基于街景图像的北京市中轴线道路系统绿视率特征分析*

马玥桐

北京林业大学林学院 北京 100083

绿视率 (Green view index)为人视野内绿色所占的百分比，其作为城市绿化评价指标，于1987 年由日本学者青木阳二提出。相较于绿地率、绿地覆盖率和人均公园绿地面积等平面指标，绿视率能更准确地反映城市三维空间的绿色景观营造效果[1-3]。绿化良好的区域更容易通过其良好的景观视觉效果以及温度调节等生态效益吸引行人[4]，而车行道上的绿视则可以适度缓解驾驶员的疲劳感，这在鼓励慢行交通以及降低事故发生率等方面都具有积极意义。绿视率还可以充实城市空间发展政策的指标，为 “紧凑城市” 的发展提供新的政策保障。

目前国内外对于绿视率的研究主要集中在对于各地区绿视率的调查及方法的改进[5-6]、绿视率影响因素[7-8]以及应用于设计评价等层面的探索[1，9]。在研究方法方面，街景图像数据以其数据海量、获取便捷、不受时空的限制等优势成为了已被证实的有效手段[5，10-11]。有学者运用手持相机对北京中轴线步行空间进行的研究结果表明，研究区域内绿视率越高的街道，其步行空间绿量视觉稳定程度越差[8]。本文主要将车行空间作为研究对象，以Adobe Photoshop CC 2018 与 imagej结合的方式，在保证计算精度 (将彩叶树种也纳入其中，同时避免其他绿色物体干扰)的情况下提高了计算效率，并对研究区域内街道绿视率影响因素进行分析。

1 研究概况

1.1 研究区域

北京市位于华北平原西部 (115°25′—117°30′E，39°28′—41°5′N)，其中轴线作为世界上现存最长的城市中轴线，因其独特的地理位置和历史文化背景，一直是北京市城市规划的重点。传统中轴线南起永定门，北至钟鼓楼，长约7.8 km，其作为北京的生命线涵盖了城市快速路 (一级道路)，城市主干道 (二级道路)，三、四级道路及支路 (包括胡同)，反映了城市人类活动的各种强度类型，因而是进行道路系统绿视率研究的良好场所[12]。

将传统中轴线向北延伸至北四环，研究区域包含14 条南北向街道、5 条东西向街道以及天安门广场区域。东西向街道研究范围为景山前街1.3 km，珠市口西大街500 m，南北二环路及长安街2 km (自中轴线分别向东西延伸1 km)。

1.2 数据获取及研究方法

1)数据获取。街景数据来源于腾讯街景地图，拍摄时间为 2017 年 7—8 月[1，13]，图像大小为 1 920×900 像素，相机角度统一设置为 0°，即平视。自南向北，在车行道路上每前进200 m 作为一取样点，在以步行为主的胡同每前进50 m 作为一个取样点，丁字路口于交叉点上朝道路方向拍摄，多条道路交叉口分别在转折处取点朝道路交汇中心拍摄[1]； 在天安门广场由南向北，在各分广场中央样点分别取东西南北4 个方向的街景。所获取图像共计247 个。

2)研究方法。运用Adobe Photoshop CC 2018进行图像预处理及植物轮廓的提取，其中彩叶植物也在有效范围内，植物的枝干与缝隙以及遮挡植物的建筑、汽车、行人皆不纳入有效范围[13]。采用 ImageJ、Excel 2016 及 SPSS 20.分别进行面积进行阈的划分计算、计算结果分类及统计分析。绿视率=照片中绿色及彩色植被的面积/照片画面视野的面积)×100%[1]

2 结果与分析

2.1 北京市中轴线绿视率总体特征

青木阳二的研究表明，绿视率高于25%，人会有周围绿化较好的感受。北京市中轴线绿视率总体反映出一般程度的绿化水平 (图1)。根据折原夏志[14]的5 段评价划分标准 (超过35%为绿化良好、25%～35%为较多绿化、15%～25%为一定绿化、5%～15%为感知较差、低于5%为绿量感知差)，中轴线总体绿化评价占比为: 绿化水平一般 (有一定绿化)＞绿化水平较好 (较多绿化)＞绿化差＞绿化水平高 (绿化良好)＞绿化水平较差(感知较差)。

图1 北京市中轴线绿视率总体特征

绿化水平差的主要感知地点有3 处: 一为天安门广场中部，由于场所特殊，广场硬化地表面积大，不利于植物生长； 二为商业步行街，绿视率高低主要受该区域侧重的功能所影响[15]，，较高的绿视率将会影响行人视线从而影响商业活动的进行； 三为分布在南部二级路绿化较差的路段。具体街道绿化模式、街道剖面形式、绿视率调查结果见表1。

