高速公路景观设计中若干问题的研究
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山东大学 硕士学位论文 高速公路景观设计中若干问题的研究 姓名:庞静 申请学位级别:硕士 专业:道路与铁道工程 指导教师:姚占勇 20070521
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摘
要
我国高速公路建设的飞速发展对自然景观和生态环境造成了一定程度的破 坏,随着人们生态环保意识的增强以及走可持续发展道
路的要求,高速公路的景 观设计得到了越来越多的重视,人们不再仅仅满足于行驶的安全、舒适,还要求 行驶途中满足赏心悦目等要求,这就对高速公路的景观设计提出了更高的要求。 本文在大量研究和分析国内外高速公路景观设计文献资料,并吸收其经验的 基础上,构建了高速公路景观设计理论体系框架,为后续的高速公路景观设计研 究和发展提供了一个坚实的平台。框架内在以人为本和尊重自然的基础上,将生 态学、心理学、美学、道路工程学、园林设计学、建筑艺术学、地质学等多学科 的理论应用于高速公路景观设计中,以全新的视野研究并探讨了高速公路景观设 计的原则和方法。 本文将常用公路路线设计软件、三维动画制作软件及非线性编辑软件结合, 制作出需要的动态模拟场景,既保持了线形的准确性又提供了立体直观的公路景 观。以此为基础,设计模拟实验对高速公路景观设计中的定量指标进行研究,通 过模糊数学中程度分析的方法,对实验数据进行分析,通过研究最终得出:高速 公路中央分隔带单一色彩景观的适宜尺度大致为3~6km。 本文还研究了山东省高速公路适宜景观植物的选择,从高速公路对植物要求 及植物自身特性两方面着手,概括出适合高速公路不同部位的植物选择原则。依 照此原则选出大概的适宜植物物种范围,再通过大量查阅文献资料、咨询专家, 进一步研究此范围内植物的生物及路用特性,并将其归纳总结,最终确定出148 种适合山东省高速公路的植物物种。
关键词高速公路;景观设计;体系框架;尺度:植物
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The rapid development of freeway construction damages the natural landscape and environment
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flame of freeway
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Aestlaeties,Road Engineering,Landscape Architecture,Geology,ere.Then lcaldies and r鹤earclaes the principles and methods ofthe design ofhighway landscape with lleW potmt ofviow.
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The paper also studied the choosing offitting view plant for the superhighway in
¥handong,summarized the plant choosing principles for different part of highway. According to the plant choice principles.first chooses the probable scope ofthe plants,
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Key words
expressway;landscape design;system frame;dimension;plant
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原创性声堵
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超鸳
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第一章绪论
1.1研究背景及意义
随着经济的发展,我国的高速公路建设也得到了突飞猛进的发展,建设规模
逐渐扩大,截止2005年底,高速公路通车里程已突破四万公里。高速公路的兴 建给人们的生活带来了极大的方便。但与此同时,高速公路建设对环境和景观的 影响问题也日益突出,解决高速公路建设给生态、环境带来的负面效应,已成为 我国今后高速公路建设中的一个至关重要的问题。高速公路的设计及建设者们不 得不考虑公路环境对人们行车的影响和要求,不得不考虑公路建设破坏沿线植被 所造成的环境问题。高速公路景观设计的重要性逐渐凸显了出来。 高速公路的景观是由道路主体、附属设施、沿线结构物、周边自然环境、人 文环境等因素构成的一个总的空间概念,是由高速公路建设而形成的,具有特定 社会、生态功能和动态特征的客观系统。而我国的现实情况是:大多数高速公路 都是公路建成或基本建成的情况下才提到景观设计,此时公路的走向、所经区域 的环境都已确定;或者即使从选线阶段就考虑到了景观设计,但由于客观原因或 经济性等方面的影响,最终路线的走向并没有充分的估计到公路的外部景观及其 周围的环境,这样,留给高速公路景观设计者的可操作空间就大大缩小。实际上 景观设计并不等同于一般意义上简单的绿化,它是包含了地质学、生物学、建筑 艺术学、交通心理学、环境生态学、园林学等众多学科的广义的景观设计。它对 高速公路用地范围内外的自然景观、人文景观进行科学的保护、利用、开发、设 计与完善,使高速公路成为融入它所穿越的大环境中的一条景观生态廊道,最终 达到道路内部和外部的和谐。 我国对高速公路景观设计的研究还处于初级阶段,它的速度远远跟不上高速 公路建设的发展水平,人们对高速公路景观设计的理解大多还徘徊在“高速公 路的美化”、“高速公路的绿化”这样的程度上.实际设计中,景观设计往往仅 限于简单的植树、种草,对一些重要位置才提出一些绿化设计方面的要求。对高 速公路景观的系统性设计仍属空白,只是提出了一些大概性的概念和原则,对于 具体的设计元素的研究还处于初级阶段,而理论上的空白正是造成现阶段我国高
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速公路景观设计内容简单,形式单一的关键原因,这对于高速公路整体的健康持 续发展是极为不利的。因此,系统的研究探讨高速公路景观设计的规律,研究其 设计要求以及设计方法具有十分重要的现实意义。
1.2国内外研究现状
1.2.1景观理论的渊源及演进过程 。景观”一词在欧洲最早出现在《圣经》的旧约全书中,是用来描述梭罗门 皇城(耶路撒冷)王子的神殿以及具有神秘色彩的皇宫和庙宇.这时“景观”的意 义与汉语中。风景”、“景色”的含义大致相同,都是视觉美学意义上的概念. 随着地理学的发展,人们对景观的认识也随之加深了。人们开始更多地从科 学的角度去分析景观在空问上的分布和时间上的演化,特别是14-16世纪大规模 的全球性旅行探险,使世人对“景观”一词的理解发生着深刻的变化。这时德语 的。景观”(Landschaft)已用以描述环境中视觉空间的所有物体,而不仅仅局限 于美学意义。19世纪,洪堡(Humboldt)将“景观”作为一个科学术语引入到地 理学中,并定义为“某个地球区域内的总体特征”。之后,俄国地理学家又进一 步发展了这一概念。将其发展成为“景观地理学”(1andscape geography). 1939年,德国著名生物地理学家Troll提出了“景观生态学”(1andscape ecology)的概念。这种思想的产生使景观的概念发生了革命性的变化.景观生态 学是把地理学家研究自然现象空间关系时的“横向”方法和生态学家研究生态区 域内功能关系时的“纵向”方法相结合,研究景观整体的结构和功能。另一德 国学者Buchwald进一步发展了系统景观思想,他认为所谓景观可以理解为地表 某一空间的综合特征,景观是一个多层次的生活空间,是一个由陆圈和生物圈组 成的相互作用的系统。并指出景观生态的任务就是为了协调大工业社会的需求与 自然所具有的潜在支付能力之间的矛盾【l】。 随着现代景观学的发展,生态学思想及其它学科与原有景观概念不断融合, 并且在现代景观规划设计活动中占有了越来越大的比重。所以,随者学科的发展 及学科所面临问题的不断复杂化、系统化,应将与之相关其他学科中的有用的理 论成果融人其中,使现代景观学在面对高速公路景观问题时可以在更广阔的领域
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内进行研究与发展。 1.2.2国外研究综述
1.2.2.1高速公路景观设计理论 国外对景观设计的研究较早。早在二十年代初期,美国修建风景公路 (Parkway)时,就开始进行专门的景观设计,这可以说是景观设计的雏形.当时 他们就已摆脱了中国目前景观设计与路线设计分离的状况,景观设计完全被纳入 到高速公路的设计中,但其主要是在现场勘测中考虑公路线形与地形地物的协调 和沿线风景的保护和利用。30年代美国已将减少对原有地貌破坏的理念应用到 设计中.1965年,美国就颁布了<道路美化条例》。美国各州公路工作者协会 (AAsl-rro)予1961年编制了美国州际和国防公路(技术上属于高速公路)景观发展 方针,1965年在总结景观设计经验的基础上编制了公路景观设计指南。1970年 该协会综合并补充修正上述两个文件,编制了‘公路景观和环境设计指南》【2】。 美国在公路初期设计中,就尽量避免高填深挖,减少对原地形、地貌的影响.同 时,美国高速公路在重点路段两边设有监测系统,对空气质量适时监测,在噪声 超标地段设置减噪设旅.在公路施工的过程中尽量减少对原有上壤的扰动,开始 施工前首先根据原有地表径流并结合设计的永久排水设施的设置做好临时排水 系统,对周围环境有较大影响的路段重点防范。对高速公路景观环境设计主要体 现在下面几个方面:(1)高速公路绿化设计(2)防噪设计(3)防水污染设计(4)施工期
间污染控制设计(5)恢复被破坏的天然生态的风景资源旧人文景观保护等p】.
德国自从20世纪30年代开始修筑高速公路以来,就十分注重研究道路与周 围景观的协调问题,并逐步在公路工程的实践中逐渐形成系统的景观理论。早在 1930年,德国的高速公路工程师们就为高速公路的视觉品质的问题投人了相当 多的精力。到1938年,弗瑞兹海勒(FritzHennery)建立起了高速公路的外部和谐 (Internal Harmony)与内部和谐O}xtemal他嘲埘1y)理论【4】。在德国,公路的建设 需要受到自然保护、环境协调评估等有关的环境保护法的约束。在公路设计过程 中,需要对工程项目中如路基路面、路堑、桥梁、涵洞、防护墙,排水设施、噪 音防护、绿化种植、环境保护等采取相应的措施,尽最大可能减少或者避免对环 境的有害影响,为其它国家树立了标杆。
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山东大学硕士学位论文 I■曼■—E曼—|曼置量詈曼曼摹舅舅曼曼曼曼薯—暑写■曼茸——■一
日本对高速公路生态环境的保护、恢复研究也走在世界的前列。在1976年, 日本就制定了《公路绿化技术规范》,并随着栽植技术的发展和先进设备的研制, 在88年又对该规范进行了修订。近些年来,日本生态道路建设理论中对湿地的 保护及生态绿廊的建设为全世界所瞩目。在道路景观学研究领域,日本十分注重 研究开发道路高新绿化技术。1985年日本制定了‘高速公路绿化技术五年计划》 其中包括了‘特殊空间绿化技术》《植被恢复技术》、‘公路边坡绿化技术》、‘景 观仿真技术》,并且随后又不断地制定高速公路绿化的十年计划及长期发展规划。 在群体绿化方面制定了园林式绿化技术开发计划,包括了‘立体绿化技术》、‘生 态环境空间形成技术》、《林木疾病的科学诊断技术》、‘循环剪枝技术》等绿化新 技术,现在许多研究在世界各国已在推广应用之中。其具体的措施有;为了融入 自然景观,不破坏山体结构,减少填挖方工程,桥梁采用与周围环境相协调的桥 型;挡土墙、隧道洞口采用特殊工艺;隧道、桥梁的长度占道路总长度的61%; 设置防止发生碰撞事故的“动物专用通道”,努力保护动物的栖息场所;设置“动 物诱导栅栏”,设置小动物可以逃脱的边坡侧沟:采用了引诱小虫的道路照明设 备;绿化区栽植与周围环境相同的树种;为使人与大自然融合,设置了散步的人 行道,休息长凳等设施,设置了接近于大自然形态的停车带等(3】. 除了美,德、目,其他发达国家也早就开始了公路景观设计的研究,在公路 工程技术标准、设计和施工规范中,都有关于公路景观设计、绿化和美化方面的 技术规定,他们的公路景观技术己经比较成熟。 纵观国外道路景观学研究情况,我们可以看到一套相对完善的体系,涉及到 线形元素、布线、选线,道路工程性能,道路构造物,栽植,照明,道路沿线污 染问题等诸多方面;每一方面的内容都作了具体研究,有一定程度上的定量结论。 这个理论体系直接指导道路设计建造法规及相应管理的建设和完善,可操作性 强。 但是,国外的这些研究基本上仍属于定性研究,他们提出问题的各个方面(景 观要素),进行分类(各国的分类略有不同),然后就不同问题提出原则性的方 法。对牵涉到的一些应定量的细节仅做到某种程度的定量叙述。由于他们的景观 设计被纳入到了高速公路的设计当中,景观设计的很大一部分是关于公路线形的 研究,定量的结论也大多集中在这一部分.而对于景观布局,景观尺度,景观色
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彩,景观造型等具体问题的研究还并没有进行系统的定量研究15】删. 1.2.2.2公路景观设计手段
公路景观设计手段也逐步发展。上世纪20~30年代,德国首先采用线形模
型来检查和修正空间线形,将平、纵面线形综合设计,使其达到舒顺的程度。此 外,还采用手描透视图法来观察、衡量拟建公路与周围天然景物的配合协调,这 就是公路景观设计的初期阶段,它的特点是仅能对局部地段的立体线形进行检验 和修正。 20世纪40~50年代,对公路景观设计手段进一步研究和改进,采用了钉制 模型(即在反映路线高度的钉上放置橡皮带而成的路带)和泡沫塑料板制作的模 型,此外,还利用光学投影原理人工制作透视图。 从60年代至今,一些发达国家逐渐开始重视改善原有公路的景观,并在新 路设计中考虑景观或者专门进行景观设计,并制定了相应的规范和有关的法规。。 随着电子计算机的发展,道路景观设计手段更为高明,日趋电脑化,动态连续透 视图、全景透视图、三维模型得到了广泛应用。在一些国家的公路设计中,动态 连续透视图、全景透视图往往作为公路路线布设和几何设计是否适当的重要检验 方法【101。 1.2.3国内研究综述 在我国,过去公路景观设计一直未引起人们的足够重视,开展景观设计的研 究工作起步较晚,无论设计内容或设计手段都处于比较低的水平。随着经济的发 展和人们环保意识的增强,高速公路景观日益引起人们,特别是公路工程工作者
的关注。80年代中期,交通部实施了公路标准化和美化(GB岣工程,可以认为
是我国高速公路景观工程的开端,对我国公路的环境景观起到了较大的改善作 用,但是GBM仅仅停留在一般的环境绿化与美化上,没有在深层次解决公路, 尤其是高等级公路的景观问题【2l。 随着我国高等级公路的迅速发展,高速公路景观美化问题变得越来越突出。 国内一些高等院校、科研机构和专家学者对公路景观设计进行了不同程度的研 究,出版了一些专著和研究论文。但是,现有的一些理论多是基于国外道路景观
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理论以及园林景观理论的基础上发展起来的,不仅尚未形成自己的特色,而且未 形成完整的体系。虽然个别涉及到公路美学等基础理论,但是有深度的并不多见, 能够系统研究和有独创见解的更是凤毛麟角。总的来说仍是在大概念上做文章, 进行的多是定性分析,如探讨道路环境景观的意义、研究景观元素的分类等。对 景观元素的作用,如何构建景观,景观布局,景观尺度,景观色彩,景观造型等 具体问题的研究还在摸索阶段。理论尚不能直接指导实践,不具备可操作性。与 道路设计建设及管理相关的法规也均没有明确反映景观这一要求。因此,对于高 速公路的景观设计很难有明确的标准,很难把握。这就直接导致了工程实践中要 么用简单的绿化代替景观设计,要么凭设计人员的经验和主观意识来设计,缺乏 较为科学、客观、严谨的设计程序和定量标准,致使设计考虑不全面,设计显得 空洞、乏力、难尽人意‘141-[阍。因此,进一步研究高速公路景观设计各要素,为 公路景观设计提供可靠先进的设计方法;研究景观设计方法就显得尤为重要。 国内景观研究方法和技术手段也比较单一,这也是国内公路景观研究与欧美 等发达国家的主要差距,已极大地限制了研究成果水平的提高。国外遥感、GIs 在景观调查、规划、管理、景观生态研究中已成为常规武器,而国内大多还停留 在传统的描述层次上。公路景观环境研究方法和技术手段的落后还表现在其它方 面,如野外观测、景观制图、空间分析等。能够综合运用各种研究方法并有所创 新和发展也是我们应该努力的方向。
1.3主要研究内容及创新点
1.3.1主要研究内容 (1)通过大量研读国内外景观设计资料,深入研究高速公路景观的涵义、构 成、特点,景观的设计,提出高速公路景观设计理论的体系框架。 (2)在高速公路景观设计理论的体系框架的基础上,分两个阶段提出高速公 路景观设计的原则和方法。 (3)研究如何将公路线形设计数据与三维建模软件良好结合,建立高速公路 景观三维动态模型,以此直观地观察设计效果,指导下一步设计. (4)通过对高速公路上司乘人员动态和静态视觉特征的分析,研究高速公路
