公路景觀設(shè)計(jì)中的動(dòng)態(tài)特性理論研究

1、公路景觀設(shè)計(jì)中的動(dòng)態(tài)特性理論研究摘要:本文從國(guó)內(nèi)外公路景觀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀入手,對(duì)公路動(dòng)態(tài)景觀設(shè)計(jì)元素、基于動(dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)理論等內(nèi)容進(jìn)行了探討,旨在研究高效、經(jīng)濟(jì)、人性化的公路景觀設(shè)計(jì)方法,以提高公路景觀設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。關(guān)鍵字:公路;景觀設(shè)計(jì);動(dòng)態(tài)特性;美感特性;景觀敏感度0.引言優(yōu)美、和諧的公路景觀對(duì)于保障車(chē)輛的行駛安全,提高司乘人員的舒適性,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展具有重要意義。近年來(lái),我國(guó)公路建設(shè)突飛猛進(jìn),2004年,全國(guó)公路通車(chē)?yán)锍踢_(dá)187.07萬(wàn)公里,居世界第四位,其中高速公路3.43萬(wàn)公里,列世界第二位,有力的支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展,但與此同時(shí),公路建設(shè)帶來(lái)的生態(tài)破壞、景觀割

2、裂以及由此引發(fā)的交通事故等負(fù)面影響日益凸現(xiàn),對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此,對(duì)公路沿線進(jìn)行環(huán)境保護(hù)和景觀設(shè)計(jì),成為我國(guó)公路建設(shè)中的迫切任務(wù)。1.國(guó)內(nèi)外公路景觀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題西方發(fā)達(dá)國(guó)家的公路景觀設(shè)計(jì)總體上可以分為三個(gè)階段: 第一階段,僅注重提高道路的通行能力,確保行車(chē)安全通暢,主要著眼于道路線形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)計(jì)算等公路本身的建設(shè),尚未提出系統(tǒng)的公路景觀設(shè)計(jì)理論;第二階段,開(kāi)始重視道路以外的附屬設(shè)施、環(huán)境保護(hù)、管理等配套設(shè)施建設(shè),使道路的功能得以更充分地發(fā)揮,但公路景觀設(shè)計(jì)大多作為環(huán)境保護(hù)的一部分提出,初步的公路景觀設(shè)計(jì)理論開(kāi)始出現(xiàn);第三階段,著眼于道路的多功能利用,

3、不僅使用路面,還利用立體空間(諸如立體交叉及地下空間,公路景觀設(shè)計(jì)理論出現(xiàn)與其他學(xué)科相互融合的態(tài)勢(shì)?，F(xiàn)代公路景觀設(shè)計(jì)正在成為一門(mén)涵蓋土木工程學(xué)、生態(tài)學(xué)、計(jì)算機(jī)、植物學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)等諸多學(xué)科的邊緣性科學(xué),公路景觀成為信息化時(shí)代的多信息載體。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外公路景觀設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題主要有以下方面:(1公路景觀設(shè)計(jì)滯后于路基路面及其他附屬設(shè)施的設(shè)計(jì),有的甚至忽視了景觀設(shè)計(jì),條塊分割,人工雕鑿痕跡明顯。許多已經(jīng)出版的書(shū)籍和已經(jīng)成文的規(guī)定都把公路的景觀設(shè)計(jì)等同于“美化設(shè)計(jì)”或“綠化設(shè)計(jì)”。(2設(shè)計(jì)中過(guò)分注重形式美,對(duì)司乘人員實(shí)際的景觀體驗(yàn)重視不足。設(shè)計(jì)者常采取傳統(tǒng)的園林景觀設(shè)計(jì)手法來(lái)設(shè)計(jì)公路景觀,許多公路被

