指标体系的层次结构进行了分析，荠对指标的计算方法进行了探讨旧。 2 0 0 4 年，孙宁等论述了旅游公路环境的综合评价指标体系及方法啪3 。2 0 0 0 年，程 胜高等通过宣黄旅游公路的具体实例，探讨旅游公路的牛态环境评价方法，圊时提 趱了改善生态环境的环保措施，为旅游公路的环境建设提供参考73 。2 0 0 4 年，郑志 华、崔宝军介绍了如何确定旅游公路生态环境影响评价的因子、界定评价区范围， 应用已有的牵态综合评价指数法对旅游公路生态影响的实例进行综合评价汹1 。2 0 0 0 年，陈强等介绍了环境影响评价中公众参与的露的，并结合旅游公路建设项毽环境 影响评价公众参与的实例，详细说明了公路建设项目公众参与的调查程序、内容和 调查结果的科学统计方法与评价汹1 。1 9 9 6 年，陈雨人、朱照宏分析了公路路界环境 系统豹构成，提出减少路界环境和自然环境冲突可采取的措施以及评价公路路界环 境系统的基本方法。1 9 9 8 年，师利明、罗德春根据生态学理论，针对公路穿过特殊 生态环境区时，提出了用植被德生长量、生物量和物种量三种生物学参数来定量分 析公路沿线德生态环境质量现状及公路建设对生态还就能够质量影响的方法渤。 2 0 0 3 年，曾小臻等介缨确定公路景观环境的要素，应用模糊数学方法，建立数学评 内蒙古农业大学硕士学位论文 5 价模型秘。2 0 0 3 年，陈红、魏风虎在分析旅游公路生态系统评价指标体系研究的基 础上，借鉴压力状态响应框架模型的思路，构建了旅游公路生态系统评价 的框架模型和基于压力状态响应的因果关系分析确定其指标体系。2 0 0 0 年，张红红利用集值统计原理，对高速公路社会影响评价指标估计值及其可靠度进 行了研究与分析，并以成渝高速公路为例进行了分析穑封。 1 3 本文研究内容 本文以呼包高速公路为研究对象，在查阅大量国内外相关资料的基础上，根据 呼包高速公路的实际情况，提出了适合呼包高速公路景观评价的理论体系，并给出 了呼包离速公路景观评价的结果。 具体研究的内容如下： ( 1 ) 研究分析了高速公路景观评价的理论基础，确定以道路景观三元论为基础 理论，论述了高速行驶下人的视觉特性、人的视错觉理论及色彩原理在高速公路中 的应用。 ( 2 ) 选择评价呼包高速公路景观的指标，构建评价体系，并确立各个评价指标。 ( 3 ) 综合目前国内外评价高速公路景观的方法，结合呼包高速公路自身的特点， 选择合适的评价方法。 ( 4 ) 具体评价呼包高速公路景观，并给出评价结果。 6 呼和浩特包头高速公路景观评价研究 2 高速公路景观评价分析基础 2 1 高速公路景观的特点 高速公路景观设计评价是建立在人的生理学、心理学、美学、交通工程学等相 关学科基础上，强调人的动态视觉、视野、生理、心理感受和美学要求。故公路景 观研究的最大特点是以动态下视觉的美感为前提的。而高速公路景观要研究的是在 现代交通条件下，根据司机、乘客在高速运动时的视觉特性，从动态角度来研究线 形的连续性、可预知性以及路线与环境的配合等。由于高速公路的主体的活动方式 主要是高速行驶，故本文所研究的高速公路景观主要是针对其动态景观进行研究 的。 2 2 高速公路景观设计原理 高速公路景观设计综合了哲学、美学、社会学、行为学、生态学及交通工程学 等多种学科。在我国现阶段，高这公路景观的设计和评价丰要是从生态化绿化和美 化角度出发的，很少考虑人的视觉特性。