DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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数值地形模型应用于地貌景观评价研究

Research on the Application of DTM to Geomorphological Landscape Assessment

（博士学位论文）

PHDDissertation

博士生 林 雨 荘

指导教师杨 达 源 教授

2006年5月

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

2

南京大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸

毕业论文题目 数值地形模型应用于地貌景观评价研究

自然地理学专业 2002级博士生姓名 林雨荘

指导教师（姓名职称） 杨达源教授

研究目的近年来环境保护逐渐受到重视景观评价做为环境影响评价之重要一环是

值得深入探究的领域过去近半世纪以来景观评价方法研究已经得到很大的进展但

是大多数着力于专家法即以个人过往经验分项评分仍然不能以客观性的对于定性与

定量方法提出明确的准则

自然风景之景观评价包括地形色彩质感植被等多项综合因素然而地形地貌

仍然为其中之首要项目就我国广袤的地理空间环境而言五岳黄山三峡峨嵋等

秀丽名山久为文学史册所记载传颂近年新开发之风景区张家界九寨沟等更吸引众

多游客究竟何者因素为优美景观之衡量标准或景区中建设设施项目该如何进行客观

的影响评价客观定量方法为本研究将探究的方向

技术方法 DTM(Digital Terrain Model)是近年来地理信息系统发展的重要工具透

过卫星遥测或地面测量插入法推算可于计算机中模拟矩阵网格的地表模型并可透过

该地表模型之海量高程数据做成坡度分析坡向分析高程分析视域分析等图形本

研究过程之首先将归纳过去前人研究之景观评价理论以景观美学的专家经验何者为

高品质之地貌景观影响地貌景观之关键因素与关连因素然后选取游客偏爱之多个风

景区做为研究案例运用DTM(Digital Terrain Model)技术制作地形地貌模型并分析其

各种数据的数学统计特征并以地形地貌模型图片(排除色彩质感植被等因子)进行

游客偏好调查与DTM数学统计结果进行比较归纳做为结论

主要结论 (1)不同的地理区地表高程变异值与标准差分析确能反映不同的地貌景观品

质(2)将地理样区分割成小单元(1x1平方公里)的变异值与标准差分析可以做成区域景

观品质分析图(3)由DTM网格运算分析的坡度坡向高程分析网格数目分配曲线也可

以反映地貌特征与地貌景观品质(4)归纳本研究结果可以建立定量化与平面图形化的

地貌景观评价模型

研究意义本研究将地貌景观评价研究定量化将抽象多元的地貌景观视察接收转化为

具体数字化与图形化指针对于大区域地貌景观资源调查与资源保育风景区划设将有

实际用途与重要意义

主要创新点(1)本项研究建立一个地貌景观新的评价模型依照分析数值与统计分配

曲线判别地貌景观品质提升景观评价的客观性(2)本项研究将地貌高程空间变异以

矩阵分析与平面图形化提供了迭图的基础将来加入其它水体植被之定量化迭图综

合评价景观评价可以逐渐客观(3)本项研究将海量的 DTM 数值以统计图显示将有

助于解读地貌成因课题之研究譬如高程数据排序观察分布曲线或将地形空间以 2

元及 3 元方式表达对于河川阶地或冰河遗迹研究应有帮助

关键词 DTM地貌形态景观评价统计变异值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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南京大学研究生毕业论文英文摘要首页用纸

THESIS Research on the Application of DTM to

Geomorphological Landscape Assessment

SPECIALIZATION Physical Geography

POSTGRADUATE LIN Yu-Zhuang

MENTOR Professor YANG Da-Yuan ABSTRACT

1Introduction

The digital elevation model (DTM) is assembled by massed XYZ

coordinate data which the XY value of it means a fix distance matrix

area and Z value means different elevation The XYZ coordinate data

could be transfered to visible tree dimensions surface modeling by CAD

or GIS software tools and be analyzed to disparate slop and aspect

class by Z value of every grid cell

The purpose of this study is to epagoge measure character of high

quality landscape by comparative method

The key factors of landscape quality evaluation are include landform

vegetation water color texture scale space etc Landform stands

important position on the inventory This study discuss just only the

landform quality evaluation did not touch others inventory

Basing on survey of landform quality preference most of people prefer

the strong character steeper and multi-level outline of landform

However people visual image of landform is construct by three

dimension and multiple factors received It is difficult for value

measure or quantification

There are many landscape quality evaluation methods as well known Thatrsquos including the Visual Resource Management (VRM) developed by USBLM the Visual Quality Objectives (VQO) and the Visual Management System (VMS) developed by the USDA Forest Service Aldo Leopold and David Linton etc The most of them qualitative describe about scenic quality of landform are slop steeper more variety or more multiplicative But slop steeper is very important factor Brabyn (1996) describes an automated classification process which

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uses GIS to determine uniqueness and variety The landscape character

classification process uses national digital databases to classify

vegetation naturalness water and landforms in an objective manner

The resultant hierarchical classification which is based on different

levels of generalization enables the classification to cope with the

different levels of perception that people experience Brabyn (1996)

also notes that a landscape character classification does not identify

quality and points out that such a classification needs to evolve as

the understanding of the nature of landscapes becomes more

sophisticated The purpose of this study is find quantification

assessment method of landform

2Methods

The concept of variance and standard division function as follows Every elevation value comparing with average of all elevation value then accumulating all deviation square is variance Thence the more elevation values of DTM the higher variance result The standard division is square root of variance value Which is comparable for large and small topographic area The variance and standard division function could be calculated from these elevation values of DTM of sample areas If one of standard division of sample area is high that mean itrsquos landform is diversity Possibly contains knife-edge peaks bluff valley or steep slop If one of standard division of sample area is low that means the landform is simply Possibly contains plain hill or slow slope

Function of Variance 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

Function of Standard Division 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

3Process

In the method aspect of this study there are two separate approaches One is the DTM

mathematical approach the other is the public preference model

(1) Input Z-values from DTM of every sample area and run the variance

and standard division function by Microsoft Excel Software tool That

is first set of data

(2) Calculate average slope of every sample area by the slope

analysis tool of LANDCADD Software That is second set of data

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(3) Accumulate sequence point by public preference survey of 3D landform simulation

picture of 16 samples area That is third set of data

(4) Compare the three sets of data epagoge measure character of high

quality landform

fig1 The Flowchart of Methods

4 Sample Area

In this study there are ten DTM data of topographic sample area

of Taiwan and The Yangtze River Basin that including volcano peaks

platform mountains gorges basin and hill etc All of them are

famous scenic area or familiar landform for people Every sample

area is same 10kmtimes10km square area(Every sample area is 10kmtimes10km) The spacing of X Y of DTM is 40 meters Every sample area has 63001

elevation values from DTM data The 6 sample area of Taiwan as

follows

(1) Sample Area T1 Yang-Ming Mt Area Elevation 200-950m Multi-peaks

volcanic landform is a famous scenic area

(2) Sample Area T2Lin-Ko Platform Area Elevation 50-250m Slow and plain

platform but eroded in peripheral area is a public familiar area

(3) Sample Area T3Sun Moon Lake Area Elevation 200-1000m Down-faulted basin

and two lakes in center is a famous scenic area The elevation of lake

area is measure from waters level

(4) Sample Area T4Ali Mountains Area Elevation 200-3000m Nearby plan of

south Taiwan is a famous scenic area

(5) Sample Area T5Cheng-Qing Lake Area Elevation 50-300m slow hills and

lake is a local scenic area

(6) Sample Area T6Northern of Ken-Tin Area Elevation 100-1000m low mountains

and hills area is a plain but public familiar area

Sample Topographic

Area

40mtimes40m DTM

XYZ data file

Grid

Surface

3D-simulation

TIN

Slop Analyze

Public Preference Survey

Data capture

Z-Value

2 Run Average slop

1Run Variance and Standard Division

Epagoge

character

of high

quality

landform

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The 6 sample area of The Yangtze River Basin as follows

(7) Sample Area Y1 Mou Mt Area Elevation 20-410m slow and complicated hills

standing on Yangtze delta plain is a famous scenic area

(8) Sample Area Y2Zhong Mt Area Elevation 20-443m nearby Nanjing city

is slow single-side hills and a famous scenic area

(9) Sample Area Y3Huang Mt Area Elevation 350-1880m aggregate many edges

and peaks is a famous world nature heritage

(10) Sample Area Y4Lu Mt Area Elevation 20-1474mlocated in Boyang plain

aggregate many edges and peaks be listed as world gelogy heritage

(11) Sample Area Y5Xi-Ling Gorge Area Elevation 135-2150m had Steep and

continual valley the glamorous gorge of Yangtze River

(12) Sample Area Y6Wu Gorge Area Elevation 135-2606m had long and continual

valley the lengthiest gorge of Yangtze River

5 Preference Survey of landform

The 12 DTM data had render to 3D landform simulation pictures by LANDCADD software tool

There have some preference survey Theese pictures be ask rating sequence from best to worst

quality The preference object just includes landform not vegetation water color or

texture etc This study give the accumulate point for the 12 topographic area

The 200 pollee included landscape professionals and public people

pollee just read landform simulation pictures did not know where topographic areas

are the 12 pictures represented In second questionnaire the same 200 pollee be

asked again but be told that represented topographic areas Itrsquos very close in the

twice questionnaire result To be objective the first result had adopted in this study

6Result

Table 61 The Key factor of Landform Quality of Sample Area

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

T 1 Yang-Ming Mt 246 495 3rd High Quality

T 2 Lin-Ko Platform 51 275 5th Low Quality

T 3 Sun Moon Lake 249 550 2nd High Quality

T4 Ali Mountain 368 725 1st High Quality

T 5 Cheng-Qing Lake 32 154 6th Low Quality

T6 North of Ken-Tin 133 422 4th Mid-low Quality

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

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DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

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9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

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图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

27

以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

2

南京大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸

毕业论文题目 数值地形模型应用于地貌景观评价研究

自然地理学专业 2002级博士生姓名 林雨荘

指导教师（姓名职称） 杨达源教授

研究目的近年来环境保护逐渐受到重视景观评价做为环境影响评价之重要一环是

值得深入探究的领域过去近半世纪以来景观评价方法研究已经得到很大的进展但

是大多数着力于专家法即以个人过往经验分项评分仍然不能以客观性的对于定性与

定量方法提出明确的准则

自然风景之景观评价包括地形色彩质感植被等多项综合因素然而地形地貌

仍然为其中之首要项目就我国广袤的地理空间环境而言五岳黄山三峡峨嵋等

秀丽名山久为文学史册所记载传颂近年新开发之风景区张家界九寨沟等更吸引众

多游客究竟何者因素为优美景观之衡量标准或景区中建设设施项目该如何进行客观

的影响评价客观定量方法为本研究将探究的方向

技术方法 DTM(Digital Terrain Model)是近年来地理信息系统发展的重要工具透

过卫星遥测或地面测量插入法推算可于计算机中模拟矩阵网格的地表模型并可透过

该地表模型之海量高程数据做成坡度分析坡向分析高程分析视域分析等图形本

研究过程之首先将归纳过去前人研究之景观评价理论以景观美学的专家经验何者为

高品质之地貌景观影响地貌景观之关键因素与关连因素然后选取游客偏爱之多个风

景区做为研究案例运用DTM(Digital Terrain Model)技术制作地形地貌模型并分析其

各种数据的数学统计特征并以地形地貌模型图片(排除色彩质感植被等因子)进行

游客偏好调查与DTM数学统计结果进行比较归纳做为结论

主要结论 (1)不同的地理区地表高程变异值与标准差分析确能反映不同的地貌景观品

质(2)将地理样区分割成小单元(1x1平方公里)的变异值与标准差分析可以做成区域景

观品质分析图(3)由DTM网格运算分析的坡度坡向高程分析网格数目分配曲线也可

以反映地貌特征与地貌景观品质(4)归纳本研究结果可以建立定量化与平面图形化的

地貌景观评价模型

研究意义本研究将地貌景观评价研究定量化将抽象多元的地貌景观视察接收转化为

具体数字化与图形化指针对于大区域地貌景观资源调查与资源保育风景区划设将有

实际用途与重要意义

主要创新点(1)本项研究建立一个地貌景观新的评价模型依照分析数值与统计分配

曲线判别地貌景观品质提升景观评价的客观性(2)本项研究将地貌高程空间变异以

矩阵分析与平面图形化提供了迭图的基础将来加入其它水体植被之定量化迭图综

合评价景观评价可以逐渐客观(3)本项研究将海量的 DTM 数值以统计图显示将有

助于解读地貌成因课题之研究譬如高程数据排序观察分布曲线或将地形空间以 2

元及 3 元方式表达对于河川阶地或冰河遗迹研究应有帮助

关键词 DTM地貌形态景观评价统计变异值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

3

南京大学研究生毕业论文英文摘要首页用纸

THESIS Research on the Application of DTM to

Geomorphological Landscape Assessment

SPECIALIZATION Physical Geography

POSTGRADUATE LIN Yu-Zhuang

MENTOR Professor YANG Da-Yuan ABSTRACT

1Introduction

The digital elevation model (DTM) is assembled by massed XYZ

coordinate data which the XY value of it means a fix distance matrix

area and Z value means different elevation The XYZ coordinate data

could be transfered to visible tree dimensions surface modeling by CAD

or GIS software tools and be analyzed to disparate slop and aspect

class by Z value of every grid cell

The purpose of this study is to epagoge measure character of high

quality landscape by comparative method

The key factors of landscape quality evaluation are include landform

vegetation water color texture scale space etc Landform stands

important position on the inventory This study discuss just only the

landform quality evaluation did not touch others inventory

Basing on survey of landform quality preference most of people prefer

the strong character steeper and multi-level outline of landform

However people visual image of landform is construct by three

dimension and multiple factors received It is difficult for value

measure or quantification

There are many landscape quality evaluation methods as well known Thatrsquos including the Visual Resource Management (VRM) developed by USBLM the Visual Quality Objectives (VQO) and the Visual Management System (VMS) developed by the USDA Forest Service Aldo Leopold and David Linton etc The most of them qualitative describe about scenic quality of landform are slop steeper more variety or more multiplicative But slop steeper is very important factor Brabyn (1996) describes an automated classification process which

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

4

uses GIS to determine uniqueness and variety The landscape character

classification process uses national digital databases to classify

vegetation naturalness water and landforms in an objective manner

The resultant hierarchical classification which is based on different

levels of generalization enables the classification to cope with the

different levels of perception that people experience Brabyn (1996)

also notes that a landscape character classification does not identify

quality and points out that such a classification needs to evolve as

the understanding of the nature of landscapes becomes more

sophisticated The purpose of this study is find quantification

assessment method of landform

2Methods

The concept of variance and standard division function as follows Every elevation value comparing with average of all elevation value then accumulating all deviation square is variance Thence the more elevation values of DTM the higher variance result The standard division is square root of variance value Which is comparable for large and small topographic area The variance and standard division function could be calculated from these elevation values of DTM of sample areas If one of standard division of sample area is high that mean itrsquos landform is diversity Possibly contains knife-edge peaks bluff valley or steep slop If one of standard division of sample area is low that means the landform is simply Possibly contains plain hill or slow slope

Function of Variance 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

Function of Standard Division 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

3Process

In the method aspect of this study there are two separate approaches One is the DTM

mathematical approach the other is the public preference model

(1) Input Z-values from DTM of every sample area and run the variance

and standard division function by Microsoft Excel Software tool That

is first set of data

(2) Calculate average slope of every sample area by the slope

analysis tool of LANDCADD Software That is second set of data

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

5

(3) Accumulate sequence point by public preference survey of 3D landform simulation

picture of 16 samples area That is third set of data

(4) Compare the three sets of data epagoge measure character of high

quality landform

fig1 The Flowchart of Methods

4 Sample Area

In this study there are ten DTM data of topographic sample area

of Taiwan and The Yangtze River Basin that including volcano peaks

platform mountains gorges basin and hill etc All of them are

famous scenic area or familiar landform for people Every sample

area is same 10kmtimes10km square area(Every sample area is 10kmtimes10km) The spacing of X Y of DTM is 40 meters Every sample area has 63001

elevation values from DTM data The 6 sample area of Taiwan as

follows

(1) Sample Area T1 Yang-Ming Mt Area Elevation 200-950m Multi-peaks

volcanic landform is a famous scenic area

(2) Sample Area T2Lin-Ko Platform Area Elevation 50-250m Slow and plain

platform but eroded in peripheral area is a public familiar area

(3) Sample Area T3Sun Moon Lake Area Elevation 200-1000m Down-faulted basin

and two lakes in center is a famous scenic area The elevation of lake

area is measure from waters level

(4) Sample Area T4Ali Mountains Area Elevation 200-3000m Nearby plan of

south Taiwan is a famous scenic area

(5) Sample Area T5Cheng-Qing Lake Area Elevation 50-300m slow hills and

lake is a local scenic area

(6) Sample Area T6Northern of Ken-Tin Area Elevation 100-1000m low mountains

and hills area is a plain but public familiar area

Sample Topographic

Area

40mtimes40m DTM

XYZ data file

Grid

Surface

3D-simulation

TIN

Slop Analyze

Public Preference Survey

Data capture

Z-Value

2 Run Average slop

1Run Variance and Standard Division

Epagoge

character

of high

quality

landform

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

6

The 6 sample area of The Yangtze River Basin as follows

(7) Sample Area Y1 Mou Mt Area Elevation 20-410m slow and complicated hills

standing on Yangtze delta plain is a famous scenic area

(8) Sample Area Y2Zhong Mt Area Elevation 20-443m nearby Nanjing city

is slow single-side hills and a famous scenic area

(9) Sample Area Y3Huang Mt Area Elevation 350-1880m aggregate many edges

and peaks is a famous world nature heritage

(10) Sample Area Y4Lu Mt Area Elevation 20-1474mlocated in Boyang plain

aggregate many edges and peaks be listed as world gelogy heritage

(11) Sample Area Y5Xi-Ling Gorge Area Elevation 135-2150m had Steep and

continual valley the glamorous gorge of Yangtze River

(12) Sample Area Y6Wu Gorge Area Elevation 135-2606m had long and continual

valley the lengthiest gorge of Yangtze River

5 Preference Survey of landform

The 12 DTM data had render to 3D landform simulation pictures by LANDCADD software tool

There have some preference survey Theese pictures be ask rating sequence from best to worst

quality The preference object just includes landform not vegetation water color or

texture etc This study give the accumulate point for the 12 topographic area

The 200 pollee included landscape professionals and public people

pollee just read landform simulation pictures did not know where topographic areas

are the 12 pictures represented In second questionnaire the same 200 pollee be

asked again but be told that represented topographic areas Itrsquos very close in the

twice questionnaire result To be objective the first result had adopted in this study