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景观要素的布局、景观尺度、景观色彩和造型等对视觉的影响. (5)通过动态模拟实验,定量研究确定高速公路中央分隔带单一景观色彩尺 度的适宜范围。 (6)在对山东省气候、地质、环境等方面调研的基础上,结合高速公路景观 对植物的要求,通过调研、查阅资料,咨询专家等方式选择出适宜山东省高 速公路的物种. 1.3.2创新点 (1)将三维制作软件与常用公路线形设计软件结合,建立景观三维动态模 型,来表达、解释和管理景观设计中的各种数据资料,把它们变成可视的、 连续的、形象直观的三维形象,逼真反映景观全貌,同时又保证了公路线形 的准确性。为景观设计提供一种崭新的研究手段和研究方法。 (2)采用动态模拟的方法进行实验,研究景观要素的布局,定量的确定了中 央分隔带单一色彩景观尺度范围。 (3)针对高速公路不同部位的立地条件及其特点,结合植物自身特性,总结 出山东省高速公路景观绿化适宜植物物种。
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第二章高速公路景观设计理论的体系框架
高速公路景观设计理论有着非常丰富的内容,正是由于这个原因,我们的许 多研究都是想到哪儿研究到哪儿,研究的不可谓不多,但是一直没有形成一套完 整的体系,更重要的是,如何构建景观,景观布局,景观尺度,景观色彩,景观 造型等具体问题的研究还在摸索阶段,大多只是定性的研究讨论,而没有通过一 定的手段得到定量指标,这样就导致了理论无法直接指导实践,而不具备可操作
性。
作为一个高速公路景观设计的研究者,在大量研读了国内外公路景观设计文 献的基础上,通过深入研究高速公路设计、建设,以及景观设计程序,结合我国 高速公路自身特点,首先提出一个整体理论的体系框架,然后在后续的工作中通 过大家不断充实、丰满这个框架,最终使其成为一个完整的体系。
2.1高速公路景观设计理论的体系框架
整个的高速公路景观设计理论体系的框架包含着两个层次的内容:第一层次 是高速公路景观设计的理论基础,由子它没有现成的模式和统一的内容,更没有 某--f]专门的理论学科指导,它是由许多已经成熟的学科相互渗透、相互交叉形 成的--f-j新的学科,这包括生态学,视觉心理学、环境心理学,美学、道路工程 学、园林设计学、建筑艺术学、地质学等。第二层次就是景观设计理论的主体, 主体部分又可分为两个层次:第一层可以说是关于高速公路景观设计概念上的一 系列理论,包括高速公路景观的构成、景观的特点、景观设计的涵义、外延、景 观设计的原则、景观设计手段:第二层就是真正可以指导景观设计实践操作的一 系列理论,包括公路基本设计(线形,结构等的设计,在满足交通、安全需要的 基础上使公路自然和谐的融入自然)、景观构成设计(包括平面构成、立体构成、 空间构成、色彩构成等)、主线景观设计(公路沿线线性景观的设计)、点式景观 设计(立交、桥梁、隧道的景观设计)、道路沿线附属设施景观设计(服务区、 沿线休息设施、交通标志牌、防护栏、广告牌等的景观设计)、景观设计评价体 系。见图2.1。
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图2-1高速公路景观设计理论体系的基本框架
2.2高速公路景观的构成
高速公路景观是高速公路所影响到的区域范围内的空间总体和行驶在高速 公路上的人们视觉所触及的一切整体。它既不同于城市景观、乡村景观,也有别 于自然山水、风景名胜,它由高速公路建设而形成的,具有特定社会、生态功能 和动态特征的客观系统。高速公路景观是由道路主体、附属设施、沿线建筑物、 周边自然环境、气象变化及人的活动等因素所构成的一个总的空间概念。它表示 道路与其环境作为人的视觉所感知的一种风景特征,代表着城市文化的延伸,其 构成如图2-2。
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主要构成
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公路主线(主要是线形、路基、路面等)
公路构造物(桥梁、隧道、立交等) 公路栽攮(襁线线饿及点式绿化藏榱) 道路附属设施(沿线服务、管理、休患站所, 一交通标恚脾。广告牌等)。 自然要素;天空、山番、河滟、森榜、植被 人为要素:农墨、枵庶、暴露,建筑物等 6”‘鹚攀变化,一天内日雩阔变化、 、弱、风,雨、嚣。鬯、,雾、耩¨、雪 历受楂起,神谣传落、.诗词薅记,
辅助性构成
要素 公 路
远景或背景
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要素
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4盘拟 要素
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图2—2高速公路景观构成
2.3高速公路景观的特点【13l
高速公路的景观有其自身的特点,要想做好高速公路的景观设计,首先应该 明确其有别于别的景观的独特之处。 (1)构成要素多元性 从高速公路景观客体的构成要素分类中,可见高速公路景观由自然的与人工 的;有行的与无形的多种元素构成。在诸多元素中,公路景观(公路线形及构造 物)起决定性的作用,它们可加强或削弱环境景观的品味,影响环境的质量。
(2)时空存在多维性
从高速公路景观空间来说,它是上接蓝天,下连地表,延绵起伏的连贯性带 形空间。从时间上说,高速公路景观即有前后相随的空间序列变化,又有季相(一 年四季)、时相(一天中的早、中、晚)、位相(人与景的相对位移)和入的心理 时空运动所形成的时空轴。 (3)景观评价多主体性 任何一种景观环境,都无法取得异口同声的褒贬。高速公路景观更是如此。
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评价的主体不同,评价主体所处的位置、活动方式不同,评价的原则和出发点必 有显著的差别。如观赏者、旅行者多以个人的体验和情感出发;经营者、投资者 多以维护管理、经济效益等方面甄别;沿线居住者多以出行是否便利、生活环境 是否受到影响等方面考虑;公路设计者、建设者考虑更多的则是行驶的技术要求 及建设的可行性. (4)景观环境的多重性 高速公路景观不同于单纯的造型艺术、观赏景观,为满足运输通行的功能, 它有自身的体态性能,组织结构。同时,它又包含一定的社会、文化、地域、民 俗等涵义.可以说它既具有自然属性又具有社会属性,既有功能性、实用性又具 有观赏性、艺术性
2.4高速公路景观设计的涵义、外延
高速公路景观设计是对高速公路用地范围内外的自然景观、人文景观进行科 学的保护,恢复、开发、设计与完善,使高速公路成为融入它所穿越的大环境中 的一条景观生态廊道,最终达到公路内部和外部的和谐。也就是说,高速公路景 观设计包括生态景观保护、生态景观恢复、生态景观开发、生态景观设计完善等 几个方面,几个层次。 在这里需要着重强调一下生态景观恢复,因为这是最易被忽视,同时又是极 为重要的一个环节,这实际就涵盖了恢复与重建两步。提到生态景观恢复,就不 得不从生态恢复(ecological Restoration)的概念入手,生态恢复最早是由 Leopold于1935年倡导的“o,后续许多学者和机构都对此进行了定义,Cairns (1980),Magnuson(1980),Lewis(1989),许木启(1998)等将生态恢复的概 念定义为:恢复被损害生态系统到接近于干扰前的自然状况的管理与操作过程, 即重建该系统干扰前的结构与功能及有关的物理、化学和生物学特征。在高速公 路的大环境下,如果只是将生态恢复定位在生态系统的层次上,而不考虑生态系 统与周围环境的关系,将会严重制约生态恢复目标的实现,因此,生态恢复必须 诉诸于景观途径。也因此,本文使用了生态景观恢复的说法。恢复生态学家们越 来越注意到,景观多样性、异质性过程对生态系统(景观要素)的组织水平、多 样性和稳定性的维持及动态变化、演替规律均有重要影响,仅从生态系统这一尺
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度上进行生态恢复与重建并不能达到真正意义上的恢复与重建,蛳考虑周围景
观的影响,采取相应措施减少周围景观产生的负面影响口31。也就是说减少高速公 路建设、运营所产生的负面影响。
2.5高速公路景观设计的原则
由于高速公路景观设计的复杂性,我们需要依据一定的原则来进行设计,这 个原则不仅适用于具体设计过程,也必须能够引导设计构思阶段的进行,因此, 本文将高速公路景观设计的原贝Ⅱ分为两个层次,第一个层次是设计构思阶段的原 则,包括以人为本、尊重自然两个方面;第二层次是设计方案阶段的原则,又包 括了五个方面。具体将在本文第三章中详细阐述。
2.6高速公路景观设计手段
绪论中已经提到过,从上世纪20~30年代开始,公路景观设计手段逐步发 展,随着信息技术、计算机技术、GIS、RS、GPS、VR和数字摄影测量等技术 的发展,对公路交通系统环境进行三维可视化分析已成为可能,在大型工程招投 标中,三维动画几乎已成为不可缺少的基础展示手段。两在公路设计行业,目前 的设计大都是在二维地图上进行(纸介质地图,数字地图),二维地图上地貌和 地物是用等高线、地物边界线和特定符号表示的,设计人员需具备地图学专业知
识和经验才能正确判断地形或地貌的特征㈨。
对公路景观,通常是在公路CAD透视图中先建立景观设计模型,然后再用
3DS MAX或Photoshop等进行图像处理、渲染和动画制作。这种设计方式的不
足是:①要生成大量的行使动画耗时巨大;②不能实现实时行使和观察;@动画
播放只能沿设置好的路径播放;④透视图不具有可量测性。在地形的三维真实感 立体模型上进行设计,使设计过程和设计结果可视化,从而实现三维可视化工程 设计,一直是设计人员的梦想和追求目标。设计师希望能够实时观察设计结果以 及判断公路设计与周围环境是否和谐,及时确定和修改设计方案,传统的CAD 辅助设计系统无法实现这些需求,其必须借助于三维可视化这一有效工具瞰l。数 字摄影测量为实现地形三维可视化提供了可能f2研。
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山东大学硕士学位论文 2.7高速公路路域生态区划
高速公路作为一种线形建筑物,一般都会跨越很大的区域,穿越不同复杂的 单元,会受到各种自然因素的影响。因此,除了考虑整条公路的整体性以外,还 应该兼顾其地域性,就对我们提出了进行公路路域区划的要求。 由于地域分异因素综合作用的结果,使自然环境在空间分布上具有一定的规 律性,根据这种规律性去划分各自然区域之间的差异和界线,确定各自然区域等 级(整体与部分)之间的从属关系,可以构成一个区域等级组合体系,自然区域的 这种系统研究法,称为自然区划【矧。自然区划是--fl古老的学科,有较成熟的理 论、方法和思想体系,但区划研究主要集中在综合自然区划或与农业相关的自然 区划,工程自然区划研究相对滞后和薄弱,国内外的研究资料、成果和报道很少。 我国仅交通部制定了公路自然区划标准,其它工程部门也只有建设部门颁布了建 筑气候区划标准。 我国公路自然区划研究始于20世纪50年代,主要分为两个阶段。第一阶 段在20世纪50~60年代,以行政大区为单元开展道路气候分区研究,在此基 础上初步提出了全国道路气候分区方案,并建立了三级区划体系。一级分区以温 度为主导因素,二级分区以温度为依据,1966年纳入路面设计规范。第二阶段 在20世纪70~80年代,在道路气候分区研究的基础上,参考和借鉴综合自然 区划与其他部门自然区划经验和成果,于1986年颁布了《公路自然区划标准》 (以下简称标准)。标准仍采用三级区划体系,一级区划以温度和地貌为主导因素, 二级区划以潮湿系数,适当考虑岩土类型为依据,将全国分为7个一级区,33 个二级区和19个副区。但是,原有公路自然区划主要服务于低等级为主的公路 建设,其次原道路气候分区研究与公路自然区划标准制定,虽建立三级区划体系, 但都仅做了一级和二级区划系统的划分,而未进行三级区划系统的研究和划分, 更不用提再往下的细分,这已明显不能适应和满足目前的需要田】。 我们需要做的就是从公路景观设计角度着眼,结合不同区域的地形形态、地 貌特征、气候条件、水文地质条件、土质岩性、生物因子因素(动植物种群分布 及种类、植被覆盖率等)、现存生态景观问题、公路路基特征及社会条件(风景 名胜、历史文物、旅游资源等)的不同特点,进一步划分高速公路路域的多层次 区划。进入公路设计阶段后,就可以根据路域的生态区划,结合公路技术条件等
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要求将公路划分为若干段进行设计,每一段都体现出其所在区划范围的特点,不 仅有利于公路与环境的协调,也使公路上的司乘人员感受到不同的地域文化,提 高公路的景观价值。
2.8高速公路基本设计
用地范围外,高速公路上乘客和驾驶人员视线所及范围内的景观,往往很大 程度上由高速公路前期设计所决定,因此从选线、定线就应该开始高速公路景观 设计.理想的高速公路景观设计应当是在公路规划设计者进行选线时就同时介 入,而不能等到公路线形定位之后,甚至公路路基旅工完毕,才开始考虑景观设 计.在这一点上,美国的成功经验是很有借鉴意义的。从20世纪20--30年代开 始,美国的许多道路,尤其是穿越风景区或乡村旷野的区域道路和州际公路,在 规划设计时,甚至先由景观规划师选线定型,然后才由道路设计人员进行技术性 的匹配,所以美国才会有举世闻名的公园道路(parkway)、景观道路(scenicway), 发展至今,这种以景观为导向而规划设计的道路已遍布全国。 在此意义上,公路基本设计不仅要求公路在自然景观中的宏观位置要适当, 还要求公路要有顺畅、优美的线形,以及公路两侧边坡、路肩、隔离带等与环境 相协调。也就是两个关键点:一是要求公路线形与其沿线周围环境协调;二是要 求公路线形自身的协调。我国以往在公路自身线形协调上考虑的还是很多的,关 键是较少考虑公路线形与周围环境的关系。
图2—3景观设计理念引导下的高速公路基本设计
山东大学硕士学位论文 2.9高速公路景观构成设计嗍
所谓构成,是指将各种形态和材料进行分解,作为素材重新赋予秩序的组织,
从而得到新的形态的方法.构成是创造形态的方法,强调“要素进行组合”的核 心思想,研究如何创造形态,形与形之间怎样组合,以及形象排列的方法,是一 种研究形象的科学方法。 构成作为一种近代造型概念,是现代造型设计的用语,最早起源于德国的包 豪斯学院,20世纪70年代末,随着我国改革开放和经济的不断发展以及科学技 术的不断进步,艺术和设计的教育逐渐被重视,包豪斯的教育理论和教育思想逐
渐开始被采用,受其影响产生的构成理论成为一个新的造型原则,现在已经在工
业设计、建筑设计、环境设计、视觉传达设计等领域广泛应用。 构成从内容上分为纯粹构成和应用构成,纯粹构成是指不考虑实际功能,不 受材料、工艺、造价等的限制,而主要从形式上对造型的基本规律进行研究,从 而形成具有形式美的形态设计.应用构成则是将纯粹构成的一般原理、规律、法 则和方法融入到具体的设计对象中,使其不仅具有纯粹构成的美感,更具有使用 功能,是社会意识、科学技术和艺术创作的结晶。在高速公路上需要探讨的景观 构成设计就是应用构成。 2.9.1平面构成 平面构成是在平面上按照一定的形成规律和法则创造的、具有形式美感的视 觉艺术状态,它的研究对象主要是在平面上,具体研究如何创造形象、怎样处理 形象之间的关系、如何掌握美的规律并按照形式美的法则形成平面图形. 2.9.2立体构成 立体构成是研究三维立体造型的,它以形态要素或材料为素材,按照视觉效 果、力学或精神学原理进行组合。研究它的任务是揭示立体造型的基本规律,阐 明立体设计的基本原理,通过对立体构成的研究,掌握立体造型的构成方法,提 高对立体设计中形式美规律的认识。
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2.9.3空间构成 从构成角度讲,空间形态是指由物体所限定的或所包围的三次元空间,即可 感知的有形的空间,是由实体和空虚共同组成的。在此需要研究空间形态的基本 特征、其形成方法以及空间形态的组织。尤其是空间形态的组织,在高速公路景 观设计中大有用途,像魏中华等人在公路景观设计中所提倡的景观序列实际上就 是一种序列空间的组织。 2.9.4色彩构成 色彩搭配是创造景观整体形象的重要方面之一,如果去掉了色彩,只通过形 体来表现景观,那样景观的吸引力就会大打折扣,不能满足人们的审美愿望。因 此,色彩与形态的构成关系是密不可分的。 高速公路景观设计中我们研究的色彩构成包括色相的搭配、明度的搭配、色 彩的位置调节、色彩使用面积的搭配、色彩对景观形象的调节与再创造。
2.10高速公路主线及点式景观设计
2.10.1高速公路主线景观设计 1991年交通部发布的‘国省干线GBM工程实施标准》中规定:在可绿化的 路段以绿色植物合理覆盖公路两侧边坡,分隔带及公路用地范围内的一切可绿化 空地。从我国高速公路断面形式可以看出,高速公路主线景观设计的对象包括: 中央分隔带、路肩、边坡、隔离栅、绿化带。这些的景观设计都属于线性景观的 设计,但所处位置不同其具体要求也各不相同,例如,对中央分隔带绿化而言, 安全性体现在防眩和保障道路的通畅上;而对边坡而言,交通安全性则体现在维 护路基的稳定及保障坡面的稳定等方面.所以,对不同部位的景观设计需要分别 探讨。 2.10.2高速公路点式景观设计 这里所谓的点式景观设计,主要指立交、桥梁及隧道的景观设计.
