城市森林公园声景感知的空间差异性特征及其影响因素

朱天媛，刘 江，郭 渲，任 维,3

(1.福建农林大学风景园林与艺术学院，福建 福州 350100；2.福州大学建筑与城乡规划学院，福建 福州 350108；3.海峡美丽乡村人居环境研究中心，福建 福州 350100)

0 引言

随着我国城市化进程的不断加快，环境问题日益突出，城市森林公园得到了迅速发展。城市森林公园作为城市“绿肺”，在改善空气质量、调节小气候、保护生物多样性等城市生态系统服务中发挥着关键作用[1]，也是城市居民日常游憩健身、休闲度假、感受自然的重要空间场所。此外，城市森林公园也是具有声景多样性的独特场所，且森林中的植被也被视为调节噪声的重要因素，能够给城市居民提供积极的声景体验[2-3]。其次，森林中令人愉悦的声景有助于缓解压力，实现心理和身体康复。森林公园的声景质量也是影响游客游览体验的重要因素之一[4-5]。

国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)将声景定义为“在特定场景下，个人或群体在环境中感知、体验或理解的声环境”。在城市声景的研究领域，研究主要关注公园、绿地、街区等不同空间环境声景的感知、评价和影响因素等[6-8]。研究人员在对声景感知相关因素的探索中发现，声景感知受人、地点、环境体验等因素的影响[9-10]，且在个体之间表现出巨大的差异[11]。个体之间听觉信息的感知差异反映在声景不同的感知特性中[12]，人口统计学特征的差异可能决定人们感知声环境的方式[13-14]。另外，也有研究指出，声源偏好会受到不同空间特征与使用模式的影响[15]，声景感知体验也可能因空间的不同功能类型而有所不同[16]。目前，城市森林公园声景的研究在声景感知、评价体系、森林声景多样性等方面有了部分探索[17-19]，且研究多关注于森林中的自然声景[20]，森林公园的声景感知是否会受到不同功能区和个体差异的影响尚未受到较多的关注。掌握声景感知特征的差异性及其影响因素，是提升声景体验的重要途径[21]。因此，从探讨不同功能空间声景感知特征的差异性及影响因素，并识别由个体特征差异对声景感知产生的影响，有助于有效提升森林公园的声景品质。

本研究以福州国家森林公园为例，选取研究区中的典型声源，基于公众调查数据，探讨不同功能区中声源与声景感知的差异性特征，以及典型声源在不同功能空间中对声景总体感知存在的影响机制，并揭示研究区受访者的社会、人口、行为学特征与典型声源感知、声景总体感知之间的相互关系，为提升不同功能区的声景品质，并提供针对性更强的城市森林公园声景优化策略理论依据。

1 研究方法

1.1 研究区域

研究区域位于福建省福州市晋安区的福州国家森林公园，又名福州植物园，是全国十大森林公园之一。公园三面环山，南面临水，地势西北高、东南低，属亚热带海洋性季风气候，年均相对湿度79%，年均气温20℃。园内自然资源丰富，有1 700多种树种和1 000多种就地保护的植物，建设了榕树园、山茶园、棕榈园、竹类园、裸子植物园、珍惜植物园等多个植物专类园。此外，公园还拥有解放军纪念园、天马岭登山道、摩崖石刻、正心寺、森林博物馆等人文资源，是集生态保护、度假旅游、科研教育于一体的综合性公园。

福州国家森林公园包括森林景观区、休闲娱乐区、滨水游览区与人文景观区4个功能区。在正式采集数据前，根据可达性与代表性原则，于4个功能区中选取21处数据采样点，采样点如图1所示。并根据研究区的常见声源，从生物声、地球物理声、人类活动声与机械声4类声源中，分别筛选了鸟鸣声、风吹树叶声、谈话声与交通声4种典型声源进行分析。

图1 研究区域功能分区与采样点分布Fig.1 Functional zone partition and sampling point distribution in the study area

