林业科学  2003, Vol. 39 Issue (4): 59-66   PDF    
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陈鑫峰, 贾黎明.
Jia Liming, Chen Xinfeng.
京西山区森林林内景观评价研究
RESEARCH ON EVALUATION OF IN-FOREST LANDSCAPES IN WEST BEIJING MOUNTAIN AREA
林业科学, 2003, 39(4): 59-66.
Scientia Silvae Sinicae, 2003, 39(4): 59-66.

文章历史

收稿日期:2002-12-30

作者相关文章

陈鑫峰
贾黎明

京西山区森林林内景观评价研究
陈鑫峰1, 贾黎明2     
1. 国家林业局森林公园管理办公室 北京 100714;
2. 北京林业大学研究生院 北京 100083
摘要: 以京西山区主要林内景观类型为评价对象,共收集了44个有代表性的林内景观图片和相关资料,采用大众评判法获得公众对每个林内景观的喜好度值,然后用多元数量化理论Ⅰ模型建立喜好度与15个景观要素间的回归关系。建模结果显示,就该区域而言,影响林内景观质量的主要因子有6个,即:树干形态、枯树倒木、树干排列、林下层总盖度、林下层统一度和坡度。文中对有关外业工作的规范、受评景观的基本特征、景观要素分解、评判方法等作了详细的说明,并对建模结果进行了分析。
关键词:林内景观    评价    景观评判    景观要素    模型    
RESEARCH ON EVALUATION OF IN-FOREST LANDSCAPES IN WEST BEIJING MOUNTAIN AREA
Jia Liming1, Chen Xinfeng2     
1. The administrative office of forest park, State Forestry Administration Beijing 100714;
2. Graduate School, Beijing Forestry University Beijing 100083
Abstract: The evaluation of main types of in-forest landscapes in the mountain area of west Beijing was conducted, 44 representative photoes of in-forest landscapes and interrelated material were collected. The Public Judgment Method was adopted in acquiring the likeliness values to every in-forest landscape. Then the empirical model between likeliness values and 15 constituting elements was established by using Polybasic Mathematical Theory Ⅰ. The model showed that, the main factors which effect the quality of in-forest landscapes most efficiently were: form of trunks, dead trees & fallen woods, arrangement of trunks, coverage of ground plants, uniformity of ground plants, degree of slope. Besides, the method of field work, the decomposition of in-forest landscape elements, the general characteristics of judged landscapes, procedure of landscape judgment were stated in detail, and the conclusion of evaluation was also analyzed.
Key words: In-forest landscape    Evaluation    Landscape judgment    Landscape element    Model    

森林景观评价研究是一项十分复杂的工作,因为森林景观之美是多形态、多成分、多层次的。作者在“森林美剖析——主论森林植物的形式美”(陈鑫峰,2001)一文中,分析了森林植物景观自然美的特征,并将距离和审美对象尺度两者相结合把森林植物景观区分为7个层次,即:细部景观、个体景观、林内景观、林道景观、近景观、中景观和远景观。每一个层次的景观都有其不同的构景要素,所以试图对各种层次的森林植物景观建立起一套统一的评价指标体系是不现实的。鉴于此,对森林植物景观的评价应该首先明确其评价对象的层次归属,也只有这样,其评价结果才能更好地指导生产实践。在这种思想指导下,作者对京西山区主要森林植被的景观价值进行了评价。本文只阐述对林内景观的评价部分,希望这项工作将对今后的森林景观评价和风景林经营管理提供帮助。

1 景观评价对象

共选择了44个景观作为林内景观评价的对象(表 1)。绝大部分景观取自京西山区,同时也融入了少量太行山其它地区的景观资料,目的是为了丰富样本的变化,使其更具系统性,以方便探索林内景观价值的变化规律。

表 1 44个林内景观概况 Tab.1 General situation of 44 in-forest landscapes
2 取样规范 2.1 摄影规范

(1) 选择林相比较均一的林分;(2)尽量在没有光斑并且林内光线充足的条件下拍摄,不使用闪光灯;(3)拍摄者直立拍摄,镜头位置与双眼一般高,镜头方向大致与坡面平行;(4)由于京西山区的林分大多数密度较大,很多林分在标准镜头下只能拍下几截树干,为了更好地反映林内景观的面貌,本项工作中一律采用广角(28 mm)拍摄;(5)尽量避免将人、野生动物、仪器设备、裸岩和道路等非林分结构因子拍摄在内;(6)一律采用横向拍摄,避免竖向拍摄;(7)始终使用柯达100彩色胶卷。