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立交景观设计 立交是利用跨线构造物使道路与道路(铁路)在不同标高相互交叉时的连接 方式,是道路交叉连接的重要形式,在公路中起着重要的节点作用。作为公路的 有机组成部分,其景观设计也是高速公路景观设计的重要组成部分和表现区域。 立交的位置通常都处在交通发达、经济繁荣的地区,它的建设对于发展地区经济, 促进周边土地的开发和利用,美化环境起着举足轻重的作用。立交景观设计就是 考虑使立交完成其固有的交通功能的同时,还需要考虑使立交与周围环境相协 调,以减少建设性景观破坏,提高其美学价值和文化价值。这就要求避免对生态 环境的破坏,力求美化自然,使立交与自然景观有机地结合在一起,达到最大限 度地与原有地形地貌的统一.但毕竟立交是突兀于自然中的人工体,景观要求与 立交功能总是存在着一定的矛盾,如何协调二者之间的关系,涉及到土木工程、 交通工程、建筑美学、园林艺术、心理学等等多种学科,需要因地制宜,综合考 虑,以达到工程与美学的统__129J。 桥梁景观设计 20世纪60年代初期,欧洲首先出现桥梁景观设计,其代表作为建造在高速 公路傍山陡坡上的长距离栈桥。70年代日本在特大型现代桥梁规划中,提出将 桥梁造型与周围环境一起作为审美对象,即桥梁景观建设的概念[:301。桥梁造型不 同于一般造型艺术,它同时还具备实用性、科学性、艺术性和时代性;景观桥梁 造型的创新活动,还同时受功能、材料、结构、施工工艺、经济等条件的制约, 需要多学科的共同协作。桥梁应重点突出其给人的视觉欣赏性,使入悦目,突出 桥梁与环境的协调性,同时还应给人更多的启发【311。 隧道景观设计 隧道是高速公路上景观显得比较单一的路段,隧道内外是风格迥异的两种空 间,明与暗、开阔与狭小,存在着强烈的反差,在两者之间有必要建立空间过渡 带,形成最集中的视觉趣味点,缓和人的精神状态转换过程【321。隧道洞门正充当 了这个角色,它是连接隧道和路基的建筑物,是整个隧道主要外露的部分,作为 隧道的标志,其艺术性、美观性和合理性将直接影响人们对整个隧道工程的评价。 因此隧道洞门景观设计是整个高速公路景观设计的重要部分. 高速公路隧道洞门虽受地形、地质、水文和已有建筑物等的制约,同时还要
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满足规范要求,不能随心所欲,但我们可以利用这些要素进行巧妙的组合,使洞 门建筑融汇于自然环境之中【331,使之成为富有创造力的空间和独具风格的过渡 区,使从高速运动状态中骤然减速的人们在心理上得到适当的放松。隧道洞门景 观设计主要从周边景观、创意构思、材料选择三个方面考虑,造型别致大方的洞 门会引人入胜,洞内照明及装饰也是关键。装饰材料的日新月异,为设计创造提 供了更为广阔的空间,但高速公路的隧道洞门有其独特的一面,它要求简洁大方、 色彩明快,不宜过度追求复杂、细腻的形体刻画,避免因快速移动而失去对洞门
景观的感知。
2.11高速公路沿线附属设施景观设计
高速公路沿线附属设施主要包括服务区、沿线休息、管理、养护站所、交通 标志牌、广告牌等,它们以路线中心为轴线,布置在公路两旁。沿线附属设施既 是高速公路沿线地区的服务窗口,也是高速公路的重要组成部分,所以其景观设 计也需要综合考虑。高速公路沿线附属设施的景观设计除了要满足它的实用功能
外,还需要和自然景观及人文景观的多重要求,其建筑布局、造型风格、结构尺
寸、色彩形状、景观绿化等均应与周围环境相协调,并与主线结构物之间彼此呼 应,同时表现出地域人文特点.
2.12高速公路景观绿化植物选择及配置设计
对高速公路景观设计而言,生态性是与交通安全性处于同等重要地位的基本 要求,对高速公路这一环境破坏严重,生态条件恶劣的区域,绿化的目的不仅仅 是单纯的栽植成活了事,而是应该追求最大程度的发挥其保护与改善生态环境的 功能,使得具体的绿化形式能在高速公路粗放的管理条件下保持长久,从而持续 地发挥绿化的生态功能,并避免重复建设及高投入养护。要达到这一目的,植物 的选择可以说是最根本也是最基础的一步。我们需要针对不同的地区,精心选择 能够适应该地区域特征,满足其所处公路部位对它的功能要求,同时又能良好适 应高速公路环境的适宜的物种,关于这方面的内容,本文将在第五章中从高速公 路的不同部位着手,分别具体研究。 在确定植物配置方式时,要运用景观生态学的原理,充分利用公路用地范围
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内可绿化用地,配置要有层次、有厚度、有联系,要考虑植物的高度、冠形、叶 形叶色、枝叶开张角度和茂密程度等,使植物高低错落有致,乔木、灌木、藤木、 花草等地被植物配置有序,各占其合理的空间位置,常绿植物、落叶植物合理搭 配,并强调立体效果。最终将绿色景观与地形、地貌、地物等自然景观和满足人 类精神需要、艺术追求的人文景观和谐优化,创造融科学、艺术、园林、生态、 环保、美学功能于一体的生态景观工程。
2.13高速公路景观设计评价体系
公路景观作为一种主观概念,不能精确地加以量化,它包含了相当多的参数 并具有特定的结构功能和动态特征。通过对地形、植物、建筑、水、路、土地等 构成的系统进行研究可以确定出所研究区域存在的多个不同的景观元素。每个元 素虽为该区域的一部分,但因其地形、土地使用形式、植物、建筑、颜色等的不
同而都具有自己的特色刚。
现有景观工程决策的随意性较大,人们一直习惯按照自己的感性认识和以往 经验对高速公路景观设计方案进行评价,而没有一个科学的统一的评价方法,评 价体系。已有的研究也大多集中在施工后的效果评价上,而很少对景观设计方案 进行评价,我们需要的正是用于设计阶段的方案评价。对此,山东大学的硕士研 究生刘红霞做了初步的研究,对其评价体系进行了较系统的分析,整个评价体系
如图2—4。
图2-4高速公路景观评价体系
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2.14高速公路景观设计体系中的可量化指标
定性认识,即判定某对象实体是否存在,结构如何,各要素之间具有何种联 结等等。它往往是认识事物的开始。定性认识缺乏量化的严格的、精确的观察、 测量、统计、计算和表述,不能对特定事件做出严密的描述、说明、解释和阐述, 具有不精确性;其研究结构具有很大的任意性和松散性;它是以经验描述为基础, 以归纳为核心的方法论系统,它的推理缺乏严格的公理化系统的逻辑约束,因此, 在它的前提和结论之阆可能不存在逻辑的必然性,即其结论往往具有或然性。 由于定性认识具有上述局限性和相对性,故在定性认识的基础上,必须对事 物进行定量认识,也只有这样才能获得清晰、准确、普遍的认识。在心理学中, 定量研究指基于理性和逻辑之上、借助数学工具而实现的研究方法。众所周知, 量化是心理学研究科学化的重要标志。自冯特于1879年建立第一个心理学实验 室之后,100多年来心理学在实证主义的指引下,以客观性、系统性和可验证性 作为科学研究的标准,取得了丰硕的成果,定量研究也成为心理学的主要研究方 法。 定量认识的目的在于测定对象目标的数值,求出其与各相关要素间的精确的 经验公式。定量认识是对一种具有确定逻辑结构的认识,这些逻辑结构的不断展 开就是定量研究方法的实现【35l。 同样的,在高速公路景观设计中,只有定性研究对实际工程操作并没有很大 的指导意义,因此。我们需要逐步的往体系框架中填充一系列的量化指标。从理 论主体中可以提取出很多可量化的指标,例如:单一色彩景观尺度,中央分隔带 植物高度、冠径、间距,中央分隔带标准段长度范围,路侧结构物距路边合理距 离,路侧绿带中乔木种植的高度、密度、延伸长度限制,色彩组合的一系列规律, 立交桥空间尺度,小区域内适宜的路用植物等等。本论文以下的章节就是从中抽 取了一些可量化指标进行研究。
山东大学硕士学位论文 第三章高速公路景观设计原则与方法
高速公路的景观设计是一个很复杂的过程,因为它将设计思想与复杂的技术 要求结合起来,它不仅要把各种要素组织在一起,成为在视觉上令人愉悦的安排, 还要在功能、美学和成本之间求的平衡。那么在项目分析、现状调查之后,进行 具体设计之前,我认为最好有一个设计的构思阶段,这是单独提出的独立阶段, 而不是具体设计时的一种简单构思. 这个所谓的设计构思阶段,应该开始于第一次的现场勘察或对于项目的讨 论,此时的构思是由项目的现状所激发产生的。具体设计时,再结合设计构思, 设立一个全面的设计方案,并能满足委托人的各项要求,这才是具体的设计方案 阶段.
