基于GIS与AHP法的城市山地公园复愈性环境影响机制研究

黄 硕，成林莉，董建文，陈小燕，吴晓文，郑 宇

(1.福建农林大学 艺术学院/园林学院，福建 福州 350002；2.闽江学院，福建 福州 350108；3.华强方特设计院(厦门)有限公司，福建 厦门 361000；4.福建颐瓒网络科技有限公司，福建 福州 350000)

随着城市化进程地不断推进，2019 年中国城市常住人口已经达8.484亿，城镇化率达60.60%[1]。在城市化建设快速推进的同时，拥挤的环境、噪音以及快节奏、高压力的现代生活是引起不同慢性病与精神类疾病的重要原因，同时还会影响社会的安定[2]。城市山地公园作为城市公园中的一类，有别于山地森林公园、山地风景保护区以及平地公园属于城市绿地范畴的公园绿地类型，其服务对象更多的是城市居民，与城市的联系更为密切[3]，城市山地公园给城市居民提供独特的休闲空间，并且在促进人们进行健康运动方面也发挥着积极作用。目前国内外对城市山地公园的研究主要涉及植物景观、雨洪管理、景观空间、路网布局、多重环境[4-9]等方面。在复愈性方面国内外都进行了比较多的研究，包括厂房窗户，自然环境与建筑环境，铺装广场、水际、植物群落景观[10]等，但有关山地公园复愈性景观方面的研究较少,多集中于社区公园、大学校园、森林公园[11-12],且研究方法多为单一凭经验和专业知识的问卷调查。在景观视觉敏感度方面，对可行性的量化操作方法和标准评判[13]、山体破坏面修复策略[14]、景观视觉资源价值[15-16]都有研究。景观视觉敏感度与人的主观关注度、所处位置与社会关注度相关[17-18]，因此景观视觉敏感度是构成景观资源开发保护重要依据，与复愈性环境构建有紧密联系。本研究运用GIS空间分析法与AHP法，将景观视觉敏感度与复愈性景观评价相结合，尝试从主观与客观、宏观与微观、技术与人工3个角度进行研究，构建城市山地公园复愈性要素、景观视觉敏感度与复愈性评价三者之间的结构模型，并以福州金鸡山公园为例进行模型验证，来探讨三者之间的关系及影响机制，更加全面反映各类要素对城市山地公园景观复愈性的影响，从而为城市山地公园的建设、管理及规划提供参考。

1 研究区概况与电子数据获取

金鸡山公园位于福建省福州市晋安区金鸡山麓，呈东北至西南走向，总占地面积约为140 hm2，植被丰富，森林覆盖率高达86.3%，园内规划长达14 km的步道，不仅为游客提供了良好的休闲健身场所，也成为公园一道靓丽的风景线，是以登高揽胜、山地健身、文化娱乐和休闲活动为定位目标，集康养、休闲、旅游、娱乐等功能于一体的综合型山地公园[19]。

利用WGS_84坐标系下金鸡山公园DEM、金鸡山CAD底图、金鸡山公园内部主要游步道路线与景观点分布图(数据来源分别为：中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台、福建省地理信息中心、金鸡山公园管理处)对数据进行地理配准、几何较正、裁剪边界、重分类等操作。

2 研究方法

2.1 问卷调查法

2.1.1 问卷构成 本研究中问卷主要包括5个部分，分别为人口统计学特征调查、景观视觉敏感度因子评价、复愈性要素筛选、复愈性要素感知、复愈性评价。其中景观视觉敏感度因子评价和复愈性要素筛选为专家问卷，复愈性评价量表主要参考黄章展等[20]修正后的量表。于2020年1月1-15日在金鸡山公园内进行发放，共发放680份问卷，有效问卷665份，有效率97.8%。采用SPSS22.0和AMOS24.0进行数据处理及概念模型的验证分析。

2.1.2 问卷样点 根据地理位置及景点构建情况，选取金鸡山公园现有主要的12个景点作为样本节点(表1)。

表1 金鸡山公园样本节点

2.2 GIS空间分析法

空间分析法是基于ArcGIS软件对地理空间现象进行定量研究。本研究利用ArcGIS10.6计算金鸡山公园景观视觉敏感度[21]，对范围区的高程数据、道路、景点等矢量或栅格数据进行坡度坡向分析、缓冲区分析、叠加分析、路径距离分析、可视性分析、重分类以及栅格计算。

2.3 层次分析法

利用问卷调查所得数据，得到各因子指标权重[22]通过进一步的数据分析将金鸡山公园每个景点的单因素得分乘以对应的权重系数，得出各个景点基于GIS的整体视觉景观排名。

