高速公路景观设计的理论基础

景观设计是一个系统工程，在具体的工程设计中主要有景观生态学理论、环境心理学理论、视觉理论等，这些理论相互作用，在不同的景观设计中，有所侧重点。

（一）景观生态学理论

景观生态学理论的产生是生态、艺术、功能三者和谐统一的要求和表现。生态设计反映了人与自然的关系，在人类生产生活中加入对自然环境的保护意识，将由于人类社会发展带来的自然破坏降到低点，尊重自然，与自然和谐共处，这样的意识和行为就是生态设计要实现的最终目标。生态设计包括两个方面的内容：第一，因地制宜是生态设计的基本条件。生态设计师要有对当地环境保护的保护意识，因此，在具体的景观设计中要了解当地的自然和人文环境，最好因地取材。第二，天人合一是生态设计的灵魂。保护自然资源结合自然，且元素设计出满足人的需求的共存共荣的环境。

1.景观生态学基本原理^[4]

景观生态学基本原理主要包括以下内容：

（1）景观异质性原理。景观异质性是指景观要素及其属性在空间分布上的不均匀性和复杂性，主要来源于自然干扰、人类活动以及植被的演替。景观异质性由景观斑块的类型数、所占比例、形状、空间布局以及斑块的邻接状态所决定。景观异质性高，能够提高景观的多样性与复杂性，有利于景观的稳定和持续发展。

（2）景观结构和功能原理。景观结构是景观功能得以实现的基础。景观是异质性的，景观结构的不同会导致物质、能量和物种分配及作用的不同。

（3）景观生态流和源—汇系统。景观生态流指生物物种、营养物质和其他物质、能量在各个空间组之间的流动，既影响景观异质性，也受景观异质的制约。源—汇系统指存在物质的迁移源和聚集场。源—汇模型可解释生物个体在景观环境斑块的各个部分具有不同分布特征的原因，并成为研究种群动态和稳定机制的基础。

（4）景观变化原理。在外界干扰逐渐减弱的条件下，景观结构也逐渐向同质性方向发展，适度干扰可增加景观异质性，而干扰过大会使异质性降低。

（5）景观稳定性原理。景观稳定性指景观结构受干扰后的恢复能力。

（6）景观整体性原理。景观整体性概括为两个方面：一是从整体性角度研究景观系统结构、功能与变化，这是研究景观生态学的基本方法；二是自然要素具有演化的不可逆性，人文要素是景观演化的主导，应突出自然与人文综合体的景观整体及其空间异质性，致力于发挥景观的综合价值。

2.高速公路的景观生态学特性^[5]

高速公路廊道的形成在一定程度上降低了景观的生态功能稳定性，作为明显异质性的镶嵌体，影响区域环境的演化和开放性，并形成累积效应，导致一系列的环境问题，因此，需要针对高速公路景观建设的生态性进行分析研究。景观生态学结合了生态学和地理学理论，以不同尺度上景观空间变化为研究对象，分析环境与资源的承载力，评估各种开发活动的时空合理性。景观生态学既包含了生态学的思想和原则，又重视景观时空特色，适合不同尺度下的高速公路景观规划设计的需要。

景观要素是高速公路景观的组成单位，按照各种景观要素在景观中的地位和形状，将其分为三种类型：

（1）斑块。斑块是景观尺度上最小的均质单元，在外貌上是与周围本底不同的一块非线性地表区域。高速公路由于分割作用会产生大量斑块，如植物景观斑块、地貌景观斑块、水体景观斑块、人文景观斑块等。

（2）廊道。高速公路本身就是分割、连通景观斑块的带状通道。它主要影响高速通道上物质、能量、信息的交换、源—汇。

（3）基质。基质是景观的背景，在景观要素中面积最大、连接度最高，在景观动态功能中起优势作用。高速公路切割自然基质，可能使基质的异质性加强，异质种群数量增加，破碎化加剧，环境斑块的岛均效应加强；也可能增强基质的亲和性，减轻环境对生境斑块的压力。

