景感生态学研究进展及其对人居环境科学的启示*

刘 江 温俊豪 张雪葳 LIU Jiang, WEN Junhao, ZHANG Xuewei

0 引 言

2 0 1 6 年，我国生态学家赵景柱先生首次提出景感生态学（Landsenses Ecology），并将其定义为以可持续发展为目标，基于生态学的基本原理，从自然要素、物理感知、心理认知、社会经济、过程与风险等相关方面，研究土地利用规划、建设与管理的科学[1]。景感生态学理论自问世以来，在推动传统知识系统化重组，并实现结构升级方面显示出巨大潜力[2]。唐立娜、董仁才等学者均对景感生态学理论与方法进行过全面而深入的阐释[3-4]。但随着景感生态学理论与方法体系不断完善，越来越多不同领域的学者都开始探索景感生态学在解决实际问题中的分析思路与应用途径。尤其是在分析环境和人类感知相互作用、引导和调动居民的积极空间行为上，学者们以其为指导，完成了在河流[5-6]、海岸带[7]、城乡交错带[8]和湿地公园[9]等众多区域的研究实践，这推动着景感生态学的科研与实践从形成发展阶段进入了扩展应用阶段[10]。与此同时，随着我国进入城镇化中后期，人居环境的进一步发展面临着品质化、精细化、人性化的新挑战[11]。人机互动的数字化设计方法带来革新性空间认知与思考方式，表明在人居环境科学范畴内，有望建立一个更为包容的科学共同体，以此去探寻基于共性科学问题解决的某种认知方法和技术解决方案[12]。作为充分利用社会—经济—自然复合生态系统理论等生态学基本原理与高度概括中国传统文化、科学的新兴理论，景感生态学对促进中国人居环境科学的理论延伸与技术突破有重要意义。但在CNKI、WOS等国内外主流学术网站上以“景感生态学”和“人居环境科学”两个关键词为主题，并对两个学科进行互鉴研究的综述文章尚少。有必要在人居环境科学视野下系统梳理景感生态学的理论方法体系，通过跨学科的沟通交流，拓展景感生态学理论的应用场景，拓展人居环境科学知识体系，为实现“美丽中国”与生态文明建设提供参照。因此，本文从基本特征、核心思想、技术方法及实践应用方面对景感生态学进行综合性论述与阶段性总结，以进一步明晰景感生态学对人居环境科学的启示。

1 景感生态学的基本特征

景感生态学倡导在现代科学技术的支持下，将人类感知融入生态过程，探究城乡生态环境与人民需求之间的关系，为多尺度的空间规划和设计提供依据，具有学科融合、技术支撑与多尺度空间实践引导的基本特征[1]。

景感生态学的理论框架与关键技术如图所示（图1）。生态学及空间规划相关学科是其理论基础，中国传统人居环境建设中的“天人合一”“主客一体”“生成整体”思想是其灵感来源。通过物联网监测获取生态及其相关动态过程和人类心理、物理感知的海量数据，经由趋善化模型实现数据处理、分析与应用是多学科系统重组、多尺度空间优化管理的实现途径。

图1 景感生态学理论框架与关键技术示意Fig.1 theoretical framework and key technologies of landsenses ecology

2 景感生态学的核心思想

2.1 人感尺度的生态特征

人类感知信息通常分为物理感知与心理认知两部分。景感生态学通过多种技术方法获取和分析这两部分信息，并创造性地将这两部分信息应用于景感营造[13]。景感生态学研究中遵循的物理感知的系统性和心理认知的整体性使人感信息具有了生态特征，由此形成景感营造的数据基础。

2.1.1 物理感知的系统性

物理感知主要包括人们的视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉等[2]。受限于不同感官所感知的时空范围差别，以及不同人感官的感知敏感度差异，目前研究较多探究单个感官的感知特征。但人类感官的感知功能作为一个系统，彼此之间相互影响，探究各项感官之间的交互作用具有重要意义。其中，视觉、听觉之间的交互作用已引起越来越广泛的关注[14-15]。如刘江等对厦门市城市公园的研究发现，声环境安静度和视觉景观美景度存在显著正相关关系[16]。

景感生态学强调物理感知的系统性，即在研究人感尺度的感知特征时，既要分别研究人们的各种感官体验，更要综合研究整个感知系统，考虑不同感官的交互作用。如张学玲等基于景感生态学，从视、听、触、嗅等人感尺度探讨中国古典园林营建的技艺和范式，诠释了古典园林中景感营造在不同感官层面的交互作用[17]。郑天晨基于景感生态学理念和社交媒体数据，探讨了不同景感要素对居民在城市公园中感知体验的影响，以此构建城市公园感知评价模型[18]。

