基于机器学习的文化景观型绿道游客体验评价*

谢杰航 李冰钶 翁殊斐

华南农业大学林学与风景园林学院 广州 510642

随着经济水平的不断提高， 人民群众对环境和精神文化的需求也在不断增长， 兼具生态功能、历史文化展现、 旅游经济、 体育休闲等社会功能的文化景观型绿道成为自然资源保护和文化传承的重要载体与形式[1]。 近年来 “驿道网＋绿道网”两张网[2]的提出， 将南粤古驿道蕴含的丰富文化内涵融入绿道建设中， 将绿道与历史文化线路、沿线城镇乡村的经济振兴相结合， 丰富了绿道的内涵， 是我国文化景观型绿道建设的创新实践。

近年来， 大数据被逐步应用于景观评价领域，社交媒体[3]、 网络点评[4]、 运动 APP[5]等网络公开数据在一定程度上弥补了传统场地调研工作在时空和数据量上的不足， 但传统大数据分析以结构化、 半结构化数据为主， 缺乏对文本、 图像、视频、 语音等非结构化数据的挖掘和处理能力[6]。机器学习是人工智能最重要的分支， 也是大数据分析的重要方法之一[7]。 机器学习算法为大数据挖掘和分析工作提供了非结构化数据的处理能力，可以帮助我们从海量非结构化高维数据中分析出有价值的结论[8]， 极大地丰富了大数据在风景园林专业的应用场景， 如景观视觉质量评价[9]、 城市街景感知[10]和智慧城市建设[11]等。 如能科学利用数据， 结合云计算、 人工智能等技术进行分析运算， 将为规划师提供远胜于传统基于理论、经验和局部样本数据的判断[12]。

本文结合案例及现场调研， 尝试探索机器学习技术在文化景观型绿道空间评价的应用， 拓展大尺度空间评价技术方法， 弥补传统调研和大数据分析方法的不足； 通过对数据结果进行分析和总结， 为文化景观型绿道建设提出合理建议， 以期为其他同类型绿道规划建设提供参考。

1 研究区概况

珠海香山古驿道是南粤古驿道11 条重点线路之一， 以长南迳古道遗址为基础， 连通城市绿道、乡道、 巷道， 跨越珠海香洲区和高新区， 串联起从古到今、 从人文历史到自然景观的城市精华片段。 考虑到网络数据的可获取性及数据量的庞大，本文选取了绿道沿线6 个热门景点 (梅溪牌坊旅游区、 会同古村、 普陀寺、 情侣路片区、 唐家湾古镇和九洲城) 作为主要研究对象。

2 研究方法

2.1 数据采集及清洗

社交媒体和地图APP 等数据能够反映空间使用者对场所的偏好和感知， 可获得的评价样本量大， 时间跨度长， 因此能有效回避传统评价研究方法的不足。 本文以绿道沿线的6 个景点名称为关键词分别在新浪微博、 携程旅行和高德地图APP 搜索， 通过网络爬虫程序获取2015 年 1 月10 号至 2020 年 1 月 13 日前的游客评论数据， 并将数据中的文本和图片保存到本地数据库。 在机器学习和预测实验过程中， 数据中存在的噪声数据会导致模型预测准确率下降， 对实验结果产生直接的负面影响[13]。 为降低数据噪声对分析结果的干扰， 在数据预处理阶段对不同类型的数据采用了不同的清洗方法: 1) 通过关键字匹配和文本长度判断删除无意义文本数据； 2) 通过图片分辨率判断和人工识别缩略图删除无意义图片；3) 删除相同或相似的图片数据， 以避免数据重复计算。 经过数据清洗后， 评论数据总数为8916条， 其中包含文本 693977 字， 图片 24426 张， 数据体积合计约30 GB。

2.2 数据传输与模型预测

自动化机器学习 (Auto Machine Learning) 包含数据预处理、 模型选择、 变量选择、 模型调参和模型评估等流程， 开发者可使用高质量预训练模型 (或预训练规则)， 克服传统机器学习过程中建模流程复杂、 耗时长等问题， 高效完成机器学习模型的建模及部署应用[14]。 本文基于百度和华为的AutoML 开发平台， 文本类型数据利用机器学习模块对应的API 接口以HTTPS 请求方式传输待预测数据， 图像数据经过OpenCV[15]转换和Base64[16]转码后通过软件开发工程包 (Software Development Kit， SDK) 调用机器学习图像处理模块， 经云端情感分析、 评论观点提取和图像识别模型预测后得到JSON 数据格式的返回结果。 为了解决文本预训练模型存在的领域分布异构问题，在文本数据预测步骤前使用Fine-tune API 增加240 条经人工标注处理后的旅游评价数据完成模型迁移学习以改善模型[17]。

