终稿3S技术在公路景观环境评价中的应用初探

1、青岛理工大学琴岛学院毕业论文论文题目：3S技术在公路景观环境评价中的应用初探作 者： 金常庚 专业名称：建筑工程技术班 级： 2009级1班 指导老师： 孙晓琳 二零一二年六月摘 要随着我国公路建设的蓬勃发展，越来越多的交通道路出现在公众的视野中，为公众的出行提供了极大的便利，与此同时社会公众也更加注重公路的交通功能、欣赏价值、道路形态及生态和自然环境的保护，这些都促使设计人员把公路的景观设计以及植被的规划放在相当重要的位置，目前公路设计中已逐渐融入我国特有的园林意识以及美学概念。与此同时，公路景观评价也越来越受到公路使用者的关注。伴随着科技的不断进步，各种高新技术也逐步应用于基础设施建设，其

2、中基于遥感技术（RS）、全球定位系统(GPS)以及地理信息系统(GIS)的3S技术目前已逐步在公路景观环境评价中得到应用。为了更加全面地了解3S技术在我国现有公路景观环境评价中的实际应用情况以及国外对此技术的综合探索，本文探究了该技术在应用方面所面临的各种实际问题，并且通过分析各种实际资料预测该技术在日后国内外公路工程项目建设中的发展趋势，从我国公路景观工程建设市场需求分析，以及国内外3S技术在公路景观应用现状进行调研的前提下，介绍3S技术组成，阐述3S各项技术综合应用的方式。介绍公路景观的视觉特征，深入探讨3S技术在景观评价中数据采集、管理、分析、模型建立以及公众参与等多方面的应用功能及发展

3、趋势。旨在促进3S技术在公路景观环境评价中的实际应用，并促使高新科技在实际建设领域中的广泛应用，努力贯彻公路景观建设中的可持续发展理念，为公众建设更加人性、自然、舒适的道路环境。关键词：3S技术，公路景观，环境评价，景观建设ABSTRACT With the flourishing highway construction of our country, more and more roads spring up like mushrooms providing great convenience for public travels, besides, the public pay more

4、 attention to the traffic function, appreciation value， road shape and the protection of ecological environment, which all promote designers attach more importance to the highway landscape design and planning. At present, our special artistic conception of garden and aesthetics have blended into roa

5、d design gradually, furthermore, highway landscape evaluation has got more and more attention from publics. With the progress of science and technology, various kinds of high-tech have been used in infrastructure construction. Among them, 3S technology, based on remote sensing technology（RS）, global

6、 positioning system(GPS) and geographic information system(GIS), has been gradually applied in highway landscape evaluation. In order to better know about the actual application of 3S technology in our country and other countries comprehensive exploration about it, this thesis probes into all kinds

7、of practical problems appearing in the process of application. And, by analyzing actual data, it forecasts its development trend in the coming highway construction at home and abroad. Also, through the analysis about the market demand of our countrys highway landscape construction, this thesis intro

8、duces the constituent part and comprehensive application method of 3S technology. In addition, with the introduction of visual features of highway landscape, it explores the application function and development trend of 3S technology in landscape evaluation about data acquisition, management, and an

9、alysis, modeling and public participation.By advancing the practical application of 3S technology in highway landscape evaluation, promoting high-tech to be extensive used in actual construction, and carrying out the concept of sustainable development about highway landscape construction, the public

10、 will get a more human, natural and comfortable road environment in the coming future.KEY WORDS: 3S technology, highway landscape, environment evaluation, landscape construction 目 录前 言1第1章 绪 论31.1 3S技术简介31.1.1 遥感景观数据收集的主要手段31.1.2 GIS系统公路景观数据管理及模拟的有效工具51.1.3 GPS系统61.1.4 3S技术发展71.1.5 3S技术与环境评价的应用现状81.