2.1.2 心理认知的整体性

心理认知作为高级心理过程，以神经层面的物理感知为基础，受到社会环境、文化背景与生活经验的直接影响。与感知人群心理认知相契合或适度引导感知人群的心理认知，是空间实践的基本原则与目标之一。

心理认知与物理感知不同，不具有外显性。因此，学界往往采用能够表征心理变化的生理指标对心理认知进行测度，如心率变异率可以表征神经系统的兴奋和抑制情况，唾液皮质醇的浓度变化用以反映心理紧张和放松的程度[19]；采用认知地图、参与式制图等方式评估环境偏好、地方依恋等需要思维加工的心理认知[20]。但是格式塔心理学认为，人对事物的认知具有整体性，并非感觉元素的机械综合[21]。因此，景感生态学充分考虑了物理感知的系统性和人们的文化思维、社会经济水平、教育背景等要素对心理认知的影响，强调了心理认知这一高级心理过程的整体性，同时也在具体测度指标之外，以认同感、获得感与满意度作为空间营建在心理认知层面的评判标准。这为实现心理认知有效评估提供了简明且具有可操作性的路径。如郑拴宁等以提升本土居民的生态服务获得感与满意度为目标，将景感生态学与城市意象的基本理论相结合，开展厦门岛的城市生态意象空间构成及格局解析，为客观评价城市生态资源的公众认知影响力提供了有益参考[22]。

2.2 以人为本的景感营造

景感营造（landsense creation）是景感生态学实践的主要途径，旨在通过适当的表现形式将某一或某些愿景赋予或融入某种载体，使景感的受众能够从这一载体及其相关的表现形式领悟希望被传达的愿景[23]，其根本目的是使人们能够产生共鸣并形成共同行为[13]。因此，景感主要由载体和愿景两部分组成。载体的形式既可以是具有实体的城市、街区、建筑等，也可以是虚拟的诗词歌赋、乐曲等；愿景则包括基础层次的物质追求与进阶层次的精神崇拜等内容，这通常由人们的所处环境、社会背景和认知水平所决定[3]。

景感营造以保护、改善和增强生态系统服务为目标，强调增加与可持续发展意识相关的生态系统服务[23]。将使用者信息融入景感营造过程是景感生态学指导实践的主要途径。如刘晓芳等基于城市公园景感要素分类，分析厦门市城市公园景感要素组成和居民感知评价的差异，以此探究各类公园对不同人群的吸引和对其活动方式的影响差异[24]。韩林栀（Han）等将景感生态学与马斯洛需求理论的基本原理结合，从物理、心理到文化三个层次建立了居民社区感知评价指标体系，并提出社区景感体系构建中应当重视居民的社区意识引导、教育以及文化内涵的塑造[25]。欧阳静怡（Ouyang）等还基于景感生态学理念，研究江西东龙村的传统建筑格局，从心理认知和物理感知层面揭示了其建筑朝向和方位等的形成因素[26]。

3 景感生态学的技术方法

3.1 基于环境物联网的多元数据获取

3.1.1 景感生态研究的数据基础

在现代科学技术不断进步的同时，“数据”的概念也在不断更新。随着互联网、物联网技术的发展，数据获取与分析的功能不断强化，人居环境领域研究可以采用的数据形式从观测数据、模拟数据扩展到“大数据”。大数据具备体量大（volume）、种类多（variety）、效率高（velocity）和准确性（veracity）的4V特征。借助大数据信息采集与处理技术，可使数据收集过程更加灵活，样本规模具备足够代表性，并使研究数据兼具时效性与客观性的优点[23]。

景感生态学研究涉及自然、社会、经济、心理、过程、风险等方面的数据。这些数据包括从不同方法、来源、尺度等获得的具有相同或不同性质的“混合”数据（mixing data），以及工作程序实施过程或趋善化过程中出现的“行进”数据（marching data），它们也被统称为“迷码”数据（mix-marching data）[1]。通过各种技术手段高效获取景感生态数据将是有效开展研究工作及实现研究“动态化”发展的关键。