而人作为高速公路使用的| 丰体，是高速公 路景观设计首要考虑的因素，是高速公路景观设计中以人为本的体现。当人们在路 上高速行驶时，哈密尔顿和瑟斯顿做过人们视觉感知方式的研究，得出了五条定律， 注意力加倍集中、注意焦点引向远方、视野缩小、前景细部开始模糊、视觉变得迟 钝。本文以人的视觉原理、色彩心里效应、美学原理作为高速公路景观设计的理论 基础，进行具体评价。 2 t2 1 高速公路景观的视觉特性 视觉，不仪使我们能够认识外界物体的大小，而且可以判断物体的形状、颜色、 位置和运动情况。据有关资料分析，视觉可以使我们获得大约8 0 以上周围环境信 息，现代的公路景观是一种动态的系统，也是动态的视觉艺术，对于高速公路来讲， “动是它的特点，也是其魅力所在。故对于高速公路景观的研究，着重于观察者 以高速运行条件下，通过公路上有方向性和连续性的活动中观察到的公路环境及景 观形象。因此，需对驾驶员、乘客各方面的视觉特性从运动学的角度加以分析和研 究啪1 ，以便在公路景观评价中能充分考虑到视觉特性给用路者所带来的问题。 ( 1 ) 动视力 视力是用来判断眼睛分辨两个物点之间最小距离的能力，把人眼能分辨出两个 发光点对人眼视角的倒数定义为视力，用公式表示如下： v ：一1 ( 1 ) 口 v 一视力 口嘲角 当车速高速行驶时，驾驶员观察景物往往会与静止时有所区别，我们把眼睛对 内蒙古农业大学硕士学位论文 7 做相对运动物体的分辨能力称为动视力。驾驶员的辨认能力与车速有关，动视力与 车速成反比，车速较低时，驾驶员清晰辨认前方视野中物体所需距离较短，车速增 高时，驾驶员清晰辨认前方视野中物体所需的距离增加，因此，一定距离内，当车 速增加时，驾驶员能够清晰辨认物体的能力随之降低。表l 反映了驾驶员前方视野 中能够清晰辨认物体所需的距离和车速之间的关系。 表1 驾驶员前方视野中能够清晰辨认物体所需的距离 设计车速( k m h )6 08 01 0 01 2 01 4 0 驾驶员前方视野能够清晰辨认物体所需距离( m ) 3 7 0 5 0 06 6 08 2 01 0 0 0 驾驶贝清晰辨认的物体尺、( a m )1 1 01 5 02 0 c2 5 03 0 0 _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - 。- _ _ 。1 。_ 。- 。_ 。- 。_ 。_ _ _ - _ _ - 。_ _ - 。- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - - - - _ _ _ _ _ 一_ _ _ _ 一 对于在高速公路上行驶的汽车而言，由于车速极高，公路两侧景物向后移动过 快，外界景物在视网膜上移动过快，视网膜分辨不清，景物模糊。相对于路侧景观， 司乘人员是以角速度运动的，对于距路侧越远的巨标，车的角速度越小，才可能较 长时间看到景物；反之，对于路侧近处的目标，由于角速度变大，司乘人员对于路 侧的景物没有停留时间。 对一个交通标志而言，由于高速公路上行驶车辆的车速极高，如要以相同距离 识别标志则需要加大标志的尺寸，对交通环境而言，就是车速越大其景观元素的尺 度也相应越大。景观在运动着的观测者眼里，成像最清晰的映像范围在中心窝很小 的范围内，由于大脑的反应也需要时间，许多景观要素一闪而过。