景观特征评估方法的分类及应用展望
2023-11-30王鑫唐孝祥白颖徐应锦
王鑫 唐孝祥* 白颖 徐应锦
全球城市化对地域景观造成了巨大压力,世界各国迫切需要兼顾景观多样性保护和土地资源可持续利用的规划管理方法,而综合土地管理的“景观特征评估”最近在科学文献和国际论坛上都受到了广泛的关注。参考科学文献和政策文件可以发现,尽管所有的景观特征评估方法都通过类型学将复杂、多样和连续的景观简化成适合管理和研究交流的空间单元,但不同的景观特征评估方法都偏爱和强调国家文化和地理背景中最常见的或与地区特征最为相关的景观特征[1-2]。因此,描述景观特征的众多评估方法在不同国家和地区得到使用,证明了不存在唯一正确的评估方法策略[3]。过往的研究按学科传统将景观特征评估分为2种不同的方法——根植于自然科学的方法[4]和根植于艺术、人文学科的方法[5]。由于评估方法在不同学科传统下不断发展,各种方法在景观概念的应用、客观程度以及评估过程中对不同景观元素的考虑程度都有所不同,这可以归因于具体方法论下评估方法的差异,值得深入研究。
对景观类型和特征进行系统性认知,是中国地域景观传承、延续、保护和发展的关键性前提。目前中国亟待解决理论研究发展缓、实践应用水平低的现实问题。通过系统性综述法对国内外景观特征评估研究的策略方法进行回顾,揭示现阶段景观特征评估方法的主要类型及方法学特征,以期为构建中国景观特征评估体系和景观政策框架提供参考和借鉴。
1 研究材料与方法
1.1 文献审查方法的选择
采用系统性文献综述法不仅能够确保文献的筛选和分析过程科学严谨,更重要的是可以提供更全面和广泛的视角,揭示出景观特征评估研究领域的趋势和共性。以下主题名称出现在已见刊论文、专著及有影响力的指南、手册和指导材料的标题、关键词和摘要中:“景观特征(评估)”“景观特质(评估)”和“风景资源(评估)”。资料获取途径主要选定中国知网和科学引文数据库(Web of Science)。从近25年695篇潜在的相关参考文献中,筛选出57份满足以下5项标准的文献集合进行系统回顾(图1):1)公开获取,以数字形式提供;2)用中文或英文编写;3)1997—2022年出版;4)明确旨在根据景观要素的内容对景观特征进行识别、分类或更广泛的描述;5)将特定研究区域划分为离散的景观单元。标准1排除了内部会议刊印的文献,标准2、3分别限定了文献审查的对象范围和时间范围,标准4将仅限于景观价值判断或使用景观的极少数选定方面来描述的方法排除[6],标准5将不以空间形式或离散单元表达的研究方法排除[7]。尽管通过限定标准筛选的文献集合并不能涵盖所有的评估方法,但这一集合对于研究当代景观特征评估所采用的主要方法具有典型性和代表性,足以分析方法之间的关系。
1 景观特征评估方法研究系统性综述框架Systematic review framework for research on landscape character assessment methods
1.2 用于描述方法的变量
为揭示研究材料中所采用的景观特征评估方法的基本特征,本研究采用统计分析的方式,审查57篇文献的基本信息以及使用指标的类型和数量。为科学、全面、直观地解读文献集合的变化模式,在分析之前,首先将相关度强且表达相近的指标合并,如湖泊、河流、湿地和冰川等合并为水文。因此,审查结果被合并统计为7个主要变量,28个次要变量(表1)。其中,前5个次要变量为连续变量,说明文献集合涵盖了近25年31个国家和地区,研究范围从地方尺度到横跨国境,研究客观程度(均值0.72)包括从基于专家的解释性方法到基于严格统计分析方法的整个范围。其余23个次要变量均为二元变量。基于类型学,通过最终评估结果将它们划分为2组,0描述一般地理现象的规范类型学和1描述单个区域特征的具体地理学[8];空间单位根据使用的方法划分为0标准栅格单元和1矢量多边形;其余次要变量均以评估过程中1使用或0未使用进行统计。初步统计可以发现,地理环境变量中的地形(89%)和水文(79%)是识别景观单元最常用的变量;植被(77%)是常用的生态景观变量;土地覆盖(77%)是常用的土地利用变量;文化遗产(47%)、开放性(51%)分别是常用的社会文化变量和景观感知变量。