3.1设计构思阶段的设计原则
此阶段的设计原则,需要从项目的整体设计思路方面来说,它应该遵循以下 两个根本原则: 3.1.1以人为本 以人为本的思想来源于欧洲文艺复兴时期的人本主义思潮。人本主义是中世 纪欧洲以意大利为中心的文艺复兴时期的主要美学思想,也称人文主义,主张思 想自由和个性解放,肯定人是世界的中心,反对中世纪的经院哲学,反对教会统 治下的禁欲主义,反对以神为本位,提倡以人为本位,所以称为人本主义【36】。 对于高速公路来说,为使用者提供安全、舒适、快捷的服务是其最基本的功 能之一,这本身就是一种以人为本精神的体现。景观设计作为一种追求人与自然 之间的变化与控制,新与老之间的平衡的一种环境艺术,可以说是研究如何安排 高速公路用地及用地上的物体和空间来为使用者创造安全、高效、健康和舒适的 行车环境的科学和艺术,因此更应该充分贯彻这一原则。 在高速公路景观设计中体现以人为本的精神,即是突出体现公路的主要服务 对象为“使用者”,处处从方便人的使用这个角度来考虑。高速公路的景观设计应
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该体现出对人的理解和关怀,从宏观到微观充分满足使用者的需求,大到景观的 总体规划,小到服务设施的配置、标志牌的设计等等都要从人的角度出发,让以 人为本的原则贯穿渗透到景观设计的每一步,满足人的各种生理和心理需求。
3.1.2尊重自然
大自然中的万物构成了地球上互相联系的生命之网。我们来自于大自然,是 大自然的有机组成部分,是世间万物生态链条中的一环,是生命之网中的一个节 点。一旦生态链条断裂了,生命之网支离破碎了,人类将无法生存。人与自然万 物唇齿相依,息息相关。我们要倡导建构尊重自然、爱护自然、与自然和谐相处 的环境伦理精神。我们应该认识到大自然的神圣性,恢复大自然的尊严,重新确 立对自然环境的态度,从大自然的征服者转交为大自然的朋友。这并不表明人类 倒退了,而是人类对大自然原有认识的扬弃,是人的精神在更高起点的回归。 公路景观设计应最大程度地模仿自然,减小人为的痕迹,使得人们在设计和 旅工中,对自然的干扰、破坏,努力控制在最小的限度内。国外发达国家在从边 坡防护方式到互通立交区的绿化栽植;从绿化植物种的选择到标志、护栏材料的 使用等等方面均体现出对周围自然环境的尊重与模拟,使公路工程充分融入到周 围自然环境中,公路使用者甚至无法感觉到公路的存在,仿佛公路本身就是自然 的一部分,而非后天修建p71。
3.2设计方案阶段的设计原则与方法
3.2.1遵循形式美的原则 要创造让人赏心悦目的景观,对景观环境美的理解就不能停留在表面的、肤 浅的层次上,要充分认识到“空间”是景观环境的主角,景观环境是由各种要素 交织融合而成的空间环境,是由各种要素所表现出来的形体所构成的。这些要素 不同的组合、不同的形象、不同的材质会给人不同的感受。如何组织这些要素创 造优美的景观、构成秩序的空间,长期以来人们一直在苦苦地探索、总结美的造
型规律一形式美的原则。而古今中外的景观设计,不论其本身情况怎样,也不
论其环境形式上有多么大的变化和差异,一般都会自觉或不自觉地遵循形式美的
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规律. 3.2.1.1统一与变化 统一与变化是形式美的主要内容。统一意味着部分与部分及整体之间的和谐 关系;变化则表明其间的差异,意味着多样性。所谓的多样统一就是在整体的统 一中寻求有秩序的变化,要求形与形之间既要有不同的要素加以区别,又要有共 同的要素加以沟通,从而形成完整的新形.若仅有多样性就会显得杂乱而无序, 仅有统一性就显得呆板、单调,所以一切艺术设计的形式中都必须遵循这个规律。 进行高速公路的景观设计时,我们要求统一,但又不能千篇一律.而是要在 统一的主题下表现出各自的特色和韵味,适当的变化如景观的色彩,以及线形的 弯曲、起伏等,都会使司机在行车途中感受到沿途景观富有节律感、多变性,产 生愉悦的心理,达到消除疲劳、提高行车安全的目的。 在高速公路的景观设计中,要达到多样统一性也就是要求我们掌握好一个度 的问题,例如在进行中分带的绿化时,若过分的要求统一,整条路段采用相同的 植物、相同的高度、相同的配置方式等等,那不仅会使整个景观显得单调乏味, 缺乏表情,长时间在这样的景观中行驶还会使驾驶人员产生视觉疲劳,甚至导致 严重后果。相反,若过于追求变化,会显得杂乱无章,给驾驶人员带来不便,我 们必须在这两者之间寻找至Ⅱ合适的分寸。 3.2.1.2主与从 在景观环境中,首先确定一个主体要素来支配和控制整个空间,这种起主导 作用的要素,或通过造型的独特,或通过体量的庞大,或通过色彩的强烈等方式, 获得视觉上的冲击力,而其他要素都处于从属的地位【28】。在高速公路景观设计中, 主要部分或主体与从属体应该由其功能及使用要求决定,主要部分(即整个道路 部分)成为主要布局中心,中分带、边坡、路侧绿化带等处再确定出次要布局中 心.次要布局中心既有相对独立性,又从属于主要布局中心,彼此相互联系,相 互呼应。 鉴于以往的公路观设计实践,在处理公路与周围环境景观设计之间的关系 时,整体上采用左右对称构图形式还是比较普遍的。所谓的对称构图形式是指:
山东大学硕士学位论文 ■皂詈鼍暑矗毫舅皇■奠曹寡曼鼍曼曼曼詈鼍寡詈置量■墨皇皇i_——
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采用一主两从或多从的结构,即主体部分(即高速公路)位于中央,其他部分作 为陪衬.这样可以使公路成为整个环境中的视觉中心和趣味中心,产生强烈的视 觉吸引作用。而非对称的形式比较自由、活泼,具有视觉能动性和主动性,处于 动态和变化中,充满生机和活力。比对称的形式更加灵活,能满足不同功能、空 间的各种条件,因此,在局部采用非对称的形式可以使景观在均衡中更具有动感。 3.2.1.3对比与调和 对比、调和是艺术构图的一种重要手法,它是运用布局中的某一因素(如形 状、色彩等)中,两种程度不同的差异,取得不同效果的表现形式。差异程度显 著的表现称对比,能彼此对照,互相衬托,更加鲜明地突出各自的特点:差异较 小的表现称为调和,使彼此和谐。互相联系,产生完整的效果。设计时要在对比 中求调和,在调和中求对比,使景观既丰富多彩、生动活泼,又突出主题,风格
协调闯。
对比与调和只存在于同一性质的差异之间,如体量的大小、线条的曲直、颜 色的冷暖、明暗等,不同的性质之间不存在对比与调和,比如体量大小与颜色冷 暖就不能比较。 对比的手法很多,借鉴园林景观设计的已有基础,结合高速公路的具体特性, 可用手法如下: (1)色彩的对比调和 色彩有三个独立属性:色相、明度、饱和度。色相是色彩的一种最基本的感 觉属性,这种属性可以使我们将光谱上的不同部分区别开来。即按红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫等色彩感觉区分色谱段,缺失了这种视觉属性使无所谓色彩了。 饱和度是使我们对有色相属性的视觉在色彩鲜艳程度上做出评判的视觉属性。明 度是可以使我们区分出明暗层次的非彩色觉的视觉属性。由于明度是使非彩色觉 的视觉属性,因此,高速公路景观中色彩的对比与调和主要由色相和饱和度这两 种属性决定。 相对的两个补色(如红与绿、黄与紫)产生最强烈的对比效果,即色相的对 比;相临近的色如红与橙、橙与黄等产生色彩的调和的效果,即色相的调和。一 种色相中饱和度的适度变化产生色彩的调和效果。或者只要笼统的说,只要差异
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明显就可产生对比的效果;差异较小,不明显就产生调和效果.
(2)开闭的对比调和
空间是一个没有方向和尺度向量限定的概念,我们称之为“原空间”.我们 关于空问的构成就是在原空间的基础上进行的,使用各种空间造型手段在原空间 之中进行划分和组合【391.在空间的处理上,开敞的空间与闭锁空间可形成对比。 在高速公路上开闭的对比首先由路侧的已有景观决定:当路侧有可以利用的 优美的或独具地方特色的景观时,我们就应该引导视线向外延伸,将已有景观纳 入到驾驶员和乘客的视野中,形成一个开敞的空间;而当路侧景观可能影响整体 构图时,就要将其屏蔽起来,形成一个“闭锁空间”,之所以打上引号,是由于 这时也并不是真正的闭锁空间,只是在垂直路线方向上形成了一定程度的闭锁。 因此,在高速公路景观构图上所谓的开闭的对比并不完全,只是垂直行车方向上 的开与闭. 除以上情况外,当路侧的景观可露可遮时,我们可利用空间的收放开合,形 成敞景与聚景的对比。它们相互对比,彼此烘托,增加了景观的层次感,使景观 更有深度. (3)方向的对比 在对景观的空间和立面等的处理中,我们可以运用方向的对比来丰富景观形 象,一般常用的是垂直与水平方向的对比。 至于形象、体量、明暗、虚实、质感等的对比,在高速公路绿化景观的动态 构图中,由于其独特的动态视觉特性,这些对比基本上基本不会引起视觉上明显 的变化,再考虑到高速公路景观绿化施工、养护等实际情况,这几种对比在线景 观上不推荐使用,而在加油站等可以考虑静态构图的点景观处可以采用. 3.2.1.4韵律与节奏I蛐I 在视觉艺术中,韵律是任何物体的各种组成元素星系统重复的一种属性。一 般的理解是具有良好的重复称为具有节奏感,同样具有良好的节奏,一般称之为 具有韵律感。只有简单的重复而缺乏有规律的变化,就令人感到单调、枯燥,而 有交替、曲折变化的节奏就显得生动。借鉴园林设计理念,结合高速公路自身特 点,总结高速公路景观设计中可用的韵律节奏方式如下:
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(1)简单韵律 简单韵律是一种要素按照一种或者几种方式重复而产生的连续构图。如路侧 等距的种植乔木等。 (2)交替韵律 交替的韵律是由两种或多种因素交替等距反复出现的连续构图。如路侧绿化 带上用一株柳树一株圆柏反复交替的栽植,中央分隔带上两种不同色带等距交替 排列等。 (3)渐变韵律 渐变韵律是由连续重复的因素按照一定的规律有秩序的变化形成的。如体积 的大小、高度的依次增减、色彩的浓淡等。渐变韵律也常在各组成成分之间有不 同程度或繁简上的变化。 (4)交错韵律 交错韵律是几种要素相互交织、穿插所形成的,其变化是按纵横或多方向进 行的。 3.2.1.5比例与尺度 所谓比例,威奥莱?勒?丢克在法国‘建筑理论词典》一书中讲:。作为比
例,其意思是指整体与局部之间的实际关系——这个关系是合乎逻辑的必要的,
而做为一种特性,它却同时又满足理性和眼睛的要求。”141]比例是控制景观自身 形态变化的最基本的手法之一.正确地确定景观比例,可以取得较好的景观视觉 表现效果。尺度指人与它物之间所形成的数比关系。例如,人站在天安门广场之 中,这时人与广场就形成了尺度关系. 由于高速公路景观的特殊性:行驶速度侠,驾驶人员的注视点远,视野狭小, 对沿途景观的感知比较模糊,因此其尺度控制在高速公路景观设计中尤其重要和 关键。 视觉比例原理告诉我们,高速公路使用者对公路的视觉印象除了取决于构成 公路本身及绿化等的基本尺度以外,还取决于它们之间的布局手法,即相互对比 关系。这种对比关系对于视觉上的美感有很重要得影响。因此,在高速公路的景 观设计中,在满足使用者行驶中视觉需要的同时,必须要注意视觉比例的协调,
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使高速公路的景观设计匀称、协调,其内部、外部都保持适当的视觉比倒。最终 为高速公路的使用者创造出一个与周围环境,周围景观密切结合并符合视觉比例 需求的完美的整体空间结构来。 3.2.1.6联系与分隔 分隔就是因功能或者艺术要求将整体划分若干局部,联系却是因功能或艺术 要求把若干局部组成一个整体。联系与分隔是求得完美统一的布局整体的重要手 段之一[3sJ. 景物的体形和空间组合的联系与分隔,主要决定于功能使用或者遮挡、吸引 视线的要求,以及再此基础上的布局的要求。不论是联系还是分隔都是为了达到 景观完整的目的.有时候路侧自然或人文景观在短时间内形成截然不同的风格, 容易造成不完整的效果,若不考虑两者之间的联系或分隔,往往显得很生硬。 为了取得联系的效果,可以在景物与空间之间安排一定的轴线和对应关系, 形成互为对景或呼应。 3.2.2在保证安全的前提下提供舒适的行车环境 安全性是使用者对高速公路首要的要求,如果无法保证安全,其他的也都没 有了意义,因此,保证道路畅通、行驶安全,避免对司乘人员造成心理上的压抑 感、恐惧感、威胁感,以及视觉上的遮挡、不可预见、眩光等视觉障碍是高速公 路景观设计的基础与前提. 在保证安全的基础上高速公路的绿化还可以一定程度上促进行车安全,其安 全功能包括: (1)防眩 夜间在公路上行驶的车辆会车时,对向车辆前照灯的强光会引起驾驶员眩 目,在中央分隔带上种植配置适当的植物可以一定程度上消除眩光的影响,保护 驾驶员的视觉健康,减小由于眩光的产生而导致的驾驶员视觉功能降低和心理上 的不舒适。 (2)视线诱导 植物在立面上所形成的竖线条可以很好的突出路线的形象,特别是对于在曲
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线上行驶的车辆,有了沿道路的合适绿化,行驶时更加安全,驾驶人员对公路的 线形,公路的延伸方向有了更明确的感受,可以避免驾驶人员由于反应不及引起 的事故。沿线的绿化还可以作为驾驶人员判断行驶距离和速度的指标,同时可以 作为行驶过程中里程上与时间上阶段化的标示。 (3)消除紧张 从色彩心理学考虑,绿色是大自然草本的色彩。人们把绿色作为和平的象征, 生命的象征。而高速公路的景观绿化以绿色为基本色调,可以给驾驶人员安全感。 某些路段,路侧有会引起驾驶人员紧张或恐惧的不良心理的构造物或景观,这时 公路绿化适当的遮蔽就可以减轻甚至消除驾驶人员的这些不良心理感受,从而促 进交通安全。 (4)明暗过渡 眼睛的适应性有“暗适应’々阳“明适应”。人们从明亮的环境进入暗处时,初始 阶段会什么都看不见,只有逐步适应了黑暗环境后,才能区分出物体的轮廓,这 种适应过程称为暗适应。从略处进入明亮的环境时,人们最初会感到非常刺跟, 无法立刻看清周围的物体,适应后才能恢复正常的视觉,这种现象称为明适应。 在进出隧道时明暗急剧变化,眼睛瞬间不能适应,看不清前方,即所谓的“黑 洞”效应,容易造成事故。明暗过渡的这一安全功能就是主要用于隧道出入口的, 我们在隧道出入口合理设置绿化的高度、间距等,使亮度逐渐变化,由此增加明 暗的过渡,保证行车安全。 岱)缓冲防护 在公路路侧靠近路肩的范围内,栽植枝条密集、柔韧性强、耐冲撞的低矮灌 木或绿篱,能吸收车辆的运动能量,使车体及司乘人员在发生车祸时免予遭到巨 大损伤,有助于减轻事故的伤亡程度。国外曾做过试验表明,时速高达lOOkm 的汽车冲向路边8m宽的蔷薇组成的灌木丛,可以减轻70%以上的冲击力【42】。而
种植两排间隔为112m的野蔷薇,高度为115m,当汽车时速为60多l∞,以5