3.1.2 环境物联网技术的应用潜力

景感生态学的产生和发展离不开物联网、人工智能等数字技术为其提供的丰富数据支撑[3]。随着环境信息采集技术的便捷化和智能化，物联网技术已经能够有效地融入城市的生态规划过程中。通过整合各种不同层次的技术途径，物联网实现了高效、准确针对特定目标的信息获取、传输和应用过程。在物联网架构上，环境物联网（Environmental Internet of Things，简称EIoT）强化了其针对研究区域内环境自然特征与信息（如土壤、温湿度、降水、风速风向、水质、声环境、热环境、空气污染、街道空间特征、人群活动方式等）的采集功能。通过结合ArcGIS等软件平台的相关功能，环境物联网还能够通过构建具有不同功能的模型，实现对各种生态要素的专业分析、模拟、预测和管理，并利用网络化、数字化及可视化进行表达。景感生态学所强调使用的环境物联网技术为土地利用规划、设计、建设、管理与调控等工作提供了有效的保障（图2）。在福建平潭进行的研究中，通过物联网的传感器系统，采集了大量具有时空特征的数据，实现了岛屿风环境的特征分析与长期持续监测，并提出海岛景感生态系统服务的优化途径，对该地区的大风防治和风感改善具有重要指导意义[27]。

图2 环境物联网架构示意图Fig.2 schematic diagram of EIoT

3.2 基于趋善化模型的规划过程调控

人居环境的规划、建设与管理等工作是一个综合且复杂的过程，在城乡发展的不同阶段，目标定位不同，所采取的相应规划措施不尽相同，而且随着社会经济水平的不断改善，居民的价值认定也同样有所变化。因此，实现人居环境的可持续发展并非仅仅追求单一的目标或结果，而是一个动态发展的趋善化过程。趋善化模型的核心思想是“没有最好的结果，只有更好的途径”[1]，其采用了优化模型思想的精髓，强调运行过程中的调控和不断完善，追求的目标不是某一阶段的优化，而是强调目标与约束条件的同步交叉、相互协同与调控，进而实现目标的不断趋善[1]。这一模型主要特点是突出生态系统服务的约束性地位，同时考虑如何尽可能提高人们的综合满意度。

景感生态规划采用趋善化的思想，结合趋善化模型的运用，根据不同规划对象的特点设计出具体的表现形式，并依据约束条件和目标的复杂交织，在每个阶段反复运算，引导优化过程的进行，因此可以更加清晰地了解规划建设的过程和目标，并根据城镇化进程和人群需求及时调整应对策略（图3）。另外，根据项目特点的不同，趋善化模型可以存在不同的表现形式，但其核心思想都是强调过程及过程运行中的不断调控与优化[28]。刘陈坚等构建了一套生态信息诊断框架，对趋善化模型（3PG2模型）结构进行了优化，解决由于模型结构设计所导致在森林景感营造过程中生态预测的不确定性，提升了预测森林生物量的准确性，实现区域尺度上的可持续管理[29]。张晓燕等以景德镇为例，梳理工业遗弃地综合体系的构成，构建工业遗弃地景感营造趋善化模型，将社会、经济、自然环境与土地利用紧密结合[30]。

图3 趋善化模型架构示意图Fig.3 schematic diagram of the melioration model

3.3 基于感知信息的景感营造方法

在区域尺度上，生态环境与人类感知的相互作用是学界讨论的重点。石龙宇（Shi）等在城乡交错带的规划中，运用物联网获取包括气候、土壤、声音、风等环境数据，借助GIS平台，将居民的各种感知信息数据集以地图专题图层的形式进行表达，从而分析环境和人类感知之间的相互作用，并通过调整环境信息来提升人居环境建设质量标准[8]。孙晓萌等从自然要素、物理感知及心理认知等方面，提出生态修复项目的景感内涵，阐释了生态措施在视觉、听觉、嗅觉、味觉及触觉等物理感知以及心理认知方面的作用，提出在生态修复的环境设计上应尽量满足居民的多感官体验需求，提升周边居民的满意度和幸福感[7]。李爽等在大凌河流域北票段的生态保护与修复中，采用景感营造的理念，通过优化景观格局、改善人居环境，满足居民的愿景与社会需要，引导和调动居民的生态保护行为，提升了生态保护与修复的效果[6]。

在城市尺度上，学者们获取了居民的环境偏好和满意度，探讨通过改善城市生态设施，提升居民愿景的可能性。赵萌等以顺义区为例，总结了生态空间景观格局优化、视觉空间格局优化、生态空间科学规划及管理、生态系统服务综合提升4个核心愿景，并以此提出针对性的景感营造策略[31]。廖振珍等以雄安新区启动区为例，通过问卷调查及互联网大数据，收集居民对生态基础设施的景感满意度和研究区径流数据，通过控制生态基础设施的年径流总量，提升居民的景感满意度[32]。卡伊马兹（Kaymaz）等以土耳其安卡拉为例，通过问卷调查的方式，收集安卡拉大学学生对城市公共空间的偏好，评价其文化生态系统服务价值，帮助管理决策[33]。