表1 用于表征景观特征评估方法的变量Tab.1 Variables used to characterize landscape character assessment methods
1.3 模糊聚类分析的结果
通过SPSS 20软件将57组数据进行进一步模糊聚类分析,当欧氏距离取16时可以明显划分出4个类群(图2)。从排序图的变化(图3)可以看出,4种方法学属性之间的差异是渐进的和多维的,这种差异明显表现在客观程度和评估过程中涉及的各种变量上,揭示了评估方法在不同学科传统下对于景观概念的某些方面具有偏向性。由此可以识别和讨论4种主要的景观特征评估方法。
2 模糊聚类分析树状图Tree diagram of fuzzy cluster analysis
3 分类变量统计Classification variable statistics
第一种方法(37%)与整体景观概念相关,由直观解释性方法组成,可以被称作整体性(holistic)景观特征评估方法。该方法试图在评估过程中纳入景观的许多方面,包括地理生态、历史文化和结构变化等,甚至还包括对景观的感受、记忆和联想[9]。第二种方法(26%)采用了生物物理学的景观概念,此方法将景观定义为相互作用的空间斑块或生态系统组成,表征了景观范式和生物物理范式之间的潜在关系,因而也被称作生物物理(biophysical)景观特征评估法[10]。该方法建立了一种基于地点的框架,用于捕捉不同特征之间的关系以及生物多样性潜力。第三种方法(21%)反映了美学传统下对景观概念的理解,被命名为视觉(visual)景观特征评估法[11]。它超越了景观只是美学和视觉舒适性问题的观点,提供了一种将环境概念化的综合方式,并且被认为可以提供一个有效的空间框架来思考范围广泛的环境、土地利用和发展问题[12]。第四种方法(16%)从历史考古学的角度将景观视作在社会历史发展过程中,文化元素和物质元素相互作用的产物。该方法认为景观不是绝对或固定的,而是取决于特定的历史背景和意义的。因此,评估过程通过寻找垂直的时间深度开展工作,试图更好地诠释景观的演变和文化意义,被学界公认为历史(historical)景观特征评估法[13-14]。
2 主要评估方法的指标体系及实践应用
2.1 整体性景观特征评估法
整体性景观特征评估法的分类体系始于收集、同化和定义与景观特征指标相关的信息,通过规范类型学(48%)或具体地理学(52%)评估构成景观特征的指标以确定不同的景观类型。景观类型描述一般由地理环境变量、土地利用变量和社会文化变量组合定义。地形(95%)、水文(76%)、地貌(62%)和土壤(38%)是识别景观单元的常用变量(图4),它们通常不会因为人类影响而改变,是促成景观特征最具影响力的因素[15]。土地覆盖(71%)、建筑物及基础设施(67%)、农田(43%)、文化遗产(38%)和场所感(29%)等变量反映了人类对景观的影响,它们为景观特征分类提供基本的描述信息。
4 整体性景观特征评估指标选取Selection of indicators for holistic landscape character assessment
该方法适用于各种尺度,但研究表明,仅少数国家(14%)通过权威性导则完成了国境范围内的评估工作,多数研究仍集中于区域尺度(47%)和地方尺度(39%)的探索。英国最早在全国范围内完成了景观特征评估工作。3种不同尺度的评估结合在一起,共同形成了一个嵌套的系列或层次结构,每一级的评估都为上一级的评估增加了更多的细节(图5)。国家景观特征图覆盖了整个国土范围,以识别景观特征的广泛变化模式,是指导下一层级进行景观特征评估的基础框架。区域景观特征图则是在广泛的景观特征模式中,进一步识别出较细致景观特征变化,建立更细的景观特征区划。而地方景观特征图的关键在于将该区域置于区域特征评估的背景中,以更精细的比例绘制景观特征区域,或描述影响该区域特征的单个元素来增加细节。
5 英国整体性景观特征评估的嵌套关系Nested relationship of holistic landscape character assessment in UK