1.2 数据来源

调研于2020年10月—11月进行，选择天气晴朗且风速较小的天气，通过问卷形式分别在21个样点的150 m范围内获取数据。调查受访者的社会、人口与行为学信息，以及对森林公园典型声源与声景感知的评价。问卷发放形式为随机选取受访者，在经受访者同意后对问卷填写进行说明，调查时间为一天中的8:00－19:00。

问卷信息包括：(1)受访者的社会、人口与行为学信息，包括性别、年龄、教育背景、职业、游览时间、游览频率以及来源地等，各指标样本信息统计如图2所示。(2)受访者对所处空间的声景感知特征的主观评价，包括对鸟鸣声、风吹树叶声、谈话声与交通声4种典型声源感知以及声景总体感知的评价。其中，前者要求受访者在受访时段聆听1 min，对所处位置4种典型声源的频率、响度和偏好度做出评价，后者选取能够反映声景愉悦度与丰富度的6个具有代表性的形容词对所处位置的声景总体感知进行评价[13，22]，分别为愉悦的、和谐的、舒适的、丰富的、生动的、多变的。各声景感知评价指标均采用李克特7级量表进行评分(1非常低－7非常高)[23]。

图2 受访者的社会、人口、行为学指标样本信息统计Fig.2 Statistics of interviewee information including social,demographic and behavioral indicators

本研究最终回收有效问卷814份。其中，森林景观区为75份，休闲娱乐区为318份，滨水游览区为175份，人文景观区为246份，问卷有效率97%。经信效度检验，Cronbach’s alpha系数为0.730(>0.6)，统计检验量KMO=0.816(>0.6)，显著性P=0.000(<0.05)，问卷信效度较高。

1.3 数据分析

1.3.1 声源感知综合指标

研究通过两个声源感知综合指标进行后续的深入分析，能够有效反映声源的综合感知特性，分别为声源优势度与声源和谐度[24]。声源优势度(Sound dominant degree,SDD)由声源的感知频率(Perceived occurrences,POS)与感知响度(Perceived loudness,PLS)决定，反映人们对声源的主观感知程度，指所感知的特定声源在声景中的主导地位，计算公式为

式中：j为第j个样本，i为第i个声源。

声源和谐度(Sound harmonious degree,SHD)由声源优势度(SDD)与偏好度(Perceived preference of sound source,PFS)决定，反映某一声源的优势度与该声源偏好度的相符程度，计算公式为

式中：j为第j个样本，i为第i个声源，n为样本量。声源优势度决定声源和谐度程度，声源的偏好程度利用指数函数的特征来确定其方向值，当偏好度大于偏好度均值时，则优势度越大，和谐度也越大。反之，若偏好度小于偏好度均值，则优势度越大，和谐度反而越小，偏好度方向值与优势度相乘获得声源和谐度。

1.3.2 数据处理

将计算后的典型声源优势度与和谐度，以及社会、人口、行为学指标与声景总体感知指标，通过SPSS 25.0进行分析。采用Kruskal-Wallis非参数检验分析典型声源感知与声景总体感知在不同功能区中的差异性；运用多元逐步线性回归揭示在不同功能空间中典型声源感知对声景总体感知的影响；最后通过Spearman’s rho相关性分析与Kruskal-Wallis非参数检验2种方法探讨社会、人口、行为学指标与典型声源感知、声景总体感知之间的相互关系。

2 结果与分析

2.1 不同功能区典型声源感知特征分析

2.1.1 不同功能区典型声源优势度特征

4种典型声源在不同功能区中的声源优势度如图3所示。从声源来看，鸟鸣声与谈话声优势度在整体上较其他声源高。其中，鸟鸣声在森林景观区具有明显的优势度；风吹树叶声以及交通声优势度均在人文景观区最高；谈话声优势度在森林景观区最低，而在其他几个功能区差别不大；各声源优势度在不同功能区存在明显差异，鸟鸣声优势度差异最大。从功能区来看，森林景观区鸟鸣声优势度最高，交通声优势度最低；休闲娱乐区与滨水游览区的谈话声优势度最高，各类声源优势度构成规律相似；相比其他空间，森林景观区的各类声源优势度差异最大。