4、“裝飾”成富麗堂皇的綠化帶;缺乏全局意識(shí),過(guò)分注重形式美,忽視了人們?cè)谲?chē)輛高速運(yùn)動(dòng)中的景觀體驗(yàn),造成過(guò)往旅客和駕駛?cè)藛T眼花繚亂,易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞和不良情緒。2.基于動(dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)的基本思想公路沿線的周邊環(huán)境不僅要滿足交通功能,而且還應(yīng)該賦予人們優(yōu)美、宜人的景觀視覺(jué)。公路的景觀設(shè)計(jì), 一方面要強(qiáng)調(diào)公路與沿線的自然環(huán)境、交通設(shè)施、車(chē)輛等的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,使公路成為環(huán)境的一部分,實(shí)現(xiàn)與自然環(huán)境的和諧;另一方面也要強(qiáng)調(diào)根據(jù)車(chē)輛高速行駛的動(dòng)態(tài)特點(diǎn),實(shí)時(shí)調(diào)整景觀的表現(xiàn)形式,既滿足靜態(tài)視覺(jué)的要求, 同時(shí)也滿足車(chē)輛行駛中人的動(dòng)態(tài)視覺(jué)的要求,為司機(jī)和乘客提供實(shí)時(shí)變化的審美效果。動(dòng)態(tài)中人的景觀尺度感、動(dòng)態(tài)中人對(duì)環(huán)

5、境的參與特點(diǎn)和人的心理感受是公路景觀設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的因素,公路景觀設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮人的視覺(jué)及行為特點(diǎn),滿足動(dòng)態(tài)變化的要求?；趧?dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)方法是指根據(jù)司乘人員的動(dòng)態(tài)視覺(jué)特性,充分考慮行車(chē)速度對(duì)景觀尺度、人的美感特性、景觀組合方式等方面的影響, 從人的動(dòng)態(tài)體驗(yàn)出發(fā),對(duì)公路沿線各種景觀要素進(jìn)行組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)。公路景觀設(shè)計(jì)面對(duì)的關(guān)鍵問(wèn)題是如何處理速度(V、時(shí)間(T與景觀效果的關(guān)系問(wèn)題。這里的V和T不是傳統(tǒng)物理學(xué)意義上的車(chē)速和時(shí)間,不能簡(jiǎn)單的理解為兩地之間的位移跟速度和時(shí)間的線性關(guān)系。動(dòng)態(tài)景觀設(shè)計(jì)理論對(duì)V、T的理解,需從景觀設(shè)計(jì)角度進(jìn)行如下闡釋:以車(chē)輛為參照物,V可以理解為公路景觀以及與公路相

6、關(guān)的自然景觀(包括大地景觀、氣象景觀、植物季相變化景觀等、人文景觀(城市、河堤、名勝古跡等的不斷運(yùn)動(dòng); T 應(yīng)該理解為上述一系列運(yùn)動(dòng)景觀的動(dòng)態(tài)組合。也可以這樣表述:公路景觀設(shè)計(jì)應(yīng)該營(yíng)造出一系列閃現(xiàn)在人視野中猶如電影膠片般的動(dòng)態(tài)、連續(xù)的畫(huà)面。由于公路上的車(chē)輛一般都會(huì)經(jīng)歷起步、提速、持速運(yùn)行、減速、再提速、再持速運(yùn)行這樣一系列不斷反復(fù)的運(yùn)動(dòng),相應(yīng)的,這一系列動(dòng)態(tài)畫(huà)面景觀也經(jīng)歷著同樣的運(yùn)動(dòng)和變化,設(shè)計(jì)人員進(jìn)行公路景觀設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這種變化,區(qū)分具體情況下人的不同視覺(jué)感受,而不能采取一刀切式的設(shè)計(jì)。3.基于動(dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)基本要素景觀敏感度是指景觀引起人們注意力難易程度的量度,相對(duì)于靜態(tài)景觀而

