高速公路景观评价方法

高速公路景观评价是根据建立的高速公路景观评价指标体系对其状态进行的评价，前文对公路景观的评价指标体系进行了分析。因此，对公路景观系统评价来说，公路景观评价方法的选择就成为公路景观评价的关键。本节将对公路景观评价的具体方法进行探讨。

（一）环境景观敏感度评价方法

公路环境景观敏感度是公路周围环境的景观被人们注意到的程度的量度，它是景观的易见性、可见性、清晰性，景观的醒目程度等的综合反映，与环境景观本身的空间位置、与公路的相对位置关系、物理属性等有着密切关系。

环境景观敏感度较高的区域或部位，即使轻微的干扰，都将对环境景观造成较大的冲击；相反，若能巧妙结合，则会带来较好的景观效果，即点缀于自然。因而，在这些地区修建公路必须慎重考虑，方案比选时对影响环境景观协调性的因素应认真比较，要把好公路景观设计关。

公路使用者不同，对公路的环境景观的注意视线则不同，因而对环境景观的注意程度就不一样。对不同的公路，研究的侧重点也有所不同。从公路使用者（即行人、乘客和驾驶员）的角度出发分析，影响公路的环境景观敏感度的因素很多，它实质是个综合敏感度。主要考虑的影响因素有：环境景观表面相对于公路使用者视线所形成的角度（该角度越大，景观被看到和注视到的部位就越大）；公路周围环境景观离公路使用者的距离（距离越近，景观的易见性和清晰度就越高，公路周围环境景观敏感度就越大）；公路周围环境景观在公路使用者的视域内出现的几率（几率越大或持续时间越长，景观的敏感就越大）；景观的醒目程度（景观与公路及其周围环境的对比度越大，景观的敏感度就越大）。

（二）公路景观综合评价指数法

根据对高速公路景观构成要素的分析，任何一处公路景观均由多种要素组成，以群体出现，各自具有明显特征和可比性。因此，公路景观评价是对群体景观的评价，是多因子评价，采用公路景观综合评价指数法，其评价指数的数学表达式为：

式中，B表示公路景观综合评价指数，Xi表示评价因子的权值，Fj表示某景观在评价因子下的得分值，Xi·Fj表示某景观评分指数。

1.评价因子

该评价方法包括自然景观、人文景观、公路建设影响方面，选择的评价因子如下：

（1）选择自然景观评价因子包括：生态环境破坏度，动物珍稀度，动物丰富，植物珍稀度，植物丰富度，地貌自然度、稳定度，水体丰富度，天象、时令丰富度、观赏度。

（2）选择人文景观评价因子包括：虚拟景观丰富度、珍稀度，虚拟景观开发度、利用度，虚拟景观区位度，具象景观典型度，具象景观观赏度作为评价因子。

（3）选择高速公路建设影响因子包括：文变动公众关注度、人文变动破坏度、人文变动三效度作为指标评价因子（表6.1^[22]）。

表6.1　公路景观评价因子表

2.权值的确定

权值是反映不同评价因子间重要性程度的数值，也是体现各评价因子在总指标中的地位与作用，以及对总指标的影响程度。由于公路景观多数评价因子较抽象、宏观，故采用专家打分定权，确定各评价因子的权值。具体权值分配如表6.2。

表6.2　公路景观评价因子和分级指标表^[23]

3.计算方法

首先根据高速公路调查的资料，研究确定各景观类型在每一个评价因子的级别Fi，并按该级别赋值乘以该因子的权重，得出这一因子下的景观评价分指数Xi·Fj，各分指数相加得出景观综合评价指数B，B占理想景观评价指数B*的百分比（注：理想景观评价指数为标准状态下的得分值，该值为5.16），即为景观质量分数M。M作为景观质量分级的依据，并以差值百分比分级法划分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级（表6.3）。