所以研究高速公 路行驶下驾驶员的动视力与车速的关系，对高速公路下车辆的安全行驶与景观环境 的关系具有重大理论与实践价值。故研究高速公路景观设计时，必须保证公路周边 的景观元素尺寸与驾驶员、乘客的动视力能力相适应。 ( 2 ) 动视野 视力仪能反映注视点附近眼睛对物体的分辨能力。但当我们注视一个目标时， 不但要看到注视点附近的物体，而且还要看到其周围一定空间内的物体，我们把这 种在驾驶员行车过程中，头部静止不动眼球自由转动所能看到的空间范围称为动视 野。动视野与静视野相比，左右方向约宽1 5 。，上方向约宽1 0 。，下方宽稍有增 加。如驾驶员的双眼视野过小，则不利于行车安全。具体视场的角度见表2 。 8 呼和浩特包头高速公路景观评价研究 表2 视场角度 不同情况 对应视场角( 度) 1 以眼睛的视力最强部分看到对象物体详细情况 2 人眼完全处于舒适情况 3 观赏艺术品的情况( 和通常看东西眼球的转动相同) 4 头部不动，眼球从左向右尽量活动的限界值 5 考虑了头部活动的实际视场 3 1 8 3 0 6 0 4 0 1 2 0 视野范围内的视力称为周边视力，周边视力随距视轴的距离而变化，距视轴3 时降低8 0 ，距视轴6 。时降低9 0 ，距视轴i 2 。时降低9 5 ，距视轴3 0 时 降低9 9 。尽管周边视力降低很明显，但它可使人感知周围环境、物体方位以及外 界物体运动及其运动速度等。 运动过程中的视野与行车速度有直接的关系，当车速增加时，驾驶员视野的深 度、宽度与视野内的画面处于不断变化中，驾驶员就是根据视野的内容操作车辆的。 当车辆在高速公路上行驶时，其视点被吸引到车道上，景观的问题只被大脑归于下 意识积累经验中，并不进行细部的辨别，视野范围则逐渐变小。实验研究表明，驾 驶员以舒适情态观察物体的视场角度为8 0 。，眼动观看物体的最大视场是3 0 。， 因为眼动达到极限值以前头部要转动，这样加上驾驶员头部活动其视野范围为1 4 0 。左右。当车速增加时驾驶员的感觉也随着车速变化，高速行驶时注意力集中于景 象中心，此时视野很窄而形成了一种所谓的隧道视，这种隧道视具有催眠的效果， 能引起驾驶员有瞌睡一类的反应。图l 、2 表明了这一点，图中白色表示视野范围， 车速提高视野变窄，图2 2 视野因车速提高而显著变小，即高速后视野集中度明 显提高。借助于公路景观，避免长直线的设计，丰富线形组合，改善驾驶员的视觉 环境，增加其在舒适方面和安全方面的影响，来改善这种反应。汽车驾驶员或乘坐 汽车的人在道路上行驶时有时也注意路边景物，但所注意的景物相对人眼的回转角 速度大于每秒7 2 。时，景物在视网膜上就不能清晰的成像，而且感到模糊不清。周 边视力也随着年龄增长而下降，识物能力也会下降。研究动视野，可以深入了解驾 驶员的动视觉特性，这样对研究高速公路与环境协调以及行车安全等方面具有十分 重要的意义。 内蒙古农业大学硕士学位论文 匹 图1 车速较低时的视野 图2 车速较高时的视野 ( 3 ) 适应与眩光 适应是一种感觉现象，是由刺激物的持续作用而引起的感受变化。如果眼睛从 强光转移到弱光环境，感受性变低；在弱光中停留一段时间后，则感受性就会提高， 这就是视觉适应。从亮处突然到暗处和从暗处到亮处都有一个适应过程，一般认为 暗适应的时间需要十五分钟左右才能完全适应，而从暗处到亮处的明适应时间较 短，需要几秒到一分钟，最多不超过5 分钟。