2.2 样地调查规范

样地调查以能客观反映所拍摄景观的整体特征为原则。调查面积视林分特征而定,对于密度大而且均一性强的林分采用较小的样地,而对于密度小或者变异较大(主要是胸径的变异)的林分则采用较大的样地。原则上要求每个样地上的立木数在30株以上。详细记录林分的地形因子、结构因子、测树因子和样地面积等内容。

3 景观评判 3.1 评判者

前人对于不同群体的审美差异问题已做过大量的研究,而几乎所有的研究都表明,不同群体的评判者在审美态度上没有实质上的差异。尽管有的研究表明,不同群体在审美尺度上存在差异,风景专家的审美标准往往比较严格并且更加稳定,而公众的审美标准通常较低并且波动性较大,但这种差异不至于影响到评判结果的价值,因为评判的目的并不是为了弄清楚某一景观在人们眼中的得分值,而是为了掌握不同景观在人们眼中的质量差异,以便于为生产实践提供理论依据。所以,从20世纪80年代后期开始,很多有关森林景观的评价工作已不再专门对评判群体的审美差异性进行探讨,而是根据方便来选择评判群体(王雁,1999)。鉴于此,本项工作以63名大学生作为评判者,这些学生分别来自北京林业大学林学、森林旅游、环境、林业经济管理等多个专业。

3.2 评判方法 3.2.1 评判方式

由于现场评判的难度很大,尤其是本项研究中用于评判的景观取之于一个广大的区域,海拔跨度数千米,要想让同一评判者对所有这些景观进行现场评判几乎是不可能的。另一方面,前人的大量研究表明,室内评判和现场评判之间没有显著差异(王雁,1999),所以本项研究也选用幻灯评判(By-Slide)方式。

特别需要强调的是,在本项工作中仅用1张照片代表 1个景观,而不象Daniel等人那样,用很多照片来反应同一个景观的特征(Daniel, 1976)。这主要是出于以下考虑:

(1) 可行性方面  ①在国外的很多研究中都采用划取大面积景观样地的方法,通常在一大片林子中划出1英亩(4 047 m2)作为景观样地,再在这1英亩中选择多个小景(scene)样点。而京西山区的地形复杂,群落变异大,斑块相对细碎,采用这种做法是不可行的;②本项研究是对京西山区的各种主要森林植物景观进行评价,景观类型很多,不象国外研究中一般都对同一类型的景观(如黄松林)进行评价,在如此丰富的景观类型中再布设大量的小景样点不仅在野外工作上是困难的,更重要的是评判者要聚精会神地面对上千张幻灯片,这种疲劳作业无法保证景观评判的可靠性。

(2) 科学性方面  ①评判中要求每个景观是相对均质的,如果同一片林子的不同小景有明显的结构差异,那么就应该当作不同的景观来看待;②既然景观是相对均质的,那么评判者对其中不同小景的反应值是比较稳定的,这一点实际上正是大众评判法的基石。

(3) 出发点的差异  国外的不少研究是基于这样一个出发点:对于现有的分布在不同区域的几片林子,想了解它们在公众眼中的价值,这样在评价中就势必以这些林子为起点,而考虑到每片林子也存在一定的结构差异,所以,就只能通过多点抽样才能保证评价的科学性。而本项研究不是以某些林子为出发点,而是从各种具体景的差异入手,希望掌握林分各种变化(如树种、结构等)对人们审美态度的影响,以便为今后的林分经营实践提供参考依据,鉴于这种出发点,把林分的结构变异作为同一景观的变异来处理是没有意义的。