11、2 公路景观环境81.2.1 公路景观视觉特征91.2.2 公路景观环境设计111.3 交通性公路景观121.4 生活性公路景观131.5 公路景观模型分析14第2章 公路景观环境评价152.1 景观评价152.2 公路景观环境评价体系的基本原则162.3 公路生态景观评价系统的设计与实现172.4 公众参与的景观评价19第3章 案例分析203.1 宁杭高速公路江苏段203.2 上海中环线道路的景观设计23第4章 3S技术在公路环境实际应用中的问题274.1 3S技术在公路建设地质基础调查中的应用问题274.2 3S技术在公路周边矿产资源调查中的应用问题274.3 3S技术在公路建设地质灾害研

12、究中的应用问题284.4 3S技术在公路区域环境监测、治理、管理中的应用问题294.5 GIS与RS相结合的应用现状30第5章 结 论31附录：331技术经济分析332外文翻译34致 谢35参考文献36前 言公路交通是陆上交通方式之一，其灵活机动、迅速方便以及提供“门到门”物流服务的特点，使其不仅成为一个独立的运输体系，也成为铁路车站、港口和机场集散物资的重要手段，并且为普通民众出行提供相当大的便利。因此，公路交通对于一个国家经济的发展起着重要的基础作用。建国初期，由于公众对公路运输在国民经济中的基础性和先导性认识不足，我国公路建设长期滞后于国民经济的发展。改革开放以来，特别是20世纪90年代

13、后期，我国的交通行业抓住国家实施积极的财政政策、扩大内需、加快基础设施建设的机遇，在公路、水路交通建设方面突飞猛进，实现了跨越式发展。新世纪以来，我国继续加大基础建设投资力度，公路建设获得了前所未有的大发展，使“全面紧张”的交通状况在近几年内得到根本改变，取得了一系列不平凡的成就。2012年，我国公路通车里程已达382万公里，其中高速公路超过6万公里。随着交通事业的蓬勃发展，越来越多的人开始关注交通工程所带来的环境影响。环境保护是我国的一项基本国策。如何面对公路建设产生的环境问题，以及如何按照现阶段我国实际情况，分析评价公路建设各阶段对环境的作用与影响，采取何种措施减少或杜绝公路环境污染、恢复

14、路域生态损失。这是摆在我们广大公路工作者面前的一项长期而艰巨的任务。公路环境保护和景观建设是基于生态可持续发展原则调节与控制“公路工程与路域环境”对立统一关系的发生与发展。公路环境保护和景观建设由两项基本工作组成：一是分析因修建公路而对环境产生的各种影响及其影响的程度和范围，根据需要采取专门的环境保护措施，积极开展环境保护的有关工作；二是在公路的设计、施工及运营管理过程中，注意凸显公路各组成部分的环保功能，合理的建设公路景观，使公路在运输功能发挥的同时，对沿线环境的负影响最小并且带给旅途中的人们更加和谐的感受。环境影响评价是环境保护的一项重要工作，它是决策和开发建设活动中实施可持续发展战略一种

15、有效的手段和方法。虽然我国对公路建设环境影响的研究起步较晚，但目前已经发展到一定水平，并且能够利用现有高新科技对公路环境建设、景观建设起到辅助评价的作用。在公路的营运期，环保工作除了维护声屏障等各种环境工程设施外，更重要的是保持公路沿线的自然景观，争取改善沿线的生态环境。我国高等级公路景观绿化已受到普遍重视。但由于各种原因，施工中仍存在许多问题。比如原表土弃之不用，使草地建植时无营养土可用，养分先天不足，施肥以化肥为主，速效但短期；重建轻养，使草地很快退化，造成巨大浪费1。目前交通建设的快速发展得到了高新科技的强有力支持，特别是近年来全球定位系统和航测遥感技术的日新月异，为我国公路建设事业的快

16、速发展提供了有力的技术支持。信息时代的到来，使得各类检测及监测系统普遍使用，交通控制中心将充分利用卫星地面系统转发的交通信息且按新的交通流理论，指挥汽车按最优路线行驶，既节约时间，又创造最大利益。信息化公路将着眼于道路的多功能利用,不仅使用路面,还要利用空间。这就使公路不仅具有运输人和物资的固有的交通功能，还有输送电力等能源及各种信息，加上其所派生出的美化环境、抗灾避难及作为建造其他建筑物的基础等空间功能。道路是一个城市的走廊和标志，是人们认识城市的主要视觉和感官场所。因此，道路环境也是城市环境的重要组成部分，城市的三大空间即：交通空间、建筑空间和开放空间，各个空间的组成要素，都会对城市环境起

17、着决定性作用，尤其是道路的带状环境特点更能直接地反映城市的面貌和城市的个性。随着经济的高速发展和人们生活水平的日益提高，越来越多的人开始重视可持续发展理论在交通建设方面的应用，公路景观环境建设是公路建设过程中不可或缺的重要组成部分，也是体现可持续发展理论最好的依据。“九五”国家重点科技攻关项目“国道主干线设计集成系统开发研究”表明，3S 技术能对公路建设发挥出巨大的科技推动力，目前3S技术是基于计算机技术应用及卫星导航定位和地理信息系统为一体的高精尖技术。但3S技术在公路景观环境评价方面的应用研究还比较少,本文分析了公路景观观景特征，结合评价程序探讨3S技术在公路景观环境数据采集、管理、模拟分