（二）景观环境心理学理论

环境心理学是一门新兴的综合性学科，研究环境（物质环境、社会环境、信息环境）与行为之间的相互关系时，它主要从心理学和行为的角度，研究审美心理和行为的环境影响。其中物质环境包括自然环境和建成环境，而建成环境与社会环境、文化背景以及自然环境是分不开的。在高速公路景观设计中，环境心理学的分析有助于研究用路者与公路景观环境之间的相互关系，以提升公路景观设计的品质。

1.　景观环境心理影响因素

景观环境心理影响因素主要有环境特征、个体差异、环境应激、动态特征等内容。

（1）环境特征。从审美心理上来看，道路属性和景观元素相结合，决定着司乘人员的心理。因此，对于不同的环境特征，道路使用者的感官体验是不同的。同时，环境特征的充分认知又与心理的多方面需求相呼应。

（2）个体差异。面对相同的景观环境，人们往往会根据自身的文化、个性、知识结构等特征来过滤一般信息，然后选择符合自身审美情趣的景观来欣赏，并产生相应的行为心理反应。因此，由于选择方式的不同，道路使用者对周围环境的认知存在很大的差异。

（3）环境应激。环境应激实际上是人与环境的信息交流。道路使用者面对不同的景观会产生特定的心理环境，由景及物、由物及人、由人及情，产生不同的心理感受，如道路景观单调、枯燥会造成使用者的情绪低落；景观环境过于复杂、花哨会造成心理的烦躁，影响行车安全。

（4）动态特征。高速运动和环境变化影响着用路者的视觉和心理，道路景观应保持动态特征下的连续性和自然性，以确保良好的视觉效果。

2.　环境—行为关系基本理论

环境—行为关系基本理论是环境心理学的基本理论之一，主要包括以下内容：

（1）不定性、唤醒与舒适性理论^[6]：柏莱恩认为，当环境的不定性增加时，人的唤醒水平也随之提高，二者呈直线关系。随着不定性的增加和唤醒水平的继续提高，探索的兴趣不再增加，而对环境的偏爱反而减低，即人对环境的情感评价与环境的不定性呈倒U形曲线关系（图2.1）。据此推论，完全确定性的环境较少引起和维持兴趣，过多不确定性的境地也不是人们愿意的，具有中等强度不定性的环境是维持兴趣、诱发探索动机的最佳环境。

（2）环境适应性理论：环境的适应能力是人与环境相互协调的结果，环境刺激水平与个人适应水平相差越远，个人对环境的反应就越明显，适应也就越困难。^[7]影响个体环境适应性因素有新旧环境差异、个人适应能力以及在新环境中体验的时间量。个体与环境的平衡可通过两种方式获取：一种是改变自身去适应环境；另一种是改变或选择环境顺应自己的感觉需要。

（3）环境信息负荷理论：高速公路环境不同，刺激信息的种类和数量也不同，这会对用路者产生信息饥渴或信息过量的心理影响，这种影响往往取决于个人所接受的感觉信息量的大小。信息饥渴，驾驶员易感到疲乏，反应时间增长，工作可靠性降低；信息过量，吸引驾驶员注意力的事物密度超过人的接受能力，会导致事故发生。在高速公路景观规划设计时，应控制道路周围的信息刺激数量。

图2.1　不确定性、唤醒与情感评价

资料来源：林玉莲、胡正凡.环境心理学[M].中国建筑工业出版社，2000：123.