表6.3　公路景观分级标准

（三）模糊综合评价法

对公路景观的评价，会涉及多个因素或者多个指标，这些因素具有不确定性，一般情况下，可以把不确定的因素分成两类:一类具有随机性；另一类具有模糊性。前者可用概率统计学去加以研究，后者则可用模糊数学的理论去解决。将模糊综合评价方法用于公路景观评价中，其分析过程如下：

（1）将公路景观评价目标看成是由多种因素组成的模糊集合，并建立评价因素U。

（2）建立权重集，用权重来反映各评价因素对评价对象影响程度的大小。

（3）设定这些因素所能选取的评审等级，组成评语的模糊集合，即建立评价集V，分别求出各单一因素对各个评审等级的隶属程度，将各因素评判集的隶属度组成的模糊矩阵R，称为单因素评价矩阵。

（4）根据各个因素在评价目标中的权重分配，通过做模糊矩阵运算，求出模糊评价集B＝A*R，式中“*”表示某种合成运算。模糊综合评价法中关键的两步是：确定单因素评价矩阵R和计算模糊评价集B，其特点是考虑了公路景观系统内部关系的错综复杂，考虑了系统因素的模糊性。但是，各指标权重的确定，存在着过多的主观依赖性。

此外，用于公路景观评价的方法还有景观阀值法和应用计算机技术进行公路景观评价的方法。景观阀值法是从公路景观对人类干扰的抵御能力、吸收能力、同化能力及受干扰后自我平衡和自我恢复能力等方面来进行评价的。应用计算机技术进行公路景观评价，是利用信息技术、GIS，RS，GPS和数字摄影测量等技术形成三维的可视化公路景观，可以给人一种身临其境的感觉，真正做到所见即所得，可以通过计算机模拟的公路景观评价设计结果是否满足用路者的视觉和心理要求。

总结以上几种可用于公路景观评价的方法，从中可以了解到，环境景观敏感度法是先对公路中“某一点、段”景观的评价，然后依据“各点、段”的敏感度级别划分得出整个公路的敏感度等级区划情况，从而在设计中予以关注。主要是从用路者视觉影响角度出发进行评价的，选取的公路景观评价因素较少，只能从视觉影响方面反映公路景观的优劣，这种方法并没有将公路景观看作是一个系统，没有用系统的观点评价公路景观。

公路景观综合评价指数法考虑到了景观的系统性、多要素的特性，但是所选取的评价因素多是从定性方面分析，没有定性、定量相结合来对公路景观系统进行分析。模糊综合评价法考虑了公路景观系统内部关系的错综复杂，将公路景观作为一个系统来研究，考虑了系统因素的模糊性。也通过引入模糊理论，使公路景观评价具有了定性与定量相结合的特点，具有科学、准确、直观和易操作等优点。为了更加科学合理地建立指标权重集，并根据公路景观评价指标体系的层次结构，本书决定采用基于层次分析法（AHP）的多级模糊综合评价方法来对公路景观进行评价，同时以公路景观综合评价指数法加以验证。

（四）层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称为AHP法）的多级模糊综合评价方法，集成了模糊评价与层次分析法的双重优点，是运用多因素分级处理来确定因素权重的方法,是美国著名运筹学家、匹兹堡大学教授托马斯•萨（Thomas L.Satty）于20世纪70年代中期提出的，其基本思路是评价者通过将复杂问题分解成相互关联的各个有序的层次，使各层次系统化、条理化，以便有效地分析问题，解决问题。

在具体评价中，以模糊理论为基础，各定性评价指标的量化，采用专家咨询方法，而在建立评价指标权重集时，采用层次分析法，这样可以更加科学合理地体现指标重要性程度及指标之间的差异性程度。通过对每一层次中每两个不同元素的相对重要性给以定量表示，并在它们之间进行简单的比较、判断和计算,最后计算出所有相关元素的权重。其特点是能将人们对复杂系统的评价的思维过程数学化、系统化，便于人们接受，所需定量数据信息较少。^[24]

