摘 要：通過對比236張中國傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林圖片，利用語義分割技術(shù)識別園林中的10種形態(tài)要素，并通過隨機森林模型和SHAP方法分析這些要素在區(qū)分兩類園林中的作用。結(jié)果顯示，建筑是區(qū)分二者的關(guān)鍵因素，其比例越低，為現(xiàn)代園林的可能性越大。盆植、樹、道路和天空視率也對分類有顯著影響，體現(xiàn)了傳統(tǒng)園林強調(diào)自然與人的和諧，而現(xiàn)代園林更重實用性和功能性的差異。此外，研究發(fā)現(xiàn)建筑和盆植在傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林區(qū)分中存在閾值效應(yīng)，道路、樹木和天空視率則為單調(diào)效應(yīng)。研究成果為現(xiàn)代園林設(shè)計提供了新思路，并為中國傳統(tǒng)園林的保護與創(chuàng)新提供了理論支持。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)園林；現(xiàn)代園林；園林形態(tài)

基金項目：本文系廣東海洋大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目資助（CXXL2023065）研究成果。

一、中國傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林形態(tài)差異研究意義

中國園林作為中華文明的珍貴遺產(chǎn)，經(jīng)過數(shù)百年演變，形成獨特而豐富的傳統(tǒng)與現(xiàn)代并存的園林文化。然而，隨著社會的不斷發(fā)展和城市化進程的加速，傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林的形態(tài)差異日益凸顯，引發(fā)了人們對其差異性的深入探討與研究。

中國傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林在設(shè)計要素和原則上的差異反映了歷史、文化和社會的變遷。傳統(tǒng)園林以其獨特的審美理念和文化內(nèi)涵成為中華文明的重要組成部分。其設(shè)計要素包括水、石、路、建筑和植物等，每類要素都承載著深厚的歷史和文化底蘊[1]。傳統(tǒng)園林中建筑多樣，有廳堂、塔樓、亭子和走廊等，與周圍的自然景觀相輝映，形成獨特的園林韻味。水和石作為重要的景觀元素，被用來營造自然景觀，石象征美德和穩(wěn)定，水則代表輕盈和交流。植物作為園林的一部分，與周圍環(huán)境融為一體，不僅是景觀的組成部分，也起到了景觀襯托的作用。路徑的設(shè)計旨在引導(dǎo)游客探索整個園林，而天氣元素的利用使得景觀隨著季節(jié)、天氣和觀察者的心情而變化，呈現(xiàn)出豐富多彩的景致。相比之下，中國現(xiàn)代園林設(shè)計受到西方設(shè)計理論的影響，注重功能性和實用性。自20世紀末以來，西方現(xiàn)代景觀設(shè)計理論被引入中國，為中國園林設(shè)計的理論和實踐注入了新的活力。然而，由于自然條件、歷史背景和文化差異，中國傳統(tǒng)園林與西方景觀設(shè)計在理念上存在著明顯的差異[2-3]。西方園林設(shè)計注重幾何規(guī)劃與人工秩序，滿足人類對自然空間的需求，與自然相對立。而中國傳統(tǒng)園林追求自然與人文的和諧融合?，F(xiàn)代園林設(shè)計中，重新詮釋傳統(tǒng)成為趨勢，借鑒中國傳統(tǒng)園林思想是時代所需，也是中西文化碰撞的結(jié)晶。研究傳統(tǒng)設(shè)計元素和原則有助于設(shè)計師將傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合，創(chuàng)新中國園林文化，為人們創(chuàng)造更美好的生活環(huán)境。

因此，定量研究中國傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林形態(tài)差異的意義在于幫助我們更好地理解和比較新舊園林的形態(tài)。定量的研究方式有助于客觀地分析和評估傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林之間的相似性和差異性，有利于研究人員和設(shè)計師更好地理解中國園林設(shè)計，并為他們提供指導(dǎo)，以確定傳統(tǒng)園林形態(tài)是否仍然能夠有效地應(yīng)用于現(xiàn)代園林設(shè)計中。此外，定量研究還可以為園林設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，可以更好地把握傳統(tǒng)與現(xiàn)代之間的平衡，為現(xiàn)代園林設(shè)計提供更多的靈感和可能性。