街区尺度的景感营造则较为关注生态系统服务效益以及人们的需求。刘畅等以城市公园为例，从道路、建筑、植物、水体和小品五个景观要素出发，结合人的视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等物理感知和心理认知，分别阐述利用景感营造的方法增加和完善城市公园生态系统服务的思路，旨在将人的感知落实到景观实体中，进而提升生态效益及居民福祉[34]。毛齐正等基于居住区绿地的植被覆盖、基础设施、遮荫率等景感特征以及居民的休闲文化活动感知特征，探讨居住区绿地公共活动空间的景感生态学效应对生态系统文化服务和景感营造的影响，并提出营造具有多类型景感特征的公共活动空间、构建多功能绿地景观是提高居住区绿地文化服务的直接手段[35]。刘江等将景感生态理念融入历史街区场所营造，构建了基于环境要素和使用者需求数据的历史街区景感营造框架，为历史街区空间体验提升和智能化管理提供了有益的参考[36]

4 景感生态学对人居环境科学的启示

人居环境科学是一门以人类聚居（包括乡村、集镇、城市等）为研究对象，着重探讨人与环境之间的相互关系的科学。吴良镛先生将人居环境科学应用领域划分为6个基础板块[37]，所涉及数据类型已从传统问卷数据、统计数据逐步向街景影像、兴趣点数据等地理信息大数据拓展。而景感生态学景感生态学正是强调在现代科学技术的支撑下，通过环境监测数据、社交媒体等迷码数据，从生态过程与人类感知的交互视角透视人与环境之间的关系。因此，景感生态学与人居环境科学在基础数据与关注领域上存在广泛交集（图4），尤其在土地利用、区域规划、社区营建、公园景观等实践内容上有望为人居环境科学提供重要理论与技术参考[30]。

图4 景感生态学与人居环境科学的关系Fig.4 the relationship between landsenses ecology and human settlement science

具体而言，景感生态学对人居环境科学的启示主要体现在以下三方面。

4.1 生态过程与人类感知的全尺度交互

我国人居环境建设已进入生态优先、以人为本的高质量发展阶段。关于人居环境生态、人文专题的独立研究已经积累了相当丰硕的成果，部分专题也开始涉及对方领域的内容。但切实探讨到生态与人文关联性的研究尚不多见。究其原因，现代科学主客二分的学术路径将复杂的空间属性简单化，导致理论引导与实践需求、学术成果与现实情境产生了一定的分离[38]。当前，国土空间规划强调空间层级的传导性，但以往适用于大尺度空间规划的景观生态学，未必适用于中、小尺度的人居环境建设。以往对人类感知的定性研究，依托着穿戴式传感器等便携设备，有了跨尺度延展、定量化捕捉的可能性。

景感生态学基于生态学的基本原理，探讨自然要素以及人的物理感知、心理认知的关系，是一个将生态过程与人类感知相结合的合理途径。通过建立物联网监测平台，能够对生态及相关动态过程、人的物理感知与心理认知，开展长期、实时、原位的观测[39]。并以此为数据基础，构建趋善化模型，实现基于感知信息的景感营造。此外，已有研究表明感知系统会存在尺度效应[40]。因此，在进行景感规划和营造时需要注重不同尺度下人类感知的变化，从而更好地实现自然生态系统与人类社会经济系统的供需平衡，将中国传统人居环境营建思想置于科学框架之下。

4.2 从分散到融合的多源数据信息优化

人居环境问题复杂且牵涉面广，多学科交叉是该领域发展的必然趋势，而景感系统的构建可以整合人居环境建设过程中涉及的不同内容，进而实现多元数据的信息融合。其中，基础信息主要包括自然环境信息（如日照、降雨、风速等）以及人口数量、人口结构、活动特征，区域的土地利用、文化经济条件等信息；感知信息主要包括视觉、嗅觉、听觉、味觉和触觉等物理感知和宗教、文化、愿景、安全和福利等心理感知数据，这些信息的利用将使设计者更充分的了解使用者的真实感受和想法，从而使景感营造的过程更加符合使用者的需求。数据获取途径主要包括物联网、互联网、大数据以及相关学科的研究方法，分析的结果通过趋善化模型的处理会产生相应的过程数据，指导项目的优化。另外，设计师利用多种渠道的信息数据进行景感的构建，能够引导使用者保持、改善和增加生态系统服务的行为规范和意识，促进人居环境建设与可持续发展。