18、析和公众参与等多方面的应用，以达到促进3S技术在公路景观环境评价领域的开发研究作用，提高我国公路景观环境评价的技术水平，并为今后各种创新科技在基础建设领域中的应用提供依据。第1章 绪 论1.1 3S技术简介3S技术是遥感技术(Remote Sensing，RS)、地理信息系统(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，GPS)的统称，是传感器技术、空间技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。以RS、G

19、IS、GPS为基础，将三种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。1.1.1 遥感景观数据收集的主要手段RS技术是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行摄影、扫描、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术,又称遥感技术。遥感探测技术能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对地球表面大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。这些数据增加了人们的视觉空间，为宏观地掌握地面事物的现状创造了极为有利技术的条件，同时也为宏观地研究自然现象和

20、规律提供了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是具有绝对优势的。遥感用的航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之间的关联性。并且

21、这些数据在时间上具有相同的现势性。 当前遥感技术已经形成了一个从地面到空中，乃至空间，从信息数据收集、处理到判读分析和应用，对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系，成为获取地球资源与环境信息的重要手段。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征

22、的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查。景观数据是景观分析的基础,收集的方法有:(1)野外实地测量;(2)GPS技术,用于野外定位、小斑块面积测量、遥感影像几何校正,跟踪和获取动物迁移数据以研究景观格局和干扰对动物行为的影响等;(3)遥感技术。对于大范围景观分析,需要采集和处理的数据量非常庞大,传统野外实地考察、测量、调查和分析方法无法满足要求,遥感技术是有效解决大量基础数据需求问题的主要手段。遥感是一种以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用技术,它能及时获得大范围、多时相、多波段的地表信息

23、,为不同时序上局域到全球各种现象的综合分析创造了条件。采用遥感影像数据进行景观特征分类时,需要对遥感图像数据进行解译,解译有两种方法:一种是凭光谱规律、地学规律和解译者经验,从卫星图像的颜色、纹理、结构和位置等各种特征解译出各种景观类型的目视解译方法,该法应用较多,但工作量大,速度慢,人为干扰因素较大。另一种是通过选择分类特征、利用模式识别模型来确定每一像元类型的计算机图像分类法,该法调查速度快,可识别出像元的每一级灰阶差异,缺点是会造成一定量类别的误判。因此,必须在分类过程中将两种方法结合起来,进行较多的人机对话及必要的野外实地测量(如GPS 测量地面控制点和调查地面景观类型) 。通常被用于

24、区域案例研究或探询土地利用变化的热点地区等。高分辨率遥感影像尤其是美国1 m全色和4 m多光谱IKONOS 遥感影像的获得,为在更深层次上进行景观分析和监测提供了准确获取所需数据的源泉2。然而,从IKONOS 影像上提取信息(如道路) ,影像的几何改正以及高分辨率多光谱IKONOS 影像与相对低分辨率SPOT 全色影像融和以提取信息等还在进一步研究之中。1.1.2 GIS系统公路景观数据管理及模拟的有效工具GIS系统就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地

25、理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。从学科的角度来说，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系。从功能上来说，GIS 具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。根据不同需求建立应用分析模型(如土地适宜性评析,生态效益分析,空气污染模型等) 是GIS研究的热点。GIS用于分析景观空间格局及其变化,确定不同环境和生物学特征在空间上的相关性,确定缀块大小、形状、毗邻性和

26、连接度,结合分析模型分析景观中能量、物质和生物流的方向和通量,输出景观变量图像以及与模拟模型结合在一起使用等。可视化、虚拟现实(VR) 、3D GIS 和WebGIS 是GIS 技术的最新发展。可视化可改善数据分析过程的界面,使用户看到数据处理的全过程。VR 技术的研究将促进GIS 与Internet 、Web 的集成,实现GIS 的高级人机交互,通过链接声音、照片、遥感影像、视频动画等,使用户在三维虚拟地理环境中实现观察、触摸、操作和检测。WebGIS 是Internet技术应用于GIS 开发的产物,从WWW的任意一个节点,Internet 用户可以浏览WebGIS 站点中的空间数据、制作专