3.景观审美心理反应

在高速公路上，用路者的注意力一般比较分散，只有当符合审美意境和心态的客体出现时，主体的审美意识才会重点集中。此时，主客体之间不断地进行交流，形成对该景观的认知和再认知，通过对景观的价值判断，产生不同的心理感受。

一般来说，审美心理过程大致可分为三个阶段，即审美期待、审美展开和审美弥散。审美期待是处于“临美心理”状态；审美展开是审美实现阶段，既是审美期待的实现，又决定着审美弥散的效果和质量；审美弥散是审美心理得到某种满足后而产生的对审美经验的积聚和沉淀，对审美情境的探索和玩味，对审美理想的充实和提升。审美期待、审美展幵、审美弥散是审美过程中三个既相互联系又相对独立的心理阶段，其所包含的各种心理形式也只具有相对的意义，实际上是三者共同构成了审美心理综合的、动态的、复杂的完整过程。

（三）景观视觉理论

高速公路景观是动态的视觉艺术，需要从运动的角度对司乘人员的视觉特性加以分析和研究，以便在景观设计中能充分考虑这些特性所带来的新问题与新概念，进而通过寻找和总结规律，使其作为高速公路景观设计的依据之一。

1.视觉机能

驾乘人员的视觉机能主要包括以下几个方面：

（1）视力。高速行驶状态下观察物体的视力称为动视力，通常情况下，动视力比静视力低10%—20%，特殊情况下低30%—40%。动视力与运动速度、环境的照亮度以及人的年龄等因素有关，行驶速度增加、照亮度降低、年龄越大都会引起动视力降低。

（2）视野。两眼注视某一目标，注视点两侧可以看到的范围称为视野。视野受到视力、速度、颜色、体质等因素影响。静视野范围最大，随着车速增加，视野明显变窄，注视点随之远移，两侧景物变模糊，视野逐渐形成“隧道视”（表2.1）。

表2.1　行车速度与视野、注视距离的关系^[8]

研究还表明，路边景物相对人眼的回转速度大于72°/s时，景物在视网膜上就不能清楚地成像，对景物辨认不清（表2.2）。

表2.2　不同车速下辨清路边景物的最小距离^[9]

（3）眩光。若视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可引起眩光现象。眩光分为连续性眩光和间断性眩光两种，汽车对向行驶车头灯引起的是间歇性眩光，道路照明引起的是连续性眩光。当夜间眼睛受到强光照射后会造成的视力下降，要完全恢复到照射前的视力需2—3分钟。

（4）色感。各种颜色对人眼的刺激不同。调查显示，红色刺激性强、易见性高；黄色亮度高、反射光强度大；白色的视野最大；绿色比较柔和、视野最小。

（5）亮度适应。当光的亮度不同时，视觉器官的适应性也不同，分为暗适应和明适应两种。当人从亮处进入暗处时，刚开始看不清物体，而需要经过一段适应的时间后才能看清物体，这种适应过程称为暗适应。与暗适应情况相反的过程称为明适应。人眼虽具有适应性的特点，但当视野内明暗急剧变化时，眼睛不能很好适应，会引起视力下降。另外，如果眼睛需要频繁地适应各种不同亮度时，不但容易产生视觉疲劳，影响工作效率，而且也容易引发事故。因此，为了满足人眼适应性的特点，要求光亮度均匀而且不产生阴影，以避免眼睛频繁地适应亮度变化，而引起视力下降和视觉过早疲劳。

2.视觉特性

视觉特征主要包括以下几个方面的内容：

（1）人眼看物体的适应程度。人眼一般按顺时针方向看物体，水平方向的物体最先被发现，后看到垂直方向的物体。眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快且不易疲劳，而且人眼对水平方向物体尺寸和比例的估计比对垂直方向物体尺寸和比例的估计要准确得多。

（2）人眼观察事物的最优点。当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差。(www.xing528.com)

（3）双眼视野是景观设计的依据。两眼的运动总是协调的、同步的，因而通常都以双眼视野为设计依据。

（4）人眼对事物轮廓的接受度。人对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。

（5）人眼对颜色的辨别能力。颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。当两种颜色相配在一起时，则易辨认的顺序是；黄底黑字，黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。