眼睛对明暗的突然变化不能立即适应， 隧道口事故高的重要原因之一就是隧道内外的亮度相差过大，驾驶员来不及适应这 一变化导致操作失误而发生事故。 夜f = l l 艮睛受到强光照射而造成视力下降称为眩光。眩光的视觉效应主要是使暗 适应破坏，使视觉效能降低，产生视觉不舒适感和分散注意力，造成视疲劳，损害 视力。研究表明，驾驶汽车时，眩光在2 0 分钟内会使差错明显增加，可见眩光是 夜间行车的隐患。引起眩光的主要因素有光源大小、光源亮度、光源宽度等，避免 或减少眩光对改善高速公路照明和设计高速公路防眩设施有重要的意义。在避免眩 光影响所采取的交通工程措施中，可改善高速公路照明，设防眩网( 防眩板) ，设 中央分隔带，并合理配置植物，遮蔽迎面来车的灯光等。 2 ：2 2 行驶中的视错觉现象 人类的知觉是一种主动探索信息的过程，包括许多有关眼睛和神经的机能，其 中有些知觉是有意识的，有些是无意识的，外界物体各种各样的形式出现在我们的 l o呼和浩特包头高速公路景观评价研究 面前，但不是所有的都会成为我们的经验，只有那些能够引起我们注意的事物才会 进入我们的记忆，由于知觉过程涉及大脑对环境中信息的处理，即使这个对象不是 我们所预知的，只要它具有某种独特性质，就会被视觉反应系统处理，基于视觉形 成的复杂性，有时会产生视错觉现象，在公路施工及设计过程中，这种视错觉现象 应引起注意。 视觉中的错觉包括距离判断错觉、道路线形错觉、速度判断错觉和时间判断错 觉。现分别简单介绍如下； ( 1 ) 距离判断错觉 跟车距离判断错觉 研究表明，跟车行驶时驾驶员判断车头间距往往小于实际车头间距，同时车辆 体积的大小也会影响对距离的判断，小车的体积小，易产生距离远的感觉，这种由 形状、大小引起的视觉误差，很容易引起跟驰行驶时车间距不足，诱发追尾事故。 会车距离判断错觉 驾驶员在行车过程中需要准确地估计距离，实际上要做到这一点并不易。实验 表明，驾驶员始终都把相遇点估计在两车间距的中点，而且很容易把对向车的速度 估计的和自己的车速一样，但研究表明，用不同的速度会车时，实际相遇点的位置 不同，由此可见驾驶员不能根据对向车速的变化来正确估计相遇点的位置。 超车距离判断错觉 据有关试验表明，驾驶员总是倾向于低估超车所需的最小距离，估计误差值占 到了实际超车距离的2 0 一5 0 ，而且随着车速的增加，估计误差值也增大，这也 是高速行车时，超车事故多的主要原因之一。 ( 2 ) 道路线形判断错觉 弯道错觉 弯道的半径越小，驾驶员就越会低估其曲率，在实际中对于不超过半圆的圆曲 线，驾驶员总会倾向于觉得它的弯度要比实际的弯度小，而且对于同样曲率半径的 弯道，前方容易看清时，会产牛弯度小的错觉，在这种错觉的影响下，驾驶员会盲 目高速行驶，在s 形曲线上由于视线需要向相反方向改变，注视相反方向的弯道， 驾驶员会产生弯道更为弯曲的错觉，前种错觉会使驾驶员盲目高速行驶，后种错觉 则会使驾驶员过急地转向，对安全行车不利，在视觉上线形也是扭曲的、不美观的。 坡道错觉 当汽车在坡度发生变化的坡道上行驶时，驾驶员会产生坡道错觉，如：下坡行 驶到坡度变缓的路段时，由于路边景物与路面倾斜度降低所造成的影响，驾驶员可 能会觉得下坡已结束，开始上坡路段，从而进行加速动作。