基于景观要素的城市公园声景调控研究

陈 伟 (美)丹尼奥·温特巴顿 刘娟娟

“声景”(Soundscape)概念最先由加拿大著名音乐家和作曲家默里·谢弗(Murray Schafer)于20世纪60年代末提出，并将其定义为“the music of the environment”。区别于物理层面上对声音的认识，他认为声音和风景一样，都是景观，是宏观世界的音乐作品，即从审美的角度欣赏环境中的声音[1]。声景包含声音要素、环境要素和人要素[2]，与声环境概念最本质的区别是人与环境的互动，声环境强调声音的物理性质，而声景强调人在其中的感知体验和对环境的反馈与重构[3]。

人们对环境的感知不仅通过视觉，听觉也起着重要作用[4]。良好的声环境是城市公园景观的重要组成部分，具有描绘周围环境的作用[5-6]。探索公园景观要素与声景的内在联系，进而调控和改善声景，对于优化城市声环境而言意义重大[7-9]。目前，相关研究主要围绕2个方面展开。一是景观要素与客观声音物理指标的相关研究，尤其是景观要素减噪的相关研究[10-12]。噪声控制学是建筑与环境设计中传统的声学研究方法。其中，吸声、隔声与隔振是对噪声与振动实施被动式控制的有效手段[13]。如郭小平、袁玲、袁秀湘等研究了植物主干和枝叶的降噪效果[14-16]；张万旗发现“乔木+小乔木+灌木/绿篱”型的植物配置结构降噪效果最好[17]。二是景观要素与人的声景主观感知研究。研究者发现，人们对声景的感知不是单一取决于声压级，而是声源类型、适宜性、偏好度及景观要素等其他因素的共同作用[18-19]。声景作为景观的声学属性，其品质会影响视觉景观偏好[20-22]，朱玉洁、刘江等提出，可以通过引进人们偏好度高的声音，如鸟叫声、风声、水声等来提升声景评价[23-24]。声景与视觉共同作用对使用者起到了心理恢复性的效果[25]。国外研究者通过虚拟现实手段，提出了声景对人体健康的潜在恢复性效应[26-27]。

单一声学物理指标或主观感知不能全面地对声景进行评价，已有研究者尝试结合二者，创新声景评价方法并提出提升策略[28-31]。而陈怡冰等则提出道路功能与土地利用功能，尤其是道路等级，是声景形成机制和影响声景质量的关键所在[32]。

城市公园声景研究存在以下不足：1)研究落脚点侧重于公园声环境特点分析，缺少声景提升策略；2)公园声景较为复杂，不是单一的声音要素或声源类型能够全面展示的，需要系统性地建立客观声学数据与主观感知的联系，这是声景观研究的另一个难点。

本文以河南省安阳市人民公园为研究对象，对公园声景从空间和时间2个维度、客观与主观2个方面，以及声音、环境和人3个要素收集数据展开研究。采用了两阶段的观测，即高密度网格布点的背景声测量，以监测声景声学特征；声漫步(soundwalk)主观感知调查。研究目的是探究典型中国城市公园景观要素和声景内在联系，包括：1)景观要素如何影响背景声压级；2)景观要素如何影响声源和声景感知。本研究绘制了景观要素影响下的公园声压级分布和声压级变化剖面图，并对客观声学数据与主观感知进行了相关性分析，为景观要素降噪和调控声景主观评价提供坚实有效的依据。

1 研究方案

1.1 案例公园

河南省安阳市人民公园建于1955年，是安阳市第一个综合性公园，面积约18.18hm2，其中水体面积占11%，道路广场占24%，绿地占65%。人民公园年接待游客200多万人次，为典型的主城区高频率使用的城市公园。

公园内外具有各种典型的景观要素，如城市道路、树林、草坪、水面、广场、凉亭、桥等。公园外部紧邻3条城市道路，西侧为单向4车道主干道，北侧和东侧单向双车道。西侧车流量较大且车速较快，还有公交停靠点，极大影响了公园内部声景的形成和质量。公园内部景观要素丰富，包含诸多声源，形成了生物声音(biophony，如鸟叫、虫鸣等)、物理环境声音(geophony，如风声、雨声、流水声)，以及人造声音(anthrophony，如交通声、说话声、音响声等)[33]。因此，该公园的声景研究具有典型性和普适性。本文因研究需要，将公园内声景中的声源要素分为自然声、生活声和机械声。公园共识别出3类11种典型的声源(表1)。

表1 公园内主要声源

1.2 数据采集

北方初秋温度适宜，植物枝叶茂盛，动物较为活跃，公园游人活动丰富，声源种类多样。故能够收集到明显的声学指标变化，并感知到丰富的自然声源，是较为理想的研究时间段。

周末公园游人超载，公园内各功能区均被聚集活动占用，整体分贝高，声学指标差异不大；生活声和机械声将自然声湮没，达不到声景感知研究的目的，因此本研究没有将周末声景纳入研究范围。