二、園林形態(tài)要素的提取與分析

（一）數(shù)據(jù)來源

中國傳統(tǒng)園林的圖像數(shù)據(jù)收集涵蓋了一系列具有歷史和文化意義的傳統(tǒng)園林，如滄浪亭、承德避暑山莊、留園（圖1）、獅子林、網(wǎng)師園、豫園和拙政園。這些園林代表了中國傳統(tǒng)園林建筑與景觀設(shè)計的精華，融合了古代文人的審美情趣和園林藝術(shù)的精髓。通過拍攝這些園林的實景照片，共采集140張照片作為樣本，以期全面展現(xiàn)傳統(tǒng)園林的特色與風(fēng)貌。

現(xiàn)代園林的數(shù)據(jù)來源則包括上海辰山植物園、廣州流花湖公園、寧波月湖公園、上海佘山國家森林公園等代表性現(xiàn)代景觀。這些現(xiàn)代園林以其創(chuàng)新的設(shè)計理念和現(xiàn)代化的園林設(shè)施聞名，展現(xiàn)了當(dāng)代園林規(guī)劃與設(shè)計的最新趨勢和成就。通過實景拍攝這些現(xiàn)代園林的照片，共采集96張照片作為樣本，旨在探究現(xiàn)代園林與傳統(tǒng)園林在形態(tài)與設(shè)計上的差異與聯(lián)系。

（二）圖像數(shù)據(jù)分析方法

首先，通過圖像語義分割識別園林中景觀形態(tài)要素。圖像語義分割是一種深度學(xué)習(xí)技術(shù)，通過對圖像進行像素級別的分類，將圖像中的每個像素分配到預(yù)定義的類別中，從而實現(xiàn)對圖像中不同物體和場景的識別。在本研究中，利用ADE20k Dataset訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進行語義分割，可對傳統(tǒng)園林和現(xiàn)代園林圖像中的道路、臺階、墻體、建筑、樹木、草地等景觀元素進行準確的識別和分割，為后續(xù)分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

其次，針對構(gòu)建預(yù)測模型的部分，選擇了隨機森林算法。隨機森林是一種集成學(xué)習(xí)方法，通過多個決策樹的組合來提高預(yù)測準確性。對傳統(tǒng)園林和現(xiàn)代園林圖像進行標(biāo)簽標(biāo)注，并將其作為輸入數(shù)據(jù)，構(gòu)建隨機森林預(yù)測模型。這樣的預(yù)測模型可用來對新的園林圖像進行分類，進而判斷其屬于傳統(tǒng)園林還是現(xiàn)代園林。

最后，使用可解釋的機器學(xué)習(xí)方法SHAP（SHapley Additive exPlanations）來解釋預(yù)測模型的結(jié)果。SHAP是一種基于博弈論的方法，用于解釋機器學(xué)習(xí)模型的預(yù)測結(jié)果。通過SHAP，可以確定在預(yù)測園林類型時模型所依據(jù)的關(guān)鍵要素，例如對傳統(tǒng)園林的判別可能更加依賴于特定的建筑風(fēng)格或植被組成，而對現(xiàn)代園林的判別可能更多地受到建筑結(jié)構(gòu)或景觀布局的影響。該方法有助于理解模型的決策過程，提高模型的可解釋性，從而增強研究的可信度和可行性。

（三）描述性統(tǒng)計

1.傳統(tǒng)園林形態(tài)

根據(jù)對中國典型傳統(tǒng)園林進行圖像語義分割后的描述統(tǒng)計結(jié)果，樹木是占比最大的要素，達到0.285，體現(xiàn)中國傳統(tǒng)園林中樹植綠化的重要性和普遍性。其次是天空視率和建筑，這說明傳統(tǒng)園林在設(shè)計中遵循天人合一、人工環(huán)境與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一的設(shè)計理念。相比之下，桌椅設(shè)施、草地和道路的占比較小，這反映了傳統(tǒng)園林設(shè)計中對于硬質(zhì)景觀元素的強調(diào)，而對于軟質(zhì)景觀的使用相對較少。值得注意的是，在傳統(tǒng)園林中，道路的設(shè)計多為園路，狹窄而不占用過多空間，這體現(xiàn)了對于自然環(huán)境的尊重和借鑒，也體現(xiàn)了傳統(tǒng)園林對于賞玩體驗的重視，希望游客在園林中能夠沉浸在自然環(huán)境中，感受自然之美。