根据专家意见，利用YAAHP12.4对景观视觉敏感度因子进行层次模型构建，并计算权重(表2)，经过一致性检验，矩阵合理有效。通过整理相关文献总结归纳，以自然断点法为辅助，结合金鸡山公园的实际情况划分分级标准(表3)。

表2 景观视觉敏感度因子权重

表3 景观视觉敏感度分级

2.4 结构方程模型

结构方程模型(SEM)也被称为潜变量模型结构方程模型，最初在心理学和社会学研究方面得到广泛应用，之后也开始应用于生态、环境和恢复性评价研究[23-26]。景观视觉敏感度与复愈性效应有直接或间接的关系，城市山地公园要素与景观视觉敏感度相互联系，从而影响山地公园的复愈性效应，据此建构城市山地公园环境复愈性效应影响机制概念模型(图1)。

图1 概念模型

综合以上分析，提出以下3种假设：

H1:城市山地公园复愈性要素对景观视觉敏感度有正向影响；

H2:城市山地公园复愈性要素对复愈性评价有正向影响；

H3:景观视觉敏感度对复愈性评价有正向影响。

3 结果与分析

3.1 景观视觉敏感度分析

3.1.1 单因子分析 通过对各因子的量化分析可知各因子敏感度在金鸡山公园的分布(图2)，在相对坡度因子中，金鸡山公园大部分区域为中偏高敏感度，大多数的节点也位于敏感度较高的区域。在相对距离因子中，高敏感与低敏感区域差值较小，S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S10、S11、S12 为高敏感，S1、S9为较高敏感，大部分的节点都处在道路附近，通达性较好。在相对机率因子中低敏感和中低敏感占比较大，金鸡山公园的大部分区域不能被看到；S1、S5为高敏感，S2、S4、S6、S9、S11为较高敏感，S3、S8、S10、S12为中敏感，S7为较低敏感，大部分的节点能够被看到且出现机率比较大。在醒目度因子中，高敏感区域占比极小，为0.03%，低敏感占比最大，为52.06%，S10为较高敏感度，S9为中敏感度，S1、S2、S3、S5、S6、S7、S9、S11、S12为较低敏感，S4、S8 为低敏感，金鸡山公园大部分景点醒目度不够高。

图2 景观视觉敏感度各因子量化分级

3.1.2 景观视觉敏感度综合分析 总体而言，金鸡山公园大部分区域为中偏高敏感度区(图3、表4)，在金鸡山公园一期和二期开发区域大部分区域为中偏低敏感度区，三期为高敏感度区；在12个节点中S7为Ⅴ级敏感区，S2、S4为Ⅳ级敏感区，S3、S8为Ⅲ级敏感区，S5、S9、S10、S12为Ⅱ级敏感区，S1、S6、S11为Ⅰ级敏感区。其中T3>T1>T2,S11景观视觉效果最佳，S7景观视觉效果最差。

3.2 复愈性评价分析

将问卷数据导入SPSS22.0所得结果如表5所示。在3大类型中，T1>T3>T2，根据12个节点的得分来看，从高到低依次为S2>S5>S9>S11>S3>S10>S1>S12>S4>S6>S8>S7，其中S5远离性最强，S2延展性、魅力性得分最高，S11兼容性最强，S7在远离性、延展性、魅力性、兼容性4个方面均为最弱。

图3 金鸡山公园视觉敏感度分级

表4 金鸡山公园节点景观视觉敏感度排名

表5 金鸡山公园各节点复愈性评价得分

3.3 数据信效度分析

将问卷数据导入SPSS22.0和AMOS24.0进行信度和效度分析。结果表明，景观视觉敏感度的可靠性系数Cronbach's α为0.714，复愈性要素的可靠性系数较高(Cronbach's α>0.8)，复愈性评价中远离性、延展性、魅力性、兼容性的可靠性系数分别为0.903、0.808、0.886、0.837，说明调查问卷具有较高的信度。

内容效度反映变量能否代表所要测量的主题或内容，可通过各测试题项与总体得分之间的相关系数来衡量[27]。由表6可以看出，各单项与总体得分均在0.01水平下显著相关，且相关系数均>0.300，说明量表具有良好的内容效度。收敛效度反映量表某个维度的不同变量之间的相关性[28]，要求标准化的因子载荷>0.500，数值越高越精准，同时结合AVE和组合信度来进行检验。自然性因子的AVE<0.400，其中B5、B6、B7、B9、C14的标准化因子载荷<0.500，同时B6、B7的t值绝对值<1.96，综合考量，剔除以上几个因子。