2.3 预测结果处理

数据预测完成后， 首先利用Python 从 JSON格式预测数据中提取结果标签字段 (图1)， 并使用MYSQL 对数据结果进行转换与分表存储， 然后对数据执行分类、 筛选、 排序等统计分析并绘制成词云图形式展示。

图1 数据处理与结果返回示例

3 结果与分析

3.1 文本情感分析

文本情感分析是对带有情感色彩的主观性文本进行分析、 处理、 归纳和推理的过程[18]。 对游客文本进行情感倾向分析， 能够从整体上把握游客对绿道沿线景点的喜好程度， 其中正面评价率指网络游客评论文本中包含积极情绪的文本数量占数据文本总量的比值。 从图2 可以看出， 正面评价率最高的是普陀寺 (96.85%)， 其次是唐家湾古镇 (92.06%)； 最低为梅溪牌坊 (68.69%)，其数值远低于其余5 个区域。 图3 显示， 普陀寺的正面评价率保持在90%以上的高水平区间； 而梅溪牌坊旅游区的正面评价率则波动较大， 除2018 年外， 其余年份均在80%以下水平； 其余4 个景区的数据则位于85%～95%， 保持良好偏优水平。

图2 游客正面评价率

图3 2015—2019 年游客正面评价率

3.2 评论观点提取

评论观点提取指从带有情感倾向的文本中提取实质内容， 包括评价对象 (如 “景色” “环境”“交通” ) 和情感词 (如 “好看” “一般” )， 以此更精准地了解影响游客喜好程度的具体因素。把所有的评论通过机器学习模型处理提取， 对提取结果按出现频数进行降序排列， 每个景区取出频数较高的10 个观点 (表1)。

表1 评论观点提取及排序后结果

会同古村的积极评论观点包含 “景色美”“历史悠久” “空气清新” 等， 反映了会同古村在历史文化保护和生态文明建设方面取得的成就，获得游客好评， 但其负面评价中却反映了 “设计一般” “没特色” 等问题。

梅溪牌坊旅游区虽然获得 “环境好” “景色美” 和 “交通方便” 等积极评价， 但由于 “门票贵” “性价比低” “景点少” “没特色” 等负面评价， 该景区的整体评价较差， 其中， “门票贵”是该景区评分低的主要原因， 占该景区负面评价的22.2%。 调研还发现， 景区内构筑物与植物、构筑物与构筑物间的组合关系较为松散， 景观整体性较弱， 展品内容拼凑感较强、 形式单一， 因而未能较好地满足部分游客的期望值。

普陀寺的积极评价有 “环境好” “景色美”“清净” 和 “气势恢宏” 等， 负面评价偏少， 因此， 普陀寺是6 个样本中最受游客好评的景区。

九洲城是一座仿古典式皇家园林风格的现代建筑群， 目前为珠海市博物馆。 在游客对九洲城的积极评价中， “环境好” “感觉不错” 反映了九洲城建筑内部园林景观营造效果， “气势恢宏”体现了游客对其建筑设计的赞赏态度。 “展品少”“没特色” 等负面评价则反映了博物馆展览功能的不足。