2.現(xiàn)代園林形態(tài)

中國現(xiàn)代園林圖像語義分割后的描述統(tǒng)計結(jié)果顯示，天空視率在現(xiàn)代園林中占據(jù)相對較高的比例，達到0.232，這反映了現(xiàn)代園林在設(shè)計上更加開放和寬闊，注重提供廣闊的視野和空間感。其次是樹木和墻體，說明現(xiàn)代園林在景觀設(shè)計中仍然保留自然元素，并且注重空間的分隔與界定。相比之下，桌椅設(shè)施、草地和盆栽植物的占比較小，這表明現(xiàn)代園林在景觀設(shè)計中更注重硬質(zhì)景觀的布局和設(shè)計。這些數(shù)據(jù)反映了現(xiàn)代園林設(shè)計中對人們休憩和欣賞需求的考慮，以及對自然元素與人造結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)搭配。

三、隨機森林模型的構(gòu)建與分析

（一）構(gòu)建預(yù)測模型

在本研究中，利用Python平臺，并結(jié)合sklearn應(yīng)用包，成功構(gòu)建了隨機森林模型，以對傳統(tǒng)園林和現(xiàn)代園林進行分類。模型的評估指標(biāo)顯示了令人滿意的結(jié)果：R2為0.584，均方誤差（MSE）為0.147，平均絕對誤差（MAE）為0.307。這些指標(biāo)表明該模型在分類傳統(tǒng)園林和現(xiàn)代園林方面具有良好的準確性和預(yù)測能力。

（二）關(guān)鍵要素識別

在研究中采用了SHAP方法對所構(gòu)建的模型進行解釋，以便更深入地理解形態(tài)要素對傳統(tǒng)園林和現(xiàn)代園林分類的影響。根據(jù)研究結(jié)果，確定了五種關(guān)鍵要素，它們對園林分類起著重要作用，包括建筑、盆植、道路、樹和天空。建筑被識別為最重要的因素之一，其對模型的解釋性影響較大。具體而言，當(dāng)建筑的占比較低時，其對應(yīng)SHAP值較小，這意味著建筑越少，模型將更傾向于將該園林劃分為現(xiàn)代園林。盆植和樹也表現(xiàn)出類似的趨勢，其對模型的分類結(jié)果有著顯著的影響。另外，道路和天空視率SHAP值較小，這意味著當(dāng)園林中的道路越少、天空視野較窄時，模型更可能將其劃分為傳統(tǒng)園林。相比之下，桌椅設(shè)施、水體、踏步等形態(tài)要素對模型的劃分結(jié)果影響較小，其對園林分類的影響相對較弱。

（三）單因素依賴分析

本研究進一步探索隨機森林模型的SHAP依賴關(guān)系時，可以發(fā)現(xiàn)更多因素影響關(guān)系。首先，建筑作為一個關(guān)鍵要素且有閾值效應(yīng)，在模型中扮演著關(guān)鍵角色。本研究觀察到建筑占比小于0.1時，模型更傾向預(yù)測為現(xiàn)代園林；而建筑占比大于0.1時，更可能被預(yù)測為傳統(tǒng)園林。且這一預(yù)測趨勢相對穩(wěn)定。傳統(tǒng)園林往往以古典、雅致的建筑為特色，這些建筑不僅承載著歷史文化的沉淀，還與周圍的自然景觀相輝映，形成了獨特的園林韻味。相反，現(xiàn)代園林更注重現(xiàn)代化、功能性建筑的應(yīng)用，強調(diào)與時代潮流的接軌和與人們生活方式的契合。因此，建筑的占比在園林分類中具有重要的指導(dǎo)意義，其影響不僅體現(xiàn)在形態(tài)上，更體現(xiàn)了傳統(tǒng)與現(xiàn)代文化的差異。