6Result

Table 61 The Key factor of Landform Quality of Sample Area

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

T 1 Yang-Ming Mt 246 495 3rd High Quality

T 2 Lin-Ko Platform 51 275 5th Low Quality

T 3 Sun Moon Lake 249 550 2nd High Quality

T4 Ali Mountain 368 725 1st High Quality

T 5 Cheng-Qing Lake 32 154 6th Low Quality

T6 North of Ken-Tin 133 422 4th Mid-low Quality

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

7

Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

27

以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

3

南京大学研究生毕业论文英文摘要首页用纸

THESIS Research on the Application of DTM to

Geomorphological Landscape Assessment

SPECIALIZATION Physical Geography

POSTGRADUATE LIN Yu-Zhuang

MENTOR Professor YANG Da-Yuan ABSTRACT

1Introduction

The digital elevation model (DTM) is assembled by massed XYZ

coordinate data which the XY value of it means a fix distance matrix

area and Z value means different elevation The XYZ coordinate data

could be transfered to visible tree dimensions surface modeling by CAD

or GIS software tools and be analyzed to disparate slop and aspect

class by Z value of every grid cell

The purpose of this study is to epagoge measure character of high

quality landscape by comparative method

The key factors of landscape quality evaluation are include landform

vegetation water color texture scale space etc Landform stands

important position on the inventory This study discuss just only the

landform quality evaluation did not touch others inventory

Basing on survey of landform quality preference most of people prefer

the strong character steeper and multi-level outline of landform

However people visual image of landform is construct by three

dimension and multiple factors received It is difficult for value

measure or quantification

There are many landscape quality evaluation methods as well known Thatrsquos including the Visual Resource Management (VRM) developed by USBLM the Visual Quality Objectives (VQO) and the Visual Management System (VMS) developed by the USDA Forest Service Aldo Leopold and David Linton etc The most of them qualitative describe about scenic quality of landform are slop steeper more variety or more multiplicative But slop steeper is very important factor Brabyn (1996) describes an automated classification process which

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

4

uses GIS to determine uniqueness and variety The landscape character

classification process uses national digital databases to classify

vegetation naturalness water and landforms in an objective manner

The resultant hierarchical classification which is based on different

levels of generalization enables the classification to cope with the

different levels of perception that people experience Brabyn (1996)

also notes that a landscape character classification does not identify

quality and points out that such a classification needs to evolve as

the understanding of the nature of landscapes becomes more

sophisticated The purpose of this study is find quantification

assessment method of landform

2Methods

The concept of variance and standard division function as follows Every elevation value comparing with average of all elevation value then accumulating all deviation square is variance Thence the more elevation values of DTM the higher variance result The standard division is square root of variance value Which is comparable for large and small topographic area The variance and standard division function could be calculated from these elevation values of DTM of sample areas If one of standard division of sample area is high that mean itrsquos landform is diversity Possibly contains knife-edge peaks bluff valley or steep slop If one of standard division of sample area is low that means the landform is simply Possibly contains plain hill or slow slope

Function of Variance 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

Function of Standard Division 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

3Process

In the method aspect of this study there are two separate approaches One is the DTM

mathematical approach the other is the public preference model

(1) Input Z-values from DTM of every sample area and run the variance

and standard division function by Microsoft Excel Software tool That

is first set of data

(2) Calculate average slope of every sample area by the slope

analysis tool of LANDCADD Software That is second set of data

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5

(3) Accumulate sequence point by public preference survey of 3D landform simulation

picture of 16 samples area That is third set of data

(4) Compare the three sets of data epagoge measure character of high

quality landform

fig1 The Flowchart of Methods

4 Sample Area

In this study there are ten DTM data of topographic sample area

of Taiwan and The Yangtze River Basin that including volcano peaks

platform mountains gorges basin and hill etc All of them are

famous scenic area or familiar landform for people Every sample

area is same 10kmtimes10km square area(Every sample area is 10kmtimes10km) The spacing of X Y of DTM is 40 meters Every sample area has 63001

elevation values from DTM data The 6 sample area of Taiwan as

follows

(1) Sample Area T1 Yang-Ming Mt Area Elevation 200-950m Multi-peaks

volcanic landform is a famous scenic area

(2) Sample Area T2Lin-Ko Platform Area Elevation 50-250m Slow and plain

platform but eroded in peripheral area is a public familiar area

(3) Sample Area T3Sun Moon Lake Area Elevation 200-1000m Down-faulted basin

and two lakes in center is a famous scenic area The elevation of lake

area is measure from waters level

(4) Sample Area T4Ali Mountains Area Elevation 200-3000m Nearby plan of

south Taiwan is a famous scenic area

(5) Sample Area T5Cheng-Qing Lake Area Elevation 50-300m slow hills and

lake is a local scenic area

(6) Sample Area T6Northern of Ken-Tin Area Elevation 100-1000m low mountains

and hills area is a plain but public familiar area

Sample Topographic

Area

40mtimes40m DTM

XYZ data file

Grid

Surface

3D-simulation

TIN

Slop Analyze

Public Preference Survey

Data capture

Z-Value

2 Run Average slop

1Run Variance and Standard Division

Epagoge

character

of high

quality

landform

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

6

The 6 sample area of The Yangtze River Basin as follows

(7) Sample Area Y1 Mou Mt Area Elevation 20-410m slow and complicated hills

standing on Yangtze delta plain is a famous scenic area

(8) Sample Area Y2Zhong Mt Area Elevation 20-443m nearby Nanjing city

is slow single-side hills and a famous scenic area

(9) Sample Area Y3Huang Mt Area Elevation 350-1880m aggregate many edges

and peaks is a famous world nature heritage

(10) Sample Area Y4Lu Mt Area Elevation 20-1474mlocated in Boyang plain

aggregate many edges and peaks be listed as world gelogy heritage

(11) Sample Area Y5Xi-Ling Gorge Area Elevation 135-2150m had Steep and

continual valley the glamorous gorge of Yangtze River

(12) Sample Area Y6Wu Gorge Area Elevation 135-2606m had long and continual

valley the lengthiest gorge of Yangtze River

5 Preference Survey of landform

The 12 DTM data had render to 3D landform simulation pictures by LANDCADD software tool

There have some preference survey Theese pictures be ask rating sequence from best to worst

quality The preference object just includes landform not vegetation water color or

texture etc This study give the accumulate point for the 12 topographic area

The 200 pollee included landscape professionals and public people

pollee just read landform simulation pictures did not know where topographic areas

are the 12 pictures represented In second questionnaire the same 200 pollee be

asked again but be told that represented topographic areas Itrsquos very close in the

twice questionnaire result To be objective the first result had adopted in this study

6Result

Table 61 The Key factor of Landform Quality of Sample Area

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

T 1 Yang-Ming Mt 246 495 3rd High Quality

T 2 Lin-Ko Platform 51 275 5th Low Quality

T 3 Sun Moon Lake 249 550 2nd High Quality

T4 Ali Mountain 368 725 1st High Quality

T 5 Cheng-Qing Lake 32 154 6th Low Quality

T6 North of Ken-Tin 133 422 4th Mid-low Quality

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

7

Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

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17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

4

uses GIS to determine uniqueness and variety The landscape character

classification process uses national digital databases to classify

vegetation naturalness water and landforms in an objective manner

The resultant hierarchical classification which is based on different

levels of generalization enables the classification to cope with the

different levels of perception that people experience Brabyn (1996)

also notes that a landscape character classification does not identify

quality and points out that such a classification needs to evolve as

the understanding of the nature of landscapes becomes more

sophisticated The purpose of this study is find quantification

assessment method of landform

2Methods

The concept of variance and standard division function as follows Every elevation value comparing with average of all elevation value then accumulating all deviation square is variance Thence the more elevation values of DTM the higher variance result The standard division is square root of variance value Which is comparable for large and small topographic area The variance and standard division function could be calculated from these elevation values of DTM of sample areas If one of standard division of sample area is high that mean itrsquos landform is diversity Possibly contains knife-edge peaks bluff valley or steep slop If one of standard division of sample area is low that means the landform is simply Possibly contains plain hill or slow slope

Function of Variance 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

Function of Standard Division 2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

3Process

In the method aspect of this study there are two separate approaches One is the DTM

mathematical approach the other is the public preference model

(1) Input Z-values from DTM of every sample area and run the variance

and standard division function by Microsoft Excel Software tool That

is first set of data

(2) Calculate average slope of every sample area by the slope

analysis tool of LANDCADD Software That is second set of data

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

5

(3) Accumulate sequence point by public preference survey of 3D landform simulation

picture of 16 samples area That is third set of data

(4) Compare the three sets of data epagoge measure character of high

quality landform

fig1 The Flowchart of Methods

4 Sample Area

In this study there are ten DTM data of topographic sample area

of Taiwan and The Yangtze River Basin that including volcano peaks

platform mountains gorges basin and hill etc All of them are

famous scenic area or familiar landform for people Every sample

area is same 10kmtimes10km square area(Every sample area is 10kmtimes10km) The spacing of X Y of DTM is 40 meters Every sample area has 63001

elevation values from DTM data The 6 sample area of Taiwan as

follows

(1) Sample Area T1 Yang-Ming Mt Area Elevation 200-950m Multi-peaks

volcanic landform is a famous scenic area

(2) Sample Area T2Lin-Ko Platform Area Elevation 50-250m Slow and plain

platform but eroded in peripheral area is a public familiar area

(3) Sample Area T3Sun Moon Lake Area Elevation 200-1000m Down-faulted basin

and two lakes in center is a famous scenic area The elevation of lake

area is measure from waters level

(4) Sample Area T4Ali Mountains Area Elevation 200-3000m Nearby plan of

south Taiwan is a famous scenic area

(5) Sample Area T5Cheng-Qing Lake Area Elevation 50-300m slow hills and

lake is a local scenic area

(6) Sample Area T6Northern of Ken-Tin Area Elevation 100-1000m low mountains

and hills area is a plain but public familiar area

Sample Topographic

Area

40mtimes40m DTM

XYZ data file

Grid

Surface

3D-simulation

TIN

Slop Analyze

Public Preference Survey

Data capture

Z-Value

2 Run Average slop

1Run Variance and Standard Division

Epagoge

character

of high

quality

landform

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

6

The 6 sample area of The Yangtze River Basin as follows

(7) Sample Area Y1 Mou Mt Area Elevation 20-410m slow and complicated hills

standing on Yangtze delta plain is a famous scenic area

(8) Sample Area Y2Zhong Mt Area Elevation 20-443m nearby Nanjing city

is slow single-side hills and a famous scenic area

(9) Sample Area Y3Huang Mt Area Elevation 350-1880m aggregate many edges

and peaks is a famous world nature heritage

(10) Sample Area Y4Lu Mt Area Elevation 20-1474mlocated in Boyang plain

aggregate many edges and peaks be listed as world gelogy heritage

(11) Sample Area Y5Xi-Ling Gorge Area Elevation 135-2150m had Steep and

continual valley the glamorous gorge of Yangtze River

(12) Sample Area Y6Wu Gorge Area Elevation 135-2606m had long and continual

valley the lengthiest gorge of Yangtze River

5 Preference Survey of landform

The 12 DTM data had render to 3D landform simulation pictures by LANDCADD software tool

There have some preference survey Theese pictures be ask rating sequence from best to worst

quality The preference object just includes landform not vegetation water color or

texture etc This study give the accumulate point for the 12 topographic area

The 200 pollee included landscape professionals and public people

pollee just read landform simulation pictures did not know where topographic areas

are the 12 pictures represented In second questionnaire the same 200 pollee be

asked again but be told that represented topographic areas Itrsquos very close in the

twice questionnaire result To be objective the first result had adopted in this study

6Result

Table 61 The Key factor of Landform Quality of Sample Area

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

T 1 Yang-Ming Mt 246 495 3rd High Quality

T 2 Lin-Ko Platform 51 275 5th Low Quality

T 3 Sun Moon Lake 249 550 2nd High Quality

T4 Ali Mountain 368 725 1st High Quality

T 5 Cheng-Qing Lake 32 154 6th Low Quality

T6 North of Ken-Tin 133 422 4th Mid-low Quality

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

7

Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

27

以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

5

(3) Accumulate sequence point by public preference survey of 3D landform simulation

picture of 16 samples area That is third set of data

(4) Compare the three sets of data epagoge measure character of high

quality landform

fig1 The Flowchart of Methods

4 Sample Area

In this study there are ten DTM data of topographic sample area

of Taiwan and The Yangtze River Basin that including volcano peaks

platform mountains gorges basin and hill etc All of them are

famous scenic area or familiar landform for people Every sample

area is same 10kmtimes10km square area(Every sample area is 10kmtimes10km) The spacing of X Y of DTM is 40 meters Every sample area has 63001

elevation values from DTM data The 6 sample area of Taiwan as

follows

(1) Sample Area T1 Yang-Ming Mt Area Elevation 200-950m Multi-peaks

volcanic landform is a famous scenic area

(2) Sample Area T2Lin-Ko Platform Area Elevation 50-250m Slow and plain

platform but eroded in peripheral area is a public familiar area

(3) Sample Area T3Sun Moon Lake Area Elevation 200-1000m Down-faulted basin

and two lakes in center is a famous scenic area The elevation of lake

area is measure from waters level

(4) Sample Area T4Ali Mountains Area Elevation 200-3000m Nearby plan of

south Taiwan is a famous scenic area

(5) Sample Area T5Cheng-Qing Lake Area Elevation 50-300m slow hills and

lake is a local scenic area

(6) Sample Area T6Northern of Ken-Tin Area Elevation 100-1000m low mountains

and hills area is a plain but public familiar area

Sample Topographic

Area

40mtimes40m DTM

XYZ data file

Grid

Surface

3D-simulation

TIN

Slop Analyze

Public Preference Survey

Data capture

Z-Value

2 Run Average slop

1Run Variance and Standard Division

Epagoge

character

of high

quality

landform

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

6

The 6 sample area of The Yangtze River Basin as follows

(7) Sample Area Y1 Mou Mt Area Elevation 20-410m slow and complicated hills

standing on Yangtze delta plain is a famous scenic area

(8) Sample Area Y2Zhong Mt Area Elevation 20-443m nearby Nanjing city

is slow single-side hills and a famous scenic area

(9) Sample Area Y3Huang Mt Area Elevation 350-1880m aggregate many edges

and peaks is a famous world nature heritage

(10) Sample Area Y4Lu Mt Area Elevation 20-1474mlocated in Boyang plain

aggregate many edges and peaks be listed as world gelogy heritage

(11) Sample Area Y5Xi-Ling Gorge Area Elevation 135-2150m had Steep and

continual valley the glamorous gorge of Yangtze River

(12) Sample Area Y6Wu Gorge Area Elevation 135-2606m had long and continual

valley the lengthiest gorge of Yangtze River

5 Preference Survey of landform

The 12 DTM data had render to 3D landform simulation pictures by LANDCADD software tool

There have some preference survey Theese pictures be ask rating sequence from best to worst

quality The preference object just includes landform not vegetation water color or

texture etc This study give the accumulate point for the 12 topographic area

The 200 pollee included landscape professionals and public people

pollee just read landform simulation pictures did not know where topographic areas

are the 12 pictures represented In second questionnaire the same 200 pollee be

asked again but be told that represented topographic areas Itrsquos very close in the

twice questionnaire result To be objective the first result had adopted in this study

6Result

Table 61 The Key factor of Landform Quality of Sample Area

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

T 1 Yang-Ming Mt 246 495 3rd High Quality

T 2 Lin-Ko Platform 51 275 5th Low Quality

T 3 Sun Moon Lake 249 550 2nd High Quality

T4 Ali Mountain 368 725 1st High Quality

T 5 Cheng-Qing Lake 32 154 6th Low Quality

T6 North of Ken-Tin 133 422 4th Mid-low Quality

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

7

Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

27

以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

6

The 6 sample area of The Yangtze River Basin as follows

(7) Sample Area Y1 Mou Mt Area Elevation 20-410m slow and complicated hills

standing on Yangtze delta plain is a famous scenic area

(8) Sample Area Y2Zhong Mt Area Elevation 20-443m nearby Nanjing city

is slow single-side hills and a famous scenic area

(9) Sample Area Y3Huang Mt Area Elevation 350-1880m aggregate many edges

and peaks is a famous world nature heritage

(10) Sample Area Y4Lu Mt Area Elevation 20-1474mlocated in Boyang plain

aggregate many edges and peaks be listed as world gelogy heritage

(11) Sample Area Y5Xi-Ling Gorge Area Elevation 135-2150m had Steep and

continual valley the glamorous gorge of Yangtze River

(12) Sample Area Y6Wu Gorge Area Elevation 135-2606m had long and continual

valley the lengthiest gorge of Yangtze River

5 Preference Survey of landform

The 12 DTM data had render to 3D landform simulation pictures by LANDCADD software tool

There have some preference survey Theese pictures be ask rating sequence from best to worst

quality The preference object just includes landform not vegetation water color or

texture etc This study give the accumulate point for the 12 topographic area

The 200 pollee included landscape professionals and public people

pollee just read landform simulation pictures did not know where topographic areas

are the 12 pictures represented In second questionnaire the same 200 pollee be

asked again but be told that represented topographic areas Itrsquos very close in the

twice questionnaire result To be objective the first result had adopted in this study

6Result

Table 61 The Key factor of Landform Quality of Sample Area

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

T 1 Yang-Ming Mt 246 495 3rd High Quality

T 2 Lin-Ko Platform 51 275 5th Low Quality

T 3 Sun Moon Lake 249 550 2nd High Quality

T4 Ali Mountain 368 725 1st High Quality

T 5 Cheng-Qing Lake 32 154 6th Low Quality

T6 North of Ken-Tin 133 422 4th Mid-low Quality

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

7

Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

27

以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

7

Table 62 The Key factor of Landform Quality of Sample Area of Yangtze River Basin

Sample Area of Landform

Standard

Division

Average of Slop

Public

Preference Quality of Landform

Y 1 Mao Mt 42 slop0-10 6th Low Quality

Y 2 Zhong Mt 52 slop0-10 5th Low Quality

Y 3 Huang Mt 386 slop60-100 1st Best Quality

Y 4 Lu Mt 378 slop60-100 3rd High Quality

Y5 Xi-Ling Gorge 364 slop60-100 2nd High Quality

Y 6 Wu Gorge 287 slop60-100 4th High Quality

7 Conclusions (1) It is very close relative in the variance and standard division of DTM

with landform quality The standard division could indicate landform quality

(2) The average of slope of topographic area could indicate landform quality too That had been described in landform inventory of VRM (USBLM)

(3) The variance and standard division of DTM have many applications If

compared standard division of DTM in different parts of one topographic area the

homogeneity or uniformity of one topographic area could be show It is useful for landscape

assessment or scenic area location (4) The statistics analysis of sum of DTM slop aspect and elevation class is

very close relative landform quality too The new approaches in future about this includes relative of standard division with average of slop study or relative of data capture of grid spacing of DTM with precision of standard division

Key words DTM landform geomorphologic landscape assessment

statistics variance

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

19

视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

20

23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

21

Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

22

部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

23

Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

24

探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

25

一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

27

以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究 Contents 论文目录 Title Page 标题页 01

