基于绿视率的城市绿化评估

陈明　戴菲　李文佩　杨超

摘要：目前我国仍以3大传统绿化指标评估城市绿化的二维情况，缺乏三维空间绿化效果评估。文章以武汉市江汉区为例，采用系统抽样法，将江汉区划分为472个250mx250m网格，基于腾讯地图的街景图像计算绿视率，从江汉区绿视率整体空间格局、不同用地类型绿视率差异性以及绿化覆盖率对绿视率的影响等方面评估该片区的三维绿化，结果显示：1）江汉区不同区域绿视率差异较大，平均值为16.26%;2）公园绿地、居住用地、商业用地的绿视率依次递减;3）绿视率随绿化覆盖率的增加而增加，但其增长趋势逐渐趋缓。

关键词：绿视率，绿化评估，街景地图，武汉

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.022

A Study of Urban Greening Assessment Based on Visible Green Index：

A Case Study of Jianghan District in Wuhan

Chen Ming Dai Fei Li Wenpei Yang Chao

（School of Architecture & Urhan Planning，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074.China）

Abstract：Three traditional greening indicators are used to assess the two-dimensional urban greening in China，which lacks in three-dimensional spatial greening assessment.With Jianghan District in Wuhan as the example，thispaper adopts the method of systematic sampling to divide Jianghan District int0 472 grids with the size of 250x250mand evaluate the three-dimensional greening，based on the street view images of Tencent Map.The analysis is carriedout as follows：he overall spatial pattern of visihle green index.the difference of visible green index among differentland use types，and the influence of green coverage on visible green index.The results show that： l） there aresignificant differences in visible green index among different areas in Jianghan District. with an average value at16.26%; 2）the visible green index decreases from park green space，residential land，and commercial land;and 3）the visible green index increases with the increase in green coverage，but its growth trend gradually slows down.

Key words：visible green index，greening assessment，street view map，Wuhan

城市綠化是评估城市环境质量的关键内容。目前我国仍以3大传统绿化指标（绿地率、绿化覆盖率、人均公园绿地面积）衡量城市的绿化品质，评估绿化二维量，忽视了绿化三维空间形态的生态效益，例如同等覆盖面积的草地与乔林，乔林发挥更有效的降温增湿作用，也更有利于缓解人的压力[1-3]。因此亟需重视城市绿化建设的三维品质。

绿视率由日本学者青木阳二提出，用以衡量城市三维空间的绿化建设情况，是指人的视野范围内绿色植物所占比例，包括树木、草地、立体绿化等[4]。目前国内外对绿视率的研究侧重于道路绿视率的影响因素[5-6]、绿视率的调查[7-8]、绿视率在道路设计的应用等[9]。研究表明，城市绿色空间中植株与树冠大小是影响绿视率的重要因素[10]，而绿视率一定程度上也反映街道行道树的空间分布、树冠三维结构、建筑物遮挡等空间信息[11]。在北京六环内，城市道路较宽的次干道与长度较长的道路（高速公路除外）拥有更高的绿视率[12]。在中国245个主要城市中心区，经济发达、管理程度较高的城市街道绿化质量越高，且园林城市往往拥有较高的绿视率[13]。此外，绿视率在城市高密度的住区中越来越得到重视[14].有学者基于此提出楼层绿视率（Floor Green View Index）的概念，旨在研究城市建筑中不同楼层高度可获取的绿量[15]。在绿视率计算方面，街景地图、深度学习等成为获取绿视率的新途径，可实现绿视率的快速与批量计算[16-17]。然而上述研究对于城市重要组成部分的街区单元却鲜有涉及。有学者对纽约曼哈顿东村进行绿视率调查[18]，但其低密度、窄路密网的街区形态与我国高密度、大街区的形态差异极大，其方法的适用性有待考证。本文以武汉市江汉区为例，进一步探究绿视率在城市中的空间分布格局及其影响因素。

1研究方法

1.1研究区域

江汉区位于武汉汉口核心区域，是武汉7个中心城区之一，总面积28.29km2。目前，区内绿地数量较多，整体呈北多南少、零散破碎的空间格局，主要包括7个公园绿地、1个防护绿地以及若干附属绿地。其高密度的城市建设空间与绿地空间形态是我国城市的典型代表。

1.2观测点设置

为了确保绿视率测定结果的准确性，采用系统抽样法，将江汉区划分成同等面积的网格进行调查，从中选择观测点，有利于提高观测点选择的客观性与普遍性[19]。基于人眼能看清物体轮廓的最远距离为250m.通过ArcGIS将江汉区划分成472个250m×250m的网格，再根据各网格内城市空间形态选择一个适宜的观测点。考虑江汉区用地现状与观测点应具有代表性、普遍性和可操作性等特征，所选的观测点主要分布在城市道路、居住区、商业区与公园绿地中，较全面覆盖城市各类空间。此外，也存在网格内无观测点的情况，主要为大型建筑区（例如汉口火车）、公园绿地中的大面积水体或高密度城中村，这些区域基本无绿化区。最终共得到有效观测点427个。