7、言,車(chē)輛行駛過(guò)程中,公路景觀的動(dòng)態(tài)敏感度在很大程度上將會(huì)被弱化,因此,欲使道路景觀對(duì)行駛中的司乘人員起到與靜態(tài)相同的視覺(jué)效果,就必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì),彌補(bǔ)車(chē)速對(duì)動(dòng)態(tài)景觀敏感度的弱化影響。動(dòng)態(tài)中景觀敏感度(S的大小和車(chē)速(v、司乘人員前方視野中能清晰辨認(rèn)景物的最大距離(Dmax、清晰辨認(rèn)景物的最小尺度(Hmin、路側(cè)能清晰辨認(rèn)景物的最小距離(Dmin四大因素密切相關(guān),其關(guān)系可用下式表示:S=f(v, Dmax, Hmin, Dmin根據(jù)相關(guān)研究成果,為了達(dá)到最佳動(dòng)態(tài)景觀敏感度(Smax,不同車(chē)速(v與Dmax, Hmin, Dmin之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,見(jiàn)表1。表1 車(chē)速(v與Dmax, Hmin,

8、 Dmin關(guān)系表(Table.2 relation among speed-v,Dmax,Hmin and DminV(km/h 20 60 100 140Dmax前方視野最大晰辯距離(m150 370 660 840Hmin前方視野晰辯最小物質(zhì)尺度(m0.35 1.10 2.00 3.00Dmin路側(cè)晰辯最小距離(m 1.71 5.09 8.50 11.9以限速60 km/h為例(當(dāng)處于特定路段比如起步區(qū)、隧道內(nèi)、急彎區(qū)時(shí),需慢速行駛,司機(jī)前方的景觀或景觀單元的最遠(yuǎn)距離不應(yīng)大于370m;不應(yīng)小于5.09 m;它們的高度應(yīng)大于1.10 m。當(dāng)景觀或景觀單元的三維尺度超出這些閾值時(shí),司機(jī)的景觀敏

9、感度為零,即對(duì)這個(gè)速度下行駛的司機(jī)來(lái)說(shuō)是“視而不見(jiàn)”的。導(dǎo)致動(dòng)態(tài)中景觀敏感度變化的因素很多,除了本文列出的v、Dmax、Hmin、Dmin等四大因素外,敏感度的變化還受景物表面相對(duì)于視線的坡度、景物在視域內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)率、景物的色彩、質(zhì)感、明度和人的視力、情緒以及天氣的變化等很多不確定因素的影響,由于篇幅所限,本文不再詳細(xì)敘述。靜態(tài)中人的景觀尺度感是在人的生活起居中形成的,包括人的對(duì)周?chē)h(huán)境形成的空間感、場(chǎng)所感,一般是宜人的小尺度;而在車(chē)輛行駛情況下,車(chē)輛的運(yùn)行使人們對(duì)公路沿線景觀的尺度感發(fā)生了變化,進(jìn)而帶來(lái)道路與周?chē)h(huán)境產(chǎn)生新的比例關(guān)系,路邊景物一晃而過(guò),只有尺度較大的物體才能看清,這種大體量的

10、景觀尺度是人們視覺(jué)的需要,符合動(dòng)態(tài)中人的心理感知和生理特點(diǎn)。高速行駛下的汽車(chē)只有穿行于大尺度的景觀空間,司乘人員才能產(chǎn)生融入自然的感覺(jué)而不是被排斥感,所以,動(dòng)態(tài)中人的景觀尺度感常是宜車(chē)的大尺度。因此,公路景觀設(shè)計(jì)中景觀尺度的確定,應(yīng)充分考慮動(dòng)態(tài)中人的視覺(jué)、心理和生理的變化,根據(jù)路段的性質(zhì)、車(chē)速等因素來(lái)綜合確定。(1公路上司乘人員的視點(diǎn)一直以一定的速度在運(yùn)動(dòng),對(duì)景觀的視覺(jué)感受也在不斷地變化,在不同的路段環(huán)境中視覺(jué)感受是不一樣的。在直線路段,沿前進(jìn)的方向,視線正前方的畫(huà)面呈單滅點(diǎn),且視點(diǎn)在該畫(huà)面上的位置保持不動(dòng),兩側(cè)景物稍瞬即逝;在曲線段,視線正前方的畫(huà)面變?yōu)殡p滅點(diǎn),畫(huà)面雖在不斷地變化,但因視野開(kāi)