Abstract 中英文摘要 03

Contents 论文目录 09

List Of Figures 图表目录 10

Chapter 1 Introduction 绪论 12

11 Introduction 前言 12

12 Research Rationale 研究原因 12

13 Research Objectives 研究目标 13

14 Relative Research 国内外相关研究 14

Chapter 2 Literature Review 文献回顾 15

21 Introduction 文献回顾引言 15

22 Landscape Concept 景观与视觉基本探讨 16

23 Landscape Assessment 景观美质评价理论 21

24 Geomorphology Concept 地貌景观研究 35

25 The Application of GIS与DTM数值地形应用探讨 42

26 Statistics amp Variance 统计学与变异值应用探讨 46

Chapter 3 Methodology 研究方法 50

31 Introduction 研究方法概述 50

32 Sample Selection 研究区样本选取 51

33 Survey Method 地貌偏好调查方法 57

Chapter 4 Research Results 研究结果(DTM) 59

Chapter 5 Preference Survey 地貌景观偏好调查 73

51 Introduction 偏好调查概述 73

52 Landscape Prefer in China 中国名山 74

53 Survey by Simulation 模拟直觉偏好调查 75

54 Survey by questionnaire 问卷偏好调查(专家法) 75

55 Survey by internet picture 网络照片数量调查 81 Chapter 6 Conclusions 研究总结 84

61 Research Conclusions 研究结论 84

62 Research Key Finding 研究创新点 90

63 Limitations of the Study 研究限制 90

64 Recommendations For Further Study后续研究建议 91

Bibliography 参考书目 92

APPDIX 附录

Acknowledgements 致 谢

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

9

图 目 录

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 20

图 22-2 眼球视轴剖面图 20

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式 22

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图 28

图 254-1DTM 模型与地形图结合应用 47

图 254-2 网格坡度分析推算说明图 47

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 47

图 254-4 四角网格模型 47

图 254-5 三角网格模型之一 47

图 254-6 图三角网格模型之二 47

图 31-1 DTM 资料处理流程图 51

图 31-2 研究方法流程图 52

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片 54

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 56

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型 57

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型 58

图 42-1 阳明山小区块标准差分析图 59

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图 59

图 42-3 林口小区块标准差分析图 60

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图 60

图 42-5 日月潭小区块标准差分析图 61

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图 61

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 61

图 42-8 茅山小区块标准差分析图 61

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 61

图 42-10 钟山小区块标准差分析图 61

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 62

图 42-12 黄山小区块标准差分析图 62

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 62

图 42-14 庐山小区块标准差分析图 62

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图 62

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 62

图 42-18 巫峡小区块标准差分析图 62

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图 65

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图 67

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 68

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图 70

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图 71

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

10

图 61-1 黄山景区图 83

图 61-1 黄山景观资源与区域景观分析图 85

图 61-2 黄山景观资源与小区块地貌变异分析图 85

图 61-3 钟山 10x10 与 5 x5 平方公里变异值采样比较图 86

图 61-4 坡度网格数分布曲线类型特征图 86

图 61-5 高程网格数分布曲线类型特征图 87

图 61-6 全部高程点排序曲线类型特征图 87

表 目 录

表 232-1 景观评价模式分类方式表 21

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表 29

表 234-2 VMS 景观资源敏感等级 30

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准 30

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表 30

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级 31

表 233-6 VRM 敏感度等级表 32

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表 33

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表 35

表 321-1 台湾地区样区特征表 53

表 322-1 长江地区样区特征表 55

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表 59

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 62

表 42-3 日月潭小区块标准差分析表 62

表 53-1 台湾地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 75

表 53-2 长江地区 6 处样区 DTM 模型偏好排序表 76

表 54-1 中国山岳景观偏好排序表(问卷调查法) 78

表 55-1 中国百岳景观网络搜寻图片排序表 81

表 6132-2 台湾地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

表 6132-2 长江地区 6 样区地貌景观量化评价表 89

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

11

DTM数值地形应用于地貌景观评价研究

林 雨 荘

第一章 绪论

本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之调查与评价研究以

Digital Terrain Modeling(本研究为利用网格量化方法应用于地貌景观之

调查与评价研究以 Digital Elevation Modeling(DTM)高程资料进行统

计分析寻求其有意义之量化特征值并对应于地貌景观特征 终目的

应用于地貌资源判读与景观品质评价

11 前言 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌

景观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用

之依据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的

欣赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS 新发展的

DTM 模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土

地资源调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存

等用途

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推

算也可以由现地实勘测量推算也可以将既有的等高线图经由 LANDCADD

应用程序描绘数值化后转换推算

12 研究原因

地理景观品质包括地貌形态植被色彩纹理组合比例连续完整性

等多项因子其中地貌形态占景观评价中之相当重要的位置（本文讨论亦

仅针对地貌形态项目）人对地形景观之视觉偏好大多着重于地形的主题

性坡度陡峭性轮廓的层次性过去对地形景观评价可以由经验或游客

偏好之调查统计归纳出来譬如桂林与黄山的多山峰多棱线地貌长江三

峡的陡峭切割地貌庐山之多层次山棱线地貌泰山之平原拔矗相对高差

等多与地形的高程差异有关然而人类视觉对地形地貌为 3D 立体多元接

收很难定量化于是地貌景观品质评价无法完全客观

目前国外较常用之景观品质评价方法有下列数种 (1)美国土地管理局

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

12

(USBLM)的视觉资源管理方法(VRM) (2)美国林务局(USFS)的视觉管理系

统(VMS) (3) 李奥波(Leopold)的视觉品质评价方法 (4)林顿(Linton)

的景观评价方法等这些方法大多以地形是否起伏显着坡度是否陡峭

(60～30～0)等定性方式作为景观品质之描述仍较欠缺量化之依据

尤其坡度是否陡峭一项均以目测或地图上概略计算缺乏有效可信之方

法

对于环境景观影响评价而言开发行为执行与否关系许多方面之实质利

益或冲击影响客观量化之依据尤其重要除非开发行为之前背景景观品

质有充分客观之评价方法然后对于开发行为有可信赖之定性定量评估

否则难以让受影响之公众信服

对于较大范围之区域景观调查或分析地貌景观之全面踏勘有其困难

或者受限于地形可及性或受限于观景空间视域不足难以评价分析目前

必须依赖有较多经验之专业人员根据地形等高线与地质判读推测亦难全

面做到客观

13 研究目标

本研究尝试将地貌景观品质以数学方法客观量化包括高程变异值与标

准差分析坡向方析等方式观察其数值与统计图形特征归纳景观品质

评价可参照之客观量化之依据建立创新技术之基础模式

更进一步本研究将尝试将地质地貌景观之基本发育类型譬如石灰砂

岩地貌花岗岩地貌变质岩地貌河川峡谷地貌等分别探讨分析研究

其高程变异值与标准差分析数值特性

虽然地貌景观品质仅为综合景观品质之一部分但是将来相关后续研究

再与卫星照片判读景观生态分布与区域地质资源分布等迭图综合将可逐

步建立客观区域景观评价之完整体系

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定仅

由 Z坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵网

面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z坐标可以计算出坡度与坡向

统计变异值函数原理系将地形样区的每一个高程值与总平均值比较将

每一个差值平方再累加所以地形样区数据点愈多变异值结果将愈大

如果将变异值结果再开平方将还原显示地形样区的多样化指针数字

本文假设某个地区地貌景观相当多样多高山峡谷坡度陡峭则变异值

标准差指标高如果该地区地貌景观平淡坡度平缓则变异值标准差指标

低

本文假设变异值标准差指标值与该地形样区平均高程高低影响很小平

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

13

缓的高原台地标准差指标值可能比坡度陡峭的丘陵还低变异值与标准差

指标主要显示该地区的地形多变程度

本文假设标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因此大面积的

风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比较非矩形

区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地形多样化指

标

本文假设不同之地质标准差可显示各个特定范围的地貌多样化程度因

此大面积的风景区与小面积的风景区均可以标准差作为地形多样化指标比

较非矩形区块或依自然地形划设的不规则几何形之风景区都可以显示地

形多样化指标

本研究主要目的为提出一个创新方法mdash利用 DTM 变异值分析作为地貌景

观品质的量化方法尝试运用该创新方法运用于区域景观分析

应用本研究之 DTM 高程之标准差运算方法对于大范围地理环境之景观

品质评估或风景区选址规划甚有帮助只要取得 DTM 高程数据使用

Microsoft Excel 程序之标准差运算甚为便捷

惟 DTM 高程之标准差运算结果是否确可反映地貌景观品质(不包括植被

水体等元素)需要更多地理样区分析运算与游客地貌形态偏好调查结果来

验证

14 国内外相关研究

DTM 相关研究于 1960 年代遥测与 GIS 应用后才逐渐发展至目前相关研

究大多探讨数学模型或DTM仿真分析尺度与正确性的问题或与水文或DTM

地貌分形相关经检索与本文研究方向较接近的论文有下列数篇

The Geomorphological Characterisation of Digital Elevation Models

by Joseph Wood PhD Thesis 1996 UK 作者将数种不同的地貌发育

与水文形态 DTM 模型以变异值函数分析着重在数据取样尺度与地貌形态

差异目的在求取不同形态的参数值

Modeling Elevation Uncertainty in Geographical Analyses by Charles

R Ehlschlaeger and Ashton Shortridge 1996USA 两位教授研究从已

知及较精确的小块样区 DTM 模型推导大面积与未知的粗略数据 DTM 模型

验证变异值等多种数学方程式

Geomorphometric Measures for Digital Elevation Models 日本教授

Michio Nogami 尝试建立数学模型并将 DTM 地貌特征归纳为 point

window与 drainage-basin 三种形态特征分析形态与数据类型之关系

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价 2002周买春黎子浩等采用

arcinfo 软件的哈奇逊法与不规则三角网插值法比较水文地貌精度

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

14

第二章 文献回顾

21 引言 文献回顾综合过去前人研究成果引导到本主题研究核心问题

地貌景观研究跨越许多学科或藉助许多学科的基础概念尝试探讨新的方

法路径本项研究目标为DTM数值地形应用于地貌景观评估研究以景观与视

觉原理景观美学景观分析评估理论为起点以地貌景观研究为主要目标

藉助地理信息系统DTM数值地形模型模拟与数据收集之新技术及统计学变异

分析方法因此文献回顾中以六个单元分别探讨六个知识领域的主要概念

萃取及综合前人研究成果

(1) 景观与视觉原理

探讨景观基本概念并从地貌学生态学人文与美学厘清景观主要意义

并从视觉生理学与视觉观察原理探讨人类对于地貌景观的可视能力与环境

相对关系

(2) 景观分析与评价

阐明景观评价之意义探讨过去的各学派景观评价方法理论比较其定性

定量方法与优缺点并综合研提适合本地区的景观评估方法与流程

(3) 地貌景观分析

由岩石组成角度探讨山岳地貌景观之分类综合归纳中国名山之景观类型

并探讨受偏好地貌景观的主要因素

(4) GIS 与 DTM 数值地形应用探讨

讨论目前地理信息系统的原理与技术探讨地形数据数据之特性与推演应

用之可行性

(5) 统计学与变异值应用探讨

讨论统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数并

探讨地形高程数据之采样与分析意义

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

15

22 景观含义与视觉观察探讨

221 景观的含义

人类视觉所接受的地表景物称为景观中国古代称「山水」「风景」或「风

水」人类走出森林活动于草原对于环境中许多山水风林仍存在

着崇高感敬畏神秘探求因此许多族群对于生活邻近的山岳有「圣山」

「鬼湖」的崇拜「山水」提供生活资源也带来灾难登高望远寄情山水

可以获取幸福感反璞自然归隐山林可以逃避社会压力李白「五岳寻仙

不辞远一生好入名山游」陶渊明「少无适俗韵性本爱丘山」都是有关

山水风景的描述从唐宋以来的山水绘画更表达了许多理想的风景形式 英文 landscape 风景画山水画等同于rdquo picturesque 风景如画的用来表达地

形与地表覆盖物所构成的视觉形态或环境整体的印象近代中文与日文都使

用rdquo景观rdquo或rdquo地景rdquo新名词来对应解释rdquolandscaperdquo与东方传统的山水或风景的

概念 韦伯大辞典定义「景观乃是眼睛一次视域所见的广阔自然风景或一个区

域地貌元素的集合体更明确的描述景观构图之形成应包括视点(观察者)

主要的观察对象(观察距离与位置关系到观赏纹理特征的详细度与视角的开

阔度)观察者的周遭环境(也就是近景或前景组成)观察对象的周遭环境(远

景或背景组成)等(日本景观用语词典 1990)

近代以来景观被赋予了不同的内涵主要有地貌学概念上的景观生态学

概念上的景观人文意义的景观与美学意义的景观

1) 地貌学意义的景观

德国地理学家认为ldquo景观rdquo用来描述环境中视觉空间的所有实体不局限

于美学意义并且从科学的角度去分析它们在空间上的分布和时间上的演化

19 世纪中叶自然地理学家洪堡(Humboldt)将ldquo景观rdquo作为一个科学名词引

用到地理学中来并将其定义为ldquo某个地球区域内的总体特征rdquoldquo景观rdquo

一度被看作是地形(Landform)的同义语主要用来描述地壳的地质地理和

地貌属性以后俄国地理学家又进一步发展了这一概念把研究生物和非

生物这一景观整体的科学称为ldquo景观地理学rdquo(landscape geography )(俞

孔坚 1987) (毛文永 2004)

地貌学概念上的景观研究地球表面高低起伏的地质组成型态特征空

间结构及其发生发展变化的规律包括地质构成与外力侵蚀堆积气候变迁

与人类土地使用的影响应用于自然灾害的趋避与环境资源的有效利用与可

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

16

持续利用(杨达源 2001) 地理学的观点常将景观分类为自然景观(地形景观地质景观植被景观

气象景观水体景观)人文景观(产业景观城乡聚落景观文化景观人

为构造物景观)

2) 生态学意义的景观

生态意义的景观关切地表环境演变过程与区域类型包括空间结构地域

分异地理过程与生态过程对人地相互作用关系进行应用方面的研究以

可持续空间格局的研究为热点内容包括景观时空尺度景观结构的镶嵌性

生态流的空间聚集与扩散景观演化与景观价值等

国际景观生态学会 (IALE mission statement 1998) 定义景观生态学

是对于不同尺度上景观空间变化的研究它包括景观异质性的生物地理和

社会的原因与系列无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科

可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉如景观生态美学生态经济学

与环境伦理学等(肖笃宁 1998)

北美生态学家 Dansereau曾提出在环境诸因素及其相互关系的高级整

体和生态水平上进行景观的研究并主张用ldquo人类生态学rdquo来研究人类对景

观的影响他把人对景观的认识和冲击理解为一种循环的和控制的过程并

用ldquo意识景观景观rdquo的概念来论述从自然到人从无意识到有意识和从景

观知觉到景观设计的过程(毛文永 2005)

3)人文意义的景观

人文意义的景观从目前可见的历史遗存追溯过去人类活动的轨迹包括

产业发展工艺美术精神信仰族群迁徙兴衰等实体与空间的纪念物主

要应用于保存维护提供现代与后代人类社会的重要经验资产

人文意义的景观不一定是实体的可能是精神向度的譬如积累某个族群

千百年的生活环境经验或以某种信仰思维和行为准则等反映出来的意念

譬如生活居住的空间尺度或生产型式的布置或风俗祭典的特征从人文

社会角度看景观美质的价值判断可能取决于自然属性适应人类社会生活需

要的程度和性质符合生活实用性的譬如描述宁静丰足的桃花源流着奶

与蜜的土地象征健康与安全的青山绿水受崇拜的高耸山岭或可记忆定位

的地景特征

人类对理想环境或理想景观模式的认同与形成是建立在其民族文化生

态经验和人类对普遍的生态经验的认同基础上的并以某种信仰思维和行

为准则等等反映出来文化层次上的景观是深藏在人类意识中的对理想景观

的追求它以诗歌绘画音乐以及园林艺术建筑景观等形式反映出来

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

17

它也以某种信仰民俗禁忌甚至迷信形式出现景观文化存在于人的内心

深处它与一个民族或一种文化的哲学思想紧密相关由某种哲学思想产生

又体现某种哲学思想的含义(俞孔坚 1998) (毛文永 2005)

4)美学意义的景观

自然的美主要表现在形式美地貌景观的美是具体的以其具体的形象吸

引着人们的注意它可以表现为怪石嶙峋飞瀑直下的山水也可以是植被

茂盛春意盎然的大地具有不同类型的魅力由于美有着具体物质形式的

客观形象它才是可以感知的景观美从内容上说景观美是显现在感性

形式中的人的本质力量从形式上说美是显现人的本质力量的感性形式

广义地说形式美就是美的事物的外在形式所具有的相对独立的审美特性

因而形式美表现为具体的美的形式狭义地说形式美是指构成事物外形的

物质材料的自然属性(色形声)以及它们的组合规律(如整齐比例对称

均衡反复节奏多样的统一等)所呈现出来的审美特性自然界中的普遍

性的形式就是规律因而狭义的形式美是指某些既不直接显示具体内容

而又具有一定审美特征的那种形式的美通常所说的形式美主要是指后堵

即相对抽象的形式美当抽象的形式美体现为--个具体事物的外形时它的

审美特性也必然随着该事物的社会内容及其在整个社会生活中的客观地位而

转移

宋朝画家郭熙说山近看如此远数里看又如此远十数里看又如此

每远每异所谓山形步步移也山正面如此侧面又如此背面又如此

每看每异所谓山形面面看也如此是一出而兼数十百山之形状可得不

悉乎 山春夏看如此秋冬看又如此所谓四时之景不同也山朝看如

此暮看又如此阴晴看又如此所谓朝暮之变态不同也如此是一出而

兼数十百山之意态可得不究乎

由于远近方位四季朝暮阴睛等自然条件的变化同一座山的审美

情态也就产生了变异从而给人以不同的审美感受从美学意义上看景观

关切的是形式变异与心理转化

对自然地形地物的观赏和对其美的再现主要从人类生理体验与心理经验

推演的品质或价值判断分析视觉对于形状质量色彩移动等的接受与

分辨能力并探讨安定平衡协调次序组合等精神感受的好恶

222 视觉观察条件

在多远及在何种光线之下我们可以看到景观目标物体科学家认为视觉

观察的敏锐度有数种不同型式侦测察觉及鲜明度(Schiffman 1982)例

如一栋 5层楼高的建筑物在一般情况下在 40公里处仍然可以被看到(察

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

18

觉到)

鲜明度是指在整体型式中可以区分个别元素这是直接与设计的表面质感

有关科学家做过的实验室判定标准约为 2-3在空旷平原上如果很远

处兴建了一座建筑物建筑物量体占了视觉接受面域超过 2-3大小大部

分的人们都会看得见这座建筑物 大的对比是发生在明暗的物体并置时

所以日出与日落时山棱线的视觉印象特别强烈三峡观景或桂林漓江山岳

轮廓印象特别强烈

1) 观察的距离(近景中景与远景)

人的眼睛焦距的适应性调节大约为 10公尺可以观察物体 远可达 1000

公尺(有立体感的视觉观察)譬如山岳的多条立体棱线形状山岩植物与

地貌特征的空间相对关系

我们根据眼睛观察能力可以将空间视域区分为近景中景与远景

视觉近景(或前景)一般情况为 0-100公尺可以清楚观察物体的表面结构

颜色形状与质感譬如植物花卉岩石纹理砖瓦材质与样式等

视觉中景一般情况为 100-600公尺可以清楚观察地貌上的景观特征譬

如树林聚落山岩形状及地貌特征中景对于地貌景观的可见度 为重要

我们依据中景来欣赏风景的整体构图山岳棱角峡谷峭壁冰雪覆盖观

察森林溪流人为设施的空间相对关系九寨沟之美因为山谷空间把我

们的注意力都收束在视觉中景上视觉接受不断的重新组合近的森林水瀑

溪流聚落的构图

视觉远景(或背景)由地平线控制在某些茂密植被遮蔽的景观环境视觉

远景可能看不到由于大气中的碳粒子吸收光使天空转成灰蓝色使远景的

地貌景观特征不易分辨这时候我们主要的视觉注意力会落在明暗对比较强

的山棱线轮廓上(Richard C Smardon等 1985)

不同的地理区域对于视觉近景中景与背景的距离区分可能不同譬如中

国北方与南方高地与平原由于光线与环境条件不同眼睛的分辨能力也

会受到影响譬如在黄山没有云雾阳光普照时能见度良好中景距离大约为

80-800公尺但是水雾多时中景近景的辨识距离都跟着拉近黄昏时光

线变弱也会影响中景近景的辨识距离因此视觉景观分析 好根据当地环

境的实际情况设定近中远景的视域距离而不是采用单一尺度来决定

2) 观察的位置(上位中位与下位)

