基于实景三维的美丽乡村景观研究

贾文争，李伟涛，代 文，王 春,2，卢旺达

(1.南京信息工程大学遥感与测绘工程学院，江苏南京 211800；2.滁州学院地理信息与旅游学院，安徽滁州 239000；3.南京信息工程大学地理科学学院，江苏南京 211800)

美丽乡村建设是美丽中国建设的基础单元，建设美丽乡村对促进社会主义新农村建设具有重要的意义[1]。乡村景观直接体现出乡村建设的重要内容和成果[2],如何将这些实践成果的景观进行特征分析，对美丽乡村的规划建设以及评价具有重要意义。

近年来众多学者对村落的景观进行了相关的研究，当前研究多以传统村落景观为主[3-5],缺少对美丽乡村景观的研究。对村落景观的研究主要集中在村落景观规划[6]、村落景观评价[7]等方面，从以往对景观的定性分析，到利用聚落边界形态[8]与景观破碎度[9]等方法展开定量研究。随着GIS等技术的发展与应用，空间句法[10]、GIS[11]、RS[12]、分形理论[13]等思想和方法在村落景观空间研究中得到普遍使用。部分学者也从生态景观[14]、美景度特征[15]和景观指数[16]的角度对村落的景观格局进行了探索。虽然村落景观特征与空间形态在研究的深度和广度上不断增加，但是缺乏多角度、多维度的对村落景观从宏观到微观、从二维平面到三维立体的研究体系，急需引入新维度、新视角并以定量化为手段、定性描述景观特征的机制。

实景三维(3D real scene)是对人类生活、生产和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间[17]。通过倾斜摄影测量技术构建实验区域的实景三维模型，能使对村落的认知层次从二维平面提升至三维实景。实景三维的建立不仅让村落的景观更加直观的呈现，具有可量测、高精度的特性，同时也让村落与周边环境联系起来，形成了顾及村落与周边自然地理环境相联系的分析方法，为美丽乡村景观特征研究带来了新的发展。

因此，该研究从实景三维的视角出发，以实景三维模型为数据源，选取了典型景观特征指标，对美丽乡村的景观特征实现定性和定量分析，为美丽乡村建设规划提供基础和参考。

1 研究区域与数据来源

金寨县隶属安徽省六安市，位于皖西边陲、大别山腹地，地处三省七县二区结合部。金寨县自然风貌变化多样，居民点数量众多，村落景观丰富。近年来，金寨县因地制宜，大力发掘村落景观优势，全面推进美丽乡村建设战略，2021年金寨荣获“安徽省美丽乡村建设先进县”称号。截至2020年底，全县共建成美丽乡村中心村192个。因而，选择金寨县作为美丽乡村景观特征研究的样本区域具备很强的代表性。

该研究数据选用大疆精灵 Phantom 4 RTK无人机对金寨县双河镇、南溪镇、斑竹园镇等共7个乡镇24个安徽省级美丽乡村中心村进行航拍获取，使用Bentley Context Captur建模软件对数据进行处理，生成OSGB格式的三维模型(图1)，精度优于4 cm。通过DP-Mapper、DasViewer、Depthmap等软件对实景三维模型进行数据处理分析。

图1 金寨县古堂村实景三维模型

2 研究方法

从宏观和中微观的视角对乡村的景观特征进行提取，主要分为村域景观和村落景观两个层次[18]。村域景观是指在宏观层面，村落自身与周围山水林田等自然环境相互耦合所呈现出的视觉效果。村落景观是指从中微观视角出发，以村落生活空间、生态空间、生产空间为切入点，结合具体的建筑院落、植物绿化、公共场所等景观互融共生所呈现出的视觉特征。该研究选取的美丽乡村景观特征类型和对应的研究方法见表1。

表1 美丽乡村景观特征的提取内容

2.1 村域景观分类任何村落都不是独立存在的，它是依托在地域环境之中，而这种地域环境的表现形式主要体现在村落的空间序列和村落形态中。在实景三维模型中，综合村落与水系、山体、农田的位置关系，将金寨县美丽乡村的空间序列主要分为“村落+山+田+水”“村落+山+田”“村落+水+田”以及“村落+山+水”4种类型，村落、山体、水系、农田4者之间关系密切，形成的空间序列相互制约相互发展。