图6.3高速公路景观评价指标综合体系结构图

层次分析法用在公路景观评价中，可对一些边界不清、不易定量的因素进行定量化分析。高速公路景观评价体系结构（图6.3所示^[25]）：第一层为目标层；第二层为准则层，是以公路景观环境、功能、美学作为三大准则；第三层为子准则层，从不同角度体现了高速公路景观的三大准则；第四层为指标层，具体描述各项指标的属性。

根据模糊综合评价理论，结合高速公路景观评价指标体系结构，该评价过程是一个多级评判过程。第一级为指标层因素，对准则层因素的综合评判；第二级为准则层因素，对子准则层因素的综合评判，准则层的所有因素进行二级综合评判单因素评判矩阵，应为一级综合评判的结论向量所组成的矩阵；第三级为子准则层因素，对子目标层因素进行综合评判，同理确定单因素评判矩阵。高速公路景观综合模糊评价方法的主要步骤如下。

1.建立因素集U

因素集是指由影响评价对象取值（得分）的各因素组成的集合，因素集是普通的集合，通常用字母U来表示，即：

因素集中ui均具有模糊性。

2.建立权重集W

由于各因素ui影响评价对象取值的重要程度不尽相同，为此对各因素ui（i＝,2,...,m）要赋予相应的权数（i＝1,2,...,m），用权重来反映各评价因素对评价对象影响程度的大小各权数组成的集合

W为因素权重集，通常各权数应满足归一性和非负性条件，即

权重集也是一个模糊集合。在模糊综合评价中，权重是体现其重要性程度的数值，具有权衡比较不同评价因子间差异程度的作用。为了使确定的权重更加合理，在此采用层次分析法（AHP）确定权重。

如（图6.3）所示的递阶层次结构，采用（表6.4）所示的标度法来进行每两个元素间的相对比较，构造判断矩阵A＝（aij）m×n，求判断矩阵A的特征根。

表6.4　标度及其描述

其中aij就是元素ui和uj相对于C的重要性的比例标度。判断矩阵A具有下列性质：aij＞0，aij＝1/aij，aii＝1。

AW＝λmaxW，计算最大特征根λmax，找出它所对应的特征向量W，即为同一层各因素相对于上一层某因素相对重要性的排序权重，然后进行一致性检验。关于λmax与W的计算可采用方根法，步骤是：

第一步：A的元素按行相乘

第二步：所得乘积分别开m次方

第三步：将方根向量归一化得排序权重Wi；

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第四步：按下式可计算λmax

最后，再计算判断矩阵一致性指标，检验其一致性。

定义一致性指标C.I.（consistency index）：

一致性指标C.I.的值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。对于多阶判断矩阵，引入平均随机一致性指标R.I.（random index）取值如表6.5。

表6.5　随机一致性指标表

当n＜3时，判断矩阵永远具有完全一致性。判断矩阵一致性指标C.I.与同阶平均随机一致性指标R.I.之比称为随机一致性比率C.R.（consistency ratio）。

当C.R.＜0.10时，便认为判断矩阵具有可以接受的一致性。当C.R.≥0.10时，就需要调整和修正判断矩阵，使其满足C.R.＜0.10，从而具有满意的一致性。

3.建立评价集V

评价集是评价者对评价对象可能做出的各种评价结果所组成的集合，通常用大写字母来表示V，即

在对高速公路景观评价中，可取评价集为：

4.单因素模糊评价

单独从一个因素出发进行评价，以确定评价对象对评价集中元素的隶属关系称为单因素模糊评价。

一般情况下，设评价对象按因素集中第i个因素ui进行评价，对评价集中第j个元素vj的隶属度为rij，其结果可表示成模糊集合R

称为单因素评价集，将各因素评判的隶属度为行组成的模糊矩阵R称为单因素评价矩阵，即

i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n

5.一级模糊综合评判

一般来说，同一事物均有多种属性，事物的不同侧面反映了它们的不同特征，所以，在评价事物时，不能只考虑一种因素，而必须兼顾事物的各个方面。因此，为了综合考虑全部因素对评价对象取值的影响，需做模糊综合评价。