地表的起伏直接影响到视觉的空间能见度所谓「见树不见林」前方的景

物遮蔽了后方的景物前方的小丘遮蔽了后方的溪谷为了更完整的理解景

观环境类似鸟瞰视角描述观察三维环境的地表面是必要的

观察者环境的物理性质与地形相似近景物体譬如行道树或房屋遮蔽了后

侧景物大气中迷蒙的水气或光线强弱也抑制了光的传播移动的观察者

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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视觉上连续不断的接受印象不断的组合放入记忆知觉上将会选择焦点特

征并且自动判断忽略他认为不重要的景物因此观察分析中常划分为静止观

察者和移动观察者后者假设观察者沿着特定路线移动或接受高度复杂的

刺激静止观察者的有效观察圆锥将比较完整接受或注意到地貌元素就比

较多一个典型的风景观察水平距离大约是垂直高度的 23((Richard C

Smardon等 1985))

同样的一个地貌景观区同样的视觉观察距离观景者位置的高度影响到

接受入视觉印象的内容丰富度不同注视关切的目标也不同

所谓「登高望远」「欲穷千里目更上一层楼」「登泰山而小天下」都说

明观景者上位置高可收纳地景元素多被遮蔽的景物少容易取得全景景观

观景者更能够把地景元素进行三度空间的理解也更容易产生视觉满足感

提高心理的自信

观景者下位由下仰望可收受的视觉元素丰富度减少看到的景物受到

局限容易取得框景式的覆盖景观或封闭景观由下仰望视觉上容易被高

耸的地貌所震慑人的心理显得渺小由下仰望收受到强烈的视觉印象

山壁或景物容易围成空间感围绕空间的长宽与高度影响到景观的品质「一

线天」「天坑地缝」大小三峡桂林漓江都属于这一种景观类型

观景者中位(常位)正常往前望容易确认地标特征与观察者自己的安全

方位容易关注景观的构图与层次感近中远景都在视觉的构图中所

以期望近景与中景都有适当的比例不至于遮蔽了远景在平原上或乡间道

路行走或驾驶汽车或搭乘火车大多以观景者中位观察辨识地貌环境容易

取得焦点景观或特征景观

图 22-1 眼球视觉锥体角度图 图 22-2 眼球视轴剖面图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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23 景观评价方法探讨

231 景观评价之意义

根据韦氏大辞典评估(Evaluation)一词之定义为对事物的价值品质

重要性数量程度或状态加以检视或判断也等同于rdquoEstimaterdquo由于

景观你属非实体之类较无法直接予以量化故常造成因个案或专家不同之

价值判断而有不同之见解国外所谓景观资源评价主要是将环境中之景

观资源经由人的价值判断(主观或过去经验累积)予以描述并反映其特

性与价值予以系统化管理与保护依过去之研究报告显示人在环境知觉中

以视觉占的比例 高约 87 故一般景观资源评价均以视觉为主(Richard

C Smardon等 1985)

近代以来人们即重视景观描述与设计基于不同目的范围推理及实

用性发展出不同类型的景观资源评价方法后人常依研究目的或研究范

围或评价对象或研究内容或研究理论或使用方法或数据处理过程

或操作工具或评价技术或环境状况或景观单元划分方法等将景观资

源评价方法加以分类归纳 Kaplan(1975)认为景观评价是一种确认景观可能为人所享受的程序

(Hull1989)认为景观评价是人们注意及有兴趣于整个他们身处之景观而植基

于他们对于景观的视觉品质 232 景观评价方法归纳 表 232-1 景观评价模式分类方式 数据来源Smardon RC JP Felleman 1986

研究学者 专业的 行为的 人性的 Daniel and Vining (1982) Penning-Roswell(1981) Porteous (1982) Punter (1982) Zube Sell amp Taylor(1982)

生态学专业美学 专家直觉统计法

设计者 视觉品质 专家法

精神物理法心理学 偏好

实证主义者 景观知觉

精神物理法认知法

现象学 --

人文主义者

景观解说 体验法

图 232-2 人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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Zube 等人 1982 年根据人类与景观(环境呈现的景观)互动之简单模式参

见图 242-2探索人类与景观相互影响后产生之结果归纳成四种景观评价

模式 (1) 专家学派(expert paradigm) (2) 精神物理学派(psychophysical paradigm) (3) 认知学派(cognitive paradigm) (4) 体验学派(experiential paradigm)

1) 专家学派(The Expert Paradigm) 专家学派强调形体线条色彩和质地 4个基本元素在决定风景质量时的

重要性以丰富性奇特性等形式美原则作为风景质量评价的指标也有

的以生态学原则为评价依据参与风景评价的是少数专家他们在艺术生态

学及资源科学方面都有很高的素养

Zube 等人(1982)汇整美英加荷四国二十份期刊1965 年至 1980 年

间发表的文献中发现探讨景观知觉的文章有 40系采用专家模式(Taylor1987) 本模式之理论基础在转化美学的知识用以评价自然美质并且以生态

学的观点评价未经人工改变的生态体系 此模式建构在一些景观形态的描述可自景观与人类互动中产生并期望

这些特质引导出真正之景观特性从而指出艺术家作家自然资源经营者

景观设计师及生态学者等曾接受正规良好的专业训练且具备高度观察能

力的人经由规划的术语(如形平衡对比特色生态原则之变化污染

冲击之控制)或自生态学或资源经营的角度评价景观属性并认为由专业人

士对环境知觉美丑的经验远甚一般人(一般大众虽可从教育中获致评价经

验惟实质上的缺憾限制了正确的判断)换言之评价者为一具有专业技能

的群体其所定的景观判断可提供他人采用 Wright(1974)指出使用本方法必须具备两项要件 (1)应以一群人评价景观(2)人们给予的意见不可违反常态本模式多使用在林地河川流域农村计划

户外游憩区河域美质及城镇景观等区域 归纳至专家模式之景观评价方法者有Fines 1968Leopold 1969 Litton

1968Laurie1975 Smardon 1975 USDA 土地管理部USFS 林务局 1974 USDI 1980 等 2) 精神物理学派(The Psychophysical Paradigm)

Zube 等人根据资料指出35的景观评价方法系采用精神物理模式 本模式系以刺激反应的心埋学理论为基础将环境景观视为刺激之一

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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部分个体不经过认知过程即直接产生对环境景观之反应把风景-审

美的关系看作是刺激-反应的关系以群体的普遍审美趣味作为衡量风

景质量的标准通过精理物理学方法制定一个反应风景-美景度关系的量

表然后将这一量表同风景要素之间建立定量化的关系模型－-风景质量估

测模型本方法重要的假设在环境提供这些刺激观察者在接受景观或景观

因素之刺激后不假思索的反射出个人的景观知觉价值此即为观察者接

受刺激的行为特征 本模式系以资源本身为评价要项采用水体植被地形(terrain)覆盖

人类活动结构物等稳定具体五大容易分辨的景观名词(Crofts 1975)在

人类与景观互动之简单模式中景观扮演主导的角色观察者(一般社会大

众或非专家之特定群体)被动的接受环境刺激产生环境知觉反应针对存

在的景观因素及显现特征依不同景观分类与分级方法予以比较分析藉

以预测社会大众的景观知觉向度并将结果提供给经营者管理经营资源之

用受限于经费人力与时间本模式常用模拟 (simulations)或替代品

(surrogates)处理景观评价事宜但是使用以上方式无可避免地常造成干扰

例如照片仍旧是静态画面其亦无法显示当地实体情境 参与性摄影(participant photography)为近日广泛采用的调查法之一经由

一群使用者(非专业人士)未经引导而自行拍摄提供经营者一组实用且敏感

性的结果藉以了解何处景观曾被游客注意(Hull 1989)此模式多半用在小区

域的森林景观计划森林树种或形态乡村景观经营户外游憩场所和人

为及自然景观之比较等例如 Q-Sort 法(Pitt amp Zube1979)SBE 法(Scenic Beauty Estimates)PC 法(Paired Comparison)(杨宏志 1989)

3) 认知学派(The Cognitive Paradigm) 认知学派把风景作为人的认识空间和生活空间来理解主张以进化论的思

想为依据从人的生存需要和功能需要出发来评价风景(景观生活环境) Zube 等人(1982)报告指出 17的景观评价方法系采用认知模式认知模式

认为人类系透过过去的知识主动寻求信息的动物 (Kaplan and Kaplan1978)其理论基础乃利用心理学认知的经验例如知觉搜集组织理解维持

个性等导出此一模式换言之即认为人们不仅被动的反应环境的特征(例如

精神物理模式)并且主动的选择具有价值的景观继与心中原存的知觉信息

例如过去的经验以及后天学习过程中附加的文化社会经济等)比对后

建构出当时的景观价值 此模式施测对象为一般大众不同于精神物理模式的地方是它不但讨论景

观之实体且更强调景观中复杂神秘自然度期望庇护等成分采用

的评价字眼多大以神秘性排拒性易辨性破坏性可认同的期待和危

险等

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Kaplan(1976)指出此模式假设在(1)在确定及不相冲突的情况下产生偏好

(2)适度的刺激才能产生偏好上景观评价系藉过去的经验提供一个参考范

围在 Kaplan的模型中不但反映了人的自我保护本能在其风景评价中的重

要作用同时还反映了人是作为一种高智能的动物出现于自然环境中的他

不会只满足于眼前的生活空间（景观）的安全和舒适他还要利用种种景观

信息去预测探索未来的生活空间所以 Kaplan认为风景的质量决定于风

景的两个特性可解性 (making sense)和可索性 (involvement)

前者反映了人对于景观的安全的需求后者反映了人对于未来的求知欲

Ulrich 的理论则融进化论美学思想和情感学说于一体试图通过生理测试技

术（如脑电图心电图）来测定人对于特定地貌景观的反应和评价从而克

服了语言表达对风景评价结果可能带来的误差(杨宏志 1989) 在人类与景观互动模式中强调人们认知过程的重要性并认为人们具有

筛选景观刺激的能力透过对美感的选择予以评价景观面则注重信息传递

之有效程度经由复杂独特性连贯性神秘自然程度等景观意义予以

描述由人类与景观互动产生了人类情绪或美感以及个人的满足等结果 本方法主要目的在比较不同特性不同区域的人们对于景观所感受的知

觉态度及敏感性透过过去的经验期望和社会文化因素等作用呈现不

同的差异 本模式常以语意差异法(semantic differential)因素分析 factor analysis)

多元尺度分析 multi-dimension scaling method)多元回归分析(multivariate multiple regression) 主成分分析(princepal components)等方法 认知模式常利用成对的形容词语对将景观评价视为人类意图建构的组合

体探索景观究由那些向度所组成此优点在以集体分析与评价取代了个

人主观之判断 归入认知模式较有代表性的是英国地理学者 Appleton他在 1975年提出

瞭望-庇护(Prospect-refuge)理论美国环境心理学者 Kaplan夫妇提出

风景审美模型(landscape reference model)和美国地理学者 Ulrich 的

情感唤起(affectivearousal)反应理论Appleton理论强调了人的自

我保护本能在其风景评价过程中的重要作用等(杨宏志 1989)

4) 体验学派(The Experiential Paradigm) 体验模式把景观作为人类文化不可分割的一部分用历史的观点以人及

其活动为主体来分析景观的价值及其产生的背景本模式的重点不在研究人

类亦不在探索景观因素或其特征属性而在了解人类与景观两者互动产生

的心理体验换言之人类不仅仅在观察而是主动的去参与环境所提供之

各种活动经由活动产生景观价值 比模式提供了描述个人或团体与景观间之互动关系此不同于体验模式仅

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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探讨人类一方亦不同于专家或精神物理模式仅探讨景观特征其研究的范畴

包括了自然的活动景观了解程度社会与文化情况等寻找的亦非单纯的

美感景观而已(Smardonet al1986 p383) Meining(1976)曾列出十种观察景观的方法分别为自然栖地人为设施

系统问题丰富意识暗示价值历史地点美感 由于人们常受意图需要知识能力文化判断方式等左右且本模式把

人类扮演成一个主动寻求创造的角色(事实上人们尚未拥有观察景观的能

力亦未获得充分的讯息判断来景观)而使研究结果譬如所用的准则是熟

稔性社会空间景观型态等成为一个尖端或者难解之体验(peak or transcendental experience)而类似宗教之体验或成为一种创造性之工作

例如艺术文学音乐或工艺故本模式抽离出之因素很难用在经营管理

规划设计实务上 以上四种模式特性皆具备严谨的知识体系例如有美感的科学的实验

的认知的以及体验的要求专家和精神物理模式着重规划设计的重要性

并且重视解决景观经营利用等实际问题而认知或体验模式则在探索真正的

景观价值较偏重理论的研究(Smardon et al1986P384) 233 景观评价的课题 1) 强调原始性的价值

一般人观赏山岳地貌景观期待它的自然性原始性没有人为干扰的

譬如庐山与黄山庙宇旅馆气象站等人为设施建造多了原始性降低

景观美质就下降1933年以后美欧等国使用了原野景观(wildland)这个新

名词来定义自然原始的景观定义为在没有人为破坏维持原状的自然环境

原始性稀有性得地貌景观的视觉观赏价值很高甚至有生态或科学上的价

值一般是保护优先于游憩目的因此类似黄山九寨沟张家界等有高度

原始性观赏性的景观任何人为或游憩设施的设置都要非常慎重

自然稀有的地貌景观的评价大多是以专家法及群众法来进行专家法地理

景观美术旅游等受过训练的专业人士进行分项评分群众法通常是使用

者或是有兴趣的团体透过问卷填答统计分析来判断景观品质或分类分级

2) 定量与定性方法探讨

描述整体的景观可以使用定性方法可以找出群众对原野环境的知觉特性

但是精确的景观美质评估 好有量化评估模式及景观反应判断标准

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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一般的量化评估是群众经由风景照片刺激来判断景观品质

Clawson们(1959)所提出的ldquo旅行成本法rdquo(travel－cost)它是假设一

个地区的吸引力是可以由有多少人来玩及他们到这里花了多少成本来评估

评估 研究者希望从中找到群众是如何评估非市场资源譬如将景观美质货币

价值化一般称之为ldquo愿意支付价额rdquo(Willing to Pay)或条件评估法

(Contingent Valuation Method)受测者会被问到在原野环境游玩或在某

种特殊状况(如景观品质下降拥挤)愿意付出多少钱条件评估法应用在自

然(原野)地区美质的报告有 Brookshire et al(1976)及 Boyle and

Bishop(1984)

3) 语义及视觉方法探讨

视觉方法是利用照片及素描来描述及表现景观比文字叙述的语义方法更

能够再生视觉景观讯息譬如美国林务局(US Forest Service1974)及土

地管理局(Bureau of Land Management1980)所发展的视觉经营管理(VRM)

方法他们同时运用文字语义描述及视觉表现方法来传达有关他们景观评估

程序的资讯

群众法主要是以视觉方法来表现及描述原野地区的环境因为视觉影像是

较容易为大众所了解与反应的以照片绘画透视图或模拟可以精确的描

述一般影像给受测者照片取样通常是较现地勘查便宜

虽然以视觉方法来表示景观意象是群众法中较普通的方法但将之用在原

野地区视觉分析却较少 (Chenoweth 1984)进一步改良的ldquo游客摄影rdquo或

参与式摄影这是在受测者进入特定景观区时给予相机及问卷受测者被

要求对研究区内增加或减少景观美质的事物摄影并写下空间所表现的特征

名称并评估此特征对景观美质影响程度 后是评估整体景观美质景观

特征由受测者自己选取的群众的看法可以很快在这里决定参与式摄影者

可能忽略或增加了综合评估者的景观项目 后文字描述与照片提供了使用

者定义的特征这是由大众定义群众知觉而不是综合评估者或统计回归分

析预测得来的

以文字来描述及表示环境也有很多方法对于原野景观的描述与分析是由

许多学科共同发展而来的包括景观地理地形地貌心理艺术史及美

术哲学等由这些学科的术语与方法组合转换到景观评估这个新的领域内会

产生一些偏差然而这种跨学科的参与也对这个领域有相当大的价值但由

于对自然环境描述的差异所以会有沟通上的问题

景观规划师及设计专业者是倾向于以美学特质来描述景观是综合观察到

的而不是清楚的直接描述景观元素的一个景观抽象特征表

环境心理学家及其相关专业者是倾向于以抽象概念来描述原野景观这些

术语通常是由景观观察者所引发出来的情绪反应评估这种一般是称作心理

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

26

描述它的术语是隐含着景观在观察者身上的心理影响换句话说观察者

对景观的感觉可能是像和谐的一致性的统一的复杂的或神秘性(毛文

永 2005) (杨宏志 1989)

4) 可信度及有效性探讨

Appleyard(1977)曾提出了自然地貌景观几个实用性原则如下

(1) 具精确及真实性 (2) 易于理解及评价 (3) 程序容易参与 (4) 符

合成本效益 (5) 方法具有弹性适用于不同的景观型式及状况

Bagley et al (1973)Craik and Feimer(1979)Daniel and Vining(1983)

等综合了自然地貌景观的评价方法的选择的原则

(1)信度(reliability)方法应用在相似的状况或由不同人操作都会

产生相近的结果

(2)效度(validity)方法的测量必须要将美质现象包含在问题中

(3)敏感性(sensitivity)方法必须有能力区分评估研究者关心的目

标或分辨研究主题间之区别及差异性

(4)通用性能够适用在不同的景观型式及状况某些模式不经修正并

不合适应用在各种不同的景观型态和状况上尝试发展一个地区性

的评价模式而非去寻求一个放诸四海而皆准之准则(Dearden

1981)如此非但在费用上节省且可提供许多检测的机会以及

参与许多专业人员之判断并避免评价者主观的判断导致评价结果

无效

(5)实用性(Utility)方法必须对规划及管理产生有用的资讯它的

解释必须是明确的而不含糊的一个好的系统尚需顾及操作系统之

应用性即在经济(人力经费)时效简化(简单迅速)上考量

(6)概括性(generalization)技术及结果必须很容易被其它的群众理

解

234 VMS 与 VRM 评估模式回顾

过去 30 年来美英等英语系国家 普遍采用视觉管理理论如视觉管理系统

(Visual Management System VMS)视觉资源管理(Visual Resource

Management VRM)等理论架构为本研究范围之景观资源评价与管理

景观资源评价脱离不了主体(景观)客体(观景者)及三者所处之环境(观景

环境)等三者特性及相互关系之探讨与研究景观主体系指景观之实质组成元

素或非实质元素等而客体系指观景者之特性对景观所产生不同价值观之判

断而观景环境系说明观景者经由实质环境或活动造成与景观之关系如于

上位常位下位观赏景物或步行观赏序列变动性景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

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以下主要描述美国农业部林务局之视觉管理系统(VMS)与内政部土地管理

局之视觉资源经营 (VRM)

1) 视觉管理系统 (Visual Management System VMS 1974)

此视觉景观经营之基本概念系由李顿 (Litton) 理论发展而来其主要

将视觉资源分别以实质景观特征分类与敏感度等级决定视觉景观之经营管理

目标

土 地 调 查 成 果

图 234-1 VMS 视觉资源经营作业流程图

景观品质评价 (Scenic Quality)

系依景观特性或组成元素之变化因子或多样性加以分级(见表 234-1)

并于透明纸上标明各级资源之区位及分布面积

视觉敏感度等级(Sensitivity Level)