27、题图,进行各种空间检索和空间分析。基于WebGIS 系统的景观环境评价,能保证一个更加友好、交互、透明和民主化的过程。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎

28、所有领域。1.1.3 GPS系统GPS系统是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到，当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。按定位方式，GPS

29、定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等

30、不同领域。随着我国国民经济的快速增长的西部大开发的实施，我省的高等级公路建设迎来前所末有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求，随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入G

31、PS技术应当是首选。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测理，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁，隧道建立施工控制网，这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。1.1.4 3S技术发展3S技术是信息化社会数字化生存的重要组成部分。1993年9月，美国克林顿政府作出了“冷战”结束后的一项重大决策，放弃“新一代高能加速器”和“星球大战”计划，转向推行引起全球关注的国家信息基础设施（National Information Infrast

32、ructure，简记为NII）计划俗称信息高速公路（Information Super-Highway，简记为ISH），其技术含义实际为“高速信息电子网络”。该计划是指一个能给全球广大用户随时提供大量信息的。由国家级、地区级和大企业的数据库、声象设备及覆盖全国及至全球的通讯网络组成的，并通过国际互联网络（Internet）连结的计算机通讯网络系统及个人办公自动化系统。NII计划的实现将能改变人们的生产、生活以及人际的交互方式。1994年4月，由美30多所著名大学、国家高新技术项目署和美国自然科学基金会联合提出，经美政府批准建设“国家空间数据基础设施”（National Spatial Data

33、 Infrastructure NSDI）。目前全世界已经有150多个国家正在或准备实施这项计划3。邓小平在80年代提出“开发信息资源，服务四化建设”。江泽民总书记也指出：“四个现代化，哪一个也离不开信息化”。我国九五科技规划中将3S技术列为国家15项重中之重的高新技术发展项目1995年1月国务院批准了中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定，表明了中国信息高速公路（China ISH）计划的正式启动。根据我国国情，从抓“三金工程”，既：金桥工程(国家经济信息网，覆盖全国的八横八纵光缆网络)，金关工程(国家外贸信息管理系统，金卡工程（电子货币工程）入手，正式拉开了我国信息化建设的序幕。

34、现运行的还有邮电网、教育科研网等并通过INTERNET与150个国家联网。目前，我国GPS技术应用已开始进入民用领域和商业领域；RS技术应用位于世界前列；GIS技术正应用在大中城市的UIS建设中。 3S的集成将使GIS具有获取准确、快速定位的现势遥感信息的能力，可以实现数据库的快速更新，在分析决策模型的支持下，GIS可以快速地完成多维、多元复合分析。3S技术集成将构成星、地、空一体化的信息系统， 自动并且实时地进行数据收集、环境监测、灾害监测、全球生态演变监测、空间信息自动更新等。3S技术在空间环境领域中的应用主要体现在如下几方面：1在区域环境治理中的应用2在环境管理中的应用3在环境监测中的应

35、用4全球环境监测与环境演变的模拟等。1.1.5 3S技术与环境评价的应用现状近年来国内外GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为遥感对地观测信息提供了准实时或实时的定位信息和地面高程模型；RS用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性或定量数据；GIS则是综合处理与分析多源时空数据的平台。3S的集成将使GIS具有获取准确、快速定位的现势遥感信息的能力，可以实现数据库的快速更新，在分析决策模型的支持下，GIS可以快速地完成多维、多元复合分析。3S技术集成将构成星、地、空一体化的信息系统， 自

36、动、实时地进行数据采集、环境监测、灾害监测、全球生态演变监测、空间信息自动更新等。1.2 公路景观环境“景观”一词最早由地理学界提出，指的是一种地表景象，或综合自然地理区，或是一种类型单位的通称。1858年，美国的社会活动家兼设计师奥姆斯特德首次提出景观建筑学这个概念。1885年，J温默将景观引入到地理学的概念中。19世纪初，德国自然地理学家洪堡德和原苏联景观地理学派库恰耶夫等人的学术思想中也有了类似的概念。在我国艺术史上，“景观”与中国山水画和中国园林艺术有着密切的联系，包含了丰富的内涵。景观作为一个专业名词，从艺术角度来讲，是指具有审美价值的景物，能够使观察者具有视觉、听觉和触觉等多方面的

