城市历史街区声景观及视听感知实验研究∗

王亚平 尹春航 籍仙荣 王 宇

(1 山东建筑大学建筑城规学院 济南 250101)

(2 山西大学土木工程系 太原 030013)

0 引言

以往城市空间设计中大多重视视觉景观营造而忽视听觉环境设计，但是听觉和视觉感知同时发生并交互影响，听觉感知同样重要。声景观研究重视声音感知，已经得到越来越多学者关注，研究对象已涉及城市公园[1−3]、城市开放空间[4]、传统聚落[5]、宗教场所[6−7]等区域。城市历史街区声景观直接影响人们的感知体验，在塑造地域文化个性方面具有独特优势。有学者从人文地理学视角分析文化历史街区声景观[8]，研究拉萨老城区声景观和城市音标，提出历史地段声景观可被作为非物质文化遗产保留[9]。因此，城市历史街区声景观具有重要研究价值和社会意义。

已有声景观研究主要通过声学测量、定点问卷、声景漫步、实验室实验等方法获得主客观数据，并使用声学与心理学方法进行分析和评价。这些研究包括通过声学测量分析噪声声压级对生态环境的影响[10]；通过定点问卷、声景漫步研究视觉景观等非听觉因素对声景感知的影响[11−14]；通过实验室实验评价城市广场[15]、不同国家城市公园的声景观[16]等。但在历史街区进行四季视听感知实验并讨论声景观影响因素交互作用的研究报道较少。

图1 街区声压级分布图及典型空间照片Fig.1 Sound pressure level distribution map and typical space photographs of historic district

此外，声元素是声景设计中可以操作的对象，其喜好度研究可以为声景观设计提供理论基础。例如，通过现场调研分析城市开放空间声景观元素构成[17]，研究宗教空间钟声的声景观特征[18]；通过实验室实验分析城市公园声元素的声舒适度[19]，评价水景等声元素[20−23]，讨论水声对环境的影响，总结能够改善城市空间声环境的水声特征[24−25]；另外还出现鸟鸣声[26]、叶声景[27]等自然声元素研究。以往声元素喜好度研究大多仅是在现场或实验室中评价，而在两种环境中进行评价的研究报道极少。

因此，论文以济南老城泉水街区为例研究城市历史街区的声景观，比较实验室和现场声元素喜好度，并通过四季现场视听感知实验分析声景观影响因素之间的关系。济南老城泉水街区位于城市中心，平面呈长条形，南北向长约650 m，东西向宽约150 m。其北端临大明湖路，南侧临泉城路，东西两侧为安静的居住区、政府驻地及城市公园。街区内王府池子为传统聚落，芙蓉街和曲水亭街是商业街，文庙广场是宗教空间，百花洲是泉水景区。建筑布局紧凑，泉水汇聚形成河流水道贯穿其中，形成特色历史街区空间。建筑平面及典型空间照片如图1所示。

1 研究方法

参考以往研究方法，在2017年9月到2018年9月四季的典型时段进行声景观调研，测量街区环境声压级，采集声景观漫步数据，完成实验室实验，最后进行数据分析。

1.1 街区环境声压级测量

城市步行街的环境声压级对于空间声景观的舒适度、放松性、交流性、强度感及空间感均有显著影响[28]。首先使用BK2260声学分析仪测量街区公共空间四季周末清晨(5:00–7:00)时段的等效连续A 声级，传声器高度为1.5 m，测量时避开靠近的和偶发的声源影响，记录测量数据与时间，并在地图上记录测点位置。在街区公共空间内的巷道、泉水景观区均匀布置78个测点，并在典型院落内设测点。将街区平面图和测点声压级输入GIS 软件，用数值插入法绘制街区四季背景声压级分布图，院落空间按照典型院落数据输入。另外，在秋季中午(11:00–13:00)喧闹时段再次测量并绘制声压级分布图，比较不同时段的声压级分布。