图3 不同功能区典型声源优势度结果Fig.3 Investigation results of sound dominance degree of typical sound sources in different functional zones

对不同功能区4种典型声源感知指标进行Kruskal-Wallis非参数检验，结果显示，鸟鸣声(检验流计量Z=124.611***)、风吹树叶声(Z=17.284***)、谈话声(Z=36.569***)、交通声(Z=51.877***)的优势度在不同功能区均存在极为显著的差异性(P<0.001)。进一步对在不同功能区具有显著差异性的声源进行成对比较检验，以反映具体的差异性特征，结果如表1所示。鸟鸣声优势度差异性显著的组别最多且显著性更强，除“休闲娱乐区-滨水游览区(B-C)”外，其他组别均有显著差异；风吹树叶声只有在“休闲娱乐区-人文景观区(B-D)”与“滨水游览区-人文景观区(C-D)”两组具有显著差异性；谈话声优势度差异主要集中在森林景观区与其他几个功能区的显著差异；交通声在“森林景观区-人文景观区(A-D)”“休闲娱乐区-人文景观区(B-D)”与“滨水游览区-人文景观区(C-D)”三组存在显著差异。

2.1.2 不同功能区典型声源和谐度特征

4种典型声源在不同功能区中的声源和谐度如图4所示。从声源来看，总体偏好度较高的鸟鸣声与风吹树叶声在不同功能区呈现不同声源和谐度，和谐度最高的为森林景观区的鸟鸣声，和谐度最低的为滨水游览区的谈话声。从各功能区来看，森林景观区与滨水游览区的鸟鸣声与风吹树叶声和谐度最高，而二者在休闲娱乐区与人文景观区的和谐度相对偏低。同一声源在不同功能区的声源和谐度具有不同变化和差异，对比4种声源，除交通声外，其他声源和谐度均存在较大变化，对比4个功能区，森林景观区的声源和谐度差异最大。

图4 不同功能区典型声源和谐度结果Fig.4 Investigation results of sound harmony degree of typical sound sources in different functional zones

对不同功能区的典型声源和谐度感知进行Kruskal-Wallis非参数检验，结果显示，鸟鸣声(Z=29.996)与风吹树叶声(Z=28.576)的声源和谐度在不同功能区中存在极为显著的差异性(P<0.001)。进一步对在不同功能区具有显著差异性的声源进行成对比较检验，结果如表1所示。鸟鸣声与风吹树叶声和谐度分别在三个组别存在显著差异性，鸟鸣声同样表现为显著性更强的声源。

表1 不同功能区典型声源感知的Kruskal-Wallis检验成对比较结果Table 1 Paired comparison results of Kruskal-Wallis test for typical sound source perceptions in different functional zones

2.2 不同功能区声景总体感知特征分析

2.2.1 声景总体感知维度分析

本研究通过主成分分析对研究区声景感知的6个指标进行降维。首先通过KMO与Bartlett球形检验进行效度分析，经检验后KMO=0.879(>0.7)，P=0.000(<0.05)，满足主成分分析前提要求。声景总体感知主成分分析采用最大方差法得到旋转后的因子载荷矩阵，结果如表2所示，各指标经降维后提取出两个主因子，为声景愉悦度与声景丰富度，结果与前人研究一致，能够解释总方差的91.093%，并根据降维后的各因子成分，分别求其均值获得最终声景愉悦度与声景丰富度的评价结果[25-26]。

表2 声景总体感知主成分分析结果Table 2 Results of principal component analysis of overall perception of soundscape

2.2.2 不同功能区声景总体感知特征

不同功能区中声景总体感知结果如图5所示，森林公园声景总体感知的评价整体较高。从2个声景感知维度来看，声景感知评价最高的为森林景观区的声景愉悦度，而滨水游览区的声景愉悦度与丰富度相对较低。对比4个功能区，森林景观区的声景愉悦度与丰富度最高，滨水游览区的声景愉悦度与声景丰富度最低。