1.3观测图像采集

由于研究区存在落叶植物，进行夏季时期的研究可保证数据的有效性，因此选择2015年7月的腾讯街景地图进行绿视率的计算。虽然街景地图的实效性较差，但对比江汉区2015年和目前两个时间段的遥感影像图，城市无大规模的绿化建设或拆建等活动，且研究范围内植物基本生长稳定，因此仍可代表江汉区目前的绿化水平。由于绿视率是一个动态指标，为了尽可能地反映各网格的绿视率水平，各个观测点根据其所处街道形态或公园绿地空间格局，以人的水平视角采集若干不同方向同等尺寸的街景图像[20]（图1）。一个观测点采集3-6幅观测图像，共获取1522幅观测图像，再将这些观测图像依据人的视野范围（水平方向上80°-160°，垂直方向130°）进行修正[21]，确保画面均能纳入的人视野范围。

1.4绿色植物提取与绿视率计算

采用精算法，基于Photoshop以人工目视解译的方式提取观测图像中的绿色植物（树木、草地、彩叶植物、有植被覆盖的山体等），而被建筑物、人、车等遮挡之处不做计算，计算绿色植物占图像比例作为该观测点的绿视率。为了更客观准确地获得该网格的绿视率值，综合该观测点所采集的所有图像进行计算，计算公式如下[1O]：

VGI=（∑ S/∑ S）×100%

其中：VGI为绿视率，n为观测图像数量，Sg为绿色植物面积，St为观测图像面积。绿色植物和观测图像的面积以它们所包含的像素点来衡量。

1.5绿视率分析

首先基于各网格绿视率计算结果，本研究分析江汉区绿视率的整体空间格局;其次依据网格所属的用地类型，分析其绿视率的差异性;然后利用0.26m空间分辨率的Google earth影像图，采取人工目视解译方式提取网格的绿化覆盖区，精确计算其绿化覆盖率。本研究以10%的抽样比例选取了江汉区内42个网格进行研究，通过SPSS软件对绿化覆盖率与绿视率进行回归拟合，探索绿化覆盖率对绿视率的影响与规律;针对上述分析结果，对江汉区改善三维空间绿化效果提出一些规划设计策略。

2江汉区绿视率分析

2.1绿视率空间格局

江汉区绿视率整体偏低，除绿视率为空值或0以外，其平均值约为16.26%，最高值为67.64%，最低值仅0.13%。利用ArcGIS将各网格绿视率的计算结果进行可视化，直观展现江汉区绿视率的整体空间格局，并将绿视率按照3%的梯度划分成不同级别（图2），分析绿视率的分布情况。结果显示，江汉区绿视率水平整体维持在0%-27%，网格样本量占整体80%以上，且遍布整片区域。高绿视率区在江汉区主要分布在中山公园、常青公园、后襄河公园等城市综合公园、北部的带状公园以及居住区的附属绿地。低绿视率区出现在江汉区南部的低层高密度的城市传统街区、汉口火车站附近以及东北处的开发建设区。此外，江汉区内汉口火车站及其西侧的城中村、在建的梦泽湖公园与其东侧等区域无绿化和观测点，因此绿视率值为空，且其周围一定范围区域的绿视率为0或极低。

2.2不同用地类型绿视率

城市不同用地类型的绿化功能与绿化结构不同，绿视率也表现出显著的差异性。通过分类计算，得到江汉区4种主要用地类型的绿视率（表1）。其中就绿视率平均值而言，绿地最高为24.72%，居住用地次之为15.90%，教育科研用地为15.09%，商业用地为13.05%。

江汉区绿地主要类型包括全市性公园（中山公园、常青公园）、区域性公园（菱角湖公园、后襄河公园、西北湖公园、王家墩公园）、专类公园（龙王庙公园）及三环线防护绿地，其绿视率均值分别为36.69%，24.44%，17%，18.74%，其中全市性公园绿视率最高，专类公园绿视率最低，但均高于江汉区的整体平均水平。

居住用地在江汉区内占比最高，其绿视率分布差异性也较大，低至0.13%，高至54.75%。绿视率较低的区域主要以高密度的传统街区为主，例如江汉区南部的积庆社区、大龙社区;绿视率较高的区域为拥有较大规模的居住附属绿地与良好的绿化环境的居住区，例如天嘉园小区、馨苑小区等。

商业用地绿视率的差异性与其空间形态相关，传统街区形成的商业区与规模较大的商业综合体区域往往绿视率较低，例如汉口火车站南部、中山公园南部的商业片区，大规模的商业建筑与广场用地导致绿化空间不足。而城市新区绿化环境较好，绿视率也较高，例如常青公园北部商业片区，行道树绿化与其附属绿地均较完善。