37、美的感受；从精神文明化的角度来讲，是能够影响和调节人类精神状态，能够促进人类社会和谐，提升人类生活品质的事物；从生态的角度来说，是能够协调人类和自然之间生态平衡的景物。总体上来说，公路景观设计是一门综合性很强的学科，涉及的领域很广，景观设计的目的就是通过对公路景观进行科学分析、设计、管理、改造、保护和恢复，并借助于艺术的手段对景观进行美化处理，以满足人们的物质需求和精神需求。环境艺术的概念比较广泛，从某种意义上来说环境艺术包含对人工环境的设计。建立一种融入当下社会形态、文化内涵、生活方式，面向未来的更具人性化和多元综合特征的理想生存环境，这是新时代赋予景观设计师和公路规划人员最重要的义务和责任

38、。19世纪以来，科学技术的发展给人类的生活水平和生活方式带来了前所未有的巨大变化，同时也给人类赖以生存的生活环境带来了巨大的破坏。给人类提供一个多层次、多方位的生存空间，自然生态、文化生态平衡的环境空间，气候宜人、快捷方便的生活空间已是这个时代的呼唤。随着人类认识能力的不断提高，环境意识不断觉醒，人们开始重新审视日趋恶化的生活环境，并越来越意识到环境与人类的紧密关系和维护环境的重要性。解决社会发展和环境生态之间关系，使各种现代环境设计更好的满足当代人的精神文化需求和物质需求成为当前人类最迫切的需求。而景观环境在人们建设的交通道路上起着非常重要的作用，它能够改变人们在旅途中的环境质量和空间质量。

39、每个景观都有各自不同的用途，优良的景观环境设计，可以使杂乱无章的生活环境变得井井有条，舒适宜人，给人以美好的精神享受。公路景观包括自然景观和人文景观两部分。自然景观，主要是指天然形成的地形、地貌和地物，如平原、山区、草原、森林、大海、沼泽地等景物。人文景观, 是指人类用自己的智慧和双手创造的各种建筑物, 如公路路体、桥梁隧道、交通设施、城镇、村落、文物古迹等社会文化艺术景物。统筹城乡道路景观规划就是结合原始的大地景观进行景观设计，营造良好的视觉形象，使乘客有“人在车中坐，车在画中行”的良好景观，带来一种审美愉悦。公路景观环境设计与评价研究，欧美国家始于19世纪。1971年，美国已开始研制基于G

40、IS技术的城市景观规划模型METLAND（the Metropolitan Landscape Planning MAodel），该模型在自然景观资源管理、土地利用规划、景观规划与评价、生态和公众参与等方面得到成功应用。英国、德国、法国等国近年来也大量采用GIS，RS，GPS等技术进行景观的规划设计和评价管理。当前，我国日益重视公路景观环境问题。“九五”国家重点科技攻关项目“国道主干线设计集成系统开发研究”表明，3S技术能对公路建设发挥出巨大的科技推动力。但3S技术在公路景观环境评价方面的应用研究还比较少，特别是在探讨3S技术在公路景观环境数据采集、管理、模拟分析和公众参与中的应用。1.2.1

41、 公路景观视觉特征公路景观是一门视觉艺术，视觉是人类认识世界、感知世界、判断物体物理特征的基础。据研究，人们所获得外界信息的92%以上来自视觉感受。物体的运动速度直接影响人的视觉感受，运动过程中，视野大小随车速变化，视野中的画面也随周围环境而变化。公路用路者进行的是有方向性的活动，对驾驶员来说，速度逐渐加快，头部转动可能性就会逐渐变小，注意力被吸引在路面上，视线集中在较小的范围以内，注视点也逐渐固定起来，此时视野很窄而形成所谓的隧道视。车速越大，驾驶员对前面不容易注意到的范围也越大。只有在不紧张的情况下，驾驶员才可能观察与公路无关的事物或注意两旁的景物车速的变化还会引起人对道路两侧景观的观察变

42、化。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，车速增大，景观元素的尺度也应加大。试验证明，当车速为64km/h时，能看清两侧24m之外的物体，而车速在90km/h时，则需在33m以外才能看清，小于上述距离则无法看清。一般用路者在公路上活动时，俯视要比仰视来得自然而容易，站立者的视线俯角约为10，端坐俯角为15，如在地势高的地方对公路眺望，角度没有明显的影响，因此对路面以上一段高度内的景物，印象较清晰，而对上部印象则较为淡薄。车厢内的人与步行者、骑车者视野的不同点之一，是车厢内视线受到车窗尺寸的限制而形成多处死角，同