11、闊,視覺(jué)停留的時(shí)間較長(zhǎng);而在互通式立交的匝道上,視點(diǎn)沿著某一半徑的圓弧運(yùn)動(dòng),圓心部位往往是視線的焦點(diǎn),視覺(jué)停留的時(shí)間最長(zhǎng)。(2根據(jù)人機(jī)工程學(xué)(Human Engineering理論,行人在街上行走或在車(chē)輛低速行駛時(shí),眼睛視力最強(qiáng)的部分看到物體細(xì)節(jié)時(shí)的視場(chǎng)角為3,如集中精力觀察某物體時(shí)人眼的舒適角度為18,有些情況下人們觀察物體時(shí)頭部不動(dòng)而需轉(zhuǎn)動(dòng)眼球,一般眼睛容易轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為30,其最大界限為60,如看不清,在身體不動(dòng)情況下轉(zhuǎn)動(dòng)頭部,視場(chǎng)角范圍可擴(kuò)大40120。公路上的司機(jī)和乘客,隨著速度逐漸提高,頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性也漸漸變小,注意力被吸引在車(chē)道上,視域會(huì)越來(lái)越窄,注視點(diǎn)也會(huì)逐漸變遠(yuǎn)。(3駕駛員只

12、有在慢速的情況下才能觀察到街道兩旁的景物,車(chē)速越大,駕觀員和乘客對(duì)面不容易注意到的范圍就越大,當(dāng)景物相對(duì)運(yùn)動(dòng)很快時(shí),現(xiàn)象連續(xù)而且不清楚,一旦辨認(rèn)不清就失去了機(jī)會(huì)。根據(jù)相關(guān)研究, 至少需要5秒的注視時(shí)間人們才能獲得景物的清晰印象,也就是從開(kāi)始注視到看清楚必須有一定時(shí)間。5秒注視時(shí)間獲得景物印象的車(chē)速與距離關(guān)系如表2。表2 五秒注視時(shí)間獲得景物印象的車(chē)速與距離關(guān)系(Table.1 relation between speed and distance about five minutes image車(chē)速/km.h-1 20 40 60 80 100距離/m 8.55 16.95 25.45 33.

13、95 42.5若公路干道車(chē)速為80100 km/ h ,從表1 可以看出辨認(rèn)距離為33.9542.5 m。而單向道路一般為三車(chē)道,寬度為911 m,順行車(chē)輛是無(wú)法看清路邊景物的,因此只有加大景觀的尺度才能滿足要求。而公路服務(wù)區(qū)內(nèi)道路是生活性的, 公路出入口空間是集散性的,均以低速交通方式為主,景觀設(shè)計(jì)時(shí)要優(yōu)先考慮人的靜態(tài)視覺(jué)特性。4.基于動(dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)基本原則公路上所有的人造景觀(包括人造自然景觀,公路配套設(shè)施、公路上的橋梁及各類(lèi)人工構(gòu)造物,均應(yīng)遵守統(tǒng)一與變化、節(jié)奏和韻律、均衡、尺度與比例等形式美的普遍原則,同時(shí)也要注意到動(dòng)態(tài)中人的審美感受的特殊性。(1透視性原則景觀的布置不應(yīng)影響公路