该方法在《欧洲景观公约》的指导下编制了系统的导则[16],被欧洲(34%)、亚洲(29%)和地中海南部(19%)等国家及地区[17-20]广泛应用于各种尺度和类型的景观特征评估过程中,包括乡村景观、城市景观和国家公园、海洋景观等[21-25],以识别区域景观的独特特征、价值和潜在问题,从而帮助规划、设计和管理人员做出合理的决策。
2.2 生物物理景观特征评估法
生物物理景观特征评估法的分类、指标和实施步骤更接近于“参数化”的过程,主要是对观测单元样本中的景观元素组成进行统计分析,主观性仅限于输入变量的选择和定义,以及统计方法的选择。该方法将景观划分为固定的空间单元,并尽可能多地搜集单元内广泛的生态景观、土地利用和地理环境变量数据集作为评估过程的基础,常用指标包括景观生态度量(100%)、生物多样性(93%)、土地覆盖(93%)、地形(73%)和水文(73%)等(图6)。再对数据进行多元统计分析,将具有相似特征的景观单元分组为一般景观类型或特定区域[26-29]。
6 生物物理景观特征评估指标选取Selection of indicators for biophysical landscape character assessment
该方法目前被广泛用于区域尺度(60%)和地方尺度(33%)的研究和实践中,而国家尺度(7%)的研究仍旧处于理论探索阶段。数据信息的获取是影响其可操作性的决定性因素,常用的方法包括遥感数据和地理信息系统技术、区域增长技术等,然而上述方法缺乏统一的设计导则和理论研究,导致国家尺度下不同景观类型难以具备可比性。欧洲景观特征倡议(European Landscape Character Initiative)采用覆盖了整个欧洲专题数据集参数分类的欧洲景观地图(European Landscape Map),并收集了几个国家和区域景观类型用以验证。研究发现,由于采用的分析方法、数据来源和技术手段不同,区域之间存在景观分类标准不统一的问题[30],导致该方法在国家尺度的操作实践面临着较大的挑战。
该方法已被欧洲(54%)和亚洲(23%)各国广泛应用于水资源环境管理、城镇土地利用管理以及风景区和国家公园景观战略[31],如《欧洲水框架指令》《波罗的海行动计划》、苏格兰土地利用战略和日韩可持续土地利用管理等,以揭示景观的生态功能、动态变化以及人类活动对景观的影响,为决策者提供科学依据和环境保护建议。
2.3 视觉景观特征评估法
视觉景观特征评估法的指标体系源自景观美学、景观感知和景观偏好理论,这些理论帮助确定描述景观视觉特征的关键视觉概念[32]。这些视觉概念共同指导了景观感知、地理环境和土地利用变量的选取,如连贯性(92%)、丰富性(92%)、地形(92%)、水文(83%)和土地覆盖(50%)等(图7),景观评估过程通过视觉概念来描述景观的不同特征。如在西班牙马德里地区高速公路、瑞典的255号公路自行车道和伊比利亚半岛中部的研究案例[33-34]中,以相关的视觉概念为基础框架,界定出景观特征值用以描述分析。
7 视觉景观特征评估指标选取Selection of indicators for visual landscape character assessment
该方法通常采用现场图片、航空照片、地图信息等数据源进行评估,使得该方法在地方尺度及更小的单个项目尺度(69%)更为合理和有效。照片数据可以直接明确所代表景观中的视觉指示值,反映特定特征的状态或存在的更详细信息。借助土地覆盖数据可以将领土的物理特征与视觉景观价值相联系,提供监测景观审美价值方面的信息。但这些数据无法充分反映景观在不同空间尺度上的变化,导致该方法对景观空间分析的综合性研究不足,以及在较大尺度范围下评估结果不准确[35]。
该方法目前主要被欧洲各国(60%)应用于需要进行环境影响评估的开发提案和规划项目。在具体评估指南的指导下,英国、匈牙利和瑞典等欧洲国家通过国家法规将其运用于实施涵盖环境影响评估和相关事项的欧盟指令,具体项目包括德拉汉尼[36]、普罗季凡诺夫[37]和谢菲尔德[38]的现代大型风力涡轮机视觉景观特征评估等,旨在确定和评估景观本身作为环境资源的重要性以及项目开发对人们视觉舒适性的影响。
2.4 历史景观特征评估法