3.行驶中的视错觉

高速行驶时，当用路者主观上的判断和所观察的实际物体之间不一致时，就会产生错觉。出现视错觉的原因有：①高速行驶时，动视力下降，视野变窄而导致获取道路周围环境的信息量减少产生错觉；②单位时间内接受的刺激信息量显著增多，引起错觉出现比例增大。

产生上述原因的根源在于以下三个方面：①公路线形质量；②路域环境；③公路与周围环境协调性。道路错觉严重威胁行车安全，需要针对致因根源，采取以下措施可减少行车错觉的出现：首先是要提高公路线形设计质量；其次需要提升公路景观质量，将公路融入周围环境之中；最后需要加强绿化的诱导性栽植以及交通设施的设置。

4.动态下的景观敏感度

景观敏感度是指景观引起人们注意力难易程度的量度，相对于静态下，公路景观的动态敏感度会被显著弱化，因此，司乘人员要在动态条件下取得较好的视觉效果，需要进行景观敏感度研究。引起动态中景观敏感度变化的因素很多，如景物的色彩、质感、明度、出现频率，人的视力、情绪以及天气的变化等。但从景观设计的角度，景观敏感度（S）主要受运行车速（V）、清晰视力的前方最大间距（Dmax）清晰辨认的最小高度（Hmin）、路侧清晰辨认的最小间距（Dmin）四个因素影响，其函数关系式为：S＝f（V，Dmax，Hmin，Dmin）。

表2.3　车速（V）与Dmax、Hmin、Dmin的关系^[10]

根据相关研究成果，为了达到最佳动态景观敏感度，不同车速（V）与Dmax、Hmin、Dmin之间有一定的对应关系（表2.3）。以限速每小时60千米为例（当处于特定路段如起步区、隧道内、急弯区时，需慢速行驶）。司机前方的景观或景观单元的最远距离不应大于370米；不应小于5.09米；它们的高度应大于1.10米。当景观或景观单元的三维尺度超出这些阈值时，司机的景观敏感度为0，即对这个速度下行驶的司机来说是视而不见的。

（四）景观色彩理论

1.色彩原理^[11]

色彩可以分为有彩色和无彩色两大类，其中黑、白、灰属于无彩色，无彩色不含有颜色，只存在明度的要素。除了无彩色以外，以红、绿、蓝（色光三原色）或红、黄、蓝（色料三原色）为基础，按照不同比例混合的所有颜色都是有彩色。

色彩的基本属性包括色相、明度和纯度。色相是反映颜色的基本面貌，是分辨色彩的主要依据。明度，也叫亮度，体现颜色的深浅，色彩的明度差别包括两个方面：一是指某一色相的深浅变化；二是指不同色相间存在的明度差别。纯度指颜色的纯洁程度，色纯度取决于色的主波长，如黑白灰的纯度是0，纯度依次向色彩鲜艳的程度递增。

2.色彩心理效果

色彩会影响人的心理、情绪。俄国学者康定斯基将色彩心理分为直接性心理效应和间接性性色彩效应。高速公路景观设计还可以在重点节点建立雕塑、壁画和标志性组合景观，以加强深化、升华景点的文化主题，总体上提升了高速公路的景观美，并增加公路景观的可观赏性。此外，把绚丽多彩的图案提炼成简洁的符号，应用到边坡的美化上，也不失为一种表现地域文化的手法，但在设计中应避免复杂的形体和过于细腻的刻画，以适应道路的观景视觉特征。^[12]

色彩心理效果分为直接性心理效应和间接性心理效应。直接性心理效应是色彩的物理刺激对人生理产生的直接影响，如色彩的冷暖感、重量感、尺度感、胀缩感。间接性心理效应是以色彩的联想为媒介传导到人的感受，是颜色对人情绪的影响，一旦视觉经验与外来色彩剌激发生一定的呼应时，就会在人的心理上引出某种反应，间接性心理效应同个体的知觉经验、环境、情绪等多种因素有关，不同人心理效应也会不同。