而在上坡时，也会因为 中途坡度变缓而误认为上坡结束，开始下坡路段，从而放松警惕，盲目换档，导致 车辆后溜，造成事故。 ， 内蒙古农业大学硕士学位论文 ( 3 ) 速度判断错觉 迎面来车的速度判断错觉 在一项抽样试验中，驾驶员对迎面低速来车的速度估计偏高，对高速估计偏低， 而且对于年龄大的驾驶员对速度估计成偏低趋势。 自驾车的速度判断错觉 驾驶员通过两个途径来掌握自己的车速：一是车速表，另一个是凭知觉判断， 然而当驾驶员集中注意力观察交通情况时，几乎不看车速表，主要是依靠主观感觉 来控制车速。此时，驾驶员会依据视觉观察到周围景物的移动情况来估计速度，由 于高速行驶下视野中远距离观察对象变化很小，因此感觉自己的车速低：而观察近 距离景物时，视野中观察对象变化很快，从而觉得自己车速快，故在错觉的影响下， 驾驶员凭感觉控制车速往往是不准的。 加减速对速度判断的影响 试验表明，驾驶员在加速后对速度估计偏高，在减速后对速度估计偏低。驾驶 员主观感觉已把车速提高一倍时，实际上车速并未达到规定要求，这样会造成驾驶 员在通过交叉口、弯道时，因减速不够而发生交通事故。 速度适应性造成的错觉 人的视觉对速度存在适应性，如驾驶员长时间以某一固定速度行驶之后，会觉 得车速没有开始时那样快了，这是由于速度适应性而造成的错觉。速度适应性会影 响驾驶员正确地进行速度判断，一般地，驾驶员具有低估实际车速的倾向，且行驶 距离或时间越长，低估倾向就越严重。这样，就会使驾驶员不自觉地高速行驶，对 行车安全不利。 ( 4 ) 时间判断错觉 在行车过程中时间知觉也是非常重要的，因此正确感知时间是保证行车安全的 重要条件。特别是在高速行驶时，只有在必要的时刻精确地掌握和及时发现交通情 况，才能迅速准确地采取应急措施，实际上人们对时间的估计也常常出现错觉，通 常短于一秒的时间间隔被估计的偏长，而且人的情绪、兴趣、活动安排等都会对时 间估计产生影响。此外，不同的天气状况下，也会造成对速度、距离估计的不同错 觉。 总结以上对行驶中人的视错觉的分析研究，我们不难看出在高速公路景观设计 和评价中，一个视觉环境设计的成功与否，直接取决于对环境情况的处理好坏，并 且始终要保证用路者产生肯定的预测。行驶中视错觉的研究有助于发现高速公路景 观系统中所存在的诱导视错觉现象，从而根据用路者的视觉特性，对其进行改善， 使之不但能够与周围环境相协调，而且能够减少视错觉现象的发生，正确引导驾驶 员行驶，提高行车安全性。对于高速公路景观设计而言，就是要形成一个良好的视 觉环境，这就是用路者的视觉特性应成为高速公路景观规划设计的依据。 1 2 浮秘浩特毪头高速公路豢麓详徐硒窕 2 2 。3 色彩效应 色彩是当光线照射在物体上，通过物体表面对光的吸收和反射后再作用于人的 视觉器官丽形成的一种感觉。西前公路绿化所用色彩的颜色主要有绿、黄、红、紫 红、粉红、紫、黑紫等，了解色彩对人的视觉和心理所产生的影响，是科学应用色 彩进行绿化景观的基础引。人对色彩的感觉是由人眼的生理反成和心理感受综合构 成的。 ( 1 ) 色彩的心理效应 色彩得心理效应包括色彩的冷暖、色彩的轻重、色彩的软硬和色彩的强弱、色 彩的胀缩、色彩的进退和色彩的质感。 色彩的冷暖 将湿度计放到透过三棱镜所折射成的七融色光下去测量，发现在暖色中温度将 上升，而在冷色中温度会降低，说明色光是由温度差别的。