系指人们对景观品质之关心程度且依区域内路径使用区域水体三者

之重要性与使用者关心程度划分出视觉敏感度等级

再依不同观赏距离将敏感度等级标出近中远景区于作业中兹将

区域内路径使用区域水体三者依高中低品质分为一至三级个别绘

至透明纸上分别以区域内路径一至三级之近中远景分别绘出故每一

张皆有前景 1(敏感 1级近景)中景 1(敏感 1级中景)远景 1(敏感 l

级远景)二级者远景 2)三级同敏感度较低者皆省略为三级放在路

径使用区域水体三者之敏感度重迭时 将产生各距离带与敏感度关系之

重迭并参考 234-4之关系矩阵表予以整理 后整合成该区之敏感度

等级图

视 觉

资 源

景观品质评价

敏感度分级

视觉景观

经理目标

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

28

表 234-1 VMS 景观品质特征分级标准表

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

项目 高品质(积分 5) 中品质(积分 3) 低品质(积分 1)

地貌 坡度超过 60地形

呈切割起伏状态山

脊陡峭或具大型景

观特征

坡度介于 30~60地形

呈中度起伏切割状态

坡度介于 0~30地形

少变化缺乏切割纹理与

重要景观特征

岩石型态

指突出于地形的景

观特征雪崩道岩

锥坡露岩等在尺

度形状及位置上

具显着特色者

其特征显着但并不特殊

之雪崩道岩锥圾及露岩

景观特征少或无无雪

崩道岩锥坡及露岩

植被 植被生长连续覆

盖型态优良植

株生长年代已久

种类属稀有或

组成种类丰富者

植被连续覆盖型态呈点

状分布植株成熟组成

种类呈中度变化者

植被连续覆盖型态少

无缺乏灌木丛乔木

或地被植物者

水体

(湖)

面积大于 20 公顷

或小于 50 公顷而

有以下一个以上特

征者

1海岸线结构特

殊

2水面可反射出

主要景观倒影者

3有小岛

4具高品质海滨

植物或岩石型态者

面积 1-20 公顷部份

海岸线结构富有变化

水面有次要景观倒影

具中品质海滨植物

面积小于 1 公顷海岸线

结构缺乏变化且无水面

倒影

水体

(溪流)

水流变化丰富或水

流量大之瀑布湍

流水塘曲流

水流变化或水流量属

平凡者

间歇性溪流水流变化

小或无变化长流性溪流

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

29

表 234-2 VMS 道路使用区域水体之分级标准(景观资源敏感等级)

路径

主要

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4森林地邻近道路

次要

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4计划道路

使用区域

1全国性

2高使用量

3使用期间长

4大尺度区域

1地方性

2低使用量

3使用期间短

4小尺度区域

水体

1全国性

2钓鱼活动使用频繁

3划船活动使用频繁

4游泳活动使用频繁

1地方性

2钓鱼活动使用率较低

3划船活动使用率较低

4游泳活动使用率较低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-3 VMS 视觉敏感度分级标准

使用区域 第一级 第二级 第三级

主要路径使

用区域水体

超过 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

主要路径使

用区域水体

至少 34的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

至少 14但

不超过 34的

主要使用者态

度对景观品质

表示关心

少于 14的主

要使用者态度

对景观品质表

示关心

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-4 距离带与敏感度关系矩阵表

前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

远景 2 前景 1 中景 1 远景 1 前景 2 中景 2 远景 2

中景 2 前景 1 中景 1 中景 2 前景 2 中景 2

前景 2 前景 1 中景 1 前景 2 前景 2

远景 1 前景 1 中景 1 远景 1

中景 1 前景 1 中景 1

前景 1 前景 1

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

30

视觉景观经营目标

将景观品质等级图和视觉敏感度等级图加以重迭并根据经营管理分级准

则而分为保护(Preservation)保留(Retention)部份保留(Partial

Retention)改造(Modification)大量改造(Maximum Modification)五个

经营管理等级

2) 视觉资源经营管理(Visual Resource Management VRM l974

此理论同视觉管理系统一样基本概念系自李顿(Litton)之视觉理论发展

而成此系统是土地管理局之多目标使用计划和环境分析(Multiple Use

Planning and Environmental Analysis)整体的一部份其评价过程可分为

四个步骤基本上与林务局之视觉管理系统一样兹将内容描述如下

(a) 景观品质之评定

先对评价地区之地形和植被划分为同质单元再做地貌植被水域颜

色邻接景观稀少性人为改变等七个因子用三个等级分别给予评分

再总加之后将得值分为 ABC三级表示此区域之景观品质

(b) 视觉敏感度等级之评定

每个人对景观之感知是受文化个人价值熟稔性美觉训练而有不同

在此以两种向度来决定(a)使用量依路过型与目的型两种游客类型计算

人数分为高中低三级(b)使用者对景观改变(人为措施所引起的)所持

之态度分为高中低三级 后再综合(a)(b)向度依据表 244-5划

分为三种敏感度等级

表 233-5 VRM 景观品质之评定分级

评价标准与分类 评估因子

(积分 5) (积分 3) (积分 1)

地 貌

(Landform)

表现在断崖顶峰或巨大

露头之高而垂直的地形

起伏强烈的地表变动或

度冲蚀之构造(包括主要

的恶地或沙丘具支配性

非常显眼而又有趣的细

部特征(如冰河等)

险峻的峡谷台地孤丘

喷石丘和冰丘有趣的冲

蚀型态或地形的变化虽

不具支配性或不特出但

仍是存在而具趣味性之

细部特征

低而起伏之丘陵山麓小

正或平坦之谷底有趣的

细部景观特征稀少或

缺乏

植 生

(Vegetation)

非现在有趣种类 构造和

形态上之植生型的变化

有某些植生种类变化 但

仅有或二种主要的形态

缺少或没有植生的变化

或对照

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

31

水体

(Waters)

干净清澈或是白瀑状之

水流 其中的任何一样都

是景观上的支配因子

流动或乎静的水面但并

非景观上的支配因子

缺少或存在但不显目

色 彩

(Color)

丰富的色彩组合多变化

或生动的色彩土壤岩

石 植生水或雪原的愉

悦对比邻近的景观大大

的提升视觉品质

土壤 岩石和植生之色彩

和对比具有某些程度的

强度和变化 但并非景观

之支配因子

一般而言都是平淡的色

调

邻近景观之影

响 (Influence

of Adjacent

Scenery)13

邻近的景观显着地提升

全面的视觉品质

邻近景观适度地提升全

面的视觉品质

邻近的景观对于全面的

视觉品质只有少许或没

有影响

稀有性

(Scarcity)

单一种类非常有名或区

内非常稀少观赏野生动

物或景生花卉等的一致

机会

虽然和区域内之某他东

西有某些相似但仍是特

殊的13

在其立地环境内具趣味

性但在此区域内非常普

遍

人为改变

(Cultural

Modification)

摆脱美学上不愉悦或不

和谐之观点及影响有利

于视觉之变化

景观品质因不和谐之干

扰而有某些减损 但并非

太广泛而使得景观品质

完全抹杀或修饰对此地

区只增加少许视觉之变

化或根本没有

修饰太过广泛致使景观

品质大部丧失或实质上

降低

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

表 233-6 VRM 敏感度等级表

群众关心程度 群众使用率

高度关心 高使用率

高度关心 中使用率

中度关心 高使用率

高

敏感性

高度关心 低使用率

低度关心 高使用率

中度关心 中使用率

中

敏感性

中度关心 低使用率

低度关心 中使用率

低度关心 低使用率

低

敏 感 性

资料来源BLM 1975 Visual Resource Inventory USDI

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

32

(c) 观赏距离之划定

分为三级在 5～8公里以内为近景中景区超过此范围之植物已分辨不清

楚其质地和形状在 5～8公里以外之距离带称为远景区此区只能分辨出

轮廓和明暗不易看得见之地区是指距离超过远景区或被近物遮挡住之地区

(d) 视觉资源经营管理等级(Management Classes)

其分为六级其中之一是特别地区为具有极高之景观价值和稀有性价值

其它五级为

第一级自然生态区如原野区景观河流野生物栖息地只允许一些限制

性活动发生

第二级人为活动之景观不明显不见视觉吸引力但可分辨出与自然景观之

间对比差异之地区

第三级人为活动之景观可见并稍具吸引力但仍附属于自然景观中而呈和

谐关系之地区

第四级由于人为活动招致景观基本要素之改变即改变了自然界景观元素

(线形形貌颜色质地)特征之地区

第五级自然性已遭破坏因此必需以复原性人为活动来美化以达周围环境

之调和

根据上述所列之景观品质敏感度等级距离带视觉资源经营管理等级合

并见表 233-7

表 233-7 VRM 经营管理层级分级表

高 中 低

特别区 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

A Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

B Ⅱ ⅣⅣ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

C Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ

距离带 近景

中景

背景 看不到

地区

近景

中景

背景 看不到

地区

看不到

地区

视邻近地区景致而定 资料来源BLM1975Visual Resource InventoryUSDI

3) VMS 与 VRM 评价模式小结

VRM与 VMS二者均非常重视地貌在整体景观评估中之关键作用都列为第

一项目

VRM与 VMS二者皆来自李顿(Litton)之基本理论演译而成不同之处为

(a) VRM除了考虑与 VMS相似之景观特性外尚包含了景观之稀有性与人为

改变二因子

(b) VRM之观赏距离比 VMS大此说明应根据个案之不同拟定所需之视距

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

33

但基本视距之生理规距应不致于差异太大

(c) VRM之经营管理及标与措施之划分为列举式设计而 VMS则属概括性设

计

235 景观评价总结

景观意象是在物体上的一种品质它有可能唤起观察者一种强烈的意象

可以是形色或是这些在环境的安排上能产生清楚的自明性有力的结构

高度的心理意象这又称之为可辨认性(Legibility)或是可识别性

(Visibility)(Lynch 19609)

我们可以追踪景观分析与评估的一些主要步骤包括观景者位置视觉景

观的分类分级的描述景观环境的展示或模拟及视觉美质的尺标评估

景观评估的专家法重视的景观的描述或影像展示因此精确的的语意描述

方式或类似照片透视图模型或计算器模拟等景象的再生技术就变成重要

的凭借但是专家法的 大弱点是定量尺标不够充分与客观并且难以处理

较大景观区域之评价信度(reliability)与效度(validity)容易受到质疑

归纳以上前人研究小结近 30年来计算机与 GIS处理地表讯息技术快速

进展亟需要研究发展客观定量化与精确化的景观评价方法

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

34

24 地貌景观分析

241 地貌景观概说

地貌也称地形系固体地球表面高低起伏状态的总称地貌学研究地球表

面高低起伏的物质组成形态特征空间结构及其发生发展的变化和规律

常见山水河湖地貌类型的描述可以追溯到几亿年以前但现代还在发展用

新技术进行地貌形体的度量和监测经典地貌学基本理论是对地貌形态发展

变化的抽象和概括戴维斯(WMDavis1850-1934)曾经提出了解释性的地

貌描述法与侵蚀轮回理论等认为「一个地区的地貌发育是构造营力和

时间的函数」在构造抬升的基础上外动力侵蚀剥蚀作用下该地区的地

貌发育过程(时间)可以分为幼年期壮年期与老年期等几个地貌发育阶段

每一轮回即从构造抬升到再次达到老年晚期全区呈现和缓波状起伏准平原

状态大约需要几百万年到几千万年之久我们将地貌发育的侵蚀-运移-堆积

系统称为地貌发育中的物质运动系统并产生有序的地貌体系(杨达源

2001) 地貌研究的实际意义在于地貌乃人类生存的依托及活动的基地地貌景

观研究的实际意义在评价景观资源品质作为人类旅游活动与土地使用之依

据

本研究之地貌景观以比较宏观的角度探讨中地貌形态特征空间结构的欣

赏与偏好目的为归纳统计偏好寻求其客观规律藉助 GIS新发展的 DEM

模型技术方法与海量数据分析建立相互比较之量度尺标应用于土地资源

调查及使用规划风景区划设建设项目环境影响评价地景保存等用途

山岳地貌景观由地貌活动与演化所构成地貌构成的本质是地表物质运动

在内力作用外力作用及两者共同作用下的位移运动导致地貌形体本身的

各种变化内动力的活动构造地貌包括板块活动褶曲活动断层火山地

震等数种成因 明显的为青藏高原四川盆地边缘东北与台湾高山其

景观特性为高山深谷地形变异度大大多形成 45-37度自然稳定角度坡度

棱角轮廓鲜明原始性高植被或地表覆盖连续且完整景观评价价值高

地貌形体是指地球表面各种各样的高低起伏的各个局部的(长宽高地

面坡度等形态要素组合构成的)空间存在状态相当于俗称的地形实际上

地貌形体可分为侵蚀剥蚀残余的形体(如山地丘陵)蚀空的形体(如谷地

溶洞)和松散堆积物组成的形体(如洪积扇沙洲沙岛)构成地形的 基本

的形态要素一是高度绝对(海拔)高度与相对高度二是底平面形状与底

平面面积三是地表面的倾斜方位与倾斜程度(坡向与坡度)高度是山地

丘陵高原盆地平原等地貌形体分类及其等级划分的基本要素地貌形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

35

体底平面形态及其面积(规模)是地貌分区及区划的基本依据地表面的倾斜

程度则是坡地分等分级的主要指针(杨达源2001)

表 241-1 中国地(貌)形(体)分类指针表

地貌 绝对高度(m) 相对高度(m) 地面特征 地貌景观资源

极高山 gt5000 gt1000 位于现代冰川线

和雪线以上

南迦巴瓦山贡嘎

山梅里雪山仙

乃日乔戈里峰

冈仁波齐

高山 3500-5000 深切割gt1000

中切割 500-1000

浅切割 100-500

峰尖坡陡谷

深山高

玉龙雪山四姑娘

山玉山峨眉山

中山 1000-3500 中切割 500-1000

浅切割 100-500

有山脉形态但分

切破碎

黄山庐山泰山

华山

低山 500-1000 (无深切割低山) 山体支离破碎

但比丘陵规则

千山龙虎山丹

霞山钟山茅山

丘陵 mdashmdash lt200 低岭宽谷或聚或

散

普陀山阳朔

高原 gt1000 比附近低地高

500m 以上

大部分地面起伏

平缓

青藏黄土云贵

平原 多数lt200 mdashmdash 地面平坦偶有残

丘孤山

华北长三角珠

三角

盆地 mdashmdash 盆底至盆周高差

500m 以上

内流盆地多地面

平坦

外流盆地多分切

丘陵

塔里木青海

四川关中

相对高度还常用以描述地势起伏的程度如表 241-1 中的深切割中等

切割浅切割就是以区内的相对高度或高差来区分的地势起伏度是指单

元面积(如地形图上的每个方格)中 高点和 低点之间的高度差进而还

可以进行地势起伏度的分等分级

德梅克(JDemek)(1984)认为坡地分类的坡度指针具有地貌发育与成因地

貌形态特征以及地面开发利用三方面的含义

(1) 0deg～0deg30prime(平原)为泛滥平原沙质阶地剥夷面等

(2) 0deg30prime～2deg(微斜坡)为冰水沉积平原阶地面山前侵蚀平原

河间地等

(3) 2deg～5deg(缓斜坡)为冰碛丘陵谷底两侧等

(4) 5deg～15deg(斜坡)为中山谷地两侧的和缓谷坡以及中山山前侵蚀平

原构造阶地的陡坡等

(5) 15deg～25deg(陡坡)为典型的中山谷地两侧谷坡山前侵蚀平原的陡

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

36

坡断层崖等

(6) 25deg～35deg(峻坡)为中山谷地下部切割坡之上的较陡部分

(7) 35deg～55deg(峭坡)为中山谷地的下部切割坡灰岩峡谷

(8) 大于 55deg(垂直壁)如砂岩或灰岩山区陡壁等

(9) 大于 90deg(倒转壁)

242 地貌景观类型(岩石分类) 从岩石分类研究地貌景观结构具有重要的科学理论意义和实际价值岩

石是构成地貌形体的物质岩石的物质成分岩石的结构构造岩层的产状

与破碎程度岩石物质的化学稳定性等对风化剥蚀作用地貌的形态特征及

其发展变化的速度区域地貌类型地貌结构等有重要的影响塞贝

(MJSelby)曾经提出的从地貌发育与地貌形体形态特征角度对岩块体强度

所做的分类与评价其中主要考虑的是岩块强度与岩块体中的裂隙因素(杨达源2001) 因此岩石演化包括砂质岩石火山与火成岩可溶性岩石黄土生物岩

等种类其中风力流水与气候的因素在演化过程中又占了 主要位置例

如黄山张家界桂林阳朔丹霞山武夷山其景观特性为自然雕塑尺度

较小面貌特征性很强容易建立地标意向由于崩陷与侵蚀关系常局部

形成 45-90度陡峭坡度在人类视觉景观欣赏中取得很大的特殊经验满足感

并且小区域的地形大变异容易构成局部的小气候与特殊植被景观如云海

日出奇松森林月世界魔鬼城火焰山等

从岩石分类研究景观资源依其地质组合可概分火成岩地貌变质岩地貌

沉积岩地貌砂土地貌四大类火成岩地貌又可分为火山喷发地貌安山岩

地貌玄武岩地貌花岗岩地貌四个大项沉积岩地貌又可分为喀斯特地貌

丹霞地貌石英砂岩地貌平顶山地貌四个大项砂土地貌可分为黄土地貌

雅丹地貌沙丘地貌等以下就著名的地貌景观概述

(1) 火山地貌景观 (长白山天池五大连池阳明山)

火山是岩浆喷出地表的产物火成岩地貌取决于火成岩的岩性和产状

突出的火成岩地貌是火山锥火山口地热破裂口熔岩台地熔岩丘陵

熔岩高原(熔岩)盆地熔岩岛礁和熔岩岛礁链等

(2) 安山岩地貌景观 (台湾兰屿绿岛)

火成岩可分为安山岩玄武岩与花岗岩三种安山岩的形成一般产生在大

陆的张裂或板块挤压边缘的火山带喷发出地表的岩浆冷凝后称为安山岩

环西太平洋彩带岛弧链大多是由安山岩质组合而成的熔岩岛礁譬如台湾

东部外海兰屿岛与绿岛就是火山岛由许多安山岩组成

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

37

(3) 玄武岩地貌景观 (峨眉山)

地壳受到强烈的拉张力量将板块张裂开地底岩浆从裂缝中成线状快速

涌出漫流出地表冷凝之后形成玄武岩推测华北板块与长江板块曾有撕裂

错动大别山脉沿线分布许多玄武岩地貌尤其以琅琊山为代表玄武岩石

柱是岩浆溢出地表冷却收缩而成的柱状节理切割所成山东即墨马山台湾

澎湖南京六合桂子山吉林伊通广东佛山福建澄海牛首山四川峨眉

山金顶均有玄武岩垂直柱状结理的地貌景观

流纹岩地质景观类似玄武岩熔岩的生成由于流纹岩抗风化性强在垂直

节理发育的情况下形成了一些造型奇特的石峰浙江雁荡山即属于流纹岩

地貌景观

(4) 花岗岩地貌景观 (黄山九华山)