历史景观特征评估法的分类不仅与当今景观的物理形式有关,同时包括对过程和实践的解释,通过揭示时间维度的影响,阐释不同景观类型的特征和演变。该方法先通过考古和历史案例研究初步识别出历史景观的时间维度,再进一步通过社会文化、土地利用和地理环境变量进行分类,如历史(100%)、文化遗产(89%)、地貌(78%)和土地覆盖(67%)等(图8),并确定每种类型可能表现出的景观特征。如英国康沃尔郡(Cornwall)、汉普郡(Hampshire)、西米德兰兹郡(West Midlands)在绘制历史景观特征图之前,通过追溯景观的历史发展以确定独特的景观类型和可识别的特征[39]。除此以外,新的技术方法也被用于追溯场地的景观历史,以确定场地的历史景观类型。Turner等通过倒退分析对地中海纳克索斯和色雷斯岛景观历史进行回溯[40],林轶南结合遥感技术和历史文本分析的技术方法对烟台山历史风貌区进行类型划分[41]。
8 历史景观特征评估指标选取Selection of indicators for historical landscape character assessment
该方法更适用于区域尺度(36%)和地方尺度(64%),而国家尺度的历史景观特征类型图通常是由区域尺度拼合而成。各国在具体研究中已经将该方法纳入地区范围进行实践,然而,不同地区通常使用完全不同的历史景观类型列表,来自不同地区的数据很难进行比较,也很难在国土范围内进行特征描述。尽管英国发布了一个模板指南[42],但并没有试图通过统一化的方式阻止该方法的发展,因为作为一个存在许多不同类型的城市和农村景观的国家,拥有应对不同环境的能力被认为是很重要的。如英国赫里福德郡(Herefordshire)[43]、兰开夏郡(Lancashire)[44]和汉普郡[45]尝试了各种不同的尺度和方式来记录和组织与空间数据库相关的解释。
该方法目前已经从早期的乡村景观研究飞速拓展到城市和海洋景观,涵盖了所有景观类型,但研究成果主要集中于欧洲地区(78%)。为满足《历史环境保护法案》的要求,英国(45%)率先在利物浦、谢菲尔德和伯明翰等大城市开展了城市历史景观特征评估项目[46],并在沿海区域开展了历史海景特征评估项目[47]。评估结果使地域景观独特的历史价值得以保留,并在可持续发展的基础上继续传承。
3 景观特征评估方法的发展对中国的启示
3.1 不同方法扬长避短的综合运用
当代景观研究需要跨区域、跨部门合作,综合不同评估方法形成适合中国的评估框架,是实现这一目标的一种方式。研究表明,欧洲各国广泛地运用多种景观特征评估方法,以应对景观多重维度的问题(表2),有效形成对国土景观的跨区域监控和管理[48]。中国国土面积庞大,景观类型众多,因而不同行政职级部门在景观特征评估实践中,需处理好不同尺度层级下景观特征空间分类的衔接。国家层面应从宏观上制定景观评估战略格局和目的,区域层面应侧重跨区域、跨部门的协调性,地方层面应快速把握形态特征和指导具体实施行为。因此,综合运用多种景观特征评估方法形成多尺度分类并构建景观特征GIS数据库,是发挥跨职级、跨部门合作优势的基础。
表2 主要评估理论方法的分析评价Tab.2 Analysis and evaluation of main assessment theories and methods
为搭建适用于中国的景观特征评估方法框架,可以在各地区的具体案例研究中,将4种景观特征评估方法进行综合比较,并不断验证和完善。各国景观特征评估体系的评估实践印证了:应专门针对用户需求进一步补充评估方法,以弥补单一方法的局限性。因此,中国有必要广泛地开展各地区的景观特征评估工作,并针对评估结果的应用成效进一步补充完善。正如英国开展全国范围景观评估工作,发现整体性景观特征评估法在公众参与评估的深度、文化要素的融合以及对历史维度的关注上存在局限。历史景观特征评估法的进一步应用可更为细致地识别场地、居民以及生活方式,同时有助于强化公众参与,补充景观产生和变化的文化背景[49]。
3.2 以实际目的为导向的体系建构
