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一、引言
對于一個象北京香山這樣一個生態、文化和視知覺都很敏感的地段來說,盡可能地避免景觀改變帶來的沖擊,維護生態、文化及感知過程的安全是非常重要的。有關部門已決定在香山植物園內興建一個以仿真滑雪為主的、餐飲、休閑相配套的全天侯多功能綜合性大型運動場,占地面積6萬平米,這一決策是本工作的一個前提。從風景和環境保護的角度來講,這樣大型項目本身是不適于在上述地段內建設的,對此本文不作討論。但至少有一點是十分明確的,即在這樣一個非常敏感的地段建設大型的體育運動項目必會對香山特有的生態、文化和感知氛圍造成沖擊,所以,系統的景觀分析和評價,以便盡可能減少其對環境的不良沖擊,不但對本項目設計中具有重要意義,對類似項目的規劃也必有可借鑒之處。
自I. McHarg的《依自然而設計》(Design With Nature, 1969)一書問世以來,尊重自然過程進行景觀改變的設計思想已為廣大景觀規劃師所接受,并在現代環境運動中起到了非常重要的作用。McHarg 把這種通過土地的剝層分析,層層疊加,最后確定土地利用的規劃視為人類生態規劃(1981)。這一規劃思想最早可追溯到英國規劃師Patric Geddes(Steiner 等 1987),以后又由哈佛大學景觀設計教育先驅之一Elliot發揚而成為景觀規劃專業之一大特色(Faludi 1987)。因子疊加的規劃模式也因之而產生并在技術上不斷發展。在計算機出現之前,這種疊加過程成功地用透明薄膜來完成(Steinitz,等 1976)。60年代中期,哈佛大學教授Steinitz等開始嘗試將疊加過程通過計算機來完成(Steinitz, 1993),并最終使疊加(overlay)成為地理信息系統的一種基本功能,在一般商業GIS軟件中都可以完成。
盡管在技術上疊加過程可以通過計算機來完成,但將不同的生態、文化和感知過程的信息綜合起來用于景觀的綜合評價和土地的綜合利用,是非常具有挑戰性的,它需要多學科的緊密配合,對各種景觀過程有充分的認識并能通過相應的模型將其表達出來。這種挑戰性集中反映在:土地是有限的,我們不能指望用大量的土地來維護或控制某種過程。因此,一個關鍵性的問題是如何用盡可能少的土地來最有效地維護某種景觀過程的健康和安全。景觀安全格局理論和方法在解決這一問題上已作了一些嘗試(Yu 1996, 俞孔堅 1998)。該方法強調,景觀中存在著一些戰略性的組分和空間關系,它們構成某種關鍵性的格局――安全格局,對景觀過程有著至關重要的影響。景觀安全格局的判別有賴于對景觀過程的模擬和分析、過程的安全指標的確定等。對于景觀生態安全格局、景觀視知覺的安全格局、和農耕過程的安全格局的判別已有過初步的探討,可作借鑒(Yu 1995,俞孔堅 1998)。
以香山滑雪場規劃過程為例,本研究探討了如何在一個極敏感地段進行項目規劃的研究程序, 特別討論了地理信息系統支持的景觀安全格局設計途徑。全部GIS分析都用ARC/INFO(WindowsNT版)來完成。
二、研究目的與方法
1. 研究目的
北京香山滑雪場位于北京植物園西區待開發預留地,毗鄰臥佛寺,其建設涉及局部景觀改變,如果不對場地進行認真的規劃與設計,必然會對周圍景觀的生態過程、視知覺過程和文化氛圍帶來不良的沖擊。同時,不良景觀改變還有可能對投資者造成不必要的浪費。所以,如何合理利用場地,維護景觀的生態、感知及文化過程的安全,關系到該敏感地段的景觀保護,也與投資者的經濟效益有直接關系。