14、的行車(chē)透視性要求,線路上的各組成部分的空間要充裕,保證有足夠的視野和視距,使人們始終感到線路流暢,前方永遠(yuǎn)是大道康莊,視野開(kāi)闊,景觀協(xié)調(diào),安全而舒適。(2誘導(dǎo)性原則景觀的布置,應(yīng)能使司機(jī)在視覺(jué)上可以預(yù)知路線前方的路況和方向的變化,并且在空間上留有余地,使司機(jī)可以及時(shí)地采取有效的操縱措施,保證行車(chē)的安全,并使車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變不至于太突然而導(dǎo)致司乘人員的不適。(3景觀兼容性原則景觀的布置要以環(huán)境中的自然景觀為主、人工景觀為輔,并且二者應(yīng)相互兼容。公路周邊的自然景觀包括地形、地貌、山林水石、甚至云影天光,均是十分寶貴的景觀元素,具有重要的景觀價(jià)值,因而在設(shè)計(jì)中,應(yīng)該盡一切可能,保留這些景觀要素,

15、并使之成為公路景觀的一部分。圖2列出了七種景觀兼容性高低示意圖。(4景觀統(tǒng)一性原則公路的基本功能是滿足車(chē)輛的運(yùn)行,是運(yùn)用一切可能的物質(zhì)技術(shù)手段,去實(shí)現(xiàn)車(chē)輛運(yùn)行的速度。與速度這一概念相協(xié)調(diào),公路的整體景觀在形象上應(yīng)該是簡(jiǎn)潔而大氣、流暢而輕盈,在色調(diào)上則應(yīng)該是和諧而明快。在公路景觀設(shè)計(jì)中, 除把中央分隔帶、路堤路塹邊坡、兩側(cè)綠化帶、互通立交、服務(wù)區(qū)和收費(fèi)站、橋梁作為一個(gè)整體通盤(pán)考慮使得景觀有統(tǒng)一風(fēng)格外, 還要根據(jù)各自功能和服務(wù)對(duì)象設(shè)計(jì)不同的景觀, 在統(tǒng)一中求變化、變化中達(dá)統(tǒng)一。以綠化為例:主線綠化應(yīng)采用遠(yuǎn)喬木、中灌木、近花草的布置手法, 同時(shí)進(jìn)行大分段設(shè)計(jì)不同形式且逐步過(guò)渡、連續(xù)不斷、動(dòng)中有變的“

16、綠色長(zhǎng)廊”。(5景觀協(xié)調(diào)性原則在確定公路的線型和路域內(nèi)的景觀時(shí),要考慮其與環(huán)境景觀要素在視覺(jué)感受上的協(xié)調(diào),使路域內(nèi)外的景觀渾然一體,共同構(gòu)成符合形體美學(xué)、均衡完美而又變化多姿的景觀,使人們?cè)谑褂霉废到y(tǒng)的過(guò)程中獲得舒適和愉悅(圖3。對(duì)于環(huán)境中景觀不良的區(qū)域,可在線路選擇時(shí)避讓或遠(yuǎn)離從而弱化其影響。當(dāng)無(wú)法避讓時(shí),也可通過(guò)設(shè)置隔離屏障或集密的綠化,將路域外的不良景觀隔離開(kāi)來(lái),即要遵循“佳則收之,俗則屏之”的原則。5.基于動(dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)方法針對(duì)動(dòng)態(tài)中人的視覺(jué)特性,在公路景觀要素的布置時(shí),要考慮不同路段上視覺(jué)停留時(shí)間的長(zhǎng)短所帶來(lái)的影響。對(duì)滅點(diǎn)位置變化較小的長(zhǎng)直線路段,可以考慮布置對(duì)景;對(duì)視線停

17、留時(shí)間較長(zhǎng)的部位(如曲線路段、互通立交、匝道等,景觀要素宜作強(qiáng)化處理,以加深景觀的視覺(jué)印象;而對(duì)視覺(jué)停留時(shí)間短的部位,景觀要素的處理可以適當(dāng)?shù)?。此?還要考慮不同車(chē)速時(shí)司機(jī)視域和注視點(diǎn)變化所帶來(lái)的影響。在速度逐漸提高的路段,由于司機(jī)的視域會(huì)越來(lái)越窄, 注視點(diǎn)也會(huì)逐漸變遠(yuǎn),設(shè)計(jì)具有警示和導(dǎo)向作用的路標(biāo)、綠化等景觀時(shí)就應(yīng)首先根據(jù)動(dòng)態(tài)中人的注意力集中和視域變化的規(guī)律來(lái)確定其有效尺寸和距離。5.2. 景觀尺度的確定由于動(dòng)態(tài)中人的景觀尺度感是宜車(chē)的大尺度,因此,隨著車(chē)速的提高,人的尺度感不斷加大,景觀體量也要相應(yīng)得加大。比如對(duì)于在公路景觀中起重要作用的綠化植物,其風(fēng)格可以是小巧精致和玲瓏剔透的,也可以

