蔡麗華

(福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350008)

1 引言

傳統(tǒng)的園林城市建設(shè)[1～6]，以城市地理位置為依托，根據(jù)城市水文特色和人文偏好，建設(shè)成一體化的園林城市。隨著旅游業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的城市建設(shè)逐漸將歷史文化和自然元素融入城市園林建設(shè)中，根據(jù)各自的文化底蘊(yùn)和自然元素，建設(shè)與歷史文化[7，8]、古建筑有關(guān)的植物群落文化園林結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)城市自然氣息，吸引更多的游客，以此增加城市的經(jīng)濟(jì)收入。為了讓城市建設(shè)符合現(xiàn)階段的發(fā)展，提出了現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法(圖1)建設(shè)現(xiàn)代園林，在傳統(tǒng)園林建設(shè)的基礎(chǔ)上[9～14]，以植物群落時(shí)空擴(kuò)散為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)全新的現(xiàn)代園林景觀，提升園林城市的自然氛圍，帶動(dòng)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。園林綠化建設(shè)工程中植物群落的設(shè)計(jì)與整個(gè)園林的形態(tài)有著緊密的聯(lián)系。

圖1 植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬的建設(shè)方法

圖1顯示了植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬的建設(shè)方法。在不同城市自然環(huán)境與歷史文化的背景下，利用特色植物和當(dāng)?shù)叵∮兄参镌黾訄@林的亮點(diǎn)。通過設(shè)計(jì)園林城市植物群落空間布局以展現(xiàn)歷史文化特色，創(chuàng)新原有的園林空間結(jié)構(gòu)，以現(xiàn)代園林特色植物群落資源為條件實(shí)現(xiàn)自然元素濃厚的現(xiàn)代園林建設(shè)。

2 以植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法建設(shè)現(xiàn)代園林

2.1 提取城市自然環(huán)境特征

城市園林綠化建設(shè)的影響因素，主要包括自然環(huán)境因素、歷史文化因素。因此根據(jù)城市園林的概況，提取城市園林的自然環(huán)境特征與歷史文化特征，將其融入到園林建設(shè)中。

河湖水資源作為園林建設(shè)最主要的自然資源，河流的分布對(duì)城市的植物群落生長起到關(guān)鍵的作用[15～17]，對(duì)任何植物群落來說，水資源是植物群落必不可少的生存條件。城市自然環(huán)境特征對(duì)當(dāng)?shù)刂参锶后w影響較大，植物與植物之間，植物與環(huán)境之間都具有一定的相關(guān)性，以此形成現(xiàn)代園林特有的內(nèi)部植物群落環(huán)境。城市的特色植物群落是指在一定生境條件下由某些植物構(gòu)成的一個(gè)總體。現(xiàn)代園林建設(shè)中植被群落的組成可分為自然植被群落以及人工植被群落。自然植被群落是城市特有的氣候及生境條件自然形成的群落。在歷史文化影響下自然群落具有獨(dú)特的類別、外觀、分布和構(gòu)成。人工群落是按現(xiàn)代園林建設(shè)需求，配植各種植物，根據(jù)人們生活需要，具有觀賞性，能改善環(huán)境。

2.2 現(xiàn)代園林設(shè)計(jì)中植物群落時(shí)空的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

園林城市建設(shè)[18～20]，還需要設(shè)計(jì)空間結(jié)構(gòu)建設(shè)方案，通過空間上對(duì)園林文脈與地方特質(zhì)的回應(yīng)，形成大尺度山水環(huán)境層面審視園林本身空間形態(tài)與結(jié)構(gòu)的思路。通過觀察自然山水空間結(jié)構(gòu)，尋找園林與自然環(huán)境融合的切入點(diǎn)，建設(shè)出具有自然元素植物群落時(shí)空特色的現(xiàn)代園林。

將園林設(shè)計(jì)重心放到山水形勝格局內(nèi)，融入植物群落，審視綜合效果，將人工建筑、自然景觀、植物群落和園林建筑融為一體，使自然環(huán)境與園林空間相互聯(lián)系、變化和發(fā)展，令現(xiàn)代園林成為承載城市特色自然元素的重要空間載體。為了令設(shè)計(jì)方案中的園林空間布局誤差最小，利用評(píng)估模型測算現(xiàn)代園林建設(shè)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合格指標(biāo)，當(dāng)該模型的計(jì)算結(jié)果大于1時(shí)，證明設(shè)計(jì)方案合理，可以按照該方案建設(shè)園林城市；當(dāng)該模型的計(jì)算結(jié)果小于1時(shí)，說明該方案不合理，需要重新調(diào)整。通過評(píng)估模型測算后建設(shè)園林，可以最大程度地減小誤差，為合理建設(shè)園林提供理論依據(jù)。