因此,本研究有兩主要個目的:
(1) 通過場地分析,為在場地設計和景觀規劃中減少項目對環境的負面影響提供科學依據。
(2) 為充分利用自然地形進行場地規劃設計,減少工程量,節省投資,提供科學依據。
2. 研究內容
圍繞以上兩個目標,研究內容包括三部分:
第一部分,景觀過程的分析,包括自然的地質、地貌、水文和生態過程;景觀感知過程,主要是視知覺過程;文化過程,包括歷史遺址和文物及"風水"景觀所形成的文化氛圍。
第二部分,基于景觀過程分析的景觀安全格局的判別,包括:工程安全格局――工程上不可行的地段(本文不作具體討論);生態安全格局――維護生態過程所需的戰略性景觀格局;視覺安全格局――維護使用者或游客的視知覺過程所需的戰略性景觀格局;文化安全格局――維護場地及周圍文化過程所需的戰略性景觀格局。
第三部分, 基于景觀安全格局的工程建設規劃方案。
3. 研究方法
本研究組織城市規劃、地理信息系統(GIS)、環境、生態、風景園林、建筑、地貌、土地規劃等多學科的專業人員參加,尤其充分發揮GIS這一重要工具在評價與規劃過程中的作用。具體研究步驟和工作流程見框圖(圖1):
圖1香山滑雪場景觀安全格局判別和場地規劃過程框圖
三、香山滑雪場景觀過程分析
1. GIS數據庫與景觀表述
用來建立GIS數據庫的主要信息源包括1:500和1:2000場地所在的香山植物園實測地形圖,1:8000航攝圖,現場踏探資料、現場照片,以及相關文字資料等。 對場地及周圍景觀分為六個層次來表述:地形高程,水系,建筑,道路,文物和植被。
2. 景觀過程分析
利用GIS對場地和周圍景觀的過程進行了四方面的建模和分析:
(1)自然過程,包括地質、地貌、水文、植被和生態過程
應用GIS分別進行了場地的地形分析,包括三維地形模擬、坡度分析、坡向分析(圖2,圖3和圖4,場地坡向圖略)。就地質地貌而言,場地位于山前臺地之上,背依西山,俯櫻桃溝,植被茂密。場地東北側為一大型沖溝,由此向南整個場地臺面被四條沖溝分割為四塊。場地呈扇形由西北向東南傾斜。場地的臺面坡度平緩,坡度主要在5度左右,沖溝下切明顯,溝壁陡峭。
在地形分析基礎上進行地表徑流分析,計算出流域場地的主要徑流和匯水面。流經場地的徑流主要通過4條大小不等的沖溝排出場地。這些沖溝兩側的植被良好,對場地的生態和感知過程具有重要意義。場地及周圍地表徑流的分析,為場地的合理利用和保護提供科學依據(圖5)。
圖2香山滑雪場現狀地形圖
圖3香山滑雪場場地坡度圖
圖4香山滑雪場三維地形模擬圖
圖5香山滑雪場水文分析圖
植被和生態過程與上述地質地貌和水文過程互為因果關系。由水流走廊和植被構成場地上具有重要意義的景觀生態走廊。場地及周圍的植被分布還將影響景觀的視覺感知和噪音擴散過程,也將影響景觀的文化過程(如風水林的保護)。植被通過對1:8 000航測照片的解讀和現場調查獲得(圖6)。表1為滑雪場及其周圍植被分類系統。基本類型為草地、灌叢草地、疏林/灌叢、闊葉林、針葉林、獨立大樹和苗圃等。其中闊葉林和針葉林根據樹高分為3類。最后一欄賦值為輸入計算機的平均"樹高",用來進行可視性分析,估值辦法為平均最大樹冠高度或平均樹冠重疊高度。場地內及場地周圍的各類人工或天然植被對場地及滑雪游人具有多重意義,它們能消除一部分場地噪聲,既能將場地設施隱蔽在叢林中,同時還能讓滑雪的游客透過林窗看到香山植物園及西山林場的優美風光,給游人一種賞心悅目的感覺。