43、时驾驶者夜间视野又受到头灯角度及中心光束等的限制。根据心理学理论，驾驶车辆快速行驶中的司机需要前方开阔的视野才能具有舒畅和安全的感觉，而左右两侧的风景在中距离上具有视觉上的舒适感，部分近距离的视野可以给观察者较清晰的映象，但过于集中的近距离视域容易产生压迫感。对于较远的两侧视野来说，过远的景色将会减弱其对观赏者的信息输送水平，达不到较完整信息传播的目的。公路景观环境构成元素的多元性：公路景观是由自然的与人工的、有机的与无机的、有形的与无形的各种复杂元素构成，它的范围包括了公路自身及沿线一定区域内的所有视觉信息。在诸多元素中，公路自身景观元素固然很重要，但其它元素可以加强或削弱景观环境的氛围，在

44、很大程度上影响到公路景观环境的质量。公路景观环境性质的多重性：公路景观不同于单纯的造型艺术、观赏景观，为满足运输通行功能，它有自身的体态性能，组织结构。可以说它既具有自然属性又具有社会属性，既具有功能性、实用性又具有观赏性、艺术性。同时，它又含纳一定的社会、文化、地域、民俗等涵义。公路景观环境的地域性：公路所处区域的地理、地貌或城市空间环境均有其特定性, 公路与特定地点的地形、地貌的配合成为公路景观设计需重点考虑的方面。与特定的周边空间环境的配合使公路景观有机地融于环境, 也使为人熟知的环境空间与有发展寓意的公路景观间蕴生出具有地方性的景观更新意义, 景观更新中的继承与发展是其纽带作用的深层次

45、原因。1.2.2 公路景观环境设计随着车辆行驶速度的提高，线路本身对司机视觉的影响所占比例在增加，而路两侧环境所占的比例在下降。设计车速高意味着线形设计对公路景观的好坏起着决定性的作用。公路线形设计要满足汽车行驶的力学要求，又要满足司机和乘客视觉和心理的舒适度的要求。为此，公路线形设计必须要结合地形和周围环境情况，科学选线，合理组合线形要素，做到连贯、均匀、协调、舒畅，使其具有良好的视觉诱导性和优美的外观，使自然环境协调一致，给人一种统一、连续的舒适感。国外对公路线形景观的设计非常重视，德国、日本等国对公路线形景观的研究较早，取得了较好的效果。沿线构造物是内部景观的主体，因此对沿线构造物的景观

46、设计必须要慎重、细致。在对具体构造物进行景观设计时不仅要考虑工程技术和经济问题，还要注意与当地的风土人情、建筑物形式相协调，使这些构造物有机地融合于公路的整体景观之中。路面对行驶在公路上的司机和乘客来说，是占据视野的重要景观要素。路面材料的选择，除了考虑其强度、耐磨性和施工难易程度外，还应考虑其在美化景观方面的作用。除常用的沥青、混凝土外，有些公路为了减轻黑色路面产生的视觉扩张，使公路的横向宽度不那么显眼，采用了不同颜色的沥青或其他路面材料修筑路缘、行车道和分隔带，既加强了高速公路的装饰性，又具有良好的视觉诱导，充分体现以人为本、符合人的视域特点。现在GIS也在公路景观环境设计领域得到了充分的

47、利用。目前，发达国家普遍利用GIS建立公路数据库；通过计算机模拟，建立多种分析、评价模型，制订并多次修订通行能力手册，为规划、设计提供了理论依据、决策方法与分析手段。全面利用GPS卫星定位、航测遥感技术代替传统的人工勘察，将采集来的数据通过数字地面模型与电脑CAD系统相衔接，具有越来越强大的集成功能；如英国的MOSS系统不仅可完成控制点的比选、景观环境的布局，而且可提供动态的景观环境评价。为设计人员从宏观角度进行公路路域景观规划设计提供了强有力的辅助工具4。高速沿线的附属设施，主要是指为司机和乘客提供服务和休息的场所和收费站等。这些附属设施既是沿线地区的服务窗口，也是公路的重要组成部分，所以沿