3.2.2 反应尺度

前人在森林景观评价中曾经使用过多种反应尺度,从分制来说,较多使用的有5分制、7分制和10分制;从衡量标准来说,有的采用喜好度,如喜欢和不喜欢,有的采用美景度,如漂亮和不漂亮。本次研究中采用了7分制,作者认为7分制更符合人们对事物的评判尺度,评判者比较容易掌握,并有利于评判者保持审美尺度的稳定性。作者选择了喜好度作为衡量指标,即极喜欢、很喜欢、喜欢、一般、不喜欢、很不喜欢、极不喜欢,因为对于林内景观来说,仅仅漂亮是不够的,更重要的是什么样的林内景观更能吸引人们进入,并获得理想的游憩体验。与上述7级衡量标准对应的得分值依次为3、2、1、0、-1、-2、-3,采用正、负数来表示比较符合人们的习惯,人们通常用负数来表示反面的、不喜欢的东西,用正数来表示正面的、喜欢的东西。

3.2.3 评判步骤

(1) 将所有幻灯片编号,然后按随机次序放入幻灯槽中,并记录下各幻灯片的序列号。要求随机次序是为了避免同类景观连续出现,那样会降低评判者的感知敏感度。

(2) 评判开始前先向评判者作简要说明,这种说明不涉及有关评判对象的细节,如拍摄地、树种、卫生状况等,因为对细节的说明有可能使评判者产生趋向性。Daniel和Boster在评判前首先采用了“标准化说明”(Daniel, 1976),这种做法一直被广泛延用。作者在评判工作中也采用了“标准化说明”,其内容如下:

随着人们生活水平的提高,越来越多的人渴望投入大自然的怀抱。特别是大城市的居民,他们在享受现代文明的同时,也为日益严重的“城市问题”(如拥挤、喧嚣、空气污染、工作紧张等)所困扰,工作、学习之余能够去领略一番大自然赐予的清新和宁静已成为大家共同的心愿,而走进森林是达成这种心愿的最理想的方式之一。那么怎样的林分更为大众所喜爱呢?这正是我们目前研究的课题。

在此,首先感谢您的热情参与,因为您将给我们提供宝贵的第一手资料。我们希望您对以下的一组林内风景作出评价(见评价反应表),为了保证评价的有效性,我们希望您注意以下两点:

A  每一张照片代表一类林内风景,请不要把它们当作艺术品来衡量,而是想象当您走进这些林子时将会是怎样的一种感受;

B  每一张照片的观看时间请不要超过10秒钟。

您还有问题吗?如果没有,那我们就进林子吧!

(3) 快速地放一部分与评判对象类似的幻灯片,以便让评判者对将要评判的景观类型有一些概念,并想象如何在7分制下给这些景观打分。

(4) 正式放映受评景观的幻灯片,每张幻灯片放映时间为10秒钟,评判者按幻灯片次序在评判反应表上记录对每个景观的反应值。

4 景观要素分解

本次研究中,我们选择了15个林内景观因素作为评判模型的项目库(见表 2),其中10个因素为定性项目,5个因素为定量项目。

表 2 林内景的景观要素分解表 Tab.2 Decomposition of scenic elements of in-forest landscape
5 数据处理 5.1 野外调查数据统计

对44个样地调查资料计算其统计量,包括平均胸径、胸径变异系数、平均枝下高和密度等。

5.2 评判等级值标准化

鉴于个体审美尺度的差异,对评判等级值进行标准化是有必要的。在本项工作中,采用传统的标准化方法对评判值进行标准化,即:

式中,Zij为第j评判者对第i个景观的评判标准化值;Rij为第j评判者对第i个景观的评判等级值;Rj为第j评判者所有评判值的平均值;Sj为第j评判者的评判值的标准差。

将同一景观的所有标准化得分值求平均即得到该景观的标准化得分值(见表 3),该值将作为建立模型时的因变量。

表 3 林内景各景观标准化得分值 Tab.3 Standardized values of in-forest landscapes(SV)
5.3 景观要素值汇总

对于定性因子,直接以类目编号作为其项目的反应值,而定量因子则直接采用已获得的统计量或原始数据值。

6 模型建立和结果分析 6.1 建模方法

用各景观的标准化得分值为因变量,以各景观的要素值(包括定性和定量)为自变量,用“多元数量化模型Ⅰ”程序建立模型。

在建模过程中逐步剔除一些不太重要的因子,最后,把对Z值贡献较大的因子保留下来,作为各类型景观模型的自变量。在模型建立过程中,综合运用以下原则:(1)优先删除偏相关系数小的因子;(2)充分考虑自变量间的多重共线性关系,尽量使模型变量具有良好的独立性;(3)优先保留可确定性和可解释性更好的因子;(4)尽量减少建模因子的数量。