故在自然环境中所感知 的不同的色彩现象，会弓f 起人们产生温暖或寒冷等不同的感觉。通常，以簸绿色和 红橙色作为冷暖色的两个极端，凡是带有红、橙、黄的色调都有暖感，足是带有蓝、 青色调的都有冷感，凡是带有绿和紫色调的都是中性色。暖色富有刺激和兴奋性， 能使人愉悦，而冷色象征安静、清新、舒适和沉思。高明度的色一般具有冷感，而 低明度的色彩一般具有暖感；同样，高纯度的色彩具有暖感，掰低纯度的色彩则具 有冷感；无彩色系的白色是冷色，黑色是暖色，两灰色是中性色。 色彩的轻重 个物体看上去会使入产生轻重之别，是嘲于其表面的颜色不同雩l 起的，色彩 的轻重感主要取决子明度，臻色感觉轻，略色曼褥重。 色彩的软硬 软硬是物质质感的一种体现，色彩的软硬与色彩的轻重相似，质地轻盈的软， 质地坚固丽细腻的硬。色彩的软硬主要取决于器度和纯度，锈度较高的含灰系列具 有软感，明度较低的含灰系列具有硬感，纯度越高越具有硬感，纯度越低越具有软 感。强烈对比的色调具有硬感，微弱对比的色调具有软感。 色彩的强弱 色彩的强弱是指有色彩在人们的知觉上引起的人们对其产生的反应强弱程度 并由此引起人们对色彩产生兴奋与沉静、明快与忧郁以及华丽与朴实之感。色彩的 强弱感与知觉度有关，一般说来，暖色和明度高的颜色知觉感强，容易引起兴奋； 冷色与暗色的知觉感弱，英有沉静和忧郁豹感觉。高纯度色具有华丽豹感堂，明度 较低的冷色具有朴素而雅致的感觉。 色彩的胀缩 色彩的胀缩是指不同的色彩在对比过程中，某些色彩的轮廓给人以胀大或缩小 之感。在色彩的对比关系中，暖色和亮色的感觉是胀，两冷色及暗色的感觉是收缩。 内蒙古农业大学硕士学位论文 如图3 ，由于白色具有膨胀性，黑色具有收缩性，从而使得前者看起来小，后者看 起来大。在公路景观设计中，应利用色彩的膨胀与收缩感的作用来改善局部的不良 状况，高速公路服务区所建的小品或服务设施，色彩可以暖色为主，从而给人以亲 切感，在心理上使人容易和愿意接近。 图3 色彩的胀缩性 色彩的进退 色彩的进退是指在色彩的对比过程中，对人的视觉所产生的某些颜色在前进而 另一些颜色在后退的一种心理现象。这是色彩在对比过程中或隐或显的反映。形成 暖色好像在前进，冷色好像在后退的感觉。 色彩的进退、胀缩感受饱和度的影响最大，其次是色调和亮度的影响。 利用色彩的进退感，可调整高速公路设施的空间环境。如图4 所示，a 为公路 收费站，b 和c 分别为收费站前的道路其他设施或广告牌，由于道路是线性构造物， 司机在很远的地方可能就已经见到其标志或者看到收费站，从而显得路线过于狭 长。这一状况可以通过色彩的进退感得到改善，收费站a 与b 、c 上端涂成米黄色， 将b 和c 的下端逐渐过渡为狄绿色，在视觉上就将收费站b 和c 的下端的距离缩短 了，使司机提前接受“收费站己到 这一信息，避免以外事故的发生，同时可较好 地改善视觉效果。 刁j土|土；rtlt 刁 围4 色彩的前进、后退运用距离 1 4呼和浩特包头离速公路景观评价研究 色彩的质感 质是物体固有的性质，色彩的质地感觉与色相、纯度和明度密切相关，一般自 色、轻色及弱色给人细澜、圆滑、丰满的感觉，露暗色、重色及强色给人粗糙、淳 朴、坚实的感觉。 ( 2 ) 色彩的心理感觉 色彩不仅使入产生各种感觉，而且还雩| 起人的情感变纯。有些试验证实了肉体 对色彩的反应，发现在彩色灯光的照射下，肌肉的弹力能够加大、血液循环加快， 其增加的程度以蓝色为最小，依次按照绿色、黄色、橘黄色、红色的排列次序逐渐 增大。