3.4 模型检验

本研究中，模型的总体拟合度采用正太拟合指数(NFI)，拟合优度指数(GFI)，可比拟合指数(CFI)，增量拟合指数(IFI)，和均方根误差拟合(RMSEA)[29-30]。采用极大似然估计法对模型进行参数估计检验模型的拟合度，经修正后模型的拟合指标如表7所示，GFI、NFI值为0.874、0.865，<0.9的建议值，但在0.8以上仍可以接受，构建的结构方程模型较为理想。

3.5 模型结果

通过极大似然法对模型进行估计，结果如图4。自然性因子和感知性因子对景观视觉敏感和复愈性评价都为正向影响，但人工性因子对景观视觉敏感度和复愈性评价为负向影响，故H1、H2假设不成立，表明人工性因子过多或者设置不当会降低景观视觉敏感度和复愈性评价；景观视觉敏感度对复愈性评价成正向影响，H3假设成立，景观视觉良好会对复愈性评价产生积极影响。

表6 模型信效度及验证性因子分析结果

表7 模型拟合指数

图4 城市山地公园复愈性环境影响机制模型标准化参数估计路径

4 结论与讨论

4.1 结论

1)修正后的自然性因子删除了水体要素，由植物和动物要素组成，植物对景观视觉敏感度和复愈性评价的影响大于动物要素，其中B1植物色彩丰富和B3植物造型丰富的系数分别为0.74、0.81，有较大的影响；人工性因子产生负向的影响，铺装(0.85)和设施(0.79)对人工性因子的影响较大(图4)，公园中过多的人工元素或者不合理的人为设置会破环公园原有的景观，通过合理安排硬性设施能够改善公园的景观效果。通过改善山地公园景观视觉敏感度能够对山地公园复愈性景观产生影响，调整各要素，可使游览者产生不同的心境变化。

2)公园复愈性整体评价中得分高低从大到小依次为远离性(4.68)、魅力性(4.53)、兼容性(4.37)、延展性(4.35)，其中S2(5.27)为瀑布景观，节点元素多，复愈性评价得分最高，S7(3.64)为庙宇，节点隐蔽，硬质元素较多，复愈性评价得分最低(表5)。在影响机制研究中，远离性(0.84)、延展性(0.85)、魅力性(0.87)和兼容性(0.81)均能够有效反应公园的复愈性性评价，其中魅力性(0.87)对复愈性评价的影响最大(图4)。公园有足够的吸引力，能够集中注意力，吸引游憩者是复愈性环境的必备条件；远离性、延展性、魅力性和兼容性都具备的环境对游憩者的健康评估有重要影响。

3)山地公园要素与复愈性环境在自然因子与感知因子方面有正向影响，也可以通过景观视觉敏感度对复愈性环境评价产生影响，其中出现机率和相对距离相关性最大，说明景点与游览路径的设置非常重要，可达性要高。

4)利用GIS与AHP结合进行分析，涉及主观与客观、宏观与微观、技术与人工3种不同的角度，可以直观地获得山地公园各景点的优劣情况，同时显示出各景点在哪些方面有优势和不足。通过这2种方法获取的结果与公园的实际情况基本相一致，利用评价结果可以为山地公园规划建设提供依据，从而进行针对性的开发保护和改造提升，提高公园的效能，使其发挥更大的作用。

4.2 讨论

随着城市化的发展，居民压力增大，更多相关行业研究工作者将研究重点放在城市公园复愈性潜力的挖掘。将景观视觉敏感度与复愈性要素、评价相结合，利用GIS和AHP法，从主观与客观、宏观与微观、技术与人工3种不同的角度，探索城市山地公园复愈性环境影响机制，为山地公园景观节点提升设计及改造策略提供思路，更加科学生态的提升山地公园的服务品质，缓解城市居民的压力。

通过研究调查，复愈性评价数据的获取主要以调查问卷的形式，采用相关与测试人体心理与生理变化的专业器材，能够提高准确性，日后对于景观视觉敏感度与复愈性环境之间的关系可以进行更加细致深入的探讨。

本研究主要从复愈性要素、景观视觉敏感度、复愈性评价3个维度进行探讨，在研究过程中发现2个问题：由于样本量和复愈性要素因子选择问题，3个维度之间的系数会相对较小，之后的研究中可以选择更多类型的因子，进行大量样本检测；每一个维度都包含不同的指标因子，那么这些因子之间是否有跨维度的显著正向或负向关系，它们之间的系数又是多少，后续可以进行更多的研究调查。