表1. 滑雪場及其周圍植被分類系統
編號 |
植被類型 |
平均植被高度(米) |
賦值(米) |
1 |
草地 |
<1.0 |
0.0 |
2 |
灌叢草地 |
<3.0 |
0.0 |
3 |
疏林/灌叢 |
<3.0 |
1.0 |
4 |
落葉闊葉雜木林1 |
<3.0 |
2.0 |
5 |
落葉闊葉雜木林2 |
3.0~6.0 |
4.0 |
6 |
落葉闊葉雜木林3 |
>5.0 |
6.0 |
7 |
針葉林1 |
<3.0 |
2.0 |
8 |
針葉林2 |
3.0~6.0 |
4.0 |
9 |
針葉林3 |
>6.0 |
6.0 |
10 |
果園 |
<3.0 |
1.0 |
11 |
獨立大樹 |
>3.0 |
4.0 |
12 |
非植被覆蓋地 |
── |
── |
13 |
苗圃 |
── |
── |
圖6香山滑雪場及周圍植被分布
(2) 文化過程,包括歷史遺址和文物及"風水"景觀
場地所在的臥佛寺一帶分布著眾多的歷史文化遺跡(圖7),它們都有各自的景觀解釋和認知圖式,一石一木,一溝一壑都有其獨特的含義。"風水"作為一種文化現象,是一種景觀認知圖式(俞孔堅 1998)。其中最為主要的是臥佛寺及其"風水"景觀。臥佛寺與滑雪場場地隔溝相望,臥佛寺周圍有濃密的植被遮蔽,滑雪場對其造成直接視覺沖擊的可能性不大,但有可能對以臥佛寺為中心形成的特殊文化氛圍和"風水"景觀造成沖擊,因此在規劃中應特別注意。其它文化遺址則與滑雪場的距離較大,并受到植物園中央丘壟和良好植被的隔離,項目對它們的沖擊不十分明顯。規劃設計中尤其應充分保護這些文物或文化遺跡的視域景觀。
圖7香山滑雪場及周圍文化景觀分布圖
(3) 景觀視知覺過程分析
項目對環境的一個最大可能的沖擊是景觀視覺沖擊,項目一旦建成,將對什么部位造成視覺沖擊是首先要關注的問題。為此,在整個香山植物園范圍內,對項目可能造成的視覺沖擊進行了預測和評價。這一評價過程主要通過對景觀進行可見度分析和視覺敏感度分析(俞孔堅 1991)來實現。
影響項目可見度的因素有兩個,即地形和植被。地形采用高程數字模型,每像元為0.5米。植被通過1:8000航片結合實地考察判讀,林木高度以平均最寬樹冠的高度或樹冠重疊高度表示(表1)。林木高度疊加在三維高程模型上。
以在場地上均勻分布的300多個網點作為可見度分析的觀察點,計算場地對植物園內及周圍的可見度。根據可見度分布的直方圖(可見度分布曲線)將整個研究范圍的敏感區分為四個等級,即高敏感區、敏感區、較安全區和安全區,它將為項目規劃設計以及場地內外綠化規劃提供依據。
視覺分析結果用場地可見度灰度分布(圖8)和場地視覺敏感度分布(圖9)表示。從圖中可以看出,場地對離其較近的臥佛寺視覺沖擊不大,主要是由于臥佛寺周圍濃密的植被屏蔽作用。視覺敏感地段主要是場地四周的山坡、以及與植物園主干道平行的東側長丘與山崗。后者所處位置與游客關系較密切,但由于長丘及其周圍植被良好,實際上在長丘上基本上看不到場地。長丘北段山崗位置與場地相對,崗上樹木蓋度較低,是園內視覺相對敏感區域。
圖8 香山滑雪場可見度灰度分布、敏感地段及視域范圍圖