2.3 植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬的現(xiàn)代園林建設(shè)

基于CA(細(xì)胞自動(dòng)機(jī))模型，開發(fā)了一種模擬植物群落時(shí)空擴(kuò)散的方法。在標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型中，狀態(tài)集是有限的、離散的集合，并且每個(gè)單元是有限的，狀態(tài)取其中一個(gè)值。為了模擬現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)過程，將細(xì)胞狀態(tài)設(shè)置為(0,1)，1表示現(xiàn)代園林植物種群的時(shí)空擴(kuò)散，0表示現(xiàn)代園林植被群落沒有時(shí)空擴(kuò)散。在植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬模型中，細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型的細(xì)胞空間可以通過空間尺度和網(wǎng)格模型與空間數(shù)據(jù)庫、航空遙感圖像、圖像等進(jìn)行匹配，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和其他數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作?，F(xiàn)代園林植物群落擴(kuò)散的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化是一個(gè)地理學(xué)和生物學(xué)的過程。因此，在植物群落時(shí)空擴(kuò)散的模擬模型中，細(xì)胞空間由網(wǎng)格表示，網(wǎng)格大小選擇衛(wèi)星圖像的空間分辨率(30 m×30 m)。在這個(gè)意義轉(zhuǎn)換過程中，空間尺度的概念同時(shí)被賦予了細(xì)胞空間。同時(shí)，在擴(kuò)散模型中，細(xì)胞之間的鄰域被定義為摩爾規(guī)則，即與1個(gè)細(xì)胞相鄰的8個(gè)細(xì)胞是該細(xì)胞的鄰域，并且所有細(xì)胞的鄰接定義是一致的，鄰域半徑是1個(gè)網(wǎng)格格柵細(xì)胞，摩爾規(guī)則如圖2所示。

圖2 擴(kuò)散模擬中的摩爾規(guī)則

在現(xiàn)代園林植物群落的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)中，細(xì)胞動(dòng)力學(xué)不僅受到局部個(gè)體相互作用的影響，還受到各種區(qū)域和更大尺度因素的影響，建立了狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則，有效模擬了現(xiàn)代園林植物種群的變化過程。設(shè)置不同的轉(zhuǎn)換速率表示相應(yīng)種群的擴(kuò)散速率，轉(zhuǎn)速設(shè)置為R=1，2，…，n，在R=1時(shí)，擴(kuò)散模擬的摩爾規(guī)則對(duì)應(yīng)1個(gè)格柵的半徑，在R=2時(shí)，對(duì)應(yīng)2個(gè)格柵的半徑，以此類推，從而準(zhǔn)確地模擬現(xiàn)代園林植物群落的時(shí)空擴(kuò)散動(dòng)態(tài)。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法，在模擬現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散動(dòng)態(tài)后，設(shè)計(jì)的現(xiàn)代園林建設(shè)方案，以自然景觀文化資源為驅(qū)動(dòng)，建設(shè)獨(dú)具自然文化特色的植被長廊。植被長廊的建設(shè)包括2種形式：①對(duì)已經(jīng)建立好的或者已存在的文物古跡的外圍建設(shè)植被文化墻，人工植被群落分布在長廊上，并結(jié)合相應(yīng)的自然特色植物群落，提升現(xiàn)代園林建設(shè)文化內(nèi)涵；②以自然特色景觀為基礎(chǔ)，融入當(dāng)?shù)匚幕厣谌斯ぶ脖坏倪M(jìn)一步修飾下建設(shè)文化長廊，通過現(xiàn)代化的技術(shù)和手段提高文化長廊的層次感，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代美學(xué)與傳統(tǒng)美學(xué)的有機(jī)結(jié)合，提高文化長廊的吸引力。圖3是對(duì)某城市古建筑設(shè)計(jì)的植被景觀文化長廊。

圖3 植被景觀文化長廊

3 調(diào)查與分析

采用調(diào)查的方式，將現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法應(yīng)用于城市現(xiàn)代園林建設(shè)中，與傳統(tǒng)城市園林建設(shè)方法進(jìn)行對(duì)比，除本文模擬方法外，其他應(yīng)用和設(shè)計(jì)的環(huán)境均一致。隨機(jī)選取4支隊(duì)伍以調(diào)查問卷的形式抽樣調(diào)查，通過10分制評(píng)估不同方法構(gòu)建的現(xiàn)代園林，評(píng)分越高，則表示現(xiàn)代園林建設(shè)效果越好，即最后分析調(diào)查問卷的結(jié)果得出具體結(jié)論。