选取2020年9月7—25日中的工作日进行录音、观察和调查。采用2个阶段对公园内的声景进行了数据收集：第一阶段使用专业仪器进行现场声环境测量；第二阶段对受访群体声景感知进行问卷调查，收集其主观评价数据，以分析人群声景感知。

1)第一阶段：背景声测量。

声音的三要素包括响度、音调和音色。响度(loudness)表示声音的大小，用声压级(音量)表示，以分贝计量，单位dB，人的主观感受与声音的大小并非简单的线性关系，因此在声音响度的采样过程中，加入“频率计权网络”[34]。国际标准化组织建议采用A计权网络，即A声压级(LAeq)进行声环境监测，并且作为声环境评价的主要评价量[35]。勘查现场确定的声源和景观要素按照国际标准化组织规定[36]，将场地划分为20m×20m的网格(图1)，根据公园使用情况，将设置测量时间为7：00—9：00、10：00—12：00、14：00—16：00和17：00—19：00，共4个时间段。将AWA6228+声级计放置在网格交叉点离地面1.5m高度进行场地背景声收声，记录时间约3min。

图1 安阳市人民公园景观要素与布点位置信息

2)第二阶段：声漫步。

声景评价主要是主观评价，如2014年国际标准化组织推出的声漫步方法[分别是方法A、B、C，详见国际标准化组织发布文件：(Section C.3.1、Section C.3.2、Section C.3.3)[37]]。这些方法已经被不同的研究人员在全球范围内广泛使用[38-39]，3种方法的维度各不相同，方法A和方法B分别是基于1次(在声漫步开始时)和2次(在声漫步开始和结束时)对场地进行的声景感知，方法C是对参与者进行非现场的叙述性访谈记录，只有在参与者十分熟悉该场地音景和景观的情况下才能完成。

本文结合国际标准化组织中声漫步的方法A和方法B，制定了调查问卷。该问卷同时包含结构式和半结构式访谈，记录了公园使用者对各种声音源感知和情感评价等内容。ISO规定的声漫步方法对志愿者要求较高，需要志愿者对声音敏感，对研究环境比较熟悉，还需要提前进行培训[37]。本次声漫步调查筛选了20名志愿者参与，年龄为22～26岁，熟悉该公园的空间结构和各种景观要素。在正式调查前进行了培训，包括告知调查步骤及问卷内容。

根据景观要素和周围的声源特征确定了10 个代表性的节点，按节点序号制定了声漫步路径，在实际问卷访谈前一天进行了场地现场熟悉。声漫步的时间限制在工作日10：00—12：00，该时间段内公园的设备都在正常运行。参与者被指示观察声源，分别在10个点中保持安静并填写调查问卷，同时，用AWA6228+声压级计在每个暂停位置测量声环境约3min。

1.3 数据分析

1)公园背景声声压级分析。

为整体分析公园内外景观要素和声环境的关系，将公园边界向外延展20m作为缓冲区。收集到的声压级数据输入ArcGIS 10.1，通过使用Kriging插值法得出公园内部及缓冲区背景声声压级的空间分布，绘制该公园各时段声压级空间分布图(图2)。

2)公园声景感知分析。

将问卷结果根据李克特五点评分量表进行赋值统计(1：极少/极不同意/极不喜欢；2：较少/不同意/不喜欢；3：一般；4：较多/同意/喜欢；5：极多/极同意/极喜欢)，得出的数据导入IBMSPSS Statistics 23软件中进行统计分析，采用Pearson相关性分析揭示不同变量之间的关系。

2 研究结果

2.1 公园背景声声压级特征

依据世卫组织建议，外部娱乐区的最大声压级为55dB(A)，以及1972年美国颁布的《噪声控制法》：“噪声声压级建议不超过70dB(A)，以防止听力受损”[40-41]，将各时间段的测点声压级数据按照55dB(A)以下、55～70dB(A)、70dB(A)及以上进行统计。共测得1 656个声压级数据，92%的记录测量值超过55dB(A)。14：00—16：00小于55dB(A)的测量点占比最多，7：00—9：00大于等于70dB(A)的测量点占比最多。

1)各时段声压级分布与变化。

7：00—9：00，最大声压级82～84dB(A)，分布在公园西侧主入口及节点2所在区域；最小声压级47～49dB(A)，分布在节点4所在区域，公园整体平均声压级在68～71dB(A)。剖面节点A-F最大声压级84dB(A)，最小声压级58dB(A)，削减了26dB(A)；A'-E'最大声压级75dB(A)，最小声压级65dB(A)，削减了10dB(A)。

