第39卷第6期声学技术Vol.39, No.6 引用格式：刘宇峰, 史晓峰. 平遥古城声环境调查与评价[J]. 声学技术, 2020, 39(6): 728-735. [LIU Yufeng, SHI Xiaofeng. Investigation and evaluation of acoustical environment in Pingyao ancient city[J]. Technical Acoustics, 39(6): 728-735.] DOI: 10.ki.1000-3630.2020.06.013 平遥古城声环境调查与评价
刘宇峰，史晓峰
(太原理工大学建筑学院，山西太原030024)
摘要：以平遥古城为例，对古城内四个不同性质功能区的声环境展开实地测量和主观问卷调查。调查结果表明，县衙博物馆和明清街声环境明显超出了我国现行声环境质量标准限值；历史文化表演声是古城特有的声源构成之一，与自然声最受人们喜爱。基于语义差别法对古城声环境的影响因素进行了研究，古城声环境的主要因子包括精神属性(舒适度)、社会属性(趣味性)和物理属性(动态性、强度、丰富度)。其中，趣味性、强度和丰富度在一天内均呈现出逐渐升高趋势，与其他声环境相比，古城声环境丰富度更高，且兼具趣味性与动态性。最后就古城声景现状提出一些改善建议，或可为古城类声景营造和优化提供参考。
关键词：平遥古城；古城声环境；声漫步法；声喜好度；因子分析 中图分类号：TU112 文献标识码：A 文章编号：1000-3630(2020)-06-0728-08
Investigation and evaluation of acoustical environment in
Pingyao ancient city
LIU Yufeng, SHI Xiaofeng
(College of Architecture, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China)
Abstract: Taking the Pingyao ancient city as an example, a field measurement and subjective questionnaire survey of the acoustic environment of four functional areas in the ancient city is conducted. The investigation results show that the sound pressure levels in the county yamen museum and the Mingqing Street obviously exceed the limits of the current acoustic environmental quality standard; the sound of historical and cultural performances is one of the unique sound sources in the ancient city, and it is most popular as natural sound. The influence factors of acoustic environment in the ancient city are studied based on the semantic difference method. The main factors of acoustic environment include mental attributes (comfort), social attributes (interest) and physical attributes (dynamic, intensity and richness), in which, the interest, intensity and richness sh
ow a gradually increasing trend in one day. And the acoustic environment of the ancient city is richer, more interesting and dynamic in comparison with other acoustic environments. At the end of this paper, some suggestions are put forward to improve the present acoustic environment of the Pingyao ancient city, which may provide a reference for the construction and optimization of soundscape of ancient city category.
Key words: Pingyao ancient city; acoustical environment of the ancient city; soundwalk approach; acoustic preference;
factor analysis
0 引言