圖9 香山滑雪場視覺敏感度分布
3. 香山滑雪場景觀安全格局
景觀安全格局理論強調通過控制景觀或區域中關鍵點和局部或空間位置關系,在不同層次上維護或控制景觀中的某種過程(Yu 1995, 1996; 俞孔堅 1998)。基于以上各景觀過程的分析,可以進行景觀安全格局的判別和設計。 判別景觀安全格局有賴于安全指標的確定,定量化的安全指標可以根據景觀過程與景觀格局之間的關系曲線來確定,如生物保護過程中的最小面積,最低安全標準(safe minimum standard)(Ciriacy-Wantrup, 1968),最小阻力曲線上的門檻值(Yu 1996; 俞孔堅 1998),城市擴張過程中的門檻值(Kozlowski 1986, 1993),景觀視覺敏感度分布中的門檻值(Yu 1995),景觀生態的有關定量化指標(Forman 1995). 但安全指標并不都可以定量化,如景觀的文化意義及文化安全格局,景觀感知的關鍵性局部,如Lynch的點、線、面模式(Lynch 1960)。關于這方面的研究還有待深入。 安全格局是分層次的,作為方法論的探討,本研究只在一個層次上進行了研究。
(1) 生態安全格局
北京地處半濕潤區,地表匯水對植被的影響巨大,一般沿溝谷的植被良好,形成天然綠色廊道。但是,溝谷同時亦是受水流沖刷和人為破壞嚴重的地段,在生態上較為脆弱。對溝谷進行保護和合理利用,使其發揮溝谷的生態優勢,對整個香山植物園及其周圍環境有關鍵作用。因此,生態安全的基本指標和判據就是天然形成的水系和地表徑流通道,由此得到滑雪場和周圍景觀的樹枝狀景觀生態安全格局。它是維護滑雪場和整體環境生態過程安全的綠色廊道體系(圖10)。
圖10 香山滑雪場及周圍景觀的生態安全格局
(2) 視覺安全格局
視覺安全格局的基本判別指標是景觀的敏感度分布曲線上的一些門檻值。視覺安全格局意謂著對景觀中最敏感地段進行重點的改善和維護。就滑雪場而言,一方面要消除滑雪場的滑雪道和配套設施對環境的視知覺沖擊,另一方面要讓滑雪的人能觀賞到植物園及周圍山地的美景風光。根據這一要求,在滑雪場東側建立視覺隔離綠化帶,將滑雪場設施屏蔽在綠林中,但穿過林窗可以觀賞到植物園風景。對場地周圍視覺敏感地段,實施重點綠化美化 (圖11)。
圖11 香山滑雪場及周圍景觀的視覺安全格局
(3) 文化安全格局
香山滑雪場已經形成了人們熟悉并被廣泛認同的文化氛圍,它與滑雪場的氛圍沖突較大。為了使這種已有的文化氛圍不被破壞,同時保護場地的"風水"格局,有必要建立文化保護安全格局。文化安全格局主要通過建立綠化帶來實現,這些綠化帶包括植物園西側崗壟、場地東側溝谷、場地西側主要山脊等。景觀文化安全格局的判別依據包括兩個方面,一是文物及文化景觀的空間分布(圖7),二是"風水"的四神獸模式(圖略),這些分析雖然都是定性的,但仍然可以為建立文化保護格局提供依據(圖12)。
圖12 香山滑雪場及周圍的文化安全格局
四、基于景觀安全格局的項目建設規劃方案
1. 香山滑雪場規劃及景觀改造基本原則
圍繞本研究的兩個目的,即盡可能減少項目對環境的負面沖擊和減少工程量,節約投資。規劃方案遵從以下幾條基本原則:
(1) 依照自然而設計:包括依據自然的坡度、坡向,地表徑流及原有植被分布進行設計。以上述生態安全格局為保護性空間戰略,盡可能減少項目對景觀中自然過程的沖擊。