4种景观特征评估方法被广泛应用于各种目的,而明确定义评估的最终目的是影响中国景观特征评估体系的实施、使用以及传播评估结果的关键。景观特征评估都服务于具体目的,评估结果最初可能只用于一个特定的目的,但是随后可能应用于更广泛的用途。此外,最初的目的也可能只是提供景观特征的基本描述,随后才会将结果应用于特定目的。但无论是哪种情况,只有明确景观特征描述成果和满足特定需求成果的区别,从中国的实际国情出发,以评估目的为导向才是方法选择和体系建构的重点所在。
即使采取了特定的景观特征评估方法,面对具体的项目评估实践工作,不同的评估目的往往决定了相应的指标类型。西方各国对具体评估方法的运用是高度分散的,各个州和联邦政府机构针对自己的具体目的进行相应的调整。正如美国联邦林务局和土地管理局都是基于视觉景观特征评估法开发了各自的管理系统,但前者侧重于对敏感受体的景观评估,包括风景区和进行风景体验活动的人,而后者则是评估拟建项目的外观形式,避免其与现有景观形成强烈对比[50]。中国应发挥自身优势,在协调各层级部门开展评估工作时做到统筹管理,保证各层级目标导向一致的同时,兼顾评估目的的复杂性,为各层级设定约束性指标,并协调不同评估结果之间的相互衔接。
3.3 作为实现政策法令的管理工具
了解4种景观特征评估方法的优势,可以为改进中国景观政策框架提供机会,以更好地符合中国法令法规的意图,同时在景观和环境科学相关方面取得突破性进展。景观特征评估方法的运用与发展根植于特定的景观背景和文化传统[51],制定合适的国家及区域层面的景观政策,有助于指导地方层面采取标准化的评估方法并有效实施。当试图理解景观背景下区域差异对评估实施过程中有形和无形变量的影响时(后者涉及民族、历史和文化方面的描述),形成区域层面的景观政策框架,有助于地方机构依据区域的景观目标去评估自身的景观特征,并做出相应的景观决策。正如英国自然资源署为实施2009年《海洋和沿海通道法案》(Marine and Coastal Access Act 2009)和2010年《海洋法案》(Marine Scotland Act 2010)[52]编写了《海景特征评估方法》(An Approach to Seascape Character Assessmant),有效促进了沿海区域实施景观战略和实现综合管理。
同时,将地方景观特征评估纳入国土空间规划基础信息平台[53],中国相关政府部门可将评估结果作为补充规划指南,指导当地规划的建设方向,从而在规划决策中体现专家和社会团体多方的意见。公众参与的过程反映了社会大众对评估结果的认可,有利于规划政策的实施与推广。如英国伯沃斯利(Burwardsley)和韦弗勒姆(Weaverham)[54]2个社区团体撰写的景观特征评估,随后由切斯特市(Chester City)和淡水河谷皇家区议会(Vale Royal District Councils)分别批准为补充规划指导。此外,政府的景观特征评估文件也是提高中国公众景观认知的工具,它为公众接触景观知识、激发景观兴趣提供了潜在机会,为推广景观概念提供了潜力[55]。Butler等[56]认为,英国的各类景观评估文件有助于增强专家、当局和公众之间的多方向知识传播,提升公众的景观意识,并推动形成对景观价值的共同理解。
4 结论
系统审查对快速综合景观特征评估这一特定主题是极为有效的。对国内外57篇景观特征评估文献进行系统性回顾,采用多元统计分析审查不同景观特征评估方法的客观程度以及评估过程中涉及的各类指标,总结出4种主要的景观特征评估方法。研究表明:1)尽管景观通常被视为一个统一的跨学科概念,但由于规定的景观概念、采取的分析手段、选择的变量指标不同,4种主要评估方法之间存在着实质性差异,没有任何一种方法可以在不进行重要性权衡的情况下分析景观的所有维度;2)由于评估方法的选择直接决定最终评估结果在应用目的上的适用性和有效性,因此,需要参考不同的目的和实际用户需求,实现对多种景观特征评估方法的综合运用;3)不同景观特征评估方法的发展和运用根植于特定国家或地区的景观和文化背景,了解4种主要景观特征评估方法各自的方法学特征和优势,有助于推动景观政策框架的形成,以及景观特征评估工作的实施与成果应用。为使评估结果有效应用于景观研究、规划和管理,还应重视测试各种评估工作与中国景观政策目的、国土空间规划体系的相关性、准确性以及可靠性,使评估工作成为实现可持续发展、土地管理和提高公众意识的重要工具,以指导景观管治的具体行动和决策。