48、线附属设施的景观设计也需要综合考虑。近几年，随着高速公路投资和管理体制的改革，公路附属设施集服务、休息、娱乐于一体，呈现多样化的发展趋势因此公路附属设施的景观设计要满足行车需要和自然景观及人文景观的多重要求，要具有亲切感，要表现出地域特点等。公路沿途绿化是给无机的道路添上有机的自然色彩，是环境景观的主要因素。公路沿途绿化的景观设计，首先要考虑的是景观美化功能，同时通过有效的绿化设计，加强司机的视线诱导，减轻行驶造成的紧张。公路沿途绿化的景观设计，不仅仅是作为分隔带、行车道的遮蔽带进行设计，而且要满足沿途及公路整体的景观需要。好的绿化设计不仅能减轻公路对环境的影响，而且能保持动植物界的生态平衡，

49、使整个高速公路空间充满活力。 我国的城市建设速度突飞猛进，城市面貌发生了巨大的变化。但是现在绝大多数城市道路景观设计还不够完善，主要存在如下问题：1、 城市道路环境缺乏人性化。“重车不重人”，交通繁忙路段缺少停车点，以至停车挤占人行道。2、道路环境质量较差。主要表现道路绿化系统不健全，沿街建筑形式杂乱无章，墙上广告随意乱贴等等缺乏系统化和标准化设计。3、 功能设施不够健全。主要反映在道路交通环境中多考虑对道路交通的要求，忽视道路两侧各种设施建设，如交通标志和照明等。4、城市街道建设缺乏个性。在空间上，城市街道两侧建筑的色彩、材料及形式等过于相似，缺乏可识别性。1.3 交通性公路景观 对于交通性

50、公路，应以机动车的类型和速度进行考虑。要求视线开阔，有方向感，适于远距离行车。两侧建筑的体量应基本保持一致，高层建筑考虑退让，以贴线率为5080的弱质连续界而为宜，这样的街廓既有连续快速的意向又有适当的开放空间可以打破街道的单凋性和局限性。交通性公路上的车辆行车速度为3080km/h左右，道路周围的景物在人们的视线中只是”一闪而过”，根据车速与辨认路边景物最小距离之间关系的数据统计，可以看出交通性干道应该是道路断面比较宽的，道路两侧景观以绿化及一些标志性建筑物、构筑物为主，并应充分考虑景观的动态性。在城市外的快速路两侧可以保留现有的一些自然景观如山体、农田、河道等，尽量达到对外部环境的最小破坏

51、。而城市主干道是构成城市道路系统的重要骨架，是城市的交通轴线，体现城市风貌和形象。建设道路两侧的城市景物可以尽收眼底，所以对道路两侧的建筑应精心设计，做到新建建筑以公建为主，辅以有特色的住宅建筑，适当布置广场和绿地作为道路的背景延伸。根据凯文林奇（Kevin Lynch）提出的城市环境所必须具备的活力性、感觉性、适应性、接进行和管理性五种性能，交通性干道景观设计应该具备以下特征。1、安全性，“危楼不可居，危栏不可依”，充分反映出安全感在美感中的意义。2、可识别性，明确的交通标识系统的设立，保证人们对街道的方位方向的识别。3、适合性，满足道路的使用要求。道路表面的坚固性、防滑性应满足运输要求，车

52、行道的划分与道路的设计速度相吻合，应有良好的通行能力，确保街道的畅通。4、旋律与节奏，人们常把建筑比喻为凝固的音乐，此种比喻尤其适合于交通性干道空间。道路空间的构图就像乐章，单幢建筑就像是音符，要组成完美动听的乐章，必须进行有机组合。由于人在道路上视点连续变换，就会产生类似音乐感的动态效果景观。5、生态性，首先要充分考虑噪声、汽车尾气等对城市环境造成的污染，其次要把对自然的影响降到最小。1.4 生活性公路景观 生活性的道路应从人的观念的尺度出发，塑造尺度宜人的、可停留的静态空间，要求两侧建筑的体积不宜过大；外表也应基本保持一致，同时还要求较高的贴线率，以创造出强质连续界面。对于生活性街道的景观

53、设计要着重强调其领域性，以形成其区域特色，使街道与两侧空间相融合，尽量弱化道路与周围界面的隔离，使行人在其中能感受到鸟儿翱翔空中，鱼儿在水中自由游动。生活性公路交通比较复杂，人流、非机动车流和机动车流混杂，并且由于车速为2040km/h，因此对于道路景观有比较高层次的要求。既要考虑动态的车行景观，也要考虑步行速度和行人对景观的感受。对于生活性道路景观，根据英国学者的“城市设计小组”归纳的特点，综合道路的特点，应该具有以下特点：1.创造“场所”。生活性道路是城市居民日常生活最重要的活动地点。优美的绿化游园，便利的街道公用设施，比如座椅、公用电话等的安置，沿街建筑的用途、造型以及色彩都可以体现该街

