复杂地形下废旧铁路动态视觉景观评价:以京门铁路为研究对象


期刊 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
中文题目 复杂地形下废旧铁路动态视觉景观评价:以京门铁路为研究对象
英文题目 Dynamic Visual Landscape Assessment of Disused Railway in Complex Terrain: A Study of Jingmen Railway
作者 王岳颐,王少华*,王鑫,黄晓雨,李霄,张雪妍,李紫琼
DOI https://doi.org/10.1109/JSTARS.2023.3347530

摘要

在传统铁路部分空置资源和郊区休闲旅游需求不断增长的背景下,有必要通过利用中国传统铁路的废弃资源来发展铁路旅游。因此,恢复、分析和评估在传统火车上旅行时所看到的视觉景观显得极为重要。这项研究的创新之处在于提出了一种用于废弃铁路的动态视觉景观界面,它在乘客的“视觉”和“感知”之间建立了联系,并描述了他们所观察到的视觉景观。通过分析乘客的动态视觉因素并结合DEM数据,该研究将沿铁路的视觉景观的时空关系描述为动态视觉景观界面模型。基于此,该研究提出了用于分析和评估铁路动态视觉景观的标准和指标,以京门铁路沿线的典型景观为例进行评估和验证。研究结果为将废弃铁路重新用于旅游铁路提供了分析和决策工具。


背景

近年来,随着中国高铁网络的大力建设和传统铁路网络的逐步完善,中国铁路运输在专用客运高铁为主干、传统铁路为基础、城际铁路为辅助的格局下取得了发展成就。一些传统铁路提高了速度,改变了线路,减少了班次,实现了客货分流。此外,点对点的干线节点客运逐渐取代了过去连接城乡的通用客运,导致许多低档次车站和小型客运站台的关闭,以及这些客运站建筑及其附属设施的废弃或遗弃。与此同时,产业结构调整和减量措施的深化,以及国内铁路货运量增长停滞导致一些现有货运和工业铁路的能力、车站和仓库被废弃,造成资源浪费。因此,更新和重复利用这些废弃铁路是铁路运营单位的经济需求。

由于废弃铁路的早期建设和城市扩张的不断扩大,铁路领域逐渐被城乡建设用地所包围,成为阻碍城市交通发展并在一定程度上影响城乡景观的负面空间。因此,对于城市规划和发展,有必要更新和重复利用废弃铁路。

图1:京门铁路站点位置


技术路线

本研究首先分析了传统铁路的动态视觉景观特征,并通过整合DEM地形数据和火车乘客视角限制,构建了一个动态视觉景观界面模型。基于这个模型,研究进一步通过组织评估标准和指标,并利用AHP方法确定它们的权重,开发了一个动态视觉景观评价系统。然后,该框架被应用于京门铁路的案例研究,专家们对动态视觉界面模型下的典型景观段进行评估。通过讨论结果,分析不同因素的影响,评估所提出的动态景观界面和评价系统的有效性和影响。

图2:京门铁路动态视觉景观界面模型的完整视图


结果

本研究采用专家评估方法,评估了所选典型景观区域的动态、视角受限和叙事特征。聘请了30名评估者,涵盖了三种背景类型,包括景观规划和设计专家、建筑和景观专业研究生以及非相关专业的本科生,以获取客观的动态视觉景观评价结果。评估者首先观察了典型景观区域的全景照片,了解该区域的整体景观特征。在此基础上,他们获得了沿线的顺序照片幻灯片,模拟了从乘客视角体验的动态视觉景观,为评估者建立了更真实的动态、视角受限和叙事体验。评估者使用动态视觉景观评价系统,对每个标准进行五分制评分:优秀(5分)、良好(4分)、一般(3分)、较差(2分)和很差(1分)。基于综合评价结果,得出了京门铁路典型景观区域的动态视觉景观得分。

表 1:京门铁路典型景观区域的动态视觉景观评价表


创新

(1)研究对象的创新

随着时代的发展,中国最近出现了废弃传统铁路的问题,关于这些废弃铁路的再利用研究甚少。类似的研究主要集中在铁路遗产保护方面,研究对象只包括少数几条具有遗产价值的铁路,如京张铁路、中国东部铁路、滇越铁路、胶济铁路等。对于那些没有遗产保护价值的众多废弃传统铁路,研究甚少。本研究的研究对象,京门铁路,是这些废弃传统铁路的典型代表。这些废弃传统铁路通常保存完好,适合多样化的需求进行更新和再利用,而不是被拆除并重建为绿道。选择这个研究对象是本文的主要创新点之一。

(2)基于乘客视角的宏观和微观透视结合的动态视觉景观界面模型研究

大多数现有的关于铁路遗产保护和景观分析的研究使用地理信息系统(GIS)评估整个铁路走廊的景观质量。本文分析了乘客乘坐火车时实际视角的限制,并提出废弃铁路的视觉景观是动态连续的、具有有限透视的,并具有强烈的叙事性质。基于这些景观特征,提出的动态视觉景观界面模型包含微观水平的乘客视角和宏观水平的地理景观。基于这一模型的铁路景观评估能够更准确地再现乘客的实际风景体验。

图 3:废弃铁路在山区的典型视域分析


结论

根据本手稿的研究,了解到在利用传统铁路废弃资源的休闲旅游价值并规划沿线铁路景观时,有必要进行调查并提前组织铁路景观。基于适当的列车运行速度和合理的工程成本,应规划沿线的主要景区,以确保主要景点在列车的适当视角范围内。当对现有铁路进行翻新并投入旅游列车运营时,可以根据景观的时空关系,基于动态视觉景观界面模型来安排列车运行。对于景观资源丰富但动态景观视角不理想的地区,可以考虑增加列车停靠和换乘,以拓展观光方式并提升观赏体验。

此外,本文提出的动态视觉景观分析和评价是在复杂地形的前提下完成的。对于在平原等时空关系影响较小的地区,其铁路景观在动态视觉景观界面上变化相对较小。因此,需要进一步研究在动态视觉景观界面基础上探索平原地区铁路景观规划的路径。在未来的工作中,我们还将考虑多尺度因素,以评估时空效应。

图 4:京门铁路典型动态视觉景观分析(示例图)