侵入岩体因上覆岩层被长期剥蚀而显露地面一般情况下有些脉岩在地

表构成岩脊石岭另有些脉岩因易被风化侵蚀而在地表成为线状凹槽或沟谷

花岗岩的抗压强度及抗剪强度比较高但由于花岗岩结晶程度比较高浅色

颗粒与暗色颗粒相间含易溶或较易溶淋失的元素和化合物以及由于花岗

岩体发育多组节理球形节理与减荷裂隙等所以出露的花岗岩较易风化与

被流水深切 花岗岩出露区多由棱柱状山丘象形奇峰怪石深沟谷地飞

瀑跌水以及巨块堆砌等构成奇特山岳景观如安徽的黄山九华山山东的

崂山等中国的花岗岩山地分布 为广泛燕山山脉至云贵高原以东的第二

三级地形阶地上如大小兴安岭燕山阴山贺兰祁连秦岭大别

泰崂地块皖南山地浙闽沿海等许多为花岗岩所组成

由于中国北方与南方气候干湿差异颇大花岗岩岩块受雨水侵蚀情况显着

不同华北地区山岳岩块巨大表面平滑岩隙少且土壤多流失植被稀少

华中华南地区山岳受雨水滋润侵蚀岩块相对较小并且粗糙岩隙母岩风

化成为土壤植被较为茂盛因此山岳景观面貌大不相同

从卫星遥测照片上观察在黄山突起的古老花岗岩地块上有许多个方向

的构造线交织切割在 10x10平方公里平面中约有六十余座山峰(参照图

24-2)黄山的地貌景观特色在多山峰山峰的间距约 800-1800米构成

佳的视觉观察距离山峰间构成许多包覆感空间(多方向的深谷)构成景观

实体与虚体的比例美感尤其西海大峡谷北海景区与光明顶三处观景者

取得上位与中位的位置视觉视角垂直与水平视角均大于 160度视觉范围

内包容了许多个奇峰深谷得到很大的视觉体验满足再加上裸露岩石

云海与青松等地质景观气象景观与植被景观黄山成为 优的山岳地貌景

观区

(5) 变质岩地貌景观 (庐山五台山点苍山)

地底岩石历经高温或高压之后成分核结构发生改变形成新的岩石称

为变质岩不仅矿物成分和结构发生改变色泽纹理与岩性软硬也都各自不

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

38

同譬如砂岩变质后重行结晶造成石英岩白云岩变质后重行结晶可造成蛇

纹岩大理石由于变质岩的岩性差异大受风化侵蚀条件不同组成的山

岳地貌景观的风格特色也非常多样变质岩主要产生在板块挤压 激烈的造

山带大兴安岭太行山湖南盆地西缘云贵高原西缘青藏高原周边

台湾山脉等都是主要变质岩分布地因此和阗玉出于昆仑山翡翠绿玉出于

缅甸点苍山出大理石花莲出蛇纹石与台湾翠玉

中国由变质岩构成的山岳景观资源著名有点苍山(大理岩)庐山(杂岩)

五台山(绿色片岩变质砾岩)嵩山梵净山等 台湾太鲁阁峡谷本身就是巨大的变质岩第四纪以来由于板块挤压与流水侵蚀形成坡度 60度以上的大峭壁峡谷数百公尺高的岩块大多由蛇纹石或大理石所构成深具景观特色

(6) 石英砂岩地貌景观 (张家界紫金山)

在过去数十亿年的地质历史中地壳板块不断的上升下降大岩块母质受

到风与水的侵蚀搬运堆积形成许多细块碎屑与粉末经过重力沉淀

与堆积作用构成低洼地与海洋的底层常见的有砾岩砂岩石灰岩页

岩与生物礁岩沉积物质经由海底重力或流水动力挤压常形成层状的胶结状

态露出地表后再经自然雕琢(风化流水侵蚀及崩塌)形成各种沉积岩地

貌景观松散堆积物组成的形体地貌较为低平不易维持长久(数千年)

但是松散软弱因为容易受到风化或流水外力雕琢奇岩怪石或峰林洞穴形成

相当吸引人的旅游资源

张家界武陵源砂岩峰林地貌由新构造运动和外力作用条件下形成的独特

地貌由于岩溶的特性虽然相对高差不大但是溶蚀切割剧烈形成峰林

方山峡谷嶂谷岩溶洞穴石钟乳等地貌景观资源由于石英砂岩属于

沉积层溶蚀与崩落因此峰林顶部海拔高度相差不大横向的堆积纹理也相

近形成景观特征在 2500公尺的景深距离与水平 120度的视觉观赏范围中

可清楚观察到十余个峰柱有相当高的观赏价值

硅质胶结的石英砂岩由于抗化学风化和节理稀疏而 坚硬抗蚀常构成

外表为赭色的支离破碎的悬崖单面山山脊和高耸的山丘南京紫金山单面

山由硅质胶结的石英砂岩与砂砾岩混合构成的雨花台方山六合方山砂

砾岩中混合玄武岩砾石与玛瑙质砾石(雨花石)

(7) 丹霞地貌景观 (丹霞山武夷山龙虎山)

丹霞地貌指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色

粗中粒碎屑岩系厚层状的钙质胶结的红砂岩与砂砾岩出露区遭受强烈

的侵蚀和溶蚀作用后成为由方山岩峰龙脊赤壁岩洞巨石和峡谷

管道曲流深潭等组成的一种独特的山水景观丹霞地貌具有顶平坡陡

麓缓的特征因为质地松散容易剥蚀或制作摩崖石刻山石形态造型奇特

线条轮廓特别显着

广东丹霞山福建武夷山安徽齐云山江西龙虎山广西资源都是著名

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

39

的丹霞地貌名胜

(8) 喀斯特石灰岩地貌(桂林阳朔)

喀斯特地貌亦称岩溶地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩灰岩石灰岩)

进行化学溶蚀作用为主而形成的地貌需要长期较高的气温和雨量条件因

此华北山西地区华中长江中下游均有碳酸盐岩灰岩石灰岩分布但是

华南的广西云贵地区喀斯特地貌发育比较明显广西桂林阳朔云南路南石

林等都形成著名的风景区其实从卫星遥测与 DEM结合的照片上观察在云

贵高原 120平方公里的地表石灰岩分布区仍有许多好的景观地貌能发展为

好的景观资源

喀斯特地表发育了众多洼地峰丛峰林的坡度很陡一般介于 45-70度

之间高度多在 300米以下据本研究卫星照片估算平均每 10x10平方公里

约有两百多个调查与分析人类视觉欣赏原理在观赏者 2500公尺的景深距

离与水平 120度的全景景观中可容纳 5-15个峰林可仔细观察形状色彩

与质感也容易建立记忆印象在桂林漓江或阳朔遇龙河等旅游活动中不

同的场所移动变换不同面貌的峰林景观获得了良好的景观旅游观察

(9) 钙华地貌景观(九寨沟黄龙)

钙化即石灰化是高寒岩溶作用的产物属于泉水堆积类型的碳酸盐建造

可说是ldquo反向的喀斯特景观主要成分为碳酸钙呈土状性质易风化

具环状片状纹理或块状角烁状海绵状结构含碎屑物和生物残骸呈

乳白浅灰白色许多钙化池含大量藻类生物而显淡黄色调在地表地理

环境下较强的蒸发作用地下泉水溢出后压力减小地形变陡处水流流速

的增大特别是水生植物的光合作用对 CO2的大量吸收均有利于钙华的堆

积这钟ldquo反向的喀斯特景观可称之为钙华堆积地貌九寨沟与黄龙

河南云台山是均属于钙华堆积地貌景观

(10) 黄土地貌 (陜北高原三峡楚王台)

黄土是灰黄色质地均匀的土状堆积它主要分布于大陆中纬地带主要分

布在北纬 34至 45度之间的地带在黄河中下游地区组成有名的黄土高原(海

拔 800m-2000m)向东延布到辽东半岛滨海地带向南扩展到长江以南并

被称为下蜀(黄)土黄土结构松散发育大孔隙和垂直节理有湿陷性黄

土经侵蚀剥蚀后形成黄土区特有地貌类型黄上区的沟谷发育也比较特殊

单个黄土高台的面积可达 2000平方公里-3000平方公里地面坡度很小(1

度以下)边缘部分向外倾斜达 5度四周为短小支沟切入而呈花瓣状黄土

台边缘侧的沟谷中有时还有高十数米的黄土柱黄上较易被流水侵蚀而发育

成沟谷导致黄土区千沟万壑地面支离破碎降雨在平缓的黄土地面聚成

许多细小股流冲刷土层形成交织穿插的纹沟形成很有趣的地貌景观纹

理美质

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

40

(11) 风沙地貌景观 (雅丹乌尔禾)

风沙地貌是指风对地表岩石和风化碎屑物的侵蚀搬运和堆积过程中所形

成的各种地貌形态风沙地貌分为风蚀地貌和风积地貌两类前者包括风蚀

柱风蚀谷风蚀残丘 风蚀洼地风蚀坑后者包括新月形沙丘纵向沙

垄蜂窝状沙丘等

(12) 土林地貌景观(云南元谋)

土林高大雄伟柱状层迭林立由沉积的砂土砾石等松散堆积物在干燥

气候环境中受季节性雨性的淋蚀冲刷切割而成某些峰顶铁质胶结物

富集风化后形成质地坚硬的铁帽使其下部地层得到保护从而形成如塔

如柱的土林〕云南元谋四川西昌吉林干安甘肃天水西藏拉萨都有土

林地貌景观

(13) 生物岩与海岸地貌 (台湾垦丁南海礁岩)

生物岩的种类比较多有的是生物机体 终成为类似的岩石如珊瑚礁

礁灰岩有的生物遗体相继累积 终成为特定种类的岩石如生物介壳灰岩

硅藻土放射虫土泥炭煤等还有的是生物岩的岩块碎屑再聚积成为岩石

如珊瑚砂砾岩等能直接构成可观的地貌类型的生物岩种类并不太多比较

常见的是珊瑚礁岩台湾南端高雄与垦丁海岸有许多珊瑚礁岩隆起之丘陵地

貌南海中的东沙岛是珊瑚环礁澎湖群岛中沙南沙与西沙群岛是散布

状的珊瑚礁岩岛天津外海有贝壳堤地貌

海岸还有沙滩沙丘滩涂海岬角海崖峰柱蜂窝蘑菇豆腐岩等

地貌景观部分由岩砂冲刷堆积形成部分由潮汐与波浪作用侵蚀而成岩

石可能包含火成岩花岗岩沉积岩多种

243 地貌景观总结

(1) 山岳地貌景观由地壳内作用力与外作用力所构成风冰流水日照

气温等物理环境条件演化了地貌形态

(2) 山体的相对高差决定了流水下切深度与棱线完整性山体坡度的陡峭度

形成景观偏好的重要因子

(3) 岩石组成直接影响了地貌景观品质包括侵蚀断陷与切割形态也决定

了地貌演变的速率

(4) 人类生活可及性高之中山与高山成为主要的景观与旅游资源极高山

受限于气候与交通条件可及性低较难成为旅游资源

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

41

25 GIS 与 DTM 数值地形应用探讨 251 地理信息系统进展

地理信息系统是一个可以针对地球上面的空间资料进行收集储存检查

处理分析与显示的系统 (英国环境部1987)

地理信息系统是一组自动化的功能它能提供专业人员针对有地理位置的数

据进行储存存取处理以及显示的能力(Ozemoy Smithand Sicherman

1981)

地理信息系统是一套整合型的系统其可以计算机为辅助基础进行空间

数据的建立存取管理分析及展示等并可做特殊用途与其它数据相连

结而作更广泛的应用但无论其解释为何总离不开「资料」实际上 GIS

可分为两个主要部分来探讨一为空间数据(spatial data)另一为属性数据

(attribute data)

所谓空间即其地理区位(geographic location)是指地理空间上的相对位

置通常都以地图(map)的方式来表示属性数据是指描述性的数据描述空

间的特征由文数字构成且随时间的变化而变化此种数据数量庞大

复杂难以文字或数学公式来表达它的分布配置与差异因此藉由计算

机功能整合各种空间数据及属性数据建立一个完整数据库透过共通的标

准编码数据文件的字段格式网络系统架构及有效的数据管理制度将散

布于各单位之数据整合以达资源共享目的并进一步结合专业知识应用于

各层面

252 数值地形模型 DTM DEM DGM 探讨

网格式数据的来源约有三种一为光学式的影像数据如航空摄影多光谱

影像或遥测卫星影像等一为向量图转档或是究存料建文件成网格型态另

一种则由数值地形模型Digital Terrain ModelDTM)计算而得可以说是将

地表现象以数的方式来展现

由于 DTM包含的地形以外的信息所以如果只考虑地形因子而不包含其

它的讯息这样的数值模型则称为数值高程模型(Digital Elevation

ModelDEM)或是 DEM (DigitalHeightModel)故 DEM仅含有 X坐标Y坐标

及 Z高程值而利用高程值作所须之分析与应用

另外尚有一种地貌地表模型它是把 DTM中凡描述地表起伏型态的某

类信息的集合或整体称为数值地貌模型(Digital Geomorphic ModelDGM)

或是数值地表模型(Digital Surface ModelDSM)由于地表信息的描述使

地貌和地物不再限于仅能使用等高线和地物符号表现于图纸上而是透过计

算机的运算将大量且密集的地面点位坐标和地形属性数据以数值化的方

式记录与描述正因为如此很多专家学者将「terrain」一词解释为地形

而将地形高程地貌整合为一体所以 DTMDEM及 DGM或 DSM在不少场合

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

42

中皆被同等看待

无论是何种数值模型其展现大概具有点线及面三种模式

点模式(Point modelgt例如以等距或不等距之点位表示高程台湾地区应用

普遍的 4Omx4Om的 DEM为等距高程本研究亦将长江流域的六个样区向量线

数值化后转化为 4Omx4Om的 DEM为等距高程

面模式(areamodel)常以规则矩形的面(grid)或以不规则三角网

(Triangulated Irregular NetworkTIN)表示之

数据的来源与地形数据的取样会影响 DEM的品质但如何制造才是 好的

方式可能取决于制作技术成本与效率大致来说DEM产生的方式有三

种

(a)地面调查将地面实际调查的数据直接输入计算机中透过现地的调查所

产生的 DEM准确度高但必须花费较多的时间与成本故只适用于小区域性

的调查

(b)航空摄影立体相对粹取利用航空摄影照片进行立体相对的粹取选取样

本点位坐标及高程或柑关数值选取样本点有自动半自动规则网格点取

样(regular sampling)及分区取样(progressive sampling)等方式

(c)地形图信息除上述两种方法外亦可利用地形图上的等高线取得 DEM

如数化等高线或以自动化半自动化的方式粹取等高线再以数学运算方式

转为 DEM

253 数据结构型态与地形高程表示

数据依其储存及展示型态可分为类比式(analog)及数值式(digital)两

种类比式是以连续数值表示数据的方法如电流水流光线等航空摄

影照片及一般纸面上的图形都可称为类比式数据数值式则是以不连续的

数值表示资料

传统的地图是以坐标符号或编码的方式来代表一个对象而展示于图形

上属于模拟式数据的一种所有的信息可以在图面上一目了然然而在地

理信息系统中所应用的大都是所谓的数值式数据(或称为数值化数据)

不同的信息系统所建立的数据结构不同在地理信息系统中主要的数据

结构有两种一是向量式数据结构(vector data structure)一是网格式数

据结构(raster data structuregt过去要运用何种数据结构端视数据储

存量(storagevolume)及其处理的效率(processing effciency)而定但依目

前计算机科技的发展硬盘的空间容量的扩充处理计算器的能力提升改

善了数据储存量限制及效率的问题

数据模型(Data model)我们对于真实世界的萃取结果由各种大小细节的

数据中我们去除了绝大部分而只留下和我们所要处理的应用有关的信息

另一个有用的定义是「数据模型是一组如何表示数据库内数据的逻辑架构之

指引它是一个样态数据以及数据彼此间的关系可以根据此一样态而加以

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

43

逻辑化的整理」

小数据结构(Data structure)数据模型在计算机内部的表示法我们可以

用数组(array)串行(linked list)树(treegt图形 (graph)hellip等

各种数据结构在计算机程序中来表示这些信息

因此我们在空间数据库中所存放与处理的数据乃是将地表上的各种地

征(featuregt加以抽取出来使它成为一个有意义可加以处理的项目或个体

因此空间数据库里面所存的乃是地表的模型

一个数据模型我们可以有许多种不同的数据结构来表示它同样的一

个数据结构可能可以表示许多种的数据模型换言之数据结构和数据模型

问的对应是一种多对多的关系必需满足完整性弹性效率易于运用

等评量准则

地理信息系统的数据模型可以大分为二大类亦即网格式及向量式

位相关系是地理信息系统中比较特殊的数据结构它记录了空间中各个

个体彼此间的关系其目的在于加速空间分析处理查询工作的进行这

种数据结构在许多研究中已成为地理信息系统定义的一部份

254 数值地形模型之应用

地表高程特征相当复杂要以有限的计算机运算能力来表现大面积的地

表模型则必须将真实的地表简化为了表现地貌的空间信息简化空间数据

的复杂是必要的空间资料的建立主要可以分为两种模式一为网格式数

据结构及向量式数据结构以地理信息系统而言网格式结构的发展较早

因为网格简化了许多空间的复杂性且易学易懂易于展示(CLARKEl997)

网格模式就是将空间以大小相等的网格来表示矩形网格细分程序单纯

所以通常都采用正方形的网格结构处理数据

每一个正方形网格可以显示边角 4个点高程据以计算坡度与坡向也可

以推算正方形网格中心点高程为代表高程进行区域的运算

在地理信息系统中网格式数据结构其实有两种模式即 GIS的网格数据

另一种则是来自影像(image) 的网格数据如一般经由扫描的图像数据许多

网络数据本身就已是数值化数据如遥测空载多光谱影像数据或卫星影像数

据等

若以向量的观念解释X方向的网格称为行(column)Y方向的网格称为列

(Iow)所以网格数据就是由行与列构成其中每一个网格就称为二个 grid

cell而网格的大小(grid cell size)代表着这些网格数据的分辨率

(resolution)网格愈大分辨率愈低在图形上所能展示的地物也愈少

反之网络愈小分辨率愈高所能表现的地物也愈多

网格的大小经常与 小绘图单元(minimum mapping unit简称 MMU)相混

淆但两者并不尽相同MMU是指在一组数据内可以单独表现某一笔数据

的 小单元网络大小至少需为 MMU的一半如此才能将 小单元的对象

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

44

在网格中展示如果地貌特征真实数据譬如山头或山谷以网格表示若网

格大小大于 l0m的话可能会消失于图形上将 grid cell size对于地貌景

观表达非常重要

1) 坡度与坡向分析

坡度(slope)的定义乃是在单位距离内高度改变的情形坡度因计算的方

式之不同而有不同的值随着计算方向之不同我们便可以计算出 X方向

坡度(仅考虑 X方向的高度变化)Y方向坡度(仅考虑 Y方向的高度变化)