图5 不同功能区声景总体感知结果Fig.5 Results of overall perception of soundscape in different functional zones

2.2.3 不同功能区声景总体感知差异

对不同功能区声景总体感知进行Kruskal-Wallis非参数检验，结果显示，声景愉悦度(Z=64.511***)和声景丰富度(Z=45.929***)在不同功能区均存在极为显著的差异性(P<0.001)。进一步对两个声景总体感知指标在不同功能区的差异性进行成对比较检验，以反映具体的差异性特征，结果如表3所示。其中，除“休闲娱乐区-滨水游览区”的声景愉悦度与丰富度无明显差异，其余组别均存在显著差异，且森林景观区与其他3个空间类型的差异性较另外2个组别(即“休闲娱乐区-人文景观区”与“滨水游览区-人文景观区”)更为显著。

表3 不同功能区声景总体感知的Kruskal-Wallis检验成对比较结果Table 3 Paired comparison results of Kruskal-Wallis test for overall perceptions of soundscape in different functional zones

2.3 典型声源感知对声景总体感知的影响

2.3.1 典型声源感知对声景愉悦度的影响

以声景愉悦度作为因变量，不同功能区的典型声源优势度与和谐度作为自变量，采用多元逐步线性回归进行模型构建，回归结果如表4所示。经共线性检验，4个回归模型中的所有指标容差均大于0.2，VIF值均小于5，不存在共线性，模型解释效果较好。

表4 不同功能区典型声源感知与声景愉悦度多元逐步回归分析结果Table 4 Multiple stepwise regression analysis results of typical sound source perception and soundscape pleasantness in different functional zones

在森林景观区中，谈话声与风吹树叶声被纳入模型，在此空间中对声景愉悦度产生负面影响；在休闲娱乐区中，4个典型声源均被纳入模型，除谈话声外的其他声源对声景愉悦度均呈现积极作用；在滨水游览区中，交通声的负面影响较强，鸟鸣声与谈话声在此空间中具有积极作用；人文景观区中，交通声对声景愉悦度产生负面影响，鸟鸣声与风吹树叶声产生积极影响，而谈话声优势度与和谐度的产生相反的影响，反映了当谈话声偏好度较高时，对声景愉悦度具有积极影响。

此外，风吹树叶声只对森林景观区声景愉悦度产生了负面影响，在其他功能区中均存在积极影响，谈话声只在滨水游览区具有积极影响，在其他功能区均产生负面影响，说明同一声源在不同功能区中对声景愉悦度产生的影响可能会有所不同。在各功能区中，交通声主要呈现出较强的负面影响，鸟鸣声均具有积极影响。

2.3.2 典型声源感知对声景丰富度的影响

以声景丰富度作为因变量，不同功能区的典型声源优势度与和谐度作为自变量，采用多元逐步线性回归进行模型构建，回归结果如表5所示。经共线性检验，4个回归模型中的所有指标容差均大于0.2，VIF值均小于5，不存在共线性，模型解释效果较好。

表5 不同功能区典型声源感知与声景丰富度多元逐步回归分析结果Table 5 Multiple stepwise regression analysis results of typical sound source perception and soundscape eventfulness in different functional zones

在森林景观区中，鸟鸣声对声景丰富度产生了积极影响，而风吹树叶声与谈话声的优势度与和谐度不同，分别产生了负面与正面影响，说明当两个声源的偏好度较高时，才能对声景丰富度能够产生积极影响；在休闲娱乐区中，交通声具有负面影响；在滨水游览区中，交通声的负面影响最强，风吹树叶声、鸟鸣声与谈话声在此空间中具有积极作用；人文景观区中，交通声对声景愉悦度产生负面影响，风吹树叶声与谈话声具有积极影响。

此外，谈话声与风吹树叶声优势度只在森林景观区中对声景丰富度产生了较强的负面影响，在其他功能区中均存在积极影响，说明了同一声源在不同功能区可能对声景丰富度也会产生不同影响。在森林公园各功能区中，交通声对声景丰富度均呈现出负面影响，鸟鸣声均具有积极影响。