3.配色和调和

调和的配色能引起人们审美心理共鸣，配色的调和与色相、明度、纯度和面积有关，符合人们审美习惯的配色，其色调要自然连续。因此，高速公路景观设计中色彩的调和应注意以下几个方面：

（1）主次色相的搭配。主次色相的搭配指的是在色相搭配中以一种色相（或明度，纯度）作为几种色配置过程中的主导。

（2）色调要自然连续性。配色组中，各色三要素中的某一要素做渐次变化，可产生自然转换的秩序感。

（3）加入分隔色。为协调不同色系，在基色之间加入分隔色，不但可使色对比多变，同时使色系联系有机而调和。

（4）色彩大小面积搭配。色相对比强烈、色彩面积差距大时，应将大面积的色相居于主导性地位，小面积的色相居于附属性地位，这样可以起到渲染、烘托的效果。

4.色彩形式美的表现手法

（1）色彩平衡。色彩平衡的表现形式有三种：色彩对称、色彩均衡和色彩不均衡。色彩对称有左右对称、放射对称、回旋对称等不同形式，在表现效果上，色彩对称会产生严肃、庄重、平静的效果，如处理不好，会给人呆板、单调的感觉。色彩均衡的适应性最好，很容易形成丰富多变、生动有趣的效果。色彩不均衡是指在对称轴左右或上下存在色彩的明显差异，因其富有奇特、运动感、趣味性，极易引起人们的关注。

（2）色彩比例。色彩比例是指色彩组合设计中各要素的比例关系。比例对色彩的整体风格和美感起到决定性的作用，常用的比例形式有：黄金分割、斐波那契数列、柏拉图矩形比、等差数列、等比数列等。

（3）色彩节奏。色彩节奏是指色彩在时空上有规律的变化，通过色彩的反复、重叠等组合变化，形成节奏、韵律的美感。常见的色彩节奏有：重复性节奏、渐变性节奏、多元性节奏。

（4）色彩呼应。为避免色彩的突兀、孤立，在大平面或立体空间中色彩的使用，采用相互照应、重复使用的手法，以便获取统一协调的融合美感。

（5）色彩重点。为了避免色彩设计产生单调、乏味的状况，通常在画面中心或主要地位设置强调、突出的色彩，以起到强调和画龙点睛的作用。

（五）景观美学理论

人类从实践经验中得出关于美的基本规律和法则，这些基本规律和法则同样也是公路景观美应具备的基本要素。探讨景观美学的基本理论，有助于提升公路景观的美学效果。

1.形式美的表现形式^[13]

高速公路景观有着与其他艺术形式一样的关于形式美的特点和规律，具体包括统一和多样、主从与重点、均衡与稳定、对比与调和、节奏与韵律、比例与尺度等方面内容。

（1）统一和多样，是美的基本规律的总原则，体现事物内在的和谐关系，使艺术形式既具有本质上的整体性，又表现出鲜明的独特性。

（2）主从与重点，是指在一个有机统一的整体中，应当有主与从、重点与一般的差别，做到“主从分明、重点突出”，达到整体统一。

（3）均衡与稳定，指的是外在形态上的协调与稳定，在视觉艺术中，不仅给人形式美感，还应具有动态感。

（4）对比与调和，指的是在设计总采用“总体调和、局部对比”的一种设计方法，在公路景观设计中做到整条路面景观的调和；另外，在高速公路服务区、隧道洞口等节点上要做到局部的对比，从而做到对比与协调的统一。

（5）韵律与节奏，是指同一视觉要素有规律地连续重复时所产生的律动感。条理性、重复性、连续性是韵律的特点，常见的韵律类型有连续韵律、渐变韵律以及交错韵律等。

（6）比例和尺度。比例是形体各部分之间以及各部分自身存在长、宽、高的比例关系，也指一个事物整体中的局部与自身整体之间的数比关系，是控制景观自身形态变化的最基本的手法之一。正确地确定景观的比例，可以取得较好的景观视觉表现效果。在景观设计中，任何组合要素本身或者是局部与整体之间，都可以分析出存在某种确定的数的制约及数比关系。尺度是景观的大小与人体大小之间的相对关系以及景物各部分之间的大小关系。比例应以功能为基准，尺度应以“人易于接受” 为标尺，尺度在景观设计中控制是非常重要和关键的。