村落所处的地形从另一方面影响了村落的形态，而相同形态的村落在景观特征上具有一定的相似性。为了探究相同形态村落景观的规律，根据村落外轮廓形状，结合村落空间的离散情况，将村落分为聚块状、散团状、带状和组合状4种类型(图2)。散团状村落空间较为离散，村落表现出了强烈的单中心聚集模式[19]。带状村落在美丽乡村中沿道路和河道呈带状走向，多处于山谷地带。聚块状村落与散团状村落在地形上都处于坡度较小的区域，但形成了多中心聚集模式。由于村落顺应地形而建，因此在村落中形成了由带状和散团状、带状与聚块状等不同形态组合的村落，在外形轮廓上兼具带状与团块状的特征，形成了组合状村落。

图2 村落形态分类示意

2.2 村落景观分类从中微观的角度出发，将村落景观分为生活空间景观、生态空间景观与生产空间景观。在生活空间景观中基于村民日常活动的场所的差异性，将其划分为建筑院落景观、公共场所景观与道路空间景观。同时在道路空间景观中根据道路与沿路植被、建筑等情况将道路空间归类为封闭型、半封闭型与开阔型3种类型。封闭型道路是道路两侧皆被房屋建筑所围合，半封闭道路是在道路某一侧存在房屋建筑。而自然型街巷是道路两侧皆无建筑物，主要以道路两侧植被为主。

在生态景观中根据村落与周边环境的自然属性，将生态景观划分为村落绿化景观与沟渠池塘等水生景观。村落的生产空间景观主要由农田景观与经济作物种植景观组成。在农田景观中又可根据田地的形状与所处地势情况将农田景观分为平整型、阶梯型和复合型农田景观。金寨县经济作物种类众多，不同的经济作物景观具有一定的差异性，为了便于分析归纳，选择经济作物种植最广的茶叶作为经济作物种植景观代表。

2.3 村落景观结构量化指标分析村落景观对美丽乡村的景观特征起着关键的影响作用，为进一步探究金寨县美丽乡村的景观特征规律，根据实景三维模型的可量测、高精度的特性，结合传统的村落量化方法，该研究选取生活空间景观中的建筑院落、村落可理解度以及道路空间等指标，对村落景观特征进行量化分析。

2.3.1庭院空间。庭院面积在村落农宅中的比例是村落聚落空间形态特征的重要评价方式，庭院空间率的大小在一定程度上体现了村落内部的离散程度[20]。在实景三维模型中，借助DP-mapper软件对24个三维模型进行线上测图，获取村落单体建筑与庭院面积大小(图3)。庭院空间率公式为：

图3 DP-mapper线上测图

(1)

式中：G为庭院空间率；G1为庭院面积；G2为建筑平面面积。

2.3.2道路空间。曲折性是乡村聚落道路形态的重要特征，因此重新准确认识美丽乡村道路区别于其他乡村道路的曲折特征，有助于抓住乡村形态特质[21]。在DP-mapper中根据道路情况，依照道路中线获取道路的长度、转折点等信息。道路直线率计算公式为：

T=l/L

(2)

式中：T为道路直线率；l为道路端点直线距离；L为街巷实际长度。

实际上由于村落面积较小，房屋数量等因素限制,与传统村落不同金寨县美丽乡村中并无成形的街巷出现，借鉴街巷空间的尺度分析方法对道路空间进行尺度分析。空间尺度主要是空间水平和竖直尺度之间的关系[22],在实景三维模型中可直接量测出道路宽度与道路两侧建筑高度的比值，通过比值的大小反映出道路空间的尺度情况(图4)。

图4 道路宽度与沿路建筑高度量测示意

2.3.3村落空间协调性。村落的可理解度衡量了村落局部空间结构对整体空间结构的反映情况，可理解度高表明通过局部空间能更好认识全局空间[23]。利用实景三维模型在测图软件中绘出村落的轴线图，将绘制好的轴线图导入Depthmap中进行运算，通过分析变量来描述村落空间的属性。