近年来，环境问题日益突出，人们对生活品质的要求越来越高，拥有一个良好的生活、工作环境成为人们美好生活的前提。其中，声环境也得到人们越来越多的重视，针对声环境的研究尤其是其在公共空间中展开的研究屡见不鲜。康健等[1]通过在高校餐厅的问卷调查，结合对混响时间的测量分收稿日期: 2020-04-08; 修回日期: 2020-06-04
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目(51708383)、山西省高等学校科技创新项目(2019L0158)
作者简介：刘宇峰(1994－), 男, 山西吕梁人, 硕士研究生, 研究方向为建筑声学。
通讯作者: 史晓峰,E-mail:***********************析，为高校餐厅声环境的改善指出了声屏障、声吸收等多种手段；武捷等[2]通过对公园声景的客观测量和主观评价，验证了城市公园中的人工声和机械声是影响周边住宅最主要的噪声源；秦鑫等[3]通过对患者和医护人员的主观调查，认为对语言声相关声源的控制是病房拥有良好声环境的关键；康健等[4]利用实地采集的村镇特声在实验室中进行虚拟现实评价，指出加强绿化等手段可以有效地控制噪声，达到乡村声景营造目的；周旻[5]采用声漫步法采集人们对城市历史街区标志声的认同感，提出了具有声景元素的城市设计方案。 随着声环境研究方向的拓宽，学者们加大了对声喜好度和声满意度等指标的探索，已有研究为公园搭建出声满意度和声喜好度的预测模型[6-7]；任欣
第6期刘宇峰等：平遥古城声环境调查与评价729
欣[8]分析了声喜好度和声舒适度的影响因素，提出除控制声源外还可以通过增加喜好度较高的声元素实现对乡村声景的规划设计；周志宇等[9]通过对不同典型历史街区调查发现主导声音各不相同，并对其喜好度的影响因素展开分析；还有学者在对园林声环境的研究中，针对声景观的喜好度和满意度进行主观调查，指出园中声景设计不合理之处[10]。此外，在宗教性建筑空间和皇家园林的研究中也有学者涉足[11-13]。迄今为止，在有关景区声景的研究中，以古城为研究对象的文献较少，而以往关于 古城的研究也大都是从视觉景观和历史沿革入手，很少有从听觉角度切入的探索。基于上述背景，本文以平遥古城为研究对象，对城内不同性质的功能区进行主、客观调查，总结出每个测区的声景特点，运用SPSS软件分析得出声喜好度的影响因素，探讨了视听景观的重视度与满意度之间的关系，最后归纳出影响古城声环境的主要因子，并就古城声景现状提出了一些优化方案，为古城类声环境的发展与保护提供了一定的理论参考。
1 研究对象
平遥古城，始建于西周宣王时期，后被不断修葺、完善，其中明清时期最为显著，被誉为“保存最完好的四大古城”之一。本研究以平遥古城为例，有三个原因：
(1) 平遥古城是山西省最富盛名的地标之一，亦属世界文化遗产，既享有如此盛誉，平遥古城就应为其它古城树立良好典范，而古城的声环境质量是其综合环境质量的有力保障。
(2) 城内拥有迄今为止汉民族地区保存最完好的古代居民落，为了解古城声环境的历史与发展提供了较大的可能性。
(3) 平遥古城功能分区图如图1所示。古城内部街巷通达，功能布局清晰，城西南和城东北均以
图1 平遥古城功能分区图
Fig.1 Functional zoning map of Pingyao ancient city 居民区为主，城东南是以景点为主的商业区，城西北是以平遥电影宫为中心的室外活动区。城中的人流熙攘声、商业声、自然声等声景观组成丰富，为声环境的研究提供了一个好的研究对象。
2 研究方法
2.1 主要声源与评分项的确定
为准确获取平遥古城声环境评价信息，采用语义差别法(Semantic Differential, SD)法制作语义差别评价的七级量表。SD法是美国心理学家C. E. Osgood提出的一种语义差分方法，评价等级两端往往是意义完全相反的形容词，中间分作若干等级，评价者依据真实感受给出相应的评分，在声景领域中应用甚广[14-16]。在问卷调查前，通过预实验对拟定的22组用来描述声音特性的形容词对进行筛选，将剩余词对作为问卷的语义评分项，预实验采用声漫步法(Soundwalk Approach)。“Soundwalk”的概念最早由加拿大作曲家R. M. Schafer提出，参与者需要保持高度的声音敏感性在预先设定好的路线上进行漫步，对沿途的声音作出判断与评价[17]。此前，有学者运用该方法确定了研究的主要声源[18-19]。
依据古城内功能分区的特征选取四个样点作深入研究，每一个功能区均选取两个样点。城东北居民区
的火神庙为样点1，样点2为商业区的明清街(南大街)，样点3是城内客流量最大的景点——平遥县衙博物馆，城西南居民区选择沙巷街旁的西巷为样点4。由于调研期间平遥电影宫未举办任何活动，城西北未选取任何样点研究。按照4个样点的分布情况，绘制声漫步路线如图2所示。调研小组沿路线前行并记录沿途的主要声音，依据真实感受完成语义量表。实验结果表明，漫步过程中的主要声音有交通运输(自行车、电瓶车、汽车、步行
)
图2 声漫步路线图
Fig.2 The route of soundwalk experiment
730 声学技术2020年
噪声、社会生活噪声(商业声、交谈声、导游讲解声、社区噪声)、自然声(鸟声、风声)、历史文化表演声和建筑施工噪声，将这五类声音确定为问卷调查的主要声音。另外，根据语义评价量表的完成情况，剔除了5组不易理解或不易做出判断的形容词组(美好—丑陋，安全—不安全，缓慢—急促，亲切—冷