2.审美与美学设计

审美心理作为一种心理活动，不仅仅是感受美、享受美，从中获取愉快的情感活动，同时也是发现美、创造美的认知活动，从中获取美的价值观进而去缔造美。审美心理是个互相关联、渐次深化、逐步推移的过程。首先是对美的形式上的感知，产生生理上的愉悦，然后才是审美情感的活动。情感是支撑审美心理活动具有可持续性的最重要因素。

情感是审美产生的基础，也是审美展开的动力，同时还是强化审美弥散和升华审美心理的催化剂。当面对陌生、新颖的审美对象时，新奇感和期待感便增强审美主体的注意力，强化感知，产生强烈的第一印象。当审美对象较为熟悉时，原有的感知和记忆就会影响情感心理，使审美主体产生一定的情绪反应，转过来支配感知的方向选择。

美学设计不同于审美活动。美学设计是对美的再传递，审美活动则是对美的发现和再创造，而且审美主体的心理过程不一定与设计者的心理过程相匹配，但也有获得的美感可能。

3.景观空间格局与美学关系

（1）景观数量结构特征与美学质量。在空间格局上占主导的一种景观类型对区域景观视觉美学质量起到决定性作用。由于人们存在着强烈的自然主义理念，更倾向于自然景观类型，受人为干扰程度越小的景观其美学质量越高。

（2）景观形状结构特征与美学质量。景观系统形状结构的复杂程度决定着景观系统自然性的大小，进而决定其美学质量高低。实践表明，适量有序化而不太规整的景观形状，不仅使得景观自然生动，而且有利于提升景观整体的观赏价值。

（3）景观破碎度与美学质量。景观破碎度指某种景观被其他类型景观切割分离的程度，高破碎度意味着人工痕迹过于浓厚，视觉凌乱且连续性差，视觉美学价值低。

（4）景观分离度与美学质量。景观分离度表征某类景观所含斑块个体分布的离散程度，景观分离度较低，在区域空间上表现出连片分布的特点，美景度就相对较高。

（5）景观多样性与美学质量。景观多样性高意味着景观系统结构的复杂程度高，景观系统的稳定性就好，同时景观多样性能增强景观的对比度，容易创造较好的视觉效果。

（六）人文历史理论

人文历史形成的文化资源有多种类型。按照不同的标准，可以对文化资源进行不同的划分。从历时性角度来看，文化资源包括历史文化资源和现实文化资源；按照有无实物形态，我们又可以将文化资源分成有形文化资源（如历史遗址、历史文化名城、特色民居建筑、特色服饰、民间工艺品等）和无形文化资源（民族传统、民俗风情、神话传说等）；从可持续发展的角度来看，文化资源又可以分为可再生文化资源和不可再生文化资源；按照物质成果转化的智能含量，又有人将其分为文化智能资源和文化非智能资源；^[14]根据性质，文化资源还可以分为物质文化资源和精神文化资源；根据成因、形态和作用分类，文化资源可以分为自然文化资源（即土地、矿物质和水资源）、传统文化资源（即历史、民族、民俗、风俗、文物等）、智力文化资源（即人的智力、智慧、创造性等）、资本与信息文化资源（文化设备、工艺、信息网络和技术应用等）。^[15]

在高速公路景观设计中，依据地域文化资源，应赋予景观丰富的人文价值符号，通过雕塑、文化墙、文化铺地等物化景观直观的视觉，来表现当地的建筑风格、社会风尚、文化历史、审美情趣、生活方式、风俗传统以及宗教信仰等内容。