3.3 图像识别

与文字数据相比， 图像所包含的信息更为丰富。 游客在旅游过程中通常会用手机摄影功能记录对自己形成视觉冲击的景观， 其中隐含着游客对景观要素的偏好， 通过对图像的识别和解读，可以获得游客对景观的感知信息和印象。 首先经过模型预测， 将图像内容转换成物体标签， 然后依据标签频率排序， 选取每处景区数据样本中出现频率较高的20 个物体标签， 最后根据出现频率确定文字相对大小， 对统计结果以词云形式展示。结果 (图 4) 显示， “人” “建筑” “植物” “自行车” 和 “雕像” 是游客图像数据中出现较多的内容: “人” 的照片中， 1633 张属于游客的自拍或合照。 “建筑” 作为重要的景观元素之一， 以其规模、 造型、 历史等因素吸引游客的注意力， 如普陀寺宏大的寺庙建筑群、 情侣路 “贝壳” 造型的珠海大剧院、 会同古村历史悠久的宗祠。 出现频率排在第3 位的是 “植物”， 不同植物种类在不同景点对游客的吸引程度也不同， 如会同古村、唐家湾古镇、 普陀寺等规模较小的景点， “花”比 “树” 的出现频率更高， 经过数据翻查后发现， 观花植物和插花艺术的照片数量较多， 说明此类中小型植物造景较受游客喜爱； 在情侣路、梅溪牌坊旅游区等环境开阔的景点则相反， 乔木在照片中出现的频率较高。 “自行车” 则反映游客对游览交通工具的选择， 也从侧面体现了珠海骑行绿道系统的完善。 “雕像” 作为景观小品以各种主题内容呈现， 有知名度较高的珠海渔女，也有儿童喜欢的卡通雕像， 这些雕像均以其独特的造型或背后的文化含义吸引了不少游客。

图4 图像识别结果词云展示

作为珠海近代历史文化遗产的代表之一， 梅溪牌坊旅游区识别结果中的 “门口/室外” “家具” “公墓”， 对应的实体分别是陈芳家宅的入口、 室内场景和陈芳墓园。 家宅主人陈芳先生由于生前早年长期在海外受西方文化影响， 故其家宅设计既延续了岭南传统建筑的格调， 又融入了夏威夷别墅风格， 其中， 较受游客喜爱的 “门口” 实为入口的花岗岩碉楼， 体现了游客对中西交融建筑风格的喜爱。 会同古村和唐家湾古镇识别结果中的 “胡同” 反映了传统的空间布局特色， 如会同古村的 “三街八巷” 体系[19]给予游客深刻的感知印象。 情侣路片区识别结果中的 “博物馆/室外” “灯塔” “小岛”， 对应的实体分别是珠海大剧院、 灯塔及海滨泳场。

珠海市博物馆的识别结果反映了馆内的展览内容， 如出现频率较高的 “相框” “书” 和 “标识”， 对应的是图片类展品及其简介， “雕像” 对应 “紫檀雕刻展”， “恐龙” 对应 “走进恐龙科普展”， “大炮” “地图” “武器” 和 “船” 对应“珠海海防史迹展”。 紫檀展和恐龙展的展品较有特色， 吸引不少游客驻足观赏， 但海防史迹展则只有寥寥可数的展板和展品， 因此， 在识别结果中， 海防史迹展相关照片数量明显少于紫檀展和恐龙展。

4 结论与建议

1) 绿道沿线景观风貌是影响游客体验的重要因素。 古宗祠、 古街巷、 古民居、 寺庙等特色景观风貌可吸引游客的视觉注意力和触发拍照等互动行为。 因此文化景观型绿道沿线的构筑物设计、艺术装置和公共设施等既要遵循经济实用原则，也要充分融合本土化特色， 营造本土风貌， 给予游客沉浸式的场景体验， 增强景观的可读性和可识别性。

2) 在不同的空间环境下， 游客对植物景观的偏好有所不同。 在小规模的场地空间中游客更偏爱花卉， 而在开阔的场地空间则偏爱遮荫纳凉的乔木， 这体现了植物在景观营造中兼具观赏性和实用性的特点。 因此， 植物景观营造应遵循 “适地适树” 原则， 根据空间尺度、 功能、 主题的差异选择适当的本土植物， 如在紫外线较强的户外开敞空间， 运用高大乔木塑造起伏的天际线起到遮阴降温作用； 对于中小型尺度的空间， 则综合运用小乔木、 灌木和草本营造多层次、 精致的植物景观， 在重要景观节点还可应用色彩艳丽的草花吸引游客视线。

3) 九州城、 梅溪牌坊的游客负面评价数据主要反映出门票性价比低、 展览内容枯燥、 缺乏特色等问题。 因此， 针对展示空间的营造， 一是要充分挖掘和展示本土的特色文化， 如香山地区的海洋文化、 商业文化、 特区文化等[20]， 同时避免追求内容数量而忽视质量问题； 二是创新展示形式， 采用微视频、 全息投影、 互动艺术装置等新形式， 让游客获得物超所值的游览体验。