10：00—12：00，最大声压级77～80dB(A)，分布在公园主入口及节点2所在区域；最小声压级47～48dB(A)，分布在节点5所在区域，公园整体平均声压级在68～69dB(A)。剖面节点A-F最大声压级80dB(A)，最小声压级50dB(A)，削减了30dB(A)；A'-E'最大声压级74dB(A)，最小声压级54dB(A)，削减了20dB(A)。

14：00—16：00，最大声压级71～72dB(A)，分布在节点2 所在区域；最小声压级53～54dB(A)，分布在节点5和6所在区域，公园整体平均声压级在65～68dB(A)。剖面节点A-F，最大声压级80dB(A)，最小声压级50dB(A)，削减了30dB(A)；A'-E'最大声压级74dB(A)，最小声压级54dB(A)，削减了20dB(A)。

17：00—19：00，最大声压级72～73dB(A)，分布在公园西侧主入口及节点2所在区域；最小声压级47～48dB(A)，分布在节点5所在区域，公园整体平均声压级在70～71dB(A)。剖面节点A-F最大声压级76dB(A)，最小声压级53dB(A)，削减了23dB(A)；A'-E'最大声压级74dB(A)，最小声压级65dB(A)，削减了9dB(A)。

2)平均声压级分布与变化。

图2-5为该公园4个时值的平均声压级分布图，最大声压级84dB(A)，分布在公园西侧主入口及节点2所在区域；最小声压级47dB(A)，分布在节点5所在区域，公园整体平均声压级在65～68dB(A)。剖面节点A-F最大声压级80dB(A)，最小声压级55dB(A)，削减了25dB(A)；A'-E'最大声压级75dB(A)，最小声压级60dB(A)，削减了15dB(A)。

3)不同景观要素影响下的声压级变化。

如图3所示，7：00—9：00与17：00—19：00公园剖面声压级变化曲线较为接近，10：00—12：00与14：00—16：00较为接近。节点B与B'处于同一垂直线，测得声压级与声源类型基本一致。B-C相距80m，以建筑和密集种植的乔木、灌木丛为主要景观要素，声音削减了13dB(A)，每20m削减3.25dB(A)。B'-C'相距80m，以广场、雕塑、行道树为主要景观要素，声音削减了8dB(A)，每20m削减2dB(A)。D-E与节点C'-H均以水面为主要景观要素，D-E距离60m，声音削减了2dB(A)，每20m削减0.6dB(A)。H-C'距离120m，声音削减了8dB(A)，每20m削减1.3dB(A)。

2.2 基于声漫步的公园声景感知要素相关性

景观偏好、愉悦感知、放松程度、声景评价、自然声感知和声景适宜性在图形中的线段走向趋势大致相同；声压级、机械声感知度、生活声感知度、压力感知的变化曲线走向趋势大致相同(图4)。声景的声源类型与声压级大小极大地影响了声景评价、声景适宜性和情感感知(表2)。

表2 相关性分析表

图4 声漫步节点声景感知评价及声压级

2.2.1 声压级与声景感知

声压级与压力感知、机械声感知、生活声感知呈显著正相关，相关系数依次递减；与自然声感知、声景评价、愉悦感知、声景适宜性、景观偏好呈显著负相关，相关系数依次递减。

2.2.2 声源感知与声景感知

自然声感知与愉悦感知、声景评价、放松程度、景观偏好和声景适宜性呈显著正相关，相关系数依次递减；与机械声感知、压力感知、生活声感知和声压级呈显著负相关，相关系数依次递减。

机械声感知与压力感知、生活声感知和声压级呈显著正相关，相关次数依次递减；与自然声感知、愉悦感知、声景评价、景观偏好、放松程度、声景适宜性呈显著负相关，相关系数依次递减。

生活声感知与机械声感知、压力感知、声压级呈显著正相关，相关系数依次递减；与自然声感知、愉悦感知、声景评价、放松程度、景观偏好、声景适宜性呈显著负相关，相关系数依次递减。

机械声感知与其他变量的负相关系数较生活声感知更为显著。

3 讨论

3.1 利用景观要素调控声景的支撑依据

3.1.1 依据一：景观要素削减背景声声压级

声音在公园传播过程中，由于气体介质(空气)和固体介质(植物和构筑物等景观要素)的影响，存在声衰减和声阻抗效果，导致背景声压级消减，起到降噪效果。尤其是密闭的树林、景墙和绿篱等有一定高度和封闭性的景观要素有效阻碍了声音的传播，声压级下降明显，平均20m削减3.25dB(A)；地被植物、广场、道路等低矮稀疏的景观要素阻碍声音传播效果一般，平均20m削减2dB(A)；水面对阻碍声音传播效果最差，平均20m削减1.3dB(A)。本研究通过20m×20m高密度的网格测量点监测得出数据，具有较强的可靠性，可以作为城市公园降噪设计的参考依据。