54、道的场所性。2.样性。生活性道路的景观设计在考虑定的连续性的基础上，也要增加变化和趣味性，结合城市文化，创造多样性的、有文化意蕴的景观。考虑提供多样化的自然环境和开敞空间，为公众提供多样体验和选择性。3.连贯性:道路作为一个线形景观，必须保证一定程度的连贯性，这是使街道取得整体秩序的最有力的手段。它主要依赖于一种时间因素，形成人们对街道空间环境关系的了解和体验，具体包括：人、车流的连续；街道两旁建筑物等所形成界面的连续；绿化、小品的连续；基本色调的统一。在道路交口等节点处，景观变幻要有连续性，并且还要保持与自然环境和城市文脉的延续性。1.5 公路景观模型分析公路景观模型的应用将景观生态学的研究

55、由定性的评价转向定量预测,成功解决了一系列重要景观生态问题。基于GIS 技术发展起来的集合多种空间分析功能的空间明晰化模型是面向景观规划、评价和决策人员的专家系统,能帮助决策者对景观中自然环境部分进行管理和规划,尽量减少未来出现的不确定因子,能同时考虑生境时空格局和物种- 生境之间的关系,分析不同决策方案对植物和动物种群造成的生态后果,并将影响后果在空间上清楚地直观表达,使管理者能选择一种最佳的土地利用及生境管理方式,提高了决策的科学性。在经过景观分析后的区域或在景观模拟模型上对规划公路景观环境进行评价,除了考虑自然地理和工程标准,还考虑了景观生态价值、美学价值、视觉容量和景观安全格局,这种方

56、法能将对环境影响和景观破坏最小的走廊显示出来,使规划线路从最适合区域通过,确保公路景观与自然景观浑然一体、相容协调,共同构筑一个良好的景观环境。公路景观分析即定量地描述景观结构,建立景观结构与功能过程间的相互关系,进而从景观结构上的变化来推断其功能和过程可能发生的变化。第2章 公路景观环境评价2.1 景观评价景观评价是评价景观所带来的美感，根据景观的视觉质量界定景观的等级、表达对景观的偏好，或评定不同规划方案产生改变所造成的影响。景观评价是景观美学研究的中心问题，也是指导景观资源管理、合理地进行风景区规划的基本依据。景观的美学价值可从人类行为过程模式和信息处理理论等方面进行分析，不同民族和不同

57、文化传统对此有深刻的影响。通常认为，景观的美学特征包括：合适的空间尺度，有序而不整齐划一,多样性和变化性、清洁性、安静性、生命的活力和土地应用潜力。对公路通过区域的景观类型，按视野范围内出现的顺序，通过分析景观构成要素，建立景观美学评价模型，采用平衡不完全区组比较评判法逐一评判与测量景观美景度，然后对景观环境进一步分析。 20世纪60年代以来，随着旅游资源开发广度和深度的增加，对景观感知以及景观评价的研究也逐渐受到了专业人士的重视，一些规划者及政府官员开始将对“无形的环境”的理解融入到规划过程中。于是景观规划师、地理学家、林学家、旅游专家以及心理学家等开始着手对景观评价、景观感知进行研究，并获

58、得了许多概念性的方法，形成了一定的评价景观资源的程序6。 一般的，对景观进行评价通常从景观的独特性、多样性、功效性、宜人性及美学价值等方面着手，或是从景观的美学质量、未被破坏性、空间统一性、保护价值、社会认同等方面来考虑。近些年来，人们开始重视对视觉景观评价方面研究。视觉景观的评价对象主要有景观视觉环境阈值、景观视觉环境生态质量、景观视觉环境的景色质量和景观视觉环境敏感性等。目前对视觉景观评价有很多种分类，如根据评判者不同，将评价方法分为专家评价和公众评价；根据对风景质量计量方式不同，分为直观法、算术法和统计法，其中比较常用的是Zube，Sell&Taylor，Daniel&Vining 的分类方法。景观视觉容量是指从视觉美学的角度,根据地形、植被、土地使用状况等因素而决定的、某一景观单元潜在的视觉感官吸引量。通过控制公路的形、声、色、光等特征,使新的景观与原有景观相协调，从而达到保护景观资源的目的