以及 大坡度(考虑高度变化之 大量)坡度通常以弧度(arc)或是以百分比

(高度上升的值除以水平移动的值)来加以表示

在结果的展现上我们可以根据计算所得的坡度大小订定级距空间然

后加以表现出来如此我们便可以由坡度图中轻易的看出一块区域的坡

度变化情形

当我们在进行地貌景观评价时坡度之计算是一个相当重要的考虑因子

坡向(aspect)代表一个面积所朝向的方向也就是其法向量(Normal

Vector)的方向一般是以水平和垂直的角度来表示它水平的角度是方位

垂直的角度则为仰度在坡向图的展现上我们可以将 360deg分成适当的级

距然后用不同的颜色在地形图上展现出来坡向也与地貌景观有密切关系

2) 等高线数值化

建置地理数据库时向量与网格各有其优缺点且依使用者之目的与需求

来选择向量数据由于符合真实世界之形貌比较容易被接受故建立数据

的时间与成本提高但却符合事实之需求网格式数据则易于分析且比向量

数据更容易表现地理现象(如地形及地势等)所以被广泛地应用于自然资源

方面的研究计划与管理

等值线绘制的工作乃是出已知的离散(discrete)点数据推算出(此动作

称为内插法(interpolation)未知各点的值然后将值相等的点连接起来一

般地貌现地进行测量所得的数据多是属于离散型的点数据而我们的真实

世界或是我们要运用的方式却都是属于连续性的此时我们便需要使

用等值线来加以模拟出这些连续性的需求

只要是能以面表示的数据均可以绘制其等值线 常见到的应用乃是

在地形图中我们用以表示相同高度点所连接而成的等高线

等值线绘制时 基本的技术问题便是内插(interpolation)亦即给定若

干已知点求出这些已知点间未知点的值

内插法中有一种很常见的便是用 TIN来做内插的工作我们先根据已知

的资料点建构其 TIN数据结构按着任何一个待求点的值但是由它所

位处的那一个三角形来加以决定在较简单的方法中只要将该三角形各顶

点的 XYZ值代入公式中便可求出未知点的值

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

45

3) 扩散分析

扩散分析基本上是以网格式数据结构为考虑对象在扩散分析中我们

从一个点出发向外逐步扩散并且逐步累积我们所要观察的值换言之

扩散分析便是以某一参考点为基准就其邻近范围内依指定的计算函数求

出结果

此外扩散分析尚可以运用于空间统计中例如求参考点近邻范围内目标

物之总数平均数变异数众数 大数 小数等等当我们所要观察

的值是行经的距离而且出发点和目的点中间没有障碍物时这种特殊的情

形便称为邻近度分析(proximity)

扩散分析的不规则分布的各种情况都可以纳入考虑在实作上困难度并

不大 大的困难点在于它必须处理相当多的网格数据点内存的管理是

一个瓶颈

4) 寻径分析

寻径分析(seek或 stream)由一个起始点出发一步一步的向外发展并且

每一步做一次判断直到根据你的判断准则不再往外走为止基本上它

的基本运算和扩散分析相当类似 例如在本文后续研究判断坡面完整度

时我们由某一点出发进行寻径分析其判断准则是如果邻近网面坡向

或坡度近似时则向其发展此程序也可利用于类似的景观生态的空间分布

综合植被水体地貌迭图可以寻找生态流的路径

5) 视域分析

所谓的视域乃是指由一观测点进行观测时所能观察的到的区域在视

域分析(intervisibility)中我们要找出由所指定的几个观测点或区域进行

观测时所无法观测到的区域(即是前面所谓的死角)视域分析结果直接影

响地貌景观品质一般来说近景少障碍中景有适度地貌特征远景有清晰

棱线形态构成 理想的视域空间与景观观赏条件

在进行视域分析时我们运用的是地表的高程数据以及观测点的位置若

在观测区域内已有一些突起的小丘成障碍物存在这些障碍物的高度亦应

同时纳入考虑

6) 地貌特征信息的可视化

「可视化」这个名词一般并不易一下便说得清楚其实简单的说就是

输出展示但是它更深一层的意义则是去了解资料的真正含义从我们一般

熟知的传统 MIS所处理文数字数据到我们日常所看的地形所呼吸的空气

和所感觉到的气温甚至地底下看不到的地层地质都可以透过可视化的技术

「看」到

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

46

就文数字数据来说一般都是枯躁无味的可视化的技术可以用颜色图

形统计图等各种不同组合使数据变成生动活泼而易懂传统的地图将原

本三维空间之地形对应到二维的平面上让人无法感觉到地形的起伏可视

化技术透过几何模式旋转放缩绘影等方法即可趋近真实的表现出来

可视化的目的不在于产生漂亮的图形而是如何让使用者了解所看的数据

本研究结果将 DTM分析处理后再进行可视化解读

图 254-1 DTM 模型与地形图结合应用 图 254-2 网格坡度分析推算说明图

图 254-3 地形等高线数化后之立体图 图 254-4 四角网格模型

图 254-5 三角网格模型之一 图 254-6 图三角网格模型之二

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

47

26 统计学与变异值应用探讨

地球经过几亿年的地壳变动挤压升降与外力侵蚀地貌千变万化高

度起伏存在许多的变异 (variability)当我们描述一个区域地形地貌时

高程等高线坡度坡向提供了许多数据如果我们需要描述这些数据时

除了描述它的集中趋势量数如平均数譬如云贵高原高度还可以描述它的

变异性譬如青藏高原降到四川盆地高差与坡度也就是对一个分配中观察

值间总变异或总差异(different)的测量

261 观察地貌主要集中的特征

统计学中能够精确表现资料的集中趋势与分散程度的统计测量数有平均

数中位数众数四分位数全距变异数标准差与变异系数等衡量

资料时应视资料是否分组而定譬如我们要观察黄山群峰中大部分坡度集中

在哪一个等级或大部分坡向网面趋向哪一个方向类坡度等级与坡向分类

就是分组

虽然我们可以用文字统计表统计图来显示及描述统计地表高程资料的

一般形态或变异的情形然而统计表统计图所能提供的资讯只是一些简

洁的摘要的描述并未能提供我们关于地表高程资料的精确的描述因此当

我们需要精确具体的描述地形资料的主要特性或我们需要从高程资料中获

取精确可靠的资讯时此时我们便需要进一步利用数字来描述资料的特性

例如计算出一些摘要性的高程统计测量数譬如平均数分位数变异数

标准差等以显示资料的特性如中央趋势分散程度等

用来描述中心位置或中央趋势的测量数主要有三种平均数（mean）中

位数（median）及众数（mode）它们具代表性与综合性譬如总平均坡度等

级大多数的坡度集中在高陡坡或低陡坡等

当我们取得一个山区的地表高程点数据数据量可能相当庞大我们要推

测主要的坡向或坡度分配在哪一个等级需要平均数中位数与众数来分析

描述

平均数中位数与众数只是用来表示资料的中心位置（集中或聚集情形）

而未能呈现出资料的分散情形直方图可以显现资料的分散情形但是图形

的表现仍然无法精确的显示资料的分散情况而若要精确表现出资料的分散

情形可利用全距（range）四分位距（inter quartile range）变异数

（variance）与标准差（standard deviation）等来表示

当分散程度很小时资料大都集中于平均数附近此时平均数是一个良好的

代表性指标相反的若资料的分散度很高此时平均数就不足以代表资料

的特性

另外若两组资料的中央趋势相同但分散程度（dispersion）不同要

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

48

比较这两组资料必须进一步分析比较其分散程度的大小分散程度的重要

性实在不比中央趋势来的低有时甚至更为重要

GIS 与 DTM 分析后我们可以网格面区分许多种坡度等级景观评估常以山

体的大部分坡度等级做为美质高低的标准但是 10x10 平方公里以 40X40 平

方公尺间距网面即有 62500 个网面数很难观察或推估当我们要了解一

个地理区域中大部分坡度是属于那一个等级(30-4040-50

50-60hellip)这时 合适使用统计学里的众数来分析

262 平均绝对离差(峰谷的相对落差)

我们都知道人的视觉景观体验山岳的雄伟不一定在绝对海拔高度而再

于相对落差一个地理区中 高海拔与 低海拔之差距就是绝对离差

使用平均海拔高度有些意义如果我们在衡量这群山的中央趋势时可以

使用平均数来代表因为它使用了所有的观察值同样的在衡量分散度时

好也像衡量中央趋势一样将所有的观察值纳入考虑这就是平均差与变

异数每一个地表高程值与这群山体平均总海拔之间的差距称为平均数的

离差（deviation about the mean）

小于平均总海拔的观察值其离差为负值大于平均总海拔的观察值其离差

为正值离差的绝对值越大表示离散度越高表示山高谷深变动剧烈由于

我们所求的是全部观察值的离散情形因此应将离差全部加总再求其平均数

然而加总后离差的总和等于零（即 ( )iX Xminussum ）并无意义而离差的正负号

只是表示大小方向而已因此可将离差的正负号去除亦即取绝对值再

求平均数所得结果即为平均绝对离差（mean absolute deviation）以 MAD

表示

平均绝对离差是所有观察值与平均数之差绝对值的总和除以所有观察值的

个数平均绝对离差值越大表示分散程度越高表示地形起伏更为剧烈

263 变异数

我们要比较多山峰山谷的黄山泰山与庐山地形地表高程高高低低探

讨那一座山体比较变化丰富或陡峭显险峻如果使用 高海拔描述高山似乎

有一些概念(黄山 高 1868 米泰山 高 1545 米庐山 1474)但是无法

说明「峰峦如聚」如何的聚法这时就可借用统计变异数的概念

一个地理区中坡度等级变异大高程等级变异大坡向类别变异大代

表该区的地貌异质性高特征多而且复杂表现的景观面貌就很丰富

平均绝对离差是离差绝对值的平均数然而绝对值的代数演算较为复杂

因此另一较常用的方法是先将所有离差平方再求其平均数由此而得到

的统计测量数称为平均平方离差值（mean squared edviation）或称变异数

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

49

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

如果我们将一个地理区遥测取得的所有高程点均投入运算(譬如矩阵取点

间距 40x40 公尺)所得结果即为母体变异数如果我们考虑计算机的运算能

力只抽取其中一部份的高程点均投入运算即为样本变异数如果将矩阵取

点间距加大 200x200 公尺平均取样读取高程点则整体的地貌效能顾及但

是小山头与狭小的深沟地貌特征可能被忽略或者我们要观察坡度分级变异

数如何分级就是一个样本变异数取样的决定因此对于视觉景观研究矩

阵取点的间距是个重要的课题

统计学家偏好的是变异数及标准差(standard deviation)因为变异数和标

准差是在其它更复杂的统计公式中主要的成分变异数如同某种型式的平均

数可以做为分配的平衡点为符合某种型式平均数的条件所有观察值必

须被相加然后除以观察值的数量在变异数的情况下原本的观察值即重

新表达为它们和平均数问的距离(或离差)

在计算变异数前我们必须消除负差异的负号因此我们把差异平方一

产生一组全为正值的差异平方(其积必需等于正值)按着我们把平方后的

数相加再除以观察值的个数便可得出对平均数差异的平方之平均

264 标准差

由于变异数单位可能为复名数譬如黄山 10x10 高程变异数 154255 平方

公尺不易解释为去除该缺点而将变异数开根号所得的数值称为标准差

其使用单位回复与原来的使用单位相同则黄山高程标准差为 384 公尺

2 2( )( 1)

n x xn n

minusminus

sum sum

标准差是衡量观察值与平均数的平均距离标准差具有前述变异数的性质

标准差是以平均数 X 为中心的分散度当我们以 X 来描述资料的中心位置

时才可以标准差来描述分散度而当所有的观察值都相同时标准差的数

值等于零否则标准差地大于零当观察值离平均数越远时标准差越大

265 统计应用小结

简单的变异测量是全距它很容易计算和理解但有两个缺点四分位距

可以避免极端观察值造成的失真效果在所有的变异测量中变异数和标准

差(尤其是标准差)扮演着如同平均数对中央趋势一样重要的角色虽然变异

数是变异测量它却也是一种平均数对平均数距离平方的平均数为避免今

人惊讶的测量单位之平方将变异数开根号以得标准差标准差和平均数有

一个重要的不同平均数是位置的测量但是标准差则是距离的测量可以观

察地貌高程的变异情形

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

50

第三章 研究方法

31 研究方法概述

本文研究目的是为了解地貌 DTM 高程数据的统计分析与地貌景观偏好有

何关系因此研究方法从下列两个方向着手

(1) 选取样本地理区数值化取得 DTM 高程数据进行统计分析特别是变

异值与标准差部分相互比较与探讨这些地貌 DTM 数据分析后的意

义

(2) 使用景观评价传统方法(参与式摄影法问卷调查法)针对选取的样本

地理区进行偏好调查分析验证评价偏好是否与 DTM 数据分析结果

一致

DTM 数值地形数据由 XYZ 坐标格式构成其中 XY 轴经纬坐标为固定

仅由 Z 坐标表示高程之变动由等距的 XY 轴距离可转换成许多方格之矩阵

网面各个网面点之高程应用计算机程序 Landcadd 比较每个方格的四个角

之 Z 坐标可以计算出坡度与坡向

DTM 的来源可以由卫星或航空遥测推算也可以由现地实勘测量推算也

可以将既有的等高线图经由 CAD 应用程序描绘数值化后转换推算DTM 转

换过程如下图

图 31-1 DTM 资料处理流程图

等高线图 CAD数化输入

实地三角测量转换 Grid 矩阵四角网面

航天遥测 XYZ点资料文

推算 XYZ 点资料

推算等高线

坡度坡向分析

立体地形模拟

转换 TIN 不规则三角网面

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

51

地貌样区分析（10kmtimes10km 实际地形类型与分析推算）

图 31-2 研究方法流程图

32 调查样本选取

选取地形样区 DTM 数据数据文件 40mtimes40m XYZ 点数据格式代表经度

纬度与高程位置经 Excel 数据格式转换后可以 LANDCADD 应用软件执行

TIN 与 Grid 程序做成 3D 立体地形模拟及后续分析

选取实际地形样区包含著名风景区或一般人熟知之地理环境可以验证与了

解景观观赏之偏好类型

选取样本地理区分为两个部分台湾地区与长江流域地区尽量选取著名

或为一般群众所熟悉之风景区台湾地区选取了 6 个样区包括阳明山(火山

地形)林口(侵蚀台地)日月潭(断陷盆地)阿里山(皱褶高山)澄清湖(浅山

丘陵)垦丁(抬升山地)长江流域也选取了 6 个样区包括茅山(石英砂岩单

面山)钟山(石英砂岩单面山)黄山(花岗岩山块)庐山(变质岩地垒山块)

西陵峡(皱褶高山切割峡谷)巫峡(皱褶高山切割峡谷)

台湾的 6 个地理区样本数据来自台湾中央大学遥测卫星转化的 DTM 数据

数化传统地形等

高线地图或选取

样本区高程点

转换成 DTM 模型 Grid

Surface

立体地形模拟

TIN

坡度分析分级

坡向分析分级

高程分析分级

观赏者偏好问卷调查与统计

推算 Z高程点

演算网面数变异值与分配曲线

演算 Z高程点变异值与标准差

演算网面数变异值与分配曲线

演算网面数变异值与分配曲线

归纳综合

受偏好的

地形地貌

量化特征

分割成 1x1平方公

里小区域

比较验证小方块的变异值与分配曲线

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

52

为经纬度 XYZ 坐标档样区面积都是 10x10 平方公里40x40m 间距 为

251x251=63001 个高程点(包括起始边界)长江流域的 6 个地理区样本数据来

自 1950年出版的 5万分之一地形图经过计算机处理人工数值化描绘等高线

再转化 TIN 与 DTM 数据XYZ 坐标档10x10 平方公里40x40m 间距 为

250x250=62500 个网格面与代表高程点(不包括起始边界)