(2) 為人的感知與體驗而設計:以上述景觀視覺安全格局作為場地及周圍環境的綠化和美化的空間戰略,維護和改善景觀感知與體驗過程。
(3) 設計體現和尊重景觀的文化含義:以上述景觀文化安全格局為空間戰略,通過景觀保護和綠化,維護景觀的文化含義、強化場地的文化氛圍。
(4) 設計滿足功能與經濟要求:基于項目本身的特殊功能要求,特別是坡度要求,進行滑雪道和相關設施的規劃。又基于經濟效益的考慮,必須考慮基于上述保護性原則的規劃之可行性。
場地無論從景觀的生態過程,還是視知覺及文化過程來說都屬特殊敏感的地段,因此,上述前三條保護性原則應具有相對的優先權,在總體規劃時給予充分的考慮。
2. 滑雪場建設總體規劃方案
根據以上分析和規劃的基本原則,提出滑雪場規劃的建議方案。在該方案中強調了以下幾方面:
(1) 綠化:滑雪場對溝谷和臺緣的闊葉林盡可能予以保護和利用,它們是滑雪場的天然視覺和噪聲屏障,對目前植被稀疏的地段應加密植被,并使之與原有天然林融為一體;專業滑道兩側以人工植被為主,選擇具有北國風光的針葉樹種,如云杉、白皮松等;練習滑道兩側為較稀疏的人工針闊混交林和草坪,可選擇白皮松、油松和銀杏,以營造輕松的氣氛。場地南部屬視覺敏感地段,植以成片疏林草地,使其與植物園氣氛相一致;場地周圍視覺敏感地帶加強綠化,給滑雪者以優美的環境體驗。
(2) 滑雪道及服務設施:依照地形和現狀植被,從北向南依次排列專業滑道、滑雪場配套建筑、練習滑道;滑道的寬度從20到30米不等,長度從250米到80米不等,依地形變化而靈活布置;配套建筑安排在中間深溝一側的臺地上,隱蔽在密林中同時又免受洪水影響。滑雪覽車沿滑雪道北側布置,以便利用喬木作為視覺屏障,減少覽車的視覺沖擊。
(3) 停車場:設綠化停車場,并設在場地西南側的洼地內,以減少視覺沖擊。
(4) 道路:滑雪場主入口干道建議設在植物園西門,東門和中門不宜作為主入口。進入滑雪場的主路利用現狀公園路,兩側植以高大的行道樹以減少車流對植物園環境,特別是臥佛寺,造成的沖擊;滑雪場管理和維護的機動車道建議利用場地北面的現狀公路修繕而成。
圖13 香山滑雪場規劃建議方案
五、結論與討論
景觀中的任何人為改變活動都有可能給原景觀帶來沖擊。如何盡可能少地犧牲經濟利益和用更合理而高效的空間格局來維護景觀中的過程的健康和安全,是本文討論的核心。
土地開發和保護之間矛盾的協調過程實質上是一個博弈的過程。在這樣一個過程中,極端的環境保護主義和唯利是圖的開發行為都不能使一個建設項目得到圓滿的結果。正如McHarg(1969)所說:作為景觀規劃師,“本能地成為保護主義者,但他們關心的不僅僅是保護,而且也是創造和監護”(p151)。場地規劃的景觀安全格局途徑正是在這樣的背景下提出的,它旨在尋求一個雙贏的空間戰略和土地利用格局:即在盡可能少地犧牲對方利益的同時最大限度的維護自己的利益。
本文涉及的香山滑雪場在這里僅作為一個具有典型意義的例子,規劃本身尚有一定理想成分,而且規劃方案并沒有完全被開發商所采納。所以,本文的意義仍在方法論的探討。就方法論本身來說,以下兩個關鍵難題仍是今后研究的焦點:一是安全指標的確定,二是建設和保護戰略的博弈過程。限于篇幅在此不作討論。地理信息系統在景觀安全格局的判別和基于安全格局的場地建設規劃中具有廣闊的應用前景。
參考文獻
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