6.2 模型的建立与分析 6.2.1 建模结果

经项目筛选,从15个预选项目中选出6个项目作为林内景观模型的预测变量(表 4)。

表 4 建模运算结果 Tab.4 Operational result of establishing model

用6个项目建立的林内景观模型为:

其中各类目得分值及项目得分范围见表 5

表 5 项目得分表 Tab.5 Values of items
6.2.2 模型检验

表 4可知,复相关系数R=0.824 6,n=44,m=6,求得t=8.745 7,而t0.01(36)=2.722 4,由于tt0.01(36),所以筛选出的6因子与林内景观喜好度之间具有极显著相关性。

6.2.3 结果分析

表 5可以看到,在5个定性项目中,对喜好度贡献最大的是“林下层统一度”,其次是“枯树倒木”,然后依次为“灌木和草本总覆盖度”、“树干排列”和“树干形态”。从6项目的回归系数中可以看到人们对林内景观的喜好度具有如下变化规律:

(1) 从“树干形态”来看,以“通直”干形最好,“弯曲”干形最差。这是因为干形通直的林内景观在整体上给人一种挺拔、整齐之美,而弯曲的干形使景观整体显得很杂乱,有序度很低。另外,干形通直的林分往往具有较好的通视性和可及性。

(2) 从“枯树倒木”来看,明显的枯树倒木降低了景观的喜好度值,这说明人们更喜欢那些充满朝气的林分景观。

(3)“树干排列”方式以“自由式”最好,“规则式”次之,“丛状”最差。这是由于“自由式”排列最活泼自然,而“规则式”排列显得有些呆板,但由于其产生的几何美也能为人们普遍接受(从回归系数可以看到,“自由式”和“规则式”两种排列方式对喜好度的影响差异不大);而“丛状”的树干排列往往产生杂乱的线形,并且最容易阻碍人们的视线,所以是大家最不喜欢的一种树干排列方式。

(4) 从“林下层总盖度”来看,以“>50%”最好,其次是“完全覆盖”,最后是“<50%”和“几乎完全裸露”。从总体上看,林下灌草的覆盖度高有利于提高喜好度,覆盖度越低,喜好度也越低。但过于稠密的灌木层可能会产生以下一些结果:①使景观显得过于荒凉;②严重阻碍视线;③林内可及性差。

(5) 从“林下层统一度”来看,整齐的林下状况能显著地提高其景观的喜好度。这里有一点要强调,“林下统一度”与“林下层总盖度”没有必然的联系,没有灌木层和草本层时林下也可能很整齐,如铺满落叶的栎树林和油松林下就属于这种情况。

(6) 坡度越大,喜好度越低。

另外,有一点需要特别说明,在运算过程中发现,虽然“平均胸径”与喜好度之间呈正相关,但其偏相关系数非常小,这是由抽样总体的特征决定的,因为在这个总体中没有径级很大的林分,林分平均胸径基本上都在10~20 cm之间,所以还不能充分表达出径级大小对喜好度的影响。正是因为考虑到这一点,作者在评判中加上了两个参考景观(都是原始林,林木胸径大多在40 cm以上),结果是,这两个景观都获得了很高的喜好度值(0.78,0.74)。所以说胸径对林内景观的贡献是毋容置疑的。

本次评判结果还表明,“胸径变异系数”对喜好度的贡献不大,这说明在林内景观建设中不必刻意追求林木胸径的一致性或变异性。

参考文献(References)
陈鑫峰. 2000. 国内外对森林景观评价与经营技术研究. 世界林业研究, (5): 31-38. DOI:10.3969/j.issn.1001-4241.2000.05.006
陈鑫峰, 王雁. 2001. 森林美剖析—主论森林植物的形式美. 林业科学, 37(2): 122-130. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.2001.02.020
王雁, 陈鑫峰. 1999. 心理物理学方法在国外森林景观评价中的应用. 林业科学, 35(5): 110-117. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.1999.05.020
Daniel T C, Boster R S.Measuring landscape esthetics: The scenic beauty estimation method.USDA Forest Serv Res Pap RM-167, 66P.Rocky Mtn Forest and Range Exp Stn, Fort Collins, Colo.1976