有些颜色会使入情感冲动，另一些颜色却使入忧郁、懊丧；有些颜色会使入 感觉轻松愉快、情绪稳定；另一些颜色却使人情绪紧张，甚至可能弓| 起人的疲劳。 实验表明，悦目的色彩，通过人的视觉器官传入色素细胞后，对神经系统是个良好 的聋8 激，对心血管系统、消化系统也有一定的作用，适当地运用色彩，在工作上能 够减轻疲劳，提高工作效率。使入对色彩产生心里反应的主要原因是由于辐射能量 中特定波长的光作用于人体之后所引起的人的生理反应而造成的。人在和煦的天气 条件下感到愉快，而在雨天感到忧郁；反过来，人多色彩的心理状态也会影响到人 的生理上的反应，色彩可使入的心理及感觉产生复杂豹变纯与反应。具体情况如表 3 所示。 表3 色彩辩人的心理、生理的影晌及其象征 内蒙吉农韭大学硕士学位论文 通过以上的分析德出如下结论： 从牛物学意义上设计的色彩环境有利于人的牛理机能的协调；从心理学角度设 计的色彩环境能融合入与环境之闻的关系，而从美学角度设计的色彩环境必将能扩 展人的精神世界。 因此在对高速公路与环境景观进行设计时，针对公路特定的空间环境，综合多 方面的因素进行协调，遵循保证道路的使用功能和交通安全、高速行驶时的视觉特 性、尊重自然等原则的条件下，合理地运用各种色彩的特性，使高速公路这种人工 构造物更好地融入自然环境景观中，必将会为高速公路的使用者创造出更加优美的 空间环境，最大限度地满足高速公路使用者对视觉上的美感与舒适感的要求。从而 大大提高高速公路的使用质量与服务质量。 2 2 4 美学原理 速度的变化带来了人们对于高速公路景观要素尺度感的变化。在高速行驶时， 视野范围内尺寸较小的物体在一闪即逝中被忽略，因此，高速公路中要求高速公路 景观元素的空间尺度也相应增大。就高速公路本身而言，力求做到道路线形、边坡、 分车带、绿化等软、硬质景观具有连续性、平滑性、自然且通视效果好，与环境景 观要素兼容、挤调。沿途点式景观给旅行者的印象应力求轮廓清澌、醒譬、错落有 致、色彩协调、风格统一。 在高速公路中，景观所表现出来的线条、形体、色彩、材质等，在时间空间 上的排列组合，应该给入以美的感觉。研究和应用多样与统一、比佣和尺度、均衡、 对比和和谐、节奏和韵律等形式美的一般原则的援律，可以改善景观。公路景观是 线性的动态环境，有明确的方向性和运动速度问题，同时这些原则需要用现代交通 条件下的特点去研究应用。 2 3 道路景观三元论 刘兵谊在现代景观规划设计一书中提出了构成景观的三大元素，视觉景观 形象、环境生态绿化、大众行为心理汹，溉3 和。其中视黉景观主要是从人类视觉形象 感受出发，根据美学规律，利用空间实体景观，研究如何创造赏心悦尽的环境形象。 环境生态绿化是从人类的心理感受出发，根据自然界生物学原理，利用动植物、水 体、土壤等自然和入工材料，研究如何创造令入舒适的良好的物理环境。大众行为 心理是注入景观环境设计的现代内容，事要是从人类的心里精神感觉需求出发，投 据人类在环境中的行为心理乃至精神活动的规律，利用心理、文化的引导，研究如 何创造使人赏心悦目、积极上进的精神环境。全球几乎所有的景观规划设计都包含 这三个方面的元素，不同的是针对具体豹规划漫计情况，三元素所占的比铡侧重不 同。高速公路的视觉景观形象、赢速公路的环境牛态绿化、离速公路使用者