3.1 調(diào)查準(zhǔn)備

為提高調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，本次調(diào)查隨機(jī)選取幾個(gè)城市的4支現(xiàn)代園林設(shè)計(jì)隊(duì)伍，其中隊(duì)伍A1、A2內(nèi)的成員為國內(nèi)團(tuán)隊(duì)，A3、A4隊(duì)伍內(nèi)的成員為國內(nèi)和國外人員組合的團(tuán)隊(duì)。

4支隊(duì)伍進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并且均應(yīng)用本文現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法和傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)園林，其中傳統(tǒng)方法建設(shè)的園林城市作為對(duì)照組測試對(duì)象，本文方法植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法建設(shè)的園林城市為實(shí)驗(yàn)組測試對(duì)象。

3.2 結(jié)果與分析

整理和分析兩組的4支團(tuán)隊(duì)的調(diào)查問卷，比較不同現(xiàn)代園林植被群落分布建設(shè)方式下，現(xiàn)代園林建設(shè)效果，表4和表5為采用10分制評(píng)估現(xiàn)代園林建設(shè)效果，其中10分為最高分，表示建設(shè)效果極度好；1分表示最低分，即建設(shè)效果極度差。表1、2為此次調(diào)查問卷評(píng)估分?jǐn)?shù)結(jié)果的匯總。

表1 實(shí)驗(yàn)組調(diào)查結(jié)果

表2 對(duì)照組調(diào)查結(jié)果

根據(jù)兩組調(diào)查結(jié)果的評(píng)估分?jǐn)?shù)可知，實(shí)驗(yàn)組調(diào)查結(jié)果最低分為6.1分，最高分達(dá)到了9.8分，A1和A2的平均分為9.17分和9.22分，A3和A4的平均分為6.28分和6.37分，A3和A4的平均分相對(duì)較低，但是高于對(duì)照組的平均分4.01分和4.13分，并且A1和A2的平均分高于對(duì)照組的平均分1.50分以上，由此可知，此次研究的現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法的城市特色植被群落建設(shè)方法下，本文方法應(yīng)用現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法設(shè)計(jì)的現(xiàn)代園林效果更好。設(shè)計(jì)的現(xiàn)代園林結(jié)構(gòu)將特色植被群落分布文化和景觀文化相融合，可以激發(fā)游客的游玩興趣。而傳統(tǒng)方法下的現(xiàn)代園林建設(shè)，由于沒有特色的植被群落分布，景觀中沒有濃厚的自然氛圍，植被層次感較差，導(dǎo)致參觀者對(duì)園林建設(shè)只是簡單視覺觀看，降低了再次旅行的可能性。由此可以看出：此次提出的植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法應(yīng)用于現(xiàn)代園林建設(shè)中取得了一定效果，在現(xiàn)實(shí)踐中確實(shí)能夠進(jìn)一步提高城市現(xiàn)代園林的自然感官，使游客更好地感受自然，同時(shí)具有更強(qiáng)的吸引力。

4 結(jié)論與討論

為了提高現(xiàn)代園林的建設(shè)效果，研究了現(xiàn)代園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法，將其應(yīng)用于現(xiàn)代園林建設(shè)中。此次提出的園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法，以自然特色植物群落時(shí)空分布為基礎(chǔ)，通過研究特色歷史文化植物群落和人工群落分布的文化景觀長廊，增添現(xiàn)代園林景觀城市建設(shè)中的特色自然信息，激發(fā)參觀者的興趣，刺激當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展和提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钍孢m度。通過驗(yàn)證分析可知，設(shè)計(jì)的園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法應(yīng)用于現(xiàn)代園林建設(shè)后，其園林建設(shè)效果得到了認(rèn)可，其評(píng)估分?jǐn)?shù)達(dá)到了9.0分以上，并且A3和A4組的平均分也在6.2分以上，該方法比傳統(tǒng)方法高了1.5分以上，由此可知，園林植物群落時(shí)空擴(kuò)散模擬方法的園林建設(shè)效果高于傳統(tǒng)方法，具備更高的應(yīng)用價(jià)值和有效性。但此次研究的方法，并沒有針對(duì)性考慮城市氣候因素，包括溫度、濕度、降水、風(fēng)速等，因此，在應(yīng)用時(shí)空擴(kuò)散模擬方法建設(shè)現(xiàn)代園林時(shí)，可能增加現(xiàn)代園林建設(shè)的成本，后期會(huì)針對(duì)該情況進(jìn)行深入研究。