位于成都武侯区西二环的莱蒙都会在2014年开门纳客，莱蒙都会地理位置优越，紧靠二环路，处于红牌楼商圈核心位置，坐拥30万常住人流，可谓得天独厚。莱蒙都会定位为于社区型的购物中心，2015年6月，作为莱蒙都会最大主力的天虹百货，由于受各方面冲击，长期业绩不佳而被迫撤出，由此，莱蒙都会广场开始了长达2年的阵痛转型期。此后引入成都首家O2O进口跨境商品超市优洋上品，2015年12月25日，调整后的莱蒙都会社区购物中心重新亮相，而莱蒙都会的大规模招商调整，处于“大换血”，一直没有找到脱离于百货业态的更好的商业形态进入。

4.3 从景观到景感的空间营造思维转变

在人居环境建设领域，社交媒介、网络交互、城市图像等数据因其渠道广、端口多、条件完善的优势，已成为信息管理和应用的重要信息来源。以景观规划设计为例，一个完整的项目周期主要包括项目立项—设计—施工—运营维护。然而，通过传统的技术途径所获取的数据大都是静态的、历史的数据，往往忽略了可以反映项目运行状态的过程数据。因此，景观设计亟需从静态的数据挖掘走向动态的数据采集[41]。

1969年，伊恩·麦克哈格（Ian Lennox McHarg）在其著作《设计结合自然》中，提出在区域环境综合评价的基础上，进行城市与区域的开发[42]。自然环境信息成为景观规划设计的基础数据，但规划设计过程仍然高度依赖规划师的素质与经验，因此不可避免的具有较强的主观性、随机性与不确定性。随着空间实践的精细化发展以及科学技术的进步，社会各界已注意到渐进式设计、循证设计的必要性。景感生态学对这一发展动向做出了明确回应并提供了方法路径，即景感营造。

景感营造强调对自然要素、本底生态环境基础信息的充分理解和把握，将全部环境视为整体的景感体系，综合分析使用者及其感知特征，以及与自然要素的联系和相互影响，充分体现以“人”为核心的人居思想；提倡运用物联网实现项目运行中的实时监测、实现过程数据的捕捉，进行实时的分析并反馈于项目的过程优化中；允许通过构建趋善化模型，实现目标与约束条件的同步交叉、相互协同与调控。显然，景感系统的初始状态可能并不具有十分完善的外部表现形式，但过程中充分融入源自人的感知数据和项目运行产生的数据，指导系统不断的进行内部优化，带动外部提升。

5 总结与展望

2019年，我国正式实施国土空间规划体系。管控与约束资源环境不仅是规划重要的前置要素，更是落实生态文明建设的重要举措，人居环境建设领域对生态信息的需求也到达前所未有的高度。景感生态学在引导、优化多尺度生态格局与过程的基础上，融入了东方传统人居环境建设的智慧与经验，强调人的物理感知与心理认知，整合了建筑学、城乡规划学、风景园林学、景观生态学、环境认知学等相关学科的基础理论知识，提出了基于趋善化模型的景感生态规划、基于环境物联网的多元数据获取以及基于感知信息的景感营造方法三方面的核心技术方法体系。

在理论高度上，景感生态学的学科融合特征及其对中国传统人居营建思想的继承，使其有望成为多学科交流的理论基础与跨学科沟通的有效媒介，为建立中国本土的学术话语体系做出了有益探索。在技术方法上，景感生态学提倡利用以物联网为代表的信息技术实现对各种生态要素的专业分析、模拟、预测和管理，通过趋善化模型强调目标与约束条件的同步交叉、相互协同与调控，为我国空间实践的规范化、精细化发展指明方向。

当然，景感生态学作为一个新兴学科，其理论和方法体系尚不完善，如何建立适应人居环境建设需求的景感生态指标、操作过程和相关标准，使景感生态学与人居环境学科形成良好链接，尚需要更多的推敲与验证。随着社会、环境的变化，人居环境问题日趋复杂，面临的挑战也愈发严峻。越来越需要拓展新的学科参与到解决人居环境的问题中来，将已经成熟、达成共识的学科知识进一步融入人居环境科学的知识体系，追求合乎本时、本土的范式，以应对人居环境新的挑战[43]。

图片来源：

图1、3-4: 作者绘制

图2: 改绘自刘江,蒋思雨,张兵华.基于景感生态理念的历史街区场所营造智能化路径1.风景园林,2023,30(07):43-50.