1.2 声景漫步数据采集

参考以往声景学实验方法[29]和景观视觉评价样本的科学标准[30]，选择21 名19 岁左右的建筑系园林专业一年级本科生，在四季无风无雨的周末早上8:00–12:00 之间按照相同路线进行声景漫步。路线贯穿街区主要泉水景观区域，重点调研其中15个典型测点，见图1(a)1∼15标号，包括泉池、河道、街巷、庭院、商业街等区域。

首先，采集现场声环境客观数据。使用BK2260声学分析仪测量声环境及典型声元素的声学参数，使用Roland 高保真录音机录制声音，使用Sony 摄像机录制视频和拍摄照片。测量和录制环境声音时传声器和录音机均避开近处和突发声源的影响，而测量和录制声元素时则尽量靠近声源，同时记录环境数据。由于泉声相对稳定，另外选择清晨安静时段录制和测量动态泉声。

然后，采集现场声元素感知和评价数据。声源感知强度为环境中声源强度与出现频次的综合影响，调研前对所有参与者进行声源感知强度评价培训。在现场进行听觉感知，对主要声源按照感知强度进行排序和记录，对排前五位的声元素进行现场声喜好度评价。采用五级评分法，如声元素喜好度的“非常讨厌”、“讨厌”、“一般”、“喜欢”、“非常喜欢”分别对应“−2”、“−1”、“0”、“1”、“2”分。

最后，采集现场视听感知数据。选择视觉景观优美度、声环境安静度、声环境满意度作为主观评价量进行现场视听感知实验。另外定义声源组成喜好度，将现场各测点感知强度前五位的声元素喜好度求和，数值高的测点是由喜好度高的声源组成，能够反映环境声源组成特性。同样采用五级评分法评价。参与调研的学生均能够迅速进行评价。

1.3 实验室声元素评价

除现场声元素喜好度外，还需要研究无环境影响下的声信号本身的喜好度，分析环境对其评价的影响，为不同环境中的声元素设计提供参考。声元素本身的喜好度可以通过实验室实验获得，因此，分别在现场和实验室两种环境中进行评价，探讨两者之间的关系。

图2 济南老城历史街区声景观元素组成Fig.2 Composition of soundscape elements in historic district of old city in Jinan

选择上述21 名学生在实验室进行声元素单听评价，为避免记忆干扰，实验在现场评价两个星期后进行。从采集的声音中选取有代表性的12 种声音，在半消声室内使用BK2716 功放连接双声道立体声音箱回放，能够保证声音的回放精度，听音位置的声压级与采集位置相同，每种声音回放15 s，间隔10 s，所有被试都能够迅速评价。

1.4 主客观数据分析

使用SPSS软件分析数据，首先进行克朗巴哈α信度系数和KMO效度分析。然后，通过单因素方差分析讨论声元素在现场与实验室评价的关系。通过对街区四季声环境满意度、安静度、视觉景观优美度、声源组成喜好度、环境声压级等数据进行相关性、方差、交互影响、多重线性回归分析来探讨声环境满意度的影响因素及其相互关系。

2 研究结果及讨论

2.1 街区环境声压级分布

对比街区四季清晨时段声压级分布图发现其四季变化不大，选择秋季进行讨论。秋季清晨时段声压级分布如图1(a)所示，街区百花洲、芙蓉街紧邻城市道路处清晨声压级在70 dB(A)左右，曲水亭街南段在56 dB(A)左右，王府池子清晨有人活动时在55 dB(A)左右，文庙广场、起凤桥、小王府池子等处在40∼50 dB(A)之间，其余大部分街道和庭院在35∼45 dB(A)之间，说明街区背景声环境安静。另外，街区内环境声压级与人流量有显著关系，在中午(11:00–13:00)时段再次绘制声压级分布，如图1(b)所示，芙蓉街和曲水亭街处声压级增至60∼75 dB(A)，百花洲在50∼70 dB(A)之间，街区其他巷道和庭院在40∼55 dB(A)之间，说明中午时段商业街处的声压级较高，其他区域仍然安静。