。角度冲入灌木丛时,时速可减少为Skm,司机和车体均无损伤f13】。 3.2.3尊重动态视觉特性 人们在认识物质世界的过程中大约有80%以上的信息是由视觉得到的,由于
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有了视觉,才能知道物体的形状、大小、位置和颜色.在高速公路上更是如此, 驾驶人员要靠视觉来获得交通信息以及行车环境等,而且我们应该注意到,在高 速公路上,大部分的视觉信息都是动态的,因此,在进行高速公路景观设计前, 有必要对交通空间人的动态视觉特征进行研究,如下: 3.2.3.1动视力降低I‘11 当观察者用眼睛注视物体时,光线从前方物体反射到眼底视网膜上,就能产 生物体的形象。但物体离观察者超过一定距离印象就会模糊,因此视力就是用来 判断眼睛分辨两物点之间最小距离的能力. 静止状态下的视力为静视力,而驾驶人员和乘客都是在运动中观察公路及环 境,因此我们应该着重考虑的是动视力。在运动状态下人对作相对运动的物体的 分辨能力,即为动视力。在测量动视力时,通常以眼睛转动的角速度来表示。车 速越高,则物体的相对移动速度也越高,因而眼睛的转动角速度也相应加快。中国 科学院心里研究所的测试结果表明,如车速增加,生理、心理负荷加重则辨认距 离降低。车辆以60km、h的速度行驶时,驾驶人员可看清前方240m处的标志,当行 驶速度提高到80km、h时,则辨认距离降为160m。对交通环境而言,就是车速增 大,景观元素的尺度也应加大.所以研究动视力与车速的关系,对高速公路与环 境的关系有着重大的理论与实践价值。一般情况下,动态视力比静止视力低 10%~20%,特殊情况下甚至降低30%~40%。因此’在车辆高速行驶时,动态视力 的降低会使视认距离缩短,影响驾驶员的感知和观察. 3.2.3.2动视野缩小H1J 视力仅仅是反映注视点附近眼睛对物体的分辨能力。但是,我们注视一个目 标是,不但注视点附近可以看见,而且周围一定空间内的物体也可能看见,这种 在头部静止不动时所能看到的空间范围称为视野。 当驾驶人员在一定的车速下行驶时,运动时所测得的视野为动视野。动视野 与车速有很大的关系,当车速增加时,驾驶人员头部转动的可能性逐渐变小,注 意力被吸引在车道上,视线集中在较小的范围以内,注视点也逐渐固定起来,此 时视野很窄而形成一种所谓的“隧道视”。这一事实也意味着对于驾驶人员来讲,
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主要的视力活动发生在道路的轴线上.如果围在狭窄视野中的路景不发生变化, 比方说是沿着一条很长的直线路段上行驶,就会使驾驶人员对速度的感觉逐渐迟 钝,从而有可能导致一种不适宣的松弛感。因此,研究动视野,可以深入了解驾 驶人员的动视觉特性,对研究高速公路与环境的协调以及行车安全等方面是十分 重要的。 3.2.3.3车前可视距离增加,空间识别范围缩小嘲 J?R?汉密尔顿和L?L?瑟斯坦在名为‘在汽车驾驶中人类的局限性》的 论文中,研究了高速行驶时人类所见的情况,从视觉原理中导出:当车速增加时, 驾驶人员的注意力集中点开始前移,则前景细部开始模糊、前景中的物体向后飞 逝得越侠,这些物体也就变得越加模糊,而驾驶入员必须向更远处看,以便获得 清晰的景象。在车速为每小时40英里(约64.4kmm)时.25米以内得景物不能
看清:而每小时60英里(约96.6k武h)时,这一距离增至33米。超过大约430
米以后,眼睛看不见细部,因为它变得太小了。因此,在每小时60英里(约 96.6kmm)时,只有在从车辆前方33米到430米的这一段和视角为40。所决定 的宽度以内,才是完全令人满意的视力范围。随着行驶速度的提高,该空间范围 变小.这就使得驾驶员在高速行驶时,对近距离或远距离的观察更为困难,一旦在 很近或很远的距离上出现异常情况,驾驶人员就难以辨认.这加强了这样一种观 点,即环境或绿化景观中的细部对于高速公路上的驾驶人员来说是毫无意义的, 他们会逐一留意到大尺寸的景物要素:地形、大片植被以及由道路自身所形成的 景廊。所有绿化景观中的要素都要以这种高速下的感觉特征的见解来进行设计。 3.2.3.4感觉变迟钝嘲 汉密尔顿(Hamilton)和瑟斯坦(Thurstone)还发现:当车速增加时,驾驶 人员的感觉变得迟钝。在现代路面光洁的高速公路上驾驶高质量的车辆,当车速 表转动时车子的震动不会太大;在大拐弯半径上,甚至在高速下,都可能感觉不 到离心力。在这种情况下,直线路段上,测定车速的主要办法靠的是映入人眼中 的物体的明显的尺寸变化和这些物体的位置与驾驶入员的相对关系的变化。在高 速时,由于注意力集中的范围在远离车辆的前方,就更难以察觉这些变化并以此
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估计速度。此外,当驾驶人员已经高速行驶相当长一段时间,他附近的各种车辆 也以相似的速度行驶着,他就失去了高速的感觉,也失去了他需要采取停车和规 避动作的时间和距离意识。 3.2.4坚持因地制宜的原则 所谓的因地制宣,即是根据不同地区的具体情况规定适宜的办法。我国幅员 辽阔,地形复杂,气候多样,历史文化、民族文化丰富,在进行高速公路景观设 计时,公路途经地区的这些具体特点都应该具体考虑。设计应该坚持因地制宜, 根据高速公路所处地区的地理位置、气候特点、资源情况,尽可能结合当地人文 环境,适当灵活的选择绿化植物,设计绿化方案。将感性与理性、形式与内容相 结合,规律性与目的性相统一,尽量做到与自然环境相适应,使公路使用者获得 线形的连续,以及自然的空间过渡之感。并尽量利用最佳的自然景观,使公路顺 畅的延展于优美的自然环境之中,使我们所追求的美感通过视觉上的感觉体现出 来. 3.2.5坚持可持续发展的原则 早在1987年世界环境与发展委员会(WECD)就在题为《我们共同的未来》 报告中提出了“可持续发展”的概念.1992年里约热内卢召开的世界首脑会议上 与会国家共同签署的(21世纪议程》标志着人类自觉而主动地对待环境与发展 问题的时代真是到来。我国于当年便汇集了300多位专家研究我国的可持续发展 计划的拟定,于1994年编制出‘中国2l世纪议程白皮书》,它正视了我国长期 发展过程中所存在的重大制约因素和潜在的危机,把经济、社会资源视为密不是 分的整体,成为我国国民经济和杜会发展中的长期计划的指导性文件。 可持续发展有两层畜义,一是它强调发展是满足人的需要,是以提高人的生 活质量为最高目标;二是它关注所有影响发展的因素,环境的、经济的以及社会 的等几个方面的因素,并认识到所有这些因素虽有自己的独立一面,但在很多时 候却互为因果,只片面发展某一部分都不可能是可持续的。可持续发展主张不为 局部的和短期的经济效益而付出整体的和长期的环境代价,坚持自然资源与生态 环境、经济和社会的发展三方面的统一。增长不等于发展,发展不等于可持续,
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可持续发展不等于供求平衡,持久、稳定、协调、综合、可行是可持续发展的五 大特征【36】。 在高速公路景观设计中也应坚持这一原则,崇尚自然、追求自然、力求人与 自然的高度融合.在设计中尽量加强自然景观要素的运用,避免破坏自然环境和 原有风景,保护各种动植物和名胜古迹,尽力恢复和创造路域的生态环境,让公 路尽量融入自然,与自然共存。
山东大学硕士学位论文 第四章高速公路中央分隔带单一色彩景观尺度
要研究高速公路植物配置中单一景观的持续长度,首先应该弄明白何谓单一 植物配置的景观段,由于我国对公路景观设计的研究起步较晚,还未形成系统的 理论体系,所以对此没有明确的定义。但我们可以说,在一个单一的景观段中, 植物的种类、形状、色彩、质地、组合形式等都保持一定的一致性,或者是保持 相同的变化频率。考虑到高速公路上司乘人员的视觉特性,上述因子中色彩给司 乘人员带来的视觉刺激比较直观,因此本文将从色彩角度入手,研究在长直线段 上高速公路单一色彩植物景观的尺度范围。 对于高速公路中央分隔带中单一景观的持续长度,大家看法不一,有认为2~ 3km一段的,也有认为3~5km一段的,还有认为中央分隔带同一品种的种植要
延伸一定的长度(10蛔为宣),才能产生较好的视觉效果,不宜短距离间植,变化
太频繁。一些公路景观设计公司在设计时一般保持高速公路的绿化植物每10kra 换一个绿化方案,即lOkm的长度后司机会有由于景观的不同而增加视觉的刺激, 从而得到心理的调节。还有的建议每隔500m设置一处变化段,变化段长度不大 于200m,采取与中央分隔带标准段不同的植物组合方式,使之成为中央分隔带
绿化中的亮点㈣。总之,这些观点大多是在工程中积累或借鉴其他方面而来的经
验,缺乏数据性的依据。 那么,到底多长的距离,或者说距离范围才是比较合理的呢?在什么样的线 形上研究比较有借鉴意义呢?在长直线路段,长时间不变的线形易使驾驶人员感 到疲乏、僵直、呆板,致使注意力涣散,反应迟钝.此时沿线景观绿化的变化带 给驾驶员适度的刺激就会缓解这种情况。而在线形多变的路段,尤其是山岭重丘 区,驾驶员经常处于精力集中甚至紧张状态中,景观骨架即线形的变化产生的刺 激大予沿线景观绿化的变化产生的影响,因此在这些路段,更长一些的距离变换 绿化方案也是可以接受的。同样的,若路旁多有能被纳入视线的结构物或优美多 变的自然风光,那这些也能够起到兴奋点的作用,其单一景观设计长度也可以适 当放长。综上所述,在路旁少变化的长直路段研究单一景观长度,结果最少受到 除绿化景观外的其他因素影响,可以以此作为后续研究的基础。因此,此实验就 以长直线路段作为实验背景。
IIlIit————————I—————————j1——I
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关于长直线不少国家对它的运用有条件上的限制,如前联邦德国和日本的经 验值为20倍设计车速的长度(20r),也有的国家定为70秒(70s)设计速度行程,两 者基本接近;西班牙规定不宜超过80%的计算行车速度行驶90秒;前苏联规定 最大直线长度为8km,按100km/h计相当80V,288s.美国规定最大直线长度 为3分(3rain)设计车速行程,按lOOkm/h计相当于5km,即50V或180s,两国 规定都比德国,日本的长,苏联是德国的4倍,美国是德国的2.5倍【451。美国和 俄罗斯剧具有土地资源丰富的特点,多采用宽中央分隔带,设置低路堤来增加直 线上高速行车的安全度,这与我国高速公路的情况明显不符,我国对长直线的运 用与德国相近,最长直线一般不超过20V。20V在120km/h的车速下相当于 2400m,还不到3km,那我们的研究还有意义么?北京工业大学的郑柯博士根据 对平曲线半径与车速、心率增量之同关系的实验数据分析,认为从行车速度和行 车心理生理反应两方面来考虑,把半径大于2000m以上的平曲线的路段叫做顺 直路段。也就是说,在较平坦(如纵坡小于3%时)的高等级公路上行车,当驾驶 员驾车通过半径大于2000m的平曲线路段时,其曲率己经不会对驾驶员的行车 速度和心理紧张造成影响,即认为这样的路段在平面线形上是顺直的,在行车速
度与行车心理生理反应这两个指标上与直线路段是相当的嗍。因此,我们设想的
在长直线上研究高速公路绿化植物配置单一景观段的长度范围仍然是有很大的 现实意义的。
4.1实验场景
本实验旨在模拟在高速公路中的一段长直线中行进的场景。为了消除其他因 素对受试者的影响,使实验结果更准确,在制作模拟动画时,最初有三个方案: 一是公路两旁统一种植高度相同的绿色乔木;二还是在公路两旁统一种植高度相 同的乔木,但乔木的颜色随中央分隔带植物颜色的变化而变化;三是路旁设置成 风格统一的边坡。第二种方案中,公路两旁对受试者的视觉刺激更显著,有可能 对受试者的判断造成影响,所以首先舍弃;一、三两种方案对受试者刺激相当, 考虑到制作动画时保证机器运转速度,决定采用第三种方案。 最终确定模拟实验场景为:一段八车道高速公路直线段,两旁设置风格统一 的边坡,使其不致给受试者余外的视觉刺激,中央分隔带每隔一定距离交替种植
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红色和绿色植物,为了让受试者对颜色的变化反应更敏感一些,不同颜色之间不 设过渡部分,直接相连。
4.2实验问卷
问卷法源于心理学研究,19世纪末20世纪初,德国、美国、法国的心理学 家就开始运用问卷法进行心理、精神、人格等方面的研究,它是通过书面形式, 以严格设计的心理测量项目或问题,向研究对象收集研究资料和数据的一种方法 【4_7】.它偏重对个人背景、信念、态度意见、知识水平、倾向或对事物的看法、认 识等方面的资料. 在闯卷主体部分,应用模糊集合论的多级估量法,参照类别判断的模糊集模 型,编制出受试者的感觉多级估量类别表来评定受试者的感觉。多级估量法是心 理学研究中应用模糊集途径测量心理量的一种方法,其理论基础是类别判断的模 糊集模型,实质上是一种模糊综合评判方法.它主要用于对态度、审美、决策等 心理量的测量,是应用模糊统计方法的一种。它的基本原理是模糊集合论与心理 学研究中常用的评价量表方法的结合,即由感觉类别维度构成的二维心理量表的
一种操作方法【48删。
实验量表包含两个维度。一维是受试者的感觉类别量表,一维是反应的肯定 度。受试者的感觉分为A、B、c、D、E 5个类别,分别记分为0,0.25,0.5, 0.75,1.00。各类别分别定义如下: A?—变化过于频繁,刺激过多;
B_—嗖化稍频繁,刺激稍多;
c-富于变化又刺激适当;
D——稍感单调乏味;
E.—过于单调乏味,有疲劳感;
反应的肯定度即判断的自信程度,又称把握度、隶属度。赞同与反对两种态 度又分为坚决、基本和少许三等,他们的肯定度赋值分别为1.oo、O.83、O.67、 0.33、O.17、O.00。考虑到某些受试者对实验结构物的判断可能过于频繁或者都 过于单调,在表格最后一列增加不合适理由,包括过于频繁、过于单调和其他。 实验表格如表4.1所示。
汰
肯定度\
赞同
坚决1.00
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表4-1受试者的感觉多级估量表
A B
C
D
E
基本0.83 少许0.67 少许0.33
反对
基本0.17
坚决0.00
若对实验感觉都过 于频繁或者其他, 请填写不合适理由
都过于单调: 都过于频繁: 其他:
4.3实验方法
每次测试选取1名被测试者,对其进行单独测试。每段测试结束后10分钟 进行下一模拟场景的测试,以防不同场景测试结果互相影响。测试初始和测试结 束时要求被试者各做一次状态评定。 进行测试时,首先在给定的5种状态类别中,确定一个最符合自己感觉的类 别等级,并选定适当的反应肯定度等级,在相应的小格内打上一个“’,”,再对 其相邻两个类别做对偶判断,以便确定赞同与反对的肯定废。同样,在相应的小
格内打一个“√”,依此做法,直至全部类别等级评定完毕为止刚.