其次，盆栽植物的存在與否也成為一個顯著的區(qū)分因素。研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代園林中往往不具備盆栽植物，當(dāng)盆栽植物的占比大于0時，模型更可能將其歸類為傳統(tǒng)園林。傳統(tǒng)園林往往注重園林內(nèi)植物的布局和景觀的塑造，盆栽植物在其中扮演著重要角色，常被用于點綴和裝飾?，F(xiàn)代園林則更多地強調(diào)簡約、現(xiàn)代的園林設(shè)計風(fēng)格，往往不會大量使用盆栽植物，而是更注重草坪、多樣性的植物配置等元素，以創(chuàng)造開放、輕松的空間氛圍。

最后，道路、樹木視率和天空視率等形態(tài)要素的影響也不可忽視。關(guān)于道路和樹木視率，我們觀察到明顯的單調(diào)關(guān)系：隨著道路占比的增加，被預(yù)測為現(xiàn)代園林的概率也逐漸提高；樹木視率的增加則與被預(yù)測為傳統(tǒng)園林的概率呈正相關(guān)。此外，天空視率的影響也很顯著，當(dāng)天空視率大于0.1時，園林空間更加開闊，預(yù)測為現(xiàn)代園林的概率隨之提高。傳統(tǒng)園林中，彎曲、曲折的小徑常常被賦予自然情趣，道路的設(shè)計強調(diào)人與自然的和諧融合；現(xiàn)代園林則更注重實用性和便捷性，通常采用寬闊、直線、規(guī)整的道路設(shè)計，以滿足現(xiàn)代人的生活需求。樹木視率和天空視率直接關(guān)系到園林空間的開放度和舒適度，對園林的氛圍和環(huán)境質(zhì)量起著重要的作用。

四、結(jié)語

本研究探討區(qū)分了中國傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林形態(tài)差異的關(guān)鍵要素，并通過構(gòu)建隨機森林模型和SHAP依賴分析方法對其進行了深入研究。首先，我們發(fā)現(xiàn)建筑、盆植、道路、樹和天空是區(qū)分傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林的關(guān)鍵要素。建筑作為最重要的因素之一，在園林分類中具有重要的指導(dǎo)意義，其占比越低，園林被預(yù)測為現(xiàn)代園林的概率越高。盆栽植物和樹也對園林分類結(jié)果有著顯著的影響，道路和天空視率的變化則直接影響園林的傳統(tǒng)與現(xiàn)代分類。此外，本研究還觀察到了其他形態(tài)要素在園林分類中的作用，如桌椅設(shè)施、水體等，雖然對模型的劃分結(jié)果影響較小，但其仍然對園林的形態(tài)演變有一定的貢獻。其次，本研究從規(guī)劃理論的角度對傳統(tǒng)園林和現(xiàn)代園林的形態(tài)差異進行了深入分析。傳統(tǒng)園林注重人與自然的和諧，強調(diào)自然景觀的保留和利用；而現(xiàn)代園林更加注重實用性和功能性，追求現(xiàn)代化的園林設(shè)計風(fēng)格。這些規(guī)劃理論的不同應(yīng)用導(dǎo)致了傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林在形態(tài)要素上的顯著差異，體現(xiàn)了中國園林文化的演變和發(fā)展。最后，對中國傳統(tǒng)園林與現(xiàn)代園林形態(tài)差異的研究具有一定的實踐意義。通過對關(guān)鍵要素的分析，人們不僅更深入地理解中國園林文化的演變和發(fā)展，還為現(xiàn)代園林設(shè)計與規(guī)劃提供了新的思路和方法。同時，研究結(jié)果也為傳統(tǒng)園林文化的傳承和創(chuàng)新提供了理論支撐和實踐指導(dǎo)。

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[3]周向頻.全球化與景觀規(guī)劃設(shè)計的拓展[J].城市規(guī)劃匯刊，2001（3）：17-23，79.

作者簡介：

李赟瀅，廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院學(xué)生。研究方向：園林。

古瑜，廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院學(xué)生。研究方向：園林。

陳楓雅，廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院學(xué)生。研究方向：園林。

饒湘，廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院學(xué)生。研究方向：園林。