3 结果与分析

3.1 村域景观特征提取结果与分析根据实景三维模型结合村落形态的分类，在24个样本村落中通过目视解译的方法可以得出，呈带状分布的村落6个，呈散团状分布的村落11个，呈聚块状村落3个，组合状4个。散团状村落多分布于地形平坦地区，受地形环境约束较小，村民生活、生产可利用土地面积较大，沟通交流也更加便利，村落整体空间较为宜居，因此美丽乡村在建设过程中易形成散团状村落。值得一提的是由于乡村规划整合，原本在山间坡地进行造地居住呈散点状的村落已经在美丽乡村中消失。

从村落所处的空间序列角度来看，村落空间序列呈现多样化的分布特征。村落自身与周围山水林田紧密结合，村落通过空间序列关系将外部环境引入村落内部(图5)。在实景三维模型中通过调整模型角度，发现村落的整体立面景观受到村落周边的山水林田的影响，立面轮廓线和背景由山林构成，同时水系、农田成为村落立面景观的前景衬托，整体呈现较好的景观效果[24]。

图5 空间序列关系

3.2 村落景观特征提取结果与分析

3.2.1生活空间景观。

3.2.1.1建筑院落。房屋建筑作为与村民生活最为密切联系的单元，对村落景观有着重要的影响作用。金寨县的民居建筑总体上属于皖西风貌，特殊地理位置使当地的建筑融合了南北地区的不同特色，房屋的建筑样式简洁美观，墙体以白色为主，屋顶坡度较大，主要以红色为主，部分采用灰色与山体自然风貌融合协调一致。

院落空间是建筑和公共空间之间的过渡地带,不同形态村落的院落大小存在一定的差异。对不同形态村落在DP-mapper中进行测图，获取单体建筑与庭院面积获得结果。不同村落形态庭院空间率情况为：带状0.376、散团状0.453、聚块状0.406、组合状0.446。

从总体结果来看，金寨县美丽乡村的庭院空间率与普通村落相比处于较高的水平[25]。由于带状村落主要沿国道或省道等主要道路分布，房屋之间彼此相邻，其在房屋建成之后庭院拓展方向主要向前后沿伸，无法向左右方向拓展，因此庭院空间率较低。聚块状村落聚落密度较高，庭院可沿伸空间较小，但相比带状村落仍有左右方向的拓展空间，因此相比于带状村落，聚块状村落的庭院空间率较高。同理在聚落密度相对较低的散团状村落中庭院面积最大。

3.2.1.2道路空间。道路作为村落景观的骨架，具有联系村落、承载公共生活的重要功能。根据在线测图所得数据分析(表2)，在道路空间中带状村落空间尺度最大，这是由于带状村落多分布于省道或国道两侧，其道路本身较宽，同时由于大型车辆较多，出于安全考虑村民在建设房屋时会适当远离道路，空间逐渐扩张后，使其成为了围合感较弱的拓展性空间[26]。村落的用地情况某种程度上也决定了道路空间的尺度情况。当村落空间较为离散时，道路空间的尺度也就越大，因此散团状村落道路空间相较聚块状村落有一定的提升。对道路曲折性的认识有助于保护和延续美丽乡村特有的风貌，避免乡村面貌的趋同化。对不同形态的村落道路分为主干道与次级道路进行分析，研究美丽乡村道路直线率情况，获取数据如表2所示。

表2 不同村落形态道路空间尺度与道路直线率情况

主干道优先满足交通出行便利程度，因此相较于次级道路直线率较高。聚块状村落中块与块之间大多沿地形蜿蜒曲折分布，因此道路直线率较低，但美丽乡村总体的道路直线率依旧处于较高水平。

3.2.1.3村落可理解度。可理解度体现了村落的整体空间与局部空间一致性关系，其值的大小代表了区域整体的协调性。可理解度为0.5时为分界点，当可理解度>0.5时可理解度较高[27]，村落部分对整体反映较好。不同村落形态类型的村落可理解度为：带状0.319 0、散团状0.383 6、聚块状0.333 0、组合状0.368 0。可以看出金寨县美丽乡村村落可理解度较低，这主要与城镇化进程加快有关。尤其在带状村落中，村落中无成型的街巷系统，空间结构不够完整，因此带状村落空间可理解度相比其他类型更低。