3.1.2 依据二：背景声声压级显著影响公园声景感知评价

背景声声压级与公园声景感知呈显著相关性。声压级越大，声景感知越消极；声压级越小，声景感知越积极。如在公园内声压级最小的节点5和8，声压级在47～50dB(A)，受访者放松程度和愉悦度高，声景适宜性和声景评价较高；而在声压级较大的节点1、2和10，声压级在80～83dB(A)，受访者放松程度和愉悦感知低，声景适宜性和声景评价较低。因此，公园声景设计应尽量降低声压级，使公园背景声声压级处于人们感到舒适的范围内，提升声景感知评价。

3.1.3 依据三：自然声感知提升公园声景感知评价

人们对自然声非常喜爱，自然声感知越高，放松程度和愉悦感知越高。节点5、6、7和8，被受访者评为自然声感知高的节点，其放松程度、愉悦感知更高，声景适宜性和声景评价也较高，节点1、4和10，被受访者评为机械声和生活声感知较高的节点，人们给出的放松程度、愉悦感知、声景适宜性、声景评价均偏低，并且机械声感知度高的节点比生活声感知度高的节点放松程度、愉悦感知、声景适宜性、声景评价更低。因此，加强自然声感知在公园感知和体验中具有重要作用。

3.1.4 依据四：景观偏好影响声景感知评价

景观偏好低的节点，不理想声源更容易被注意；反之，景观偏好高的节点，不理想声源更容易被忽略。现场机械声与生活声较为嘈杂的节点3、5和7处，景观偏好打分较高，自然声声源感知评价位于前列，声景评价打分较高。

3.2 利用景观要素调控城市公园声景策略

有学者提出，根据声景的定位，针对不同情况运用正、负、零3种设计方法对声景进行设计[42-43]。正设计是在原有的声景中添加新的声要素；负设计去除声景中与环境不协调、不必要、不被希望听到的声音；零设计是对声景按原状保护和保存，不做任何更改。根据这3种改善声景的方法，提出运用景观要素削减公园的不理想声音。

1)策略一：基于降噪机制，调控景观要素，削减声景中不理想声音声压级。

图3-1 Ⅰ-Ⅰ剖面各时段声压级变化图

图3-2 Ⅱ-Ⅱ剖面各时段声压级变化图

在机械声与生活声感知占比较大的区域，如声漫步节点1、2、10等，噪声来源于汽车行驶及公园内机械声和生活声，可运用树冠低且密集种植的乔木、假山和景墙等景观要素，阻挡不理想声音的传播，减少宽阔道路、广场及低矮植被等景观要素的运用，从而消减不理想声音的声压级。

2)策略二：基于自然声形成机制，调控景观要素，增加理想声源。

在原有的声景中添加自然声声源，从而降低人们对不理想声源的感知。如节点7处，虽然录音中出现的机械声与生活声占比较大，但大多数受访者在节点7的自然声感知度大于机械声与生活声的感知度。这是由于受访者在此处感知到较多的理想声音(如鸟鸣、鸭子叫声、水声和风吹树叶的声音等)，从而降低了对不理想声音的感知。因此，可在不理想声源较多的区域，如距离公园外城市道路较近的声漫步节点2、3、10，通过引入更多的自然声声源来降低道路上产生的机械声与生活声感知。如增添水景观设施，引入水流声，优化绿地和水体，为鸟类、昆虫等发声动物提供更好的栖息地，增加自然声声源。

3)策略三：基于注意力机制，利用景观要素提高视觉吸引力，从而降低听觉上对不理想声音的感知。

在不理想声音较多的区域加入景观偏好高、能够吸引人群视觉注意力的景观节点，降低人们对不理想声音的感知。

4 结语

4.1 研究不足

以往参与声漫步的志愿者，如Banu Chitra[39]等挑选的志愿者，多为风景园林专业学生，其目的是能够更准确地对景观要素进行描述和评价。本研究选取声乐专业的志愿者，目的是能够更准确地对声景进行描述和评价。但是这2类人群均为20岁左右的专业人士，或许并不能代表普通游人。未来的研究可以更为关注其他人群，如老人、儿童等。

4.2 研究展望

声景学是一门交叉学科，主要涉及声学、环境心理学和风景园林学等，进一步推进声景学研究需要立足于风景园林学科，结合相关学科理论与方法。运用景观要素调控声景是一个重要的切入口。探索景观要素调控声景的理论与方法，如景观要素的降噪机制、自然声景形成机制等，才能在公园等园林景观设计初期关注声景品质，也能够在景观改造过程中通过景观要素提升声景品质。风景园林学有潜力在声景学研究和公园绿地空间声景提升方面扮演更加重要的角色。

注：文中图片均由陈伟拍摄或绘制。