2.2 街区声元素组成

通过声景漫步调研街区声景观组成元素，共识别出三大类26 种典型声元素。三大类声源分别为自然声、人活动声、机械声，各声源组成见图2。

2.3 声元素现场与实验室感知评价

从所有声元素中选取12 种典型声音在实验室进行声喜好度评价，其中包括6 处水景声、2 处动物声、2 处人活动声和2 处机械声。使用SPSS 软件分析这12种声元素在现场与实验室评价数据，克朗巴哈α信度系数为0.828，满足不低于0.8 要求[31]。对现场和实验室声元素喜好度进行单因素方差分析，发现两者存在显著差异(F=22.996，p=0.000)，估算边界均值图如图3 所示，可以看出现场评价结果显著高于实验室评价。分析差异原因，街区空间的视觉景观环境、声环境、声元素组成等各因素都会影响现场评价，环境正向影响使现场声元素喜好度显著高于实验室单听评价。

图3 现场与实验室评价估算边界均值图Fig.3 The estimated boundary means diagram of field and laboratory evaluation

典型声元素现场和实验室声喜好度评价均值见表1。鸟鸣声、鹅叫声在现场和实验室的声喜好度都较高，应适当增加此类声音。百花洲口琴扩声、电瓶车声不管是现场还是实验室评价都较低，应减少此类声音。

将6 处泉声现场、实验室声喜好度、声压级进行相关性分析，发现实验室声喜好度只与声压级具有显著负相关性，皮尔逊相关系数r=−0.556(p=0.000)。曲水亭街南段大流速流量跌水声在现场评分较高，喜好度达到1.14 分，但是在实验室仅为−0.57 分；无视觉影响的急速跌水声自身喜好度较低。文庙前泉水溪流声在清晨安静时段距其0.3 m处声压级为48.9 dB(A)，声景漫步时距其3 m处的环境声压级为56.2 dB(A)，实验室评价0.76分，现场仅为0.14 分，这是因为小流速流量的水声在声压级较高的环境中较难被辨别，虽然实验室评分较高，但其现场评分较低。庭院流水声和房屋间流水声在距其0.3 m处的声压级分别为48.8 dB(A)和51.2 dB(A)，而距其3 m 处的环境声压级分别为45.4 dB(A)和44.5 dB(A)，两者的现场评分分别为1.24 分、1.10 分，实验室评分分别为1.05 分、0.9 分，在安静环境中的小流速流量水声，实验室和现场评价结果均较高。

表1 典型声元素现场与实验室喜好度评价均值Table 1 Average value of field and laboratory preference for typical acoustic elements

2.4 现场视听感知数据分析

首先检验四季数据的信度和效度，克朗巴哈α信度系数为0.803，KMO=0.827，巴特利特球形检验近似卡方值为1424.978(p=0.000)，数据可信并满足因子分析要求。再把四季视觉景观优美度、安静度、声源组成喜好度、环境声压级与声环境满意度进行相关性分析，发现前三者与声环境满意度之间均具有显著正相关性，皮尔逊相关系数分别为r=0.637(p=0.000)、r=0.370(p=0.000)、r=0.538(p=0.000)，N为1260。环境声压级与声环境满意度具有显著负相关性，相关系数r=−0.254(p=0.000)。此外，环境声压级与安静度也具有显著负相关性，相关系数为r=−0.651(p=0.000)。

将声环境满意度及其影响因素进行多因素方差分析，发现各因素对声环境满意度的主效应差异显著，估算边界均值图如图4 所示。视觉景观优美度与声环境满意度具有显著正向直线型关系，如图4(a)所示(F=96.941，p=0.000)，可以看出视觉景观优美度越高声环境满意度就呈线性升高，反之亦然。声源组成喜好度、安静度与声环境满意度具有正向折线型关系，如图4(b)(F=3.702，p=0.005)、图4(c)(F=10.417，p=0.000)所示，两者越高声环境满意度越高。环境声压级对声环境满意度估算边界均值图如图4(d)所示(F=2.293，p=0.000)，声压级增高则声环境满意度有下降的趋势，但是在11号测点，如图中4(d)线框所示，环境声压级为65.9 dB(A)，声环境满意度却有显著凸出，分析发现该处环境声压级主要由急速跌水声贡献，水声提高了现场声环境满意度。