表1 主要街道调查结果

2.2 不同街道等级及不同功能类型街道绿视率结果

对于车行道，就整体水平而言，多因素方差分析的结果显示街道版式 (P=0.193，F=1.619)及街道版式与等级的交互效应 (P=0.083，F=2.536)对于绿视率高低均无显著影响。而不同等级街道绿视率存在极显著差异 (P=0.000，F=8.877)，进一步运用 Bonferroni 法多重比较结果显示，快速路＞四级道路＞三级道路＞二级道路，二级道路绿视率显著低于其余三种类型，其余三种类型之间无显著差异，说明街道等级对于绿视率高低存在影响，但并非显著因素。除快速路以外，车行道都呈现出随着街道等级减小 (如从二级减小为三级)绿视率整体水平升高的趋势 (图2)。快速路呈现的绿视率水平较高，最主要的原因是快速路有充当城市名片的作用，其整体绿化养护良好。良好的养护、“乔-灌-草” 结构的种植模式再加上更宽的绿化带使其实现了对四板五带式街道结构的充分利用。同样是四板五带式，天桥南大街 (二级道路)除街道乔木的栽植年龄以及养护不足外，其绿化带的宽度也较小，且由于行道树上方设有电线限制了乔木树冠的生长，从而影响了绿视率的大小。

图2 不同等级街道绿视率

对于以步行为主导交通方式的道路 (支路)，其绿视率波动大。主要是由于支路分为生活休闲型 (如钟楼湾胡同)和商业型 (如前门大街步行街)，商业街为避免影响沿街商业而采用了较稀疏的种植形式，且植株个体小。而胡同等生活型街道虽然建筑物遮挡作用较强且街道宽度限制植被生长，但 “见缝插绿” 的乔木和灌丛却长势良好，部分胡同倾斜墙顶上还出现了植物。

对于广场，在非节庆时间内，天安门广场区域由于硬化地表面积大，且景观营造为突出建筑物使植被种植密度小，因此以游客的视角在广场内部所感受到的绿视率水平低。但自天安门上俯瞰天安门广场的绿视率较好，为34.31%。

2.3 中轴线南、中、北部绿视率特征分析

以前门大街步行街向南至永定门为南部，前门大街至景山公园后街为中部，地安门内大街至北辰路为北部 (图3)。本研究范围内，北京中轴线绿视率南北部街道整体情况较为一致，绝大部分观测点绿视率为20%左右，而北部街道拥有高绿视率的情况 (＞35%)更多，说明北部对于绿化重视程度相对较高。但北部街道绿视率的波动比南部更大，这是由于北部部分三级道路虽然街道等级较低，但沿街商铺密集，绿化分布受人为干扰强度大，绿化形式格局变化大所致。轴线中部 (前门大街至景山公园后街)，以行人视角呈现南部低于北部的两级分化格局，此处主要受土地利用格局的影响。前门步行街及天安门广场硬化地表面积大、视野宽广，景观营造目的以突出建筑物为主。故宫及景山公园周边有着优越的森林植被本底，侧重于发挥其生态保护、游憩功能，街道较窄，树木成熟度较高，因而绿视率水平较高。

图3 各街道绿视率

3 结论与讨论

研究区域涵盖从永定门至北四环的城市各级街道类型。研究发现，街道等级和街道剖面结构不是影响绿视率的主要因素，等级较高、较宽的街道可以通过拥有更宽的绿化带、树冠更广阔的生长空间，以及良好的养护进而获得较高的绿视率。相比而言，等级较低、较窄的街道虽然相对易于达到较高的绿视率，但其更容易受到人造设施的影响[16]，且容易由于生长空间限制、种植连续性较差使绿视率波动较大。

北京市中轴线道路系统 (以车行道为主要研究对象)绿视率处于一般水平，大部分在15%～25%，中轴线绿化建设空间还很大。对于中轴线南部街道，可以通过增加绿化带宽度、提升养护质量以提高绿视率。对于北部街道，建议在合理密植的情况下增强绿化带的连续性。未来还应该加强对天安门广场、商业步行街等硬化面积较大区域的绿化建设力度。胡同可为多种植物提供微生境，应当加强对于现有植被的养护工作。

作为中轴线上不可忽视的风景，城市植被构建了人与自然的 “桥梁”。对于绿视率现状的感知和探索结果将充实城市绿化建设管理及评价体系[17]，避免简单 “多种树”，促进城市植被的种植和养护更加兼具科学性和人文性，为 “慢行交通”[18]“紧凑型城市”[19]“缩小区域发展不平衡”[20]等多种城市未来发展方向提供绿色基础。

本文侧重于运用街景图像实现街道系统绿视率的精确刻画，但是测量的数据量有限。将来可结合机器学习领域的方法，提高对于多种要素的识别精度[21]，甚至拓展到对绿视率的预测。此外，未来的研究还应当重视对绿视率标准的完善，并细化到与多种生态、社会问题结合的探索，例如针对道路，由于街道绿地可以发挥生态廊道的作用[22]，因而此区域绿视率的提高可能会降低动植物迁徙和传播过程所受到的人为干扰。不同区域绿视率的高低还可能对犯罪率[23-24]及居民心理健康[25]有不同程度的影响。除了绿视率的高低，绿视率的变化所带来的影响也可以作为研究切入点，例如探索街道绿视率波动与驾驶安全等方面的关系。