4.4模拟动画的制作
本文模拟动画的制作分为三个步骤,首先是在纬地路线设计软件中制作出道 路和地面的三维模型,由于纬地系统是在横断面设计的基础上输出路线三维模 型,所以模型就是设计项目最准确的体现,路基中各位置的标高、坐标、边沟、 边坡等的高度尺寸同样也是精确的,任意型式的路基变化、超高过渡也都能如实 表达,且能自动区分公路等级生成不同的路面型式、标线、护栏等。第二步是将 生成的三维模型输出到专业渲染、动画制作软件3ds max中,经过渲染、制作后,
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制作成漂亮的公路动态全景三维透视图(公路动态仿真模型),考虑到机器的运 转、渲染压缩的时间,本文在3ds m缸只是制作了若干个模拟动画片段,包括红 色、绿色的纯色段,以及颜色交替处的细节片段。第三步是在P垧血e犯中将第二 步完成的片段剪辑制作成所需要的动态模拟模型。 4.4.1建立公路三维模型停1I 4.4.1.1开始新数模 此功能要求在纬地的数模版中才能使用,首先点选“数模”一“新数模” 菜单项,进行系统初始化.将出现如图4_l所示“点数据高程过滤设置”对话框, 点选“采用高程过滤器0使其在读入数据时自动启动高程过滤器,将高程为0 的粗差点或废弃点自动剔除,以免影响后面构网.
图4—1点数据高程过滤设置对话框
4.4.1.2读入三维数据 点选“数模”一“三维数据读入”一“读入dwg和dxf格式”菜单项,根 据提示选取所要读入的dwg文件,我读入了一段电子地形图。程序会自动从图 中提取所有的图层,分别指定其存储的三维数据信息参加构网时的性质,如“地 形点”、“约束线”、“非约束线”等。其中一般“地形点”对应存放所有单个 三维散点的图层,而“约束线”对应存放等高线的图层(不论是计曲线还是首曲 线).本文将计曲线和首曲线分别存放在了不同的图层中,将这两个图层都指定 为“约束线”性质,其他的三维地形信息,如山脊线、陡坎线等也应指定为“约 束线”性质。(纬地系统数模处理模块将所有参与构网并必须沿之构网的等高线、 山脊线等统称为“约束线”) 在以上指定工作完成后,在对话框中的“SPLINE搜索”选项中,选择读入
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约束线上的拟合圆滑点(一般测绘部门会将等高线在赋于控制点后并将其拟合, 以使等高线更加圆滑,美观).点按“开始读入”按钮,程序开始从该dwg文 件中分类提取数据。提取完成后,AutoCAD命令行中将显示所提取到的三维点 的总数日. 4.4.1.3数据预检 点选“数模”一“数据预检”菜单项,开始模拟三角构网,对已经读入内存 的所有三维点进行排序、检索等操作,同时检查并逐一记录数据中出现的所有问 题。检查的内容主要包括:零高程点和高程为无穷大的点,高程超出合理范围的 点,平面位置相同点,断裂线相交点,在断裂线上而未标识的点,平三角形等。
参见图牝所示。
图4.2数据预检对话框
4~414三角构网
点选“数模”一“三角构网”菜单项,对已经读/x.gg存的所有三维点进行排 序、检索、按DT理论构建三维数字化地面模型,并在构网过程中自动剔除平面 坐标相同的点和其他高程粗差点。 4.4.1.5网格显示 点选“数模”一“网格显示”菜单项,显示数模三角网格。此时选择显示所 有网格线,以便后续在网格线上进行路线设计。点按“确定”后,系统就会在当 前AutoCAD图形窗口中显示所有网格线。
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如图4.3所示为构网完成以后显示所有网格线并通过三维立体角度观看的数 字三维地面模型。
图4-3数字三维地面模型
4.4.1.6数模优化 目前处理数模的国内外软件所采用的基本都是二维的平面三角网构网理论, 它们都没有考虑z坐标(高程)对三角网的影响。在三维数据采点的密度和位置 不十分理想的情况下,所形成的三角网格就不能更贴切地反应实际地面的变化, 如出现平三角形等。因此,需要进行三角网的优化。 点选“数模”一“三角网优化”菜单项可启动三角网优化程序。如图4-4所 示。
图4-4数模优化对话框
图4-5a、4-5b中圆圈内所示部分为用户执行“三角网优化”程序前后的网格 线对比图。
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图4-Sa
图4—5b
4.4.1.7平曲线设计 点选“设计”一。主线平面设计”菜单项,开始进行平面线形的设计,根据 实验场景的要求,在网格图中选择了一个等高线变化较为缓和的区域进行定线。 点选“拾取”选项,在选好的区域定下路线起点,再选“插入”选项,确定 终点,由于本文要求一段直线段,因此两点足够。点选右下角“实时修改”选项, 在网格图中适当修改了路线起、终点的位置。 4.4.1.8进行设计向导 点选“项目”一“设计向导”菜单项,在程序的提示下,选择公路类型为公 路主线,路线等级为高速公路,设计车速120km/h。 第二步;设计向导提示出对应的典型路基横断面型式和具体尺寸组成,具体
设置如图4.6。
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图4—6
第三步、第四步进行典型填、挖方边坡的控制参数设置,具体设置如图4_7、
图乒8。
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第五步、第六步进行路基两侧边沟、排水沟型式及典型尺寸设置,如图4-9 和图4-10所示。
图4-9、4—10
第七步提示选择路基设计所采用的超高和加宽类型、超高旋转及超高渐变方 式、曲线加宽位置及加宽渐变方式,由于所设路线为直线,本文未设置超高和加 宽。 设计向导最后一步,设定逐桩桩号间距为20m,程序以此间距自动生成桩号 序列文件,并增加所有曲线要素桩。系统自动生成四个数据文件:路幅宽度文件 (实验01.wid)、超高设置文件(实验01.sup)、设计参数控制文件(实验01.ctr) 和桩号序列文件(实验01.sta),并自动将这四个数据文件添加到纬地项目管理器
中.
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4A.1.9纵断面设计 点选“数模”一“数模应用”一“纵断面插值”菜单项,选择“插值控制” 中的“路面左边线”和“路面右边线”,“包含地形变化点”项选择按变化率控制, 变化率设置为0.5,直接从数模中插值得到路线的纵断面地面线数据文件(实验
01.dmx)。
点选“设计”一“纵断面设计”菜单项,进行纵断面拉坡设计,得到数据文 件(实验01.ram),再将项目中的纵断面地面线文件(实验01.dmx),指定为路 基的左(或右)侧沟底标高文件,然后启用“纵断面设计”功能对沟底进行拉坡 设计,生成沟底标高文件(实验01.zbg和实验01.ybg),添加至项目管理器。 4.4.1.10路基设计 点选“设计”一“路基设计”菜单项,进行路基设计,读取有关数据,确定 桩号区间内的每一桩号的超高横坡、设计标高、地面标高,以及路幅参数的变化, 计算路幅各相对位置的设计高差,生成路基设计中间数据文件(实验01.1i). 4.4.1.11横断面设计 点选“数模”一“数模应用”一“横断面插值”菜单项,“插值方式”选择 包括所有地面变化点, “两侧宽度”各设为50m,直接从数模中插值得到路线
的横断面地面线数据文件(实验01.hdm)。 点选“设计”一“横断面设计”菜单项,进行参数化横断面设计,制定横断 面类型、多级填挖方边坡、护坡道、边沟、排水沟,以及截水沟和路基支挡防护 构造物,生成土方数据文件(实验01.TF)和三维数据文件(实验01.3DR),其 中断面“三维数据”就可用于系统数模版直接结合数模输出公路全三维模型。 个别断面的边坡、边沟、排水沟、截水沟以及其他路基支档构造物需要修改, 先将“sjx”图层作为当前层,用“explode”命令炸开整条连续的设计线,并对 其进行修改。完成后点取“设计”一“横断面修改”菜单项,启动横断面修改功 能,根据提示点取该断面的中心线,系统自动重新搜索计算断面填挖方面积、坡 口坡脚距离以及用地界等,并自动刷新项目中土方数据文件里该断面的所有信息
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以及横断面三维数据文件。 4.4.1.12地面与公路三维模型建立 完成横断面设计工作之后,,将数模激活,然后选择“数模”一“三维建模” 一“输出公路三维模型”菜单项,系统在读取横断面设计记录的三维数据的同时 对原数模进行沿边界挖空,之后先将地面模型以三维实体(3Dface)形式输出到当 前的AutoCAD图形窗口中,再生成公路路基、边坡、边沟、排水沟、标线、护 栏等的三维实体,生成路线与地面三维模型文件(实验01.dwg). 生成地面模型和路线三维真实模型后,可以从任意的角度来浏览观察公路建 成的景观;还可以使用“绘图”一“绘制路线概略透视图”菜单项(叩TSTZ命 令)中的“视点设定”功能,从行车时驾驶员的角度观察路线——公路全景透视
图。
4.4.2制作模拟动画片段嘲恻
要制作模拟动画,最简单的方法是:将HintCAD生成的地面路线三维模型 保存为DWG格式的,并读入到“纬地道路实时漫游系统”中,即可马上生成公 路动态全景透视图,在这里可以转换视角和行车速度,可以在路线模型中添加树 木、房屋和交通标志等,也可以抓屏制作出任意位置的公路全景三维透视图和 AVI格式的公路全景三维模型的动画演示。但是,在“纬地道路实时漫游系统” 中,其操作性还有一些不尽人意的地方,因此,本文选择用3ds max来制作模拟 动画片段。 4.4.2.1导入模型,建立摄影机 将实验01.dwg导入到3ds max后,首先建立摄影机,以观察导入的模型有
无需要调整修正的地方。创建Free(自由摄影机),在研究了交通空间中人的动
态视觉特征后,摄影机FOV(视角)设置为22。,考虑到便于观察中央分隔带 情况以及驾驶员视线高度,将摄像机设置于距路面大约1.6米高处(规范 JTJ074-94中介绍:大型车视线高度约为2.0米;小型车视线高度约为1.30米, 此处无法多计车型分布,统一取1.60米),视角朝向公路延伸方向。将透视视口
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转换为摄影机视口,拖动摄影机,观察公路及周围地面模型,会有某些部位在导 入过程中出现微小的偏差,对此进行适当的调整。 4.4.2.2在中央分隔带种植灌木 对于种植在中央分隔带的植物,我们不需要很细致的刻画,因此,作为中景 来设置,使用Opacity(不透明)贴图方式或使用全息模型的RPC,这也是表现
效果与计算机硬件承受能力的一种平衡.在此选择使用Opacity(不透明)贴图
方式。 (1)按照比例在前视图中创建一个长为2m,宽为1.2m的平面物体,点按Shift 键,将其旋转90。,复制出另一个平面. (2)将平面转换为可编辑网格,点击Attach(连接)按钮,选择复制的平面, 将其连接成一个十字型网格物体。 (3)按照1.5m的间距,沿中央分隔带中心线关联移动十字型物体,复制出若 干同样十字型物体,将其集合为组。 (4)在Photoshop中处理好所需要位图,保留一个红色位图、绿色位图及黑 白位图. (5)在3ds max中打开材质编辑器,选择一个空白示例球,勾选2一Sided(双 面),将在Photoshop中处理好的彩色位图指定给Diffuse Col∞(过渡色)通道,
将黑白位图指定给OpaciV(不透明)通道,适当调整其他参数后将此材质赋予
所有十字型物体。 4.4.2.3制作天空 在整条道路上方创建一个半球形,反转法线,赋予材质,考虑到后期剪辑时 的转场问题,将天空贴图制作成万里无云的状态。 4.4.2.4赋予其他部位材质 打开Photoshop,分别给中央分隔带、护栏、护栏墩、行车道、硬路肩、土 路肩、边坡等制作适当的贴图,在通过设置适当的参数,分别制作出适合不同部 位的材质,并将其赋予场景中物体。
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4.4.2.5按照脚本安排设置动画的制式和时间等参数 打开Time Configuration(时间设置)面板,设置好Frame Rate(帧速率), 再根据不同片段的长度,在Animation下的Length中设置帧数。 4.4.2.6设置摄影机轨迹线 轨迹线是一条对象位置随时间变化的曲线。设置了摄影机轨迹线,摄影机就 会随时同在轨迹线上运动,可以模拟驾驶人员在公路上运动的状态。由于本文场 景为一直线段,因此轨迹线就是一条距地面1.6m,与中央分隔带平行的直线。 4.4.2.7使用Path Constraint控制器指定摄影机路径 打开Motion命令面板,在Parameters标签中打开Assign Controller卷展栏, 单i拧Position:BezierPosition,选定它。然后在Assigncon缸olI盯卷展栏单击Assign Controller,在出现的对话框中选择Path Constraint。最后在Path Parameters卷展 栏中添加路径,选中上步骤中设置的轨迹线。 4A.2.8渲染制作动画片段 打开Render Scene对话框,根据需要的片段要求选择渲染的帧范围,设置输 出尺寸及其他参数,最后点击Render键进行渲染。最终制作了单色红色和绿色 的动画各lkm,由红色向绿色过渡段500m,由绿色向红色过渡段500m,以备后 续使用。
4.4.3剪辑制作最终动态模拟模型网例
非线性编辑是对制作出来的分段动画文件进行编辑、处理和输出的过程,在 非线性编辑软件中可以随时随地的反复进行编辑和处理,并可以实现多段影片的 转场过渡、颜色校正、剪辑、复制、加入字幕、匹配音乐等。
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4.4.3.1设置项目 启动P弼mie∞Pro软件,建立新项目,不选择L08d Preset(载入设置),选 择Custom Settings(自定义设置)卷展栏,选择与片段动画匹配的参数进行设置. 4.4.3.2导入素材
在Project视窗中点击右键,选择Import,将需要做非编的动画片段导入到 方案视窗中. 4.4.3.3编辑素材 将需要编辑的素材分别拖入到Monitor窗口下的Source中,观看素材,并根 据计算及连接需要,分别对其出点和入点进行适当编辑。 4.4.3.4组接片段
在编辑好的素材片段拖入到髓neli北面板Video视轨的最左端,由于已经事
先设置好片段出点、入点,后面都直接将后续片段拖入该视轨即可,使片段问首 尾相接。 4.4.3.5加入转场 在Monitor窗口中仔细查看片段相接出,对其进行适当的调整,使片段相接 更自然,若经过调整还不能达到要求,在Windows菜单下选择Show Transitiom 命令,在片段相接处加入适当的转场,本研究不需要特殊效果,只加入Dissolve 文件下的Non-Additive Dissolve转场。 4.4.3.6预演、生成最终模拟动画 将Timeline面板中的滑块拖放到时间线最左端,在Monitor窗口中观看编辑 后的动画,若不需要其他修改,则激活Timeline面板,选择Export子菜单中的 ExportMoire命令,设置好导出参数,导出最终动画。
山东大学硕士学位论文 4.5初始实验
如果绿化方案很短时间内变化,刺激过多,心理学知识表明,人在一定时间 内刺激过多会明显减弱这种刺激的作用,即过一段时间驾驶员就不会因景观视觉 的变化而产生敏锐反应,那么景观设计的作用将大大减弱.反之,若在过长的景 观单一的顺直路段上高速行驶时,会出现行车环境单调的问题,此时,驾驶员的 大脑长期处于刺激过少的状态,会引起视力疲劳现象,进而影响到正常行驶,形 成潜在的安全隐患,所以,要先确定单一景观尺度的实验范围。参考已有的一些 看法,考虑到高速公路的实际情况和心理学研究的一些结论,初步将实验范围定 为lkm到lOkm,单一颜色绿化带的长度分别为;lk:m、2km、4km、6kin、8kin,
10km。
4.6正式实验
4.6.1正式实验设定 初始实验中经过对初始实验结果的分析发现,对每段6km及以上的模拟动 画,测试者明显感到单调,因此,正式实验重新确定实验范围为500m到7kin, 正式实验中单一颜色绿化带的长度分别为:500m、llcm、2km、3km、4km、5km、 6km、7kin。重新制作八个模拟动画,进行正式实验。 使用问卷法比较客观统一,效率比较高,结果统计高度数量化、规范化,但 很容易由于受试者之间的互相影响造成对实验数据的污染,因此决定每次实验只 针对一名实验者进行。 4.6.2实验数据分析 每一人次实验结果可得到多个点的折线,如图4-11是单一色彩尺度为7kin 时,一名受试者的反应肯定度分布,它代表[O,1】上的一个模糊子集,多级估量 法意味着:每一人次实验是论域上的模糊集,故仍是一种集值统计。 集值统计是经典统计和模糊统计的一种拓广,它每次实验所得到不再是相空 间(可能观测值的集合)中的一个确定的点,而是相空间的一个(普通或模糊)子集,
48
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这个子集相当于一个评价者对某一指标C的一个区间估计,若有n个评价者, 可以得到n个区间,从而形成一个集值统计序列【锎。集值统计代表了n个人的意 见,无疑更为可靠、可信,因此常被应用到那些必须依靠心理测量的决策过程中
去【571。
图4-11某位受试者反应肯定度分布图
设每一人次实验得到的结果可用五维向量(q,岛,岛,气,岛)来表示, q,e2,e3,巳,巳依次表示各点的纵坐标,例如图4-11中的曲线可用(0,0, 0.67。0.83,0.17)来表示。设有n人次实验,得
(ef,之,《,之,g),/=1,2,3…一
这样可以得到n个类似上面的五维向量。然后综合这n个人的测试结果,即 综合这r1个五维向量的信息,从而得到统计后的隶属度五维向量(写,一e2,一e3,
一e4,es),其中弓=丢喜杉,川,2’3,4’5
又称(巧,一ez,亏,一e4,瓦)为模糊落影向量。 对所有被试者所作的反应进行了集值统计处理后所得的统计结果如表4-2
所示。
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\判断状态
0.5 1 2 3 4 5 6 7
尺度\
表4-2统计反应肯定度分布
A B C D E
0.8988 0.5992 O.36 0.2004
0.64 0.8052 0.8516 0.7468 0.5804 0.2744 0.1404 0.0872
0.0532
O O.06
O O 0 O 0.0132 0.0804 O.18 o.3272
0.3672 0.594
O.72 0.866 0.8464 0.7664 O.6004
0.0672
0.154
0.0336
O O O
O.3864
0.6196 0.7736 0.7788
由表4—2我们就可以看到一定的规律性,为了更直观的观察和分析实验数 据,将根据表4—2上的各列数据做成表征各判断状态的反应肯定度曲线,如图 4.12所示.