对四季与各因素对声环境满意度交互影响分析，发现四季视觉景观优美度的交互主效应差异显著(F=3.020，p=0.000)，不同季节视觉景观显著影响声景观评价；四季安静度的交互影响主效应差异显著(F=2.240，p=0.009)，不同季节安静度也显著影响声景观评价。

进一步将声环境满意度及影响因素进行多重线性回归分析，结果显示视觉景观优美度、声源组成喜好度、环境声压级与声环境满意度之间存在多重线性关系。自变量解释了整个因变量变异程度的81.2%(校正的R2=0.812)，建立线性回归方程如下：

图4 声环境满意度各影响因素对其的估算边界均值图Fig.4 Estimated boundary means diagrams of effect of sound environment satisfaction factors

其中：X1代表视觉景观优美度(p=0.000)；X2代表声源组成喜好度(p=0.000)；X3代表环境声压级(p=0.000)；1.034代表常量(p=0.000)。

视觉景观优美度、声源组成喜好度、环境声压级三者的容差(Tolerance)分别为0.753、0.710、0.934，方差膨胀因子(Variance inflation factor,VIF)分别为1.329、1.409、1.070，表明这些变量间不具有共线性，三者均为独立变量，对声环境满意度有直接影响。

3 声景观设计建议

由以上研究结果可知，声景观优化设计应该包括提高视觉景观优美度、优化声源组成、降低环境声压级等内容。提高视觉景观优美度一直以来也是景观设计的重点内容。而声元素是声景观设计中可以操作的对象，声景观设计重点应是优化声源组成，主要包括减少喜好度低的声元素、增加喜好度高的声元素、保护和发展具有地域特色的原生态人文声元素等内容。因此，建议减少街区内交通声和过大的电子音响声；在不同环境中增加能够产生不同泉声的泉水景观；在城市道路附近设置大流速流量泉水景观来掩蔽噪声干扰，但由于其声音自身喜好度较低，应避开住宅等敏感位置，以免形成噪声干扰；在安静庭院内增加低流速流量泉水景观来提高声景观品质；适当引入鸟鸣声、鹅叫声等声喜好度较高的动物声来丰富街区声元素类型；还应对能够反映老城区原生态声景观特征的打水声、泉水洗衣声等进行保护。

4 结论

论文以济南老城泉水街区为例，通过实地测量、声景漫步、实验室实验、心理学分析等方法研究城市历史街区声景观。主要结论如下：

通过声元素喜好度研究发现，现场声元素喜好度显著高于实验室单听评价(F=22.996，p=0.000)。鸟鸣声、鹅叫声在现场和实验室中的声喜好度都较高，音响声和交通声都较低；大流速流量水景声在现场评分高而实验室评分低，小流速流量水景声在实验室和安静的环境中评分较高，但在吵闹的环境中评分较低。可以将大流速流量水景布置在道路附近掩蔽交通噪声，将小流速流量水景布置在安静庭院内提高声景观品质。

现场视听感知实验发现，声环境满意度与视觉景观优美度、安静度、声源组成喜好度之间均存在显著正相关关系，相关系数分别为r=0.637(p=0.000)、r=0.370 (p=0.000)、r=0.538(p=0.000)，估算边界均值图呈正向线性趋势；声环境满意度与声压级之间存在显著负相关关系，相关系数为r=−0.254 (p=0.000)，但当较高的环境声压级由水景声贡献时，其声环境满意度明显提高。四季与视觉景观优美度、安静度对声环境满意度有显著交互差异。声环境满意度与视觉景观优美度、声源组成喜好度、声压级之间存在多重线性关系，可以建立回归方程。

由以上结果可知，应从提高视觉景观优美度、优化声源组成、降低环境声压级等方面进行声景观优化设计。通过减少交通声、增加泉声、引入动物声、保护传统生活声等声元素设计来保护与发展济南老城历史街区的特色泉水声景观。

论文为声元素喜好度和声环境满意度研究提供参考。但本次研究中未考虑参与者自身因素对评价结果的影响，今后应进一步探讨人文差异对声景观评价的影响。