18、是一揮而就而氣勢(shì)磅礴的,但公路大范圍綠化種植,一般情況下,“大手筆”綠化種植與現(xiàn)代化公路在內(nèi)涵上更為協(xié)調(diào),更符合人的動(dòng)態(tài)視覺(jué)感受。公路在視覺(jué)效應(yīng)上應(yīng)該是一條動(dòng)態(tài)景觀的廊道。由于此廊道具有長(zhǎng)度大,并且視點(diǎn)又以一定速度運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn), 因此,在公路景觀設(shè)計(jì)中,應(yīng)重視人的視感的變化及由此實(shí)現(xiàn)的美感特性中序列、節(jié)奏、韻律等法則的應(yīng)用,這些法則的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)富于動(dòng)感、協(xié)調(diào)、優(yōu)美的景觀效果的重要手段。視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)著的人們,希望看到優(yōu)美、和諧、變化和有序的景觀,并存在堅(jiān)持追逐這些景觀,且不到終點(diǎn)就不停止的愿望。因此,遵循形式美的普遍原則并充分考慮動(dòng)態(tài)中人的美感特性是公路景觀設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。(1韻律節(jié)奏自然界中許多現(xiàn)象

19、,常是有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn),有節(jié)奏的重復(fù)變化。韻律節(jié)奏是指某些組成因素作有規(guī)律的重復(fù),在重復(fù)中又有規(guī)律的進(jìn)行組織變化。重復(fù)是獲得韻律的必要條件,但只有簡(jiǎn)單的重復(fù)則易感單調(diào),故在韻律中應(yīng)體現(xiàn)組織節(jié)奏上的變化。韻律節(jié)奏也是公路景觀藝術(shù)構(gòu)圖的重要手法之一。公路景觀構(gòu)圖的韻律節(jié)奏方式有很多,常見(jiàn)的有:(a簡(jiǎn)單韻律,即由同一組成因素反復(fù)等距出現(xiàn)的連續(xù)構(gòu)圖,如等高、等寬的爬山型聲屏障,等距離種植的行道樹(shù)等;(b交替韻律,即由二種以上的組成因素交替等距出現(xiàn)的連續(xù)構(gòu)圖,如公路選線時(shí)直路與彎道的交替布置,兩種行道樹(shù)的間種,兩種不同的花壇交替布置和等距排列等;(c起伏曲折韻律,即由一種或一種以上的組成因素在形象上出現(xiàn)較有規(guī)律的起伏曲折的變化。如連續(xù)布置的橋梁、邊坡?lián)跬翂?、花壇、林帶、建筑物?為了防止呆板,宜遵循一定的節(jié)奏規(guī)律,體現(xiàn)起伏曲折的變化。(2景觀序列對(duì)于公路這樣一個(gè)景觀廊道,除了可以通過(guò)節(jié)奏和韻律的設(shè)計(jì),沿著道路主線一層一層地展現(xiàn)景觀的魅力外,還可以通過(guò)景觀序列的安排,在節(jié)奏和韻律的基礎(chǔ)上,營(yíng)造一些景觀的高潮,使人們?cè)诠愤\(yùn)行的過(guò)程中,獲得層次更高的、更為完美的精神享受。景觀序列是景觀元素為了達(dá)到某種目的而做的有意義的組織,是一種高度條理化的次序安排,一