图4一12各判断类别的反应肯定度曲线图
在图4-12上我们可以清楚的观察到各个判断状态肯定度随单一色彩尺度的 增大而产生的变化,同时,不同的类别曲线相互交叉产生了许多交点,相邻两个 状态曲线间的交点就是我们所需要的。根据多级估量法内插求阙限的规则,即若 两个相邻类别曲线的相交值大于0.5,则由该点向横坐标做垂线,内插得到的刺 激值便可作为从一个类别过渡到另一个类别的临界值或阙值。
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据此,从图4-12中可以内插出从A状态过渡到B状态的临界值为0.78kin, 从B状态过渡到C状态的临界值为3.1km,从c状态过渡到D状态的临界值为
6.Okm.
4.7本章小结
在高速公路中央分隔带上,若以固定的频率交替变化色彩,单一色彩的景观 持续长度在0.78km以内,司乘人员会感觉到景观的变化过于频繁,刺激过多; 持续长度在0.78~3.1lan,司乘人员会感觉到变化稍频繁,刺激稍多;持续长度 在3.1~6.Olon,司乘人员会感觉到景观富于变化又刺激适当;超过6.0km,则开 始感到单调,但还不至于立即感受到视觉疲劳;至于视觉疲劳感的产生,不是本 论文所探讨的重点,就不再累述。
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第五章山东高速公路适宜景观植物
在人为设置的构成高速公路景观的所有元素中,绿化植物是唯一有生命的。 因此,绿化植物在高速公路景观中有着其他元素所无法替代的作用。为了发挥这 一特征,就有必要强调植物所具有的生命力,关键在于不是把植物看作一种固定 的装饰物,而是以能使它良好生长作为出发点来进行绿化的设计。以此为前提, 才能发挥绿化植物在高速公路景观构成中充分发挥其生命力。因此,我们需要了 解植物的作用,并谨慎选择物种。
5.1植物在高速公路上的作用
在高速公路上,创造舒适优美的景观只是植物的主要功能之一,除此之外, 植物还发挥了许多重要作用。 5.1.1植物可以保持水土,涵养水源 地表植被对保持水土有非常显著的作用。植物的茎叶通过截留作用降低了到 达地面的有效雨量,减少了雨滴的动能和侵蚀能力,抑制与消弱了坡面径流及其 冲刷作用,从而减弱了雨水对地面的侵蚀;植被能够拦截高速落下的雨滴,通过 地上茎叶的缓冲作用,消耗掉雨滴大量的动能,并且能使大雨滴分散为小雨滴, 从而把雨滴的动能大大降低,当植被相当旺盛时,可以明显削弱甚至消除溅蚀; 植被的根须可提高土壤的抗剪能力,加强土壤稳定性。这样,植被覆盖的坡地的 抗侵蚀性得到强化,使坡面生态趋向稳定和良性循坏. 5.1.2植物可以净化空气,防止环境污染 植物可以净化大气,它们可以吸收二氧化碳(C02)放出氧气(02);可以 分泌杀菌素,将空气和水中的杆菌、球菌、茅生菌等杀死,减少空气中的含菌量; 可以通过叶片吸收大气中的毒物,减少大气中毒物含量。同时,植物还能使某些 毒物在体内分解,转化为无毒物质,自行解毒。植物也可通过吸附粉尘净化大气, 尤其是某些植物叶面粗糙不平或具绒毛,有的能分泌粘液和油脂,就更容易吸附
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大量飘尘.而吸尘后的植物经雨冲洗后,又能迅速恢复吸附尘埃的能力. 5.1.3植物可以降低噪声干扰 植物是天然的消声器,它能将投射到树叶上的噪音反射到各个方向上;树叶 表面的气孔和粗糙的毛,就像多孔纤维吸声板,能吸收噪声;同时,树叶的轻微 震动也能使噪声能量消耗而衰减.因此,植物具有隔声、消声的作用。据测定, 40米宽的林带可降低噪音10~15dB;30米宽的林带可降低噪声6~8clBi 20米 宽的多层行道树可降低噪声8~10d13:12米宽的悬铃木树冠可降低噪声3~5dB。 5.1.4植物可以防风固沙 地表植被,特别是林木,可通过高低不平的树干和枝叶使风力削减。在风沙 地区,庞大的林木根系又能固紧沙土,所以,大大削弱了风的携沙能力。另外, 地表植被可阻挡流沙的移动,是风沙区防风固沙的有效手段之一。 5.1.5植物可以调节区域小气候 小气候主要指地层表面属性的差异所造成的局部地区的气候。其影响因素除 太阳辐射和气温外,直接随作用层的狭隘地方属性而转移,如小地形、植物、水 面等,特别是植被对地表温度和小气候温度影响最大【孙】。植物可以吸收热量,创 造与高温炎热相隔离的区域,缩小昼夜温差;植物可以吸收太阳辐射;植物叶面 的蒸腾作用,能调节湿度。由此,植物对改善区域小气候起着积极的作用,也在 一定程度上防止了路面的老化。 5.1.6植物可以改善交通条件,为高速行车提供保障 (1)通过诱导视觉,来指示驾驶员前进的方向。尤其在竖曲线顶部等路线走 向不明了的地段,可使路线走向变得十分明显,有利于驾驶员辨别交叉口与弯道, 拦截与保护行车道视线(通视)。 (2)防眩作用。白天树荫可以遮挡阳光,晚上位于中央分隔带上的树木可有 效防止对面来车对驾驶员所产生的眩光,避免由于眩目所产生的交通危险。
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(3)调节明暗变化。当车辆驶入光线很差的隧道中时,由于人眼不能立即对 明暗变化产生反应。会发生短暂的视觉障碍,因此,在隧道两侧种植一些适宜的 花木,利用树荫来调节隧道内外的明暗强度。对行车安全十分有利。 (4)可对车辆及驾驶员产生保护。在行车中,万一车辆与路外物体发生碰撞 时,道路两侧的树木可有效降低车辆及驾驶员受损害程度。尤其在山区等险要地 段,行道树更成为保护生命财产的重要手段之一. (5)植物是美化路容、营造舒适旅途的重要组成部分。它可以补充公路景观, 调整工程中难以避免的景观影响,并可以美化取士坑、废料堆和贮水池,使其成 为公路环境中的一景。尤其是高速公路沿线四季常青的树木和点缀期间的花花草 草,可形成与自然交融、气势壮观的感觉,给人们以优美、舒适的享受,有益于 人们的身心健康。
图5-l高速公路中绿化植物的功能
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如图5—1所示,在高速公路的景观设计中,植物具有多种功能,作为高速公 路景观绿化设计者,应当把它的这些功能纳入到生态意义和艺术设计中进行综合 考虑,这样,景观绿化设计的艺术性和科学性就通过形式与功能的结合被恰到好 处的联系到了一起。
5.2高速公路绿化植物选择的基本原则
高速公路生态环境非常脆弱,植被自然恢复进程比较慢,再加上表层土壤受 到严重干扰,缺乏植物正常生长必需的条件。因此需要及时采取水土保持和绿化 措旌,而要完成路域范围内的绿化首先要研究植物本身特性,发挥植物本身的适 应性,筛选出适宜的植物或植物组合。选择适宜的植物物种需要从两个方面着手: 栽植条件和植物自身特性. 栽植条件也可以说是外部条件,它可以分为地域条件、立地条件、环境条件、 效果条件、制约条件、管理条件、更新条件这七个方面来考虑. (1)地域条件:绿化植物必须在气候等地域环境因素的支持下生长,根据高速公 路所经区域的不同,所选择的绿化植物也应该相应的变化,既体现出高速公 路景观的地域性,也有利于绿化植物的生长,利于保持其景观和生态效果。 (2)立地条件:植物不可能独立地创造出自身存在发展的条件,因此需要考虑其 立地条件。高速公路的每个部位立地条件都比较严苛,但同时它们又都各不 相同,具有各自的特点,选择植物时需要根据其不同的立地条件分别考虑。 (3)环境条件:对任何植物而言,高速公路的环境都不是一个可以称得上理想的 环境,高温、汽车尾气等等不利于植物生长的因素使得我们在选择高速公路 物种时需要更严格的筛选。 (4)效果条件:对于绿化植物功能的期待,根据其所处的位置不同而有所差异, 例如,栽植于中央分隔带上的和在边坡上的或隔离栅周围的植物,我们希望 其所能达到的效果就大不相同。为了达到更高的功能效果的发挥,应充分考 虑其需要达到的效果。 (5)制约条件:需要注意的是绿化植物万万不可侵犯到视距空间。这不仅涉及到 植物的配置,也应该在选择植物时就考虑到。 (6)管理条件:由于客观条件限制,对于高速公路上植物的管理,我们希望越简
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单越好,为此,重要的是选择管理较粗放的植物物种,同时,在选择时,考 虑到病虫害少的问题也是必要的。 (7)更新条件:在植物生长良好的情况下,随着时间的积蓄,绿化的效果会更好 更大,因此,植物更新的周期长一些为佳,选择寿命长,多年生的植物是一 种有效的方法。但考虑到近期或短期的绿化效果,还应该适当搭配速生的植
物.