2.3绿化覆盖率对绿视率的影响

绿视率反映空间的三维绿化效果，但其与二维绿化指标也有一定的联系[18]，在高密度城市中，行道树、立体绿化等绿化方式虽不能提供游憩功能，但对于提高城市绿化覆率具有重要作用，同时也增加了居民接近绿色空间的机会，因此以绿化覆盖率为关键指标，进一步探究它对绿视率的影响。本研究相对均匀地选取江汉区内42个网格，包括3个公园绿地、24个居住用地、7个商业用地与8个其他用地。图3显示了绿化覆盖率与绿视率以S曲线的回归拟合，其拟合度最高（R2=0.598，p=0.000），并选取其他网格进行验证。由此可见，绿视率随绿化覆盖率的增加而趋于平缓。因此在高密度城市中，提升绿化覆盖率至一定水平后即可达到较高绿视率的效果。然而绿化覆盖率只能解釋绿视率59.8%的变异，虽然绿视率随绿化覆盖率的增长趋势逐渐趋缓，但由于样本点分布较为零散，具体的变化规律及趋缓的临界值仍有待进一步探索。

3討论

3.1基于街景地图的绿视率空间格局

本文基于腾讯地图街景图像，探讨构成城市肌理的普通街区的绿视率空间格局分布。受街景地图观测点限制，取景地点为机动车道，纳入的图像范围会小于人行道上人的实际视域范围。但人的视野范围水平方向上为80°-160°，垂直方向为130°，而清晰视野范围均为60°，因此通过街景图像获取的画面范围在此范围内，符合人眼可识别的范围。其次，虽然观测图像上呈现的仍是二维平面，但通过各个网格不同方位绿视面积的综合计算，一定程度上可以反映三维空间的绿视率。

城市不同片区、不同用地类型绿视率差异较大，这与其绿化类型有关。综合公园、社区公园与拥有较大附属绿地的居住用地往往绿化建设好、品质高，绿视率也越高，但老街区由于高密度建筑导致低绿视率。商业用地也存在高低绿视率的差异性，主要受其建筑空间形态影响，大体量的商业建筑密度较高，抑制了绿地空间，而由小体量、多建筑组合构建的商业区则能更多地提供绿化空间，肖希[22]通过实际走访调查，也得出商业用地会在一定程度降低绿视率。

绿化覆盖率与绿视率呈现显著正相关，但相关性较弱，不能决定性地影响绿视率。这是由于绿视率受到空间中不同物体的遮挡，降低了绿视率，而绿化覆盖率则未受影响。其次绿视率是基于三维场景图像的计算，在视野较远处由于透视导致计算的绿量变小。

3.2城市三维空间绿化效果改善策略

在城市高密度建设空间中，难以通过大规模绿化提高绿地率，但提高绿视率尚有途径可寻，结合上述绿视率分析与既往文献研究，对改善城市三维空间绿化效果可从以下几个方面提出具体策略。

城市不同用地类型的绿化效果差异较大，应注重低层高密度老街区、大型公共建筑等区域的绿化建设，增加绿化覆盖率可一定程度提高绿视率。首先，保护高大乔木毋庸置疑成为首要工作，这是由于冠幅、植株较大的乔木会提供更多的绿色视域面积[1O]。因此，在保护老街区中普遍存在的单棵或2-3棵孤植树木的基础上，可通过行道树栽植形成连续完整的绿廊。其次，在高密度的城市中，应以“见缝插绿”的方式增加绿化，充分利用空地、废弃地、建筑边角与大规模硬质广场等空间，营造口袋公园或设置精致的绿色景观小品。最后，拓展立体绿化能有效提高绿视率[23]，可结合街区的建筑改造、街巷整治，将种植空间由平面引向立体。

4展望

在绿视率研究普遍针对城市街道的背景下，本文以武汉市江汉区为例，基于腾讯街景地图计算得到绿视率指标，分析其在江汉区的整体空间格局、不同空间类型的差异性及其与绿化覆盖率的关系。研究结果为城市管理者、风景园林设计师提供策略上的参考，以期纳入新的规划设计指标。然而该方法适用于中小规模的城市片区，用于整个城市则会产生大量的网格样本，在数据处理方面耗费极大的人力物力，因此未来需要进行城市尺度的方法优化探索，为系统全面地改善城市整体三维空间绿化效果提供支撑。

致谢：参与本研究的成员还有丁璐、裴子懿、赵广旭、孙培源，一并致谢！

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收稿日期：2018-11-18

*基金项目：国家自然科学基金面上项目“消减颗粒物空气污染的城市绿色基础设施多尺度模拟与实测研究”（51778254）

第一作者：陈明（1991-），男，博士研究生，研究方向为绿色基础设施。E-mail：1551662341@qq.com

通信作者：戴菲（1974-），女，博士，教授，研究方向为绿色基础设施。E-mail：58801365@qq.com