321 台湾地区地貌样区

表 32-1 台湾地区样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

T1 Yang-Ming Mt阳明山 1114m 火山地貌

T2 Lin-Ko林口台地 260m 海底沉积层抬升

T3 Sun Moon Lake日月潭 2057m 断陷盆地

T4 Ali Mountain阿里山 2663m 皱褶高山

T5 Cheng-Qing Lake澄清湖 184m 礁岩沉积层抬升

T6 North of Ken-Tin垦丁山地 903m 皱褶山脉末端

依照本研究第一个分析方法选取 10 kｍtimes10 kｍ之地形样区 DTM 数据进

行高程变异值与标准方差运算XY 间距均为 40m每个样区均有 63001 个点

高程投入分析运算运算结果如下显示DTM 数据数据来源为台湾中央大学

遥测卫星测量数据 台湾的地貌生成主要于 1000 万年前太平洋与菲律宾海板块不段的向西北

方向运动挤压东亚大陆板块形成台湾岛台湾中央山脉玉山山脉阿里

山脉都是南北走向之皱褶高山海拔多达 3000M 以上约 200 万年前台湾

北部大屯火山群等喷发形成今日的 1000 米高的阳明山火山地貌林口台地是

板块挤压后海底沉积层抬升的结果显现软弱易受侵蚀的红土地质日月潭

是皱褶山地间的断陷盆地周围环绕高山达 2000 米相对高差景观秀丽阿

里山为皱褶高山因为临靠嘉南平原的第一线山棱线清晰显得特别险峻雄

伟澄清湖是沉积层抬升的丘陵山地地貌低缓主要由砂砾质组成垦丁

北部山地为台湾中央山脉脊梁末端有断层背斜构造主要仍为海岸隆起

所形成含有砂砾岩石灰礁岩等多种地质

选取该 6个样区之原因因其具有台湾岛地貌构造的代表性高山丘陵

火山台地断陷盆地等而且为本区一般民众熟悉常去之风景区进行景

观型态偏好调查容易达成群众认知与比较的结果信度(reliability)与效

度(validity)品质可能较为良好

(1) 台北阳明山地区高程约 200-900m属于多山峰火山群地形位置邻

近台北盆地北侧区内大多为黑色火山灰形成之壤土地貌景观特殊且知名

度高

(2) 桃园林口台地高程约 50-250m属于地层隆起台地地貌单向缓斜

台地周边有短小水系侵蚀陡坡区内大多为红色壤土位置邻近台北盆地西

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

53

北侧地貌景观平淡但交通近便为一般居民熟知之地理环境

(3) 日月潭高程约 200-1000m属于皱褶高山间之断陷小盆地中央为大

水域潭面周边中高山环绕景观秀丽但交通良好为一般游客熟知之风

景区

(4) 阿里山高山区高程约 200-3000m为皱褶高山地以日出云海森

林等著名为一般游客熟知之风景区

(5) 高雄澄清湖丘陵区高程约 50-300m浅山丘陵环绕之低漥湖泊风景区

游客甚多

(6) 垦丁北侧低山地高程约 100-1000m为台湾中央山脉脊梁末端有隆

起海岸地貌

Yang-Ming Mt 阳明山 Lin-Ko 林口台地

Sun Moon Lake 日月潭 Ali Mountain 阿里山

Cheng-Qing Lake 澄清湖 North of Ken-Tin 垦丁山地

图 321-1 台湾地区 6 样区卫星照片

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

54

322 長江地区地貌样区

茅山卫星平面照片 钟山卫星平面照片

黄山卫星平面照片 庐山卫星平面照片

西陵峡卫星立体照片 巫峡卫星立体照片

图 322-1 长江地区 6 样区卫星照片 322 长江流域地区地貌样区

表 322-1 长江流域样区特征表 研究地貌样区 高海拔 地貌特征

Y1 Mo Mt茅山 373m 玄武质火山岩堆多方向皱褶

Y2 Zhong Mt钟山 468m 石英砂岩单面山

Y3 Huang Mt黄山 1864m 花岗岩剥蚀山块

Y4 Lu Mt庐山 1474m 变质岩地垒山块

Y5 Xi-Ling Gorge西陵峡 468m 流水侵蚀切割大巴山皱褶

Y6 Wu Gorge巫峡 2680m 流水侵蚀切割巫山皱褶

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

55

长江流域面积辽阔地貌成因相当多样中下游地区主要为古老长江板块

所构成许多山岳形成为地底岩浆上涌在地壳深层结晶形成花岗岩体例

如黄山九华山许多为海底沉积层抬升的石英砂岩地质经流水侵蚀形成

之地貌如张家界钟山部分为变质岩体构成如庐山峨嵋山

选取该 6个样区之原因因其具有地貌构造的代表性高山丘陵群峰

型态单体山型态峡谷切割型态等而且长江中下游区人口稠密这 6

个样区都是知名度高之风景区进行景观型态偏好调查容易达成群众认知

与比较的结果

(1)茅山山样区地貌形成可能属于方山火山岩锥有玄武岩地质发现石灰

溶岩地貌亦有发育由于多方向的褶皱复杂因此小气候与生态景观面貌

相对丰富历来被道教人士认为有灵气为江南平原上著名之山岳景观

(2)钟山样区 10x10 平方公里钟山巍然矗立平原上四周低平山棱轮廓清

晰由于紧邻南京市区又拥有丰富人文景观因此跛受瞩目在精神心

理层面上也有重要意义

(3)黄山样区包括莲花峰等峰群与平面 V形大峡谷地貌成因为地壳变动熔融

岩浆从薄弱处涌起后在地壳深处结晶形成花岗岩侵入岩体因上覆岩层

被长期剥蚀而显露地面出露的花岗岩球状节理受风化与流水深切形成

险峻挺拔峭壁耸立的雄奇景观

(4)庐山样区几乎包括整个山体地质为变质核杂岩组成属于地壳抬升而成

的断块地垒 高处为汉阳峰海拔 1474 米褶皱断层和单斜构造地

貌明显地质学家李四光认定庐山为第四纪冰川形成之地貌坚硬的岩块

形成许多山峰与横岭「横看成岭侧成峰远近高低皆不同」说明庐山

地貌的多变异性

(5)西陵峡样区包括兵书宝剑峡与牛肝马肺峡巴东褶皱山系呈南北走向长

江垂直横切属于海底沉积层抬升的石灰岩体中山地貌由于岩体软弱

侵蚀切割深刻地貌景观特别秀丽长江切割峡谷处原先水面海拔高程约

70m经三峡大坝蓄水后为 175m研究本样区结果可作为景观影响评价之

参考

巫山与巫峡样区包括巫山 12 峰与巫山县大宁河山体蜿蜒山势曲折盘

错地质构造为沉积抬升的石灰岩体背斜山地 大巴山巫山七曜山三个

山脉汇聚于本区经褶皱挤压流水横切和侵蚀溶蚀作用形成今天崖壁陡

峭峰峦重迭的型态样区内地貌以神女峰最具特征地形最高处 2134 m山

谷最低处约 800m可见落差之大

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

56

33 地貌景观偏好调查

331 地貌模拟直觉偏好问卷调查

地貌景观偏好调查目的为验证 DTM 分析观察结果包括两个部分一为

问卷调查法了解之山岳景观偏好问题并请受访者将照片依照偏好排序

台湾与长江地区样区 DTM 均以 LANDCADD 应用程序做成 3D 立体地形

模拟后以绿色无材质之 Render 渲染彩现输出成 A4 图片与投影片进行观

赏者地貌景观偏好调查由受访者将立体地形模型由高品质至低品质排序

台湾与长江地区样区受访者分别为 200 位包括地理旅游景观美术

相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划公司从业人员相关科系

教师与学生调查重点纯就地貌景观之偏好调查（不考虑地表植被其它因素）

由于本文研究重点为不同地貌类型受多数人偏好的量化特征仅将受偏好

地貌类型依积分统计排序因此不针对受访者背景进行交叉分析或探究其偏

好原因

332 风景区偏好问卷调查

就目前国内知名风景区筛选排前之 100名山受访者分别为 200 位包括

地理旅游景观美术相关从业人员景观相关从业人员组包括景观规划

公司从业人员相关科系教师与学生等圈选他们偏好之前 20名山山岳真

实全景照片提供受访者参考然后本研究以累加方式进行统计与排序

333 网络山岳景观图片数量调查

网络上可搜寻山岳景观图片多寡相当程度反映本国人民对山岳景观之偏

好程度从中文四大搜寻引擎查询知名度排前之 100名山风景图片数量

照片不限大小但必需能表现中远景地貌之照片概略剔除非全景景观照片

(每个单一山岳图片搜寻随机抽样 100张计算概略剔除比率)进行数量统

计序与排序本研究方法类似精神物理学派评价参与式摄影方法的改良全

国各地的山岳景观爱好者将摄影作品公布至网上已相当程度反映他们的景

观偏好与景观美质的价值判断不同搜寻引擎的照片数量统计与平均可以减

少个别搜寻的偏差

本研究将以网络上的山岳景观照片数量统计分析当作参与式摄影的一种改

良方式其特点为

1比专家法客观也比参与性摄影之后再进行群聚评价客观

2好的风景才会被摄取与流传代表照相者与流传者已经做了景观美质判断

3大量的风景照片能涵盖同一地点不同角度不同季节不同天候的景观

美质诠释

4可以综合不同地区居民对景观美质的评量概念

5某些偏远险陡的高山虽然有登山者取得照片但是数量不多说明这些

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

57

山的可及性仍相当低评量比重就不会偏离多数群众意见

参与性摄影进行景观品质评价的优点

1拍摄的景观与实体极为相似且迥异于其它地方景观

2人们选择环境的属性与其拍摄的内容相近

3人们观赏景观然后照相留存皆有一个景观美质的评价过程

4拍摄结果将会强调那些地区游客经常使用那些地区群集大量游客那些

景观曾被游客注意以及何处景观不被重视

5由非专家或使用者(游客 J为判断主体并选用中间趋势的群聚意见比专

家模式之判断更为客观

参与性摄影进行景观品质评价的缺点

1仅显示当时短时间景象撷取无法做长时间的观察譬如季节的变化

2限于环境天候以及拍摄技术等限制无法涵盖所有的景观及情境

3根据所见的景物做整体印象的传递可能有瞎子摸象的局部认知(杨宏志

1989) (张石角1989)

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

58

第四章 研究结果之一(DTM 数据分析)

41 归纳结果 1大区块地貌 DTM 变异值与标准差分析可以作为地貌景观的

参考 如果变异值与标准差指针高则地貌景观丰富多样相对高差大视觉景

观满足景观美学形象美的崇高感高山峡谷多并且坡度陡峭如果变异值

与标准差指针低则景观平淡坡度平缓切割浅或棱线不明显形态破碎

不完整譬如黄山庐山 DTM 变异值与标准差高茅山钟山 DTM 变异值

与标准差低

表 41-1 台湾地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

T1 阳明山 1091 60516 246 3 3

T2 林口 255 2601 51 5 5

T3 日月潭 1736 62001 249 2 2

T4 阿里山 1877 135424 368 1 1

T5 澄清湖 184 1024 32 6 6

T6 垦丁 255 17689 133 4 4

表 41-2 长江地区 6 样区变异值与标准差比较表

样区 地形区 相对高差 DTM 变异值 DTM 标准差 标准差排序 偏好排序

Y1 茅山 352 1733 42 6 6

Y2 钟山 443 2671 52 5 5

Y3 黄山 1657 154255 386 1 1

Y4 庐山 1729 143095 378 2 2

Y5 西陵峡 1644 132587 364 3 3

Y6 巫峡 1496 82571 287 4 4

图 41 台湾地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

59

图 42 长江地区 6 样区 DTM 模型

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

60

42 归纳结果 2分割小区块 DTM 标准差分析可以作成区域地貌景观分析图

配合视觉中景接收尺度(1000m) 分割成 100 个小区块个别进行标准差分析

可得出景观品质矩阵值并且

可以平面图像化应用为敏感景观资源分布图做为景观调查迭图的基础

其它植被水体等景观评价因子都可以由卫星遥测图像色彩光谱分析取得

迭图加权后可以做到全面景观评价定量化 (植被水体非本研究范围)

表 42-1 阳明山小区块标准差矩阵表 图 42-1 阳明山小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-2 阳明山地貌小区块标准差对照参考图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

61

表 42-2 林口地貌小区块标准差矩阵表 图 42-3 林口小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图)

图 42-4 林口地貌小区块标准差对照参考图

149 182 127 61 62 78 63 72 60 63

177 170 111 74 62 69 34 60 40 67

195 168 128 68 60 57 40 18 54 97

162 133 123 74 61 41 41 36 84 108

170 98 119 48 33 36 26 70 79 106

110 101 94 26 1 2 15 54 60 112

130 109 59 44 30 35 43 61 57 139

7 60 17 47 46 54 61 76 67 50

13 31 16 49 25 61 91 90 57 56

17 25 12 34 23 47 70 68 73 75 图 42-5 日月潭小区块标准差分析图

(区域地貌景观分析图) 表 42-3 日月潭小区块标准差分析表

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

62

图 42-6 日月潭地貌小区块标准差对照参考图

标准差矩阵图显示湖面标准差低丰富形态山区标准差高因此需要透过迭图

将水体植被因子加权综合

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

6000 -8000

4000 -6000

2000 -4000

000 -2000

图 42-7 茅山小区块标准差对照参考图 图 42-8 茅山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

80 -100

60 -80

40 -60

20 -40

0 -20

图 42-9 钟山小区块标准差对照参考图 图 42-10 钟山小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

63

图 42-11 黄山小区块标准差对照参考图 图 42-12 黄山小区块标准差分析图

图 42-13 庐山小区块标准差对照参考图 图 42-14 庐山小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

200 -250

150 -200

100 -150

50 -100

0 -50

图 42-15 西陵峡小区块标准差对照参考图 图 42-16 西陵峡小区块标准差分析图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

30000 -40000

20000 -30000

10000 -20000

000 -10000

图 42-17 巫峡小区块标准差对照参考图 图 42-18 巫峡小区块标准差分析图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

64

43 归纳结果 3 DTM 高程点分布统计图可以将地表讯息以二元化观察 深浅颜色差异大的代表地貌层次丰富有空间感深浅颜色差异小的代表地貌

平缓起伏变化小

Lin-Ko林口地區地形高程點分布圖

0

50

100

150

200250

300

350400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Yang-Ming Mt陽明山地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Sun Moon Lake日月潭地形高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Ali Mt阿里山地形高程點分布圖

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

Cheng-Qing Lake澄清湖地形高程點分布圖

0

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

1 5001 10001 15001 20001 25001 30001

墾丁山地高程點分布圖

0

200

400

600

800

1000

1

2592

5183

7774

10365

12956

15547

18138

20729

23320

25911

28502

31093

Mao Mt 茅山地形高程点分布圖

0

50

100

150

200

250

300

1

1717

3433

5149

6865

8581

10297

12013

13729

15445

17161

18877

20593

22309

24025

25741

27457

29173

30889

钟山高程点分布图

0

50

100

150

200

250

300

350

1

1758

3515

5272

7029

8786

10543

12300

14057

15814

17571

19328

21085

22842

24599

26356

28113

29870

31627

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

65

Huang Mt 黄山地形高程点分布圖

0200400600800

10001200140016001800

1

1792

3583

5374

7165

8956

10747

12538

14329

16120

17911

19702

21493

23284

25075

26866

28657

30448

Lu Mt 庐山地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1943

3885

5827

7769

9711

11653

13595

15537

17479

19421

21363

23305

25247

27189

29131

31073

Xiling Gorge 西陵峽地形高程点分布圖

00020000400006000080000

100000120000140000160000180000

1

1938

3875

5812

7749

9686

1162

3

1356

0

1549

7

1743

4

1937

1

2130

8

2324

5

2518

2

2711

9

2905

6

3099

3

Wu Gorge 巫峽地形高程点分布圖

000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1

1923

3845

5767

7689

9611

11533

13455

15377

17299

19221

21143

23065

24987

26909

28831

30753

图 42-19 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点分布图

44 归纳结果 4 DTM 排序曲线 可以判断地貌景观品质

排序线笔直上挺显示地貌景观品质高排序线指数型上挺显示地貌景观品质

低

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

66

图 42-20 台湾与长江 12 处样区 DTM 高程点排序曲线图

45 归纳结果 5坡度网格数统计曲线可以观察曲线与地貌品质之关系

高品质地貌曲线是前低后拔高明显有尖峰低品质地貌曲线没有尖峰

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

67

YangMing Mt Slop陽明山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lin-Ko Slop林口地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sun Moon Lake Slop日月潭地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ali Mt Slop阿里山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cheng-Qing Lake Slop澄清湖地區九級坡度

05000

10000150002000025000300003500040000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Slop墾丁地區九級坡度

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mao Mt Slop茅山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zhong Mt Slope鍾山地區九級坡度

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

68

Huang Mt Slope黄山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lu Mt Slope庐山地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Xiling Gorgeslope西陵峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge slope巫峽地區九級坡度

0

5000

10000

15000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 42-21 台湾与长江 12 处样区九级坡度网格分布曲线图 46 归纳结果 6坡向网格数统计玫瑰图可以观察曲线与地貌特征之关系

坡面数多之方向与外作用力(折皱方向)垂直但是在低纬度地区表现差异不

明显坡向网格数统计应该可以观察出单面山或圆锥山体之特征

YangMing Mt Aspact陽明山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lin-Ko Aspact林口地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Sun Moon Lake Aspact日月潭地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Ali Mt Aspact阿里山地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

69

Cheng-Qing Lake Aspact澄清湖地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Ken-Tin Aspact墾丁地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Mao Mt Aspact茅山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Zhong Mt Aspect鍾山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Huang Mt Aspect黄山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Lu Mt Aspect庐山地區八類坡向

0

5000

100001

2

3

4

5

6

7

8

Xiling Gorge Aspect西陵峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

Wu Gorge Aspect巫峽地區八類坡向

0

5000

10000

150001

2

3

4

5

6

7

8

图 42-22 台湾与长江 12 处样区八类坡向网格分布玫瑰图

47 归纳结果 7高程网格数统计图可以观察曲线与地貌品质之关系

有箱型峰的曲线才是高品质地貌景观无尖峰的曲线是低品质地貌景观

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

70

YangMing Mt Elev陽明山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lin-Ko Elevation林口地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Sun Moon Lake Elev日月潭地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Ali Mt Elevation阿里山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8

Cheng-Qing Lake Elevation澄清湖地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ken-Tin Elevation墾丁地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6 7 8

Mao Mt Elevation茅山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

1 2 3 4 5 6 7 8

Zhong Mt Elev鍾山地區八級高程

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

71

Huang Mt Elev黄山地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 2 3 4 5 6 7 8

Lu Mt Elev庐山地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8

Xiling Gorge Elev西陵峽地區八級高程

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wu Gorge Elev巫峽地區八級高程

0

5000

10000

15000

20000

1 2 3 4 5 6 7 8

图 42-23 台湾与长江 12 处样区八级高程网格分布曲线图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

72

第五章 研究结果之二(中国山岳景观偏好调查)

51 前言

中国地理范围辽阔山岳地貌景观相当多样以自然条件大环境来看环

绕青藏高原周边陜甘四川云南东北台湾等地应为山岳地貌景观

丰富的地区但是历史以来中华民族的生存发展却又选择低平温和的大平

原区黄淮平原与长江中下游地区因此传统认知的名山都分布在关内地区

人类对于山岳地貌景观又是精神上重要的追求历代对五岳黄山的崇祀文

学诗词的描述宗教庙宇集建于几大名山都说明山岳景观美质在华夏民族

中早已建立相当的共识

燕山阴山贺兰山是汉唐帝国对抗北方民族的屏障祁连山秦岭终

南山太白山巫山三峡是唐朝的中心活动范围华山嵩山泰山恒

山衡山是历朝公认 优美的山岳景观也代表帝国有效统治范围与方位

峨眉山五台山普陀山九华山武当山齐云山龙虎山三清山青

城山崂山茅山是佛教道教对优美环境的选择黄山庐山桂林武夷

山丹霞山是近代后起的明星近年来中华民族的活动范围扩大旅游能

力增强张家界九寨沟玉龙雪山四姑娘山天山昆仑山长白山天

池五大连池都成为热门景点随着一般国民的经济收入提升旅游需求也

增加许多地区性从前未被注意的优美山岳景观也逐渐被发掘并提高知名

度尤其以四川浙江广东等地增加 多譬如西岭雪山金佛山天台

山雁荡山莫干山等

在大城市邻近的山受到关爱的程度高风景区之美除了本质的形态美

之外还有观赏者的可接近性大城市邻近的山人类活动多被欣赏的机

会也多如古长安边的终南山天津的盘山南京的紫金山广州白云山

上海畲山北京西山老顶山昆明西山重庆四面山等虽然景观特色性

不强仍受到高度关爱

本章将呈现数项调查结果目的为归纳中国人之山岳景观偏好验证本研

究数据分析之结果

(1)面访台湾地区 200 名相关专业者针对先前台湾 6 个 DTM 研究样区制作

之渲染模拟 3D 图片依据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D

模拟图片山体立剖面图片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不

注明样区山岳名称(如图 51-1 至图 51-6)

(2)面访江苏地区 200 名地理旅游景观美术专业之教师学生画家

导游等针对先前长江 6 个 DTM 研究样区制作之渲染模拟 3D 图片依

据其个人偏好排序提供之 A4 图片包括山体 3D 模拟图片山体立剖面图

片中远景真实照片与卫星立体模拟图片但不注明样区山岳名称(如图

DTM数值地形应用于地貌景观评估研究

73

51-7至图 51-12)

(3)与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专业

之教师学生画家导游等)问卷调查山岳景观偏好因素与类型

(4) 与第二项同一次面访调查相同对象(200 名地理旅游景观美术专

业之教师学生画家导游等)就目前国内知名风景区之 100 名山进

行圈选他们偏好之 佳 20 座名山提供参考照片

(5) 网络图片调查从中文四大搜寻引擎(GoogleYahoo百度Sina)查

询排前之 100 名山风景图片数量(表现中远景地貌之照片)统计与平均后进

行排序

52 中国既有的名山风景区

2005 年《中国国家地理》杂志由专家评选「中国 美的十大名山」活动

名单包括南迦巴瓦山贡嘎山珠穆朗玛峰梅里雪山黄山稻城三神

山(仙乃日)乔戈里峰冈仁波齐峰泰山峨眉山结果华山庐山落选

引起许多讨论部分民众认为中国人的活动足迹扩大因此遥远的山岳景观

也能入选部分民众认为许多「 美的名山」都超过海拔 6000 公尺根本就不

是民众旅游观赏的景观但是这份名单仍然具有相当的参考价值

依照联合国教科文组织(UNESCO)国际自然与自然源保护联盟（IUCN）审

议中国地区列入世界自然遗产的山岳景观资源有下列几处

武陵源张家界 (峰林景观)九寨沟黄龙 (钙华地景)泰山 (群峰景观)

黄山 (花岗岩奇峰)武夷山 (丹霞地貌)峨眉山 (玄武岩单面山)三江并流

(高黎贡山怒山生态保存)这些是对自然景观美质的 直接的肯定

依照联合国教科文组织(UNESCO)地球科学组中国地区列入世界地质遗产

的山岳景观资源有下列几处庐山(变质核杂岩冰川遗迹)黄山(花岗岩奇

峰)嵩山(地质史遗迹)河南云台山 (裂谷断层构造)广东丹霞山(丹霞地貌)

云南石林(石灰岩溶)黑龙江五大连池(火山堰塞湖)浙江雁荡山(火山演化

遗迹)福建泰宁(丹霞地貌)内蒙克什克腾(花岗岩石林)四川兴文石海(喀

斯特溶穴)这些是对有观赏价值的特殊地景选定并非直接从景观美质角度

来衡量

中国国务院建设部根据《城市规划法》《风景名胜区管理条例》公布的

国家重点风景名胜区名单主要根据各省市提出 优美的风景区与 适合优

先发展旅游而选定包括黄龙寺九寨沟黄山武夷山长江三峡桂林漓

江庐山泰山华山恒山衡山嵩山峨眉山五台山普陀山九

华山武当山青城山都江堰青岛崂山鸡公山鞍山千山五大连池

南京钟山重庆缙云山雁荡山麦积山天山天池天柱山临潼骊山

井冈山武陵源丹霞山苍岩山(河北)大洪山(湖北)西樵山(广东)桂

平西山花山(广西)贡嘎山金佛山(重庆)云台山(江苏)天台山(浙江)