另一方面即植物自身特性,也可以说是内在条件。这需要我们对植物的性状 特征及其路用特性有充分的了解。 (1)性状特征:需要了解株高的区别、冠形(球形、卵形、倒卵形、圆锥形、覆 地形、枝垂性、蔓性、草状等)的区别、根系(深根性、浅根性,根系伸展 情况等)的区别,了解植物的干、枝、叶、花等的特征。 (2)路用特性:这包括对阳光的需求(喜阳、耐荫等)、对温度的适应能力、对 水份的适应能力(抗旱、耐湿)、适宜的土壤类型(粘土、砂土等)、对盐碱 的适应性、生长力萌檗力如何,以及耐瘠薄、抗风、固沙、耐烟尘及有害气 体等方面的特性。 如此,从内外两方面着手,才能筛选出适宜的高速公路绿化物种.由此,得 出高速公路绿化植物选择的原则: (1)与设计目的相适应,与附近的植被和风景等诸条件相适应。 (2)容易获得,成活率高,发育良好,抗逆性强,抗堤岸公害、病虫害少, 便于管护。种植后能很快实现旺长。 (3)路域生态环境要求绿化植物种类和生活习性的多样化. (4)能降低或消除环境敏感区的环境污染。 (5)为满足生态恢复的要求,开始恢复时应选择先锋物种. (6)应兼顾近期和远期的恢复规划,速生和慢生种类结合。 (7)应根据种植目的和要求选择普通公路绿化植物、乡土植物和园林植物的 适当结合。 (8)考虑植物与动物的生态系统共生性。引入客种时,客种应与当地生物群 落相容,与环境相适应。
山东大学硕士学位论文 5.3山东省高速公路绿化适宜植物物种
山东省位于我国东部沿海,地处黄河下游,东西长约700km,相距8个经度, 南北宽约400kra,跨越近4个纬度。全省面积15.3km2以上,约占全国总面积的 1.6%。现存木本植物660种(521个种,139个变种、变型),隶属于74科、209 属。其水平分布为:一些热带和亚热带树种如刺杉、茶、柳杉多分布于东南部; 常绿阔叶树如红楠、耐冬多见于胶东沿海岛屿;黄连木、苦楝、梧桐在鲁南常见。 垂直分布:淡竹仅见于低海拨山麓,刺槐多生长在海拔500米以下,侧柏生长在 700米以下;日本落叶松、华山松在低于600米的低山生长不良.灌木荆条、酸 枣、孩儿拳头生长在低海拔;胡枝子、绣线菊则生长在高海拔山地,侧柏生长在 水成岩为基质的青石山,松类生长在火成岩为基质的砂石山【5引。
从生态学和植被生态学角度,以及经济等方面考虑,乡土植物适应性强,选
育、栽培容易,仍然是山东省高速公路绿化最经济、最适宜、最有效的种类,应 该大力提倡。最终确定植物品种选择的依据:以耐瘠薄、耐干早、抗冻、抗逆性 强、适生的乡土物种为主体绿化植物;为增加植物的多样性,在保护自然植被的 前提下,适当引种外来品种. 5.3.1山东省高速公路中央分隔带绿化适用物种 影响中央分隔带立地条件的主要因素是土壤因子和微域小气候条件。高速公 路中央分隔带的立地条件有以下特点:①水分、肥力条件较差,质地及透水性不 良;②由于地处沥青路面中央,夏季土壤温度较一般地区高;由于行车及局部地 形条件形成的风力、风速较大,冬季温度变化剧烈易形成冻害;③行车造成了严 重的空气污染【591;④中央分隔带可供植物生长的土层厚度一般仅有约40cm左右, 其下便是压实度大于90%的路基,即植物根系很难进入的不透水层;⑤仅有土层 的土质较差,质地比较粘重,易板结,透水性差,且受到施工垃圾的严重污染, 土壤条件贫瘠,不利于植物生长【删. 由此看来,中央分隔带是高速公路绿化中环境条件最恶劣,但绿化景观和艺 术性要求最高的地方,因此,它的植物物种选择就显得尤其的重要。高速公路中 央分隔带绿化的选择物种一般按照以下原则:
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(1)选择抗逆性强的物种.高速公路上,尤其是分隔带气候环境恶劣, 土质差,污染严重,只有抗性强的植物,才能适应这种环境,自然生长。这 些植物应具有较强的抗高温、耐严寒、抗污染、耐瘠薄、抗风沙、耐干旱等 特点。如刺槐、火炬树、黄栌、紫穗槐、女贞等。 (2)植物防眩路段多选择常绿的物种。常绿物种能一年四季保持其绿化 效果,不会由于落叶丧失防眩效果和绿化效果,尤其是需要植物防眩的路段, 使用落叶植物一定要慎重,最好作为常绿植物的辅助部分来使用。如柏、女 贞、大叶黄杨等。 (3)植物防眩路段选择枝小旰密的物种。中央分隔带植物的最主要的功 能之一就是防眩,枝叶过于稀疏的物种达不到这种要求,因此负担防眩任务 的植物要满足此要求。如侧柏、圆柏、小叶女贞等。 (4)调节色彩时多考虑彩叶物种.一般植物的花期7~30天,或者个别 的能够更长一些,但只靠花都达不到调剂中央分隔带色彩的效果,而彩色叶 树种具有半年以上或常年的观赏价值。如紫叶小檗、紫叶李、金叶女贞等。 (5)观花的植物最好选择密花或大花的物种。在高速公路上观赏植物, 鉴于人的动态视觉特性,人们只能看绿化的整体效果,密花或大花植物能更 好地体现绿化的宏观效果。如木槿、紫薇、月季、紫荆等。 (6)多选择能适应高速公路的乡土树种。乡土树种对本地气候环境具有 较强的适应能力,易适应高速公路的恶劣环境,且树苗易得,造价低,容易 形成一定地方特色.如柽柳、雪柳等 通过调查研究,查阅参考资料,咨询专家等方式,结合山东省地域特点,总 结出山东省高速公路中央分隅带适用物种,如下【61H'12]: 乔木; 侧柏、圆柏、北美圆柏、龙柏、塔柏、白秆 灌木(或小乔木): 千头柏、大叶黄杨、胶东卫矛、紫叶小檗、紫叶李、小叶女贞、金叶女贞、 月季、平枝苟子、卫矛、紫荆、木槿、紫薇、黄刺玫、锦带花、榆叶梅、紫丁香、 西府海棠、山桃、花石榴、石榴、三桠绣线菊、华北绣线菊、郁李、本氏木蓝、
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花木蓝、珍珠梅、盐肤木、金银木、红瑞木、黄荆 草本植物: 马蔺、小冠花、半支莲、野牛草、高羊茅、狗牙根、结缕草、紫花地丁、马 尼拉草、射干、沙打旺、紫羊茅、紫花苜蓿 5.3.2山东省高速公路边坡绿化适用物种 边坡绿化是高速公路绿化的重点和难点,其绿化的效果不仅影响高速公路的 整体景观,而且直接关系到边坡坡面水土流失状况和路基的稳定性。然而,由于 边坡特殊的立地条件,使植物定植、成活比较困难,因此,应该通过合理地选择 绿化植物,配合科学的绿化方法和运用,以便快速有效地发挥边坡绿化的生态防 护功能。 选择哪些植物种类作为高速公路护坡植物?乔木树种树冠高,根系太深,栽 植乔木会提高坡面负载,增加土体下滑力和正滑力。在有风的情况下树木把风力 转变为地面的推力,造成坡面的不稳定和坡面的破坏.同时,边坡栽植乔木还 可能影响司乘人员观测公路两侧景观的视野,因此一般不宜在边坡栽植乔木。 目前,我国高速公路边坡生态防护用植物多数情况下是采用草本植物,在国 外草本植物也被广泛使用。草本植物的优点在于:①草本植物种植不仅方法简便, 而且费用低廉;②早期生长快,对防止初期的土壤侵蚀效果较好;③作为生态系 统恢复的起点,有利于初期表土层的形成。但是,草本植物与灌木相比具有以下 缺点:①草本植物具有根系较浅,抗拉强度较小,固坡护坡效果较差。在持续 的雨季里,高陡边坡有的会出现草皮层和基层剥落现象;②群落易发生衰退,且 衰退后二次植被困难;③开发利用的痕迹长期难于改变,与自然景观不协调,改 善周围环境的功能差等;④坡地生态系统恢复的进程难于持续进行,易成为藤木 植物滋生的温床:⑤需要采取持续性的管理措旌等,维护和管理作业量大。因此, 单纯的草本植物用于高速公路边坡的绿化并不理想【611。 灌木作为护坡植物主要的缺点是成本较高,早期生长慢,植被覆盖度低,对 早期的土壤侵蚀防止效果不佳。但是可以通过与草本植物混播,草本植物早期迅 速覆盖地面防止土壤侵蚀,后期由灌木发挥作用的方式解决【62】。而且,从生物学 角度来看,草灌结合的群落结构更稳定,而且防护效果也更好。
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藤本植物,尤其是一些攀附能力强、适应性好、生长迅速的藤本植物,一般 主要应用于坚硬岩石边坡或土石混合边坡的垂直绿化,垂直绿化是高速公路边坡 生态防护的特殊形式。用藤本植物进行垂直绿化的好处是投资少,用地少,美化 效果好,缺点是由于边坡一般较长,藤本植物完全覆盖坡面的时间长睇】。其实, 除此以外,藤本植物也可以用于护坡固土,作为先锋植物,在高速公路边坡绿化 中发挥重要作用。尤其山东大部分地区生态环境比较脆弱,植物群落层次相对简 单,适当栽植藤本植物可以增加群落的物种多样性、提高环境利用率、增加群落 稳定性。只是选择藤本植物时,最好是选择适应性强的乡土植物,若要引用外来 物种,一定要考虑与当地生物群落相容、与环境相适应、不会造成危害【63】。 综上所述,用于边坡生态防护的植物应该是藤灌草相结合,选择时应保证植 物基本满足以下要求; (1)能适应我省气候,抗旱性、抗旱性强; (2)根系发达、扩展性强; (3)耐瘠薄、耐粗放管理: (4)种子来源丰富,繁殖能力强,受损后易于自我修复; (5)绿期长,多年生; (6)播种适期长; 通过调研总结,山东省高速公路边坡适用用物种如下c‘114"121: 灌木: 铺地柏、砂地柏、卫矛、红瑞木、迎春、连翘、多花蔷薇、黄栌、雪柳、三 蕊柳、柽柳、白柳、紫穗槐、锦鸡儿、胡枝子、小叶鼠李、白刺、枸杞、沙枣、 沙棘、牛奶子、酸枣、荆条、黄荆 草本植物: 马蔺、紫花地丁、小冠花、半支莲、白三叶、射干、野牛草、高羊茅、结缕 草、狗牙根、野古草、紫羊茅、马尼拉草、沙打旺、紫花苜蓿、无芒雀麦、碱茅 藤本植物: 南蛇藤、爬山虎、五叶地锦、葛藤、扶芳藤、金银花、凌霄,木防己.杠柳、 菱叶常春藤
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5.3.3山东省高速公路两侧绿化带适宜植物 1982年,日本首次规定了“植树带”,其含义是:专门为整顿道路交通环境 及确保沿线良好的生活环境,为了植树、种草等设置的道路部分,是在环保对策 上特别重要的,能改善道路沿线居住环境,创造更舒适环境的、综合的、连续的 绿色带状植栽部分。环保植树带方面的研究,日本走在了国际前列,现已制订了 《环境绿化带的设计标准》,将道路用地范围内的绿化作为环境绿化带一体化来 设计。使道路绿化从传统的公路附属设施的地位上升到了公路主要设施的地位, 从而使道路绿化真正发挥出应有的机能即l。 本文高速公路两侧绿化带所指范围为路侧隔离栅以内区域,包括边坡、土路 肩、护坡道、隔离栅、隔离栅内侧绿化带,这一条状区域可以说是高速公路与周 围地形的过渡带,因此绿化手法应因地制宜,追求自然,从而淡化高速公路与两 侧的界线,将高速公路与周围环境融为一体。这一区域绿化的栽植条件要优于中 央分隔带和边坡,主要是不受立地条件的过多制约,其他条件大致相似,因此, 能够适应中央分隔带和边坡的植物大多可以应用于这一区域,同时这一区域中也
具备了种植大乔木的条件,研究总结出山东高速路侧绿化带适宜植物如下[61】。嗍:
乔木: 赤松、油松、黑松、华山松、白皮松、雪松、自杆、侧柏、圆柏、北美圆柏、 龙柏、塔柏、杜松、广玉兰、银杏、合欢、黄连木、麻栎、栓皮栎、毛白杨、加 杨、银白杨、新疆杨、小叶杨、小钻杨、青杨、旱柳、绦柳、垂柳、榆树、小叶 朴、毛泡桐、白花泡桐、兰考泡桐、楸树、臭椿、香椿、国槐、刺槐、法桐、白 蜡树、绒毛白蜡、枫杨、杜仲、元宝枫、五角枫、三角枫、栾树、楝树、构树、 刺楸、千金榆、皂荚、杜梨、柿树、君迁子、核桃 灌木或小乔木: 黄栌、红枫、柘树、黄榆、垂枝榆、金银木、盐肤木、野皂荚、山楂、枣、 千头柏、铺地柏、砂地柏、千头柏、大叶黄杨、胶东卫矛、紫叶小檗、紫叶李、 小叶女贞、金叶女贞、月季、平枝苟子、多花蔷薇、木槿、黄刺玫、锦带花、榆 叶梅、西府海棠、三桠绣线菊、华北绣线菊、郁李、珍珠梅、本氏木蓝、花木蓝、 红瑞木、雪柳、枸杞、迎春、连翘、紫荆、紫薇、紫丁香、山桃、花石榴、石榴、
曼,i———————i————i——————————li—I蔓!皇曼奠曼蔓皇皇量蔓詈■e曼皇詈■鼍舅暑鼍詈鼍鼍皇詈詈!量鼍鼍景詈曼曼曼!曼!詈曼量鼍曼皇量 三蕊柳、白柳、锦鸡儿、花椒、紫穗槐、胡枝子、卫矛、小叶鼠李、柽柳、沙枣、 沙棘、自刺、酸枣、荆条、黄荆 藤本: 南蛇藤、探春花、金银花、爬山虎、五叶地锦、葛藤、扶芳藤、凌霄、木防 己、杠柳、络石 革本植物: 马蔺、紫花地丁、小冠花、半支莲、白三叶、射干、野牛草、高羊茅、结缕 草、狗牙根、野古草、紫羊茅、马尼拉草、沙打旺、紫花苜蓿、无芒雀麦、碱茅
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山东大学硕士学位论文 第六章结论
6.1结论
高速公路的景观在一定程度上反映了一个国家或一个地区经济发展的层次 以及人们的精神风貌,是高速公路建设中不可或缺的一个重要环节,随着人们环 保意识的增强及审美需求的增加,势必给高速公路景观设计提出更高的要求。本 文就是在这样的背景下完成的,主要结论如下: (1)要构建系统、完整的高速公路景观设计体系,需要一个多层次的体系框 架来引导高速公路景观设计。 (2)在进行高速公路景观设计时,要兼顾以人为本和尊重自然两个方面,并 在此理念的引领下确定设计方案阶段的具体设计原则和方法。 (3)将公路线形设计软件与三维动画设计软件结合来进行动态景观模拟是 现阶段较为可行的高速公路景观设计方法。 (4)在顺直路段高速公路中央分隔带上,若以固定的频率交替变化色彩,单 一色彩的景观持续长度在0.78km以内,司乘人员会感觉到景观的变化过于频繁, 刺激过多;持续长度在0.78~3.Ikm,司乘人员会感觉到变化稍频繁,刺激稍多; 持续长度在3.1~6.Okm,司乘人员会感觉到景观富于变化又刺激适当;超过 6.Okm,则逐渐开始感到单调。 (5)进行高速公路植物选择时,要考虑到高速公路不同部位的不同立地条件 和环境条件,以及植物自身的生物和路用特性,本文据此选择出适宜山东省高速 公路148种景观植物。
6.2对未来的展望及建议
本文构建了高速公路景观设计的理论体系框架,也对其中的部分内容做了较 为深入的研究,但高速公路景观设计涉及学科众多,受到诸如实地调研机会少, 作者本人经验、认识有限等限制,难免有不足之处,有些研究成果可能与实际还 有一定的差距,都需要在今后的研究工作中进一步探讨和验证。 有鉴于此,在以后的研究中建议从以下几个方面着手:
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(1)深入研究框架中景观设计的理论基础,把园林设计学、生态学等学科中 优秀的、成熟的理论更好的融入到高速公路景观设计中。 (2)深入公路动态模拟场景的研究,在景观设计阶段,期待开发出可行、有 效的动态仿真技术,为景观设计的研究提供更好的平台。 (3)加强对定量问题研究方法的探索,充分借鉴心理学等学科中的实验手段 及分析问题的方法。 (4)开展多方面的、大量的定量实验,从中总结规律,充实并细化理论体系 框架。
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山东大学硕士学位论文 致谢
论文得以顺利完成,首先诚挚的感谢我的导师姚占勇教授,论文从选题、实 验及论文的撰写修改等各个环节都得到了导师的悉心指导,非常感谢他给我提供 参与课题研究的机会。他严谨的治学态度、渊博的知识、开阔的视野、始终饱满 的工作热情和淡泊名利的高尚人格都深深影响着我,将使我终生受益,激励我不 断前进。在此,我向我最尊敬的恩师致以衷心的感谢。 感谢在本科和研究生的七年间,姚占勇教授、商庆森教授以及刘树堂教授在 学业和生活各方面给予我的诸多帮助和关心。他们不仅是我学业上的导师,更是 我人生的导师. 在课题研究过程中,我的同学于雁鸣等也给了我很多帮助和支持,在此一并 感谢。 最后,对所有帮助过我的朋友们表示诚挚的谢意。
本文关键词:高速公路景观设计中若干问题的研究,由笔耕文化传播整理发布。
本文编号:119015
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