如果各因素的重要程度一样，也就是权重集中的诸权数aij均相等，这时，只要将R矩阵中的各列元素相加，便分别得到评价集中各元素的“得分”多少，若因素权重不等，则需要做模糊矩阵运算，B为一级评判的结论向量

B＝A*B

式中，*表示某种合成的混合运算。

6.多级模糊综合评判

由于高速公路景观指标体系是多层次的结构，因此，还需对其进行多级模糊综合评判，多级综合评判是将一级综合评判的结论向量所组成的矩阵作为二级综合评判的单因素评判矩阵，二级综合评判单因素评判矩阵如下式所示

则二级评判准则的结论向量为

式中，R二级：二级综合评判单因素评价矩阵；Ri一级：一级综合评判的结论向量所组成的矩阵；Ai：一级评判的权重向量；Ri一级：一级单因素评判矩阵；B二级：二级综合评判结论向量；A二级：二级评判的权重向量；Bj二级：评判对象二级评判因素的隶属度向量。

同理，可以推出二级以上的多级糊综合评判的单因素评判矩阵，并最终求得评价结论向量，通常按最大隶属度则对高速公路景观等级进行评价，得出评价结果。

【注释】

[1]魏中华.公路景观设计理论研究[D].北京工业大学博士学位论文，2005.3.

[2]叶亚丽.山区高速公路景观设计与评价[D].长安大学硕士学位论文，2006.5.

[3]Crofts R.S. The Landscape Component Approach to Landscape Evaluation, 1975.

[4]Arthur L.M. Predicting scenic beauty of forest environments: some empirical tests[J]. Forest Science, 1977(23): 151-160 .

[5]魏中华.公路景观设计理论研究[D].北京工业大学博士学位论文，2005.3.

[6]叶亚丽.山区高速公路景观设计与评价[D].长安大学硕士学位论文，2006.5.

[7]刘波.思小高速公路景观设计与评价[D].昆明理工大学硕士学位论文，2008.11.

[8]刘滨谊. 现代景观规划设计[M]. 东南大学出版社，1999.

[9]刘滨谊. 城市道路景观规划设计[M]. 东南大学出版社，2002.

[10]杜玲玲.高速公路三维虚拟景观设计方法研究[D].重庆大学大学工程硕士学位论文，2013.6.

[11]付毅.高等级公路景观评价方法研究[D].吉林大学硕士学位论文，2005.

[12]叶亚丽.山区高速公路景观设计与评价[D].长安大学硕士学位论文，2006.5.

[13]http://baike.baidu.com/view/47029.htm?fr=aladdin。

[14]薛亮.妙用头脑风暴法[J].企业管理，2005.5(1).

[15]雷孝章、王金锡、彭沛好，等.中国生态林业工程效益评价指标体系[J].自然资源学报，1999.4(14).

[16]陈卫等、方廷健.基于Delphi法和AHP法的群体决策研究及应用[J].计算机工程，2003.3(5).

[17]叶亚丽.山区高速公路景观设计与评价[D].长安大学硕士学位论文，2006.5.

[18]http://baike.baidu.com/view/265812.htm?fr=aladdin。

[19]http://baike.baidu.com/view/855712.htm?fr=aladdin。

[20]叶亚丽.山区高速公路景观设计与评价[D].长安大学硕士学位论文，2006.5.

[21]刘波.思小高速公路景观设计与评价[D].昆明理工大学硕士学位论文，2008.11.

[22]刘波.思小高速公路景观设计与评价[D].昆明理工大学硕士学位论文，2008.11.

[23]刘波.思小高速公路景观设计与评价[D].昆明理工大学硕士学位论文，2008.11.

[24]李昆仑.层次分析法在城市道路景观评价中的运用[J].武汉大学学报（工学版），2005.5(38).

[25]刘波.思小高速公路景观设计与评价[D].昆明理工大学硕士学位论文，2008.11.