2.4 游客社会、人口、行为学特征与声景感知的关系

本研究通过Spearman’s rho相关性分析与Kruskal-Wallis非参数检验2种方法揭示游客社会、人口、行为学特征与声源感知、声景总体感知之间的关系，相关性与差异性分析结果如表6所示。结果显示，年龄、职业和教育背景对声景感知的影响更为明显，具体表现为：随着年龄的增大对鸟叫声的优势度与和谐度评价较高，对谈话声的优势度感知较低但和谐度较高，且对声景愉悦度与丰富度评价均较高；不同的职业对声景感知的影响，除与声景丰富度无显著关系之外，其余指标相关性特征与年龄的影响相似；游览时间对声景感知的影响主要集中在各类声源的优势度感知上，游览时间越长，对鸟叫声和交通声的优势度感知越强，而对风吹树叶声和谈话声的优势度感知越弱，对鸟叫声和风吹树叶声的和谐度感知越强。此外，教育背景对谈话声和谐度以及声景愉悦度呈现显著的负相关与差异性，说明教育程度越高，对谈话声越敏感，对声景总体感知要求越高；随着游览频率的增加，游客对鸟叫声的优势度和和谐度感知均会增加，对声景愉悦度评价也会提升；游客来源地的不同仅对鸟鸣声优势度感知产生显著影响。

表6 社会、人口、行为学指标与声源感知、声景总体感知的相关性与差异性结果Table 6 Correlations and differences of social,demographic and behavioral indicators with sound source perception and overall perception of soundscape

3 结论

本研究以福州国家森林公园为例，探究森林公园不同功能区中典型声源感知与声景感知特征与差异性，以及4个不同功能区中声源感知对声景总体感知的关键影响因素，最后揭示受访者社会、人口、行为学特征与声源感知、声景总体感知的相互关系，研究结果发现：

(1)同一声源在不同的功能区中，其声源优势度与声源和谐度具有不同的感知特征与差异性。森林景观区的鸟鸣声具有更明显的优势度，和谐度也更高，且各声源优势度与和谐度在此区域差异最大。各功能区中声源感知差异性分析结果显示，其只在“休闲娱乐区-滨水游览区”一组无明显差异，鸟鸣声的优势度与和谐度差异性最为显著。

(2)声景总体感知的两个主要感知属性：声景愉悦度与声景丰富度，在不同功能区同样呈现出不同感知特征与显著差异性。研究区声景愉悦度与丰富度整体评价较高，其中森林景观区的声景愉悦度与丰富度最高。除了“休闲娱乐区-滨水游览区”组别，声景愉悦度与丰富度在其他所有组别均存在显著差异性，且森林景观区与其他3个功能区的差异最为显著。

(3)不同功能区中影响声景愉悦度与声景丰富度的典型声源有所不同，且同一声源也因空间环境与功能特性的不同，而在不同区域可能对声景总体感知产生不同影响。在本案例的森林公园中，谈话声与风吹树叶声在森林景观区对声景愉悦度与丰富度产生负面影响，在其他功能区均具有积极影响。所有功能区中，鸟鸣声为具有积极影响的主要声源，交通声为具有负面影响的主要声源，且交通声对滨水游览区的声景愉悦度与丰富度的负面影响最大。本研究结论为根据特定空间功能定位不同，提供针对性更强的声源优化和控制策略，从而为有效提升空间的声景体验提供理论依据。

(4)游客社会、人口、行为学特征与声源感知、声景总体感知的关系中，游客对特定声源与声景的感知存在明显的个体差异和相关性，其中，年龄、职业、教育背景以及游览频率对声源与声景感知的影响更为明显。年龄与职业因素对鸟鸣声、谈话声以及声景愉悦度的影响具有相似特征，教育背景越高的游客对声景感知的要求越高，游览时间对声源优势度感知的影响最为显著，而游客来源地仅对鸟鸣声优势度产生显著影响。