3.2.1.4公共场所景观。金寨县具有“红色故里，将军摇篮”之称，红色文化已经渗透进村落的公共场所景观中，金寨县美丽乡村的公共空间景观多数以红色遗迹或村委会为中心铺开，向外延伸至广场等开阔地带，在广场中多配备健身娱乐器材，在村民日常休闲交往过程中有着重要的作用。

生活空间不仅要满足村民的基本生活，还要提高村民的生活质量。例如在美丽乡村道路直线率的景观特征中，可在确保村民出行便利的情况下，根据自然地形适当地对次级道路进行“曲折化”，增加村落整体美感。因此在进行美丽乡村景观规划时，要从整体性考虑，协调景观之间的影响，结合当地文化特色适地适村的进行设计。

3.2.2生态空间景观。金寨县美丽乡村村落的绿化方式主要分为3种类型，即庭院绿化、道路绿化以及公共场所绿化。院内绿化主要种植以桂花等四季常绿树种为主，宅前种植具有观赏性的灌木、花草等植被；路旁大多种植红叶石楠等易成活、养护成本低的景观树木；在村落公共空间种植乔木和乡土树种，同时搭配种植灌木、草皮，整体绿化环境充满层次感[28]。

从村落生态景观的路径分析，水体作为村落生态环境因子之一，对于调节村落小环境、小气候具有十分重要的作用[29]。对水生景观特征主要从水岸线及水体周边环境以进行探究。村落的水体形式主要分为2种类型，即点状水体与线状水体。线状水体由河渠组成贯穿整个村落，一般位于村落与农田之间，河流进行农田灌溉，同时将生产空间与生活空间协调的衔接。村落内部的池塘呈点状分布，水岸线总体较为圆润，水体周边有种植柳树等绿化树木，与河渠水流之间动静结合，营造出宜人的水系景观形态。

美丽乡村的生态景观基于宜居性的基本要求，对村落生活环境有着极大的改善，因此在进行美丽乡村规划时要注意营造绿色发展、生态和谐的村落氛围，为村民提供良好的居住环境。

3.2.3生产空间景观。在农田景观中，景观特征主要表现在农田景观空间层次、农田景观整洁度等方面[30]。由于金寨县地形地貌复杂多样，因此也产生了不同形式的农业种植景观。平整型农田景观大多分布在平坦的平原地区由规则块状农田组成，与有序的民居建筑形成了协调的空间格局。梯田型农田景观是指在坡地上分段沿等高线方向建造的阶梯式田地，具有蓄水、保土、增产的重要作用[31]。它们与山体地形的结合更加紧密。而复合型景观则是规整地块与阶梯型地块相互交织产生的生产景观。

金寨县的经济作物主要为茶叶，在茶叶种植景观中，茶畦沿山体等高线布设横向呈现出线条纹理形势，营造出了充满乡土田园气息的村落景观，同时也利用茶叶种植，建成了以茶旅结合为主导产业的美丽乡村建设典范。对突破农业单一产业禁锢，促进产业融合具有重要作用[32]。

4 总结

美丽乡村景观建设是一项复杂的多元化工程，在美丽乡村建设规划中需要多角度多维度地对村落景观美学、宜居性等方面进行研究。该研究采用实景三维的方法，对金寨县美丽乡村景观进行了从宏观到微观层面的评价研究，基于景观要素的综合分析的方法，界定了金寨县美丽乡村空间序列空间形态，以及村落“三生空间”景观的结构特征、布局方式与空间尺度，确定了金寨县美丽乡村景观的空间适宜、形式多样、生活宜居、生态和谐等特征。在日后的美丽乡村建设中，关注生活空间的同时，应注重生产与生态空间景观的挖掘。随着乡村景观建设的不断深入，新的研究方法不断出现，不同地区风土人情也具有差异性，要做好景观规划，及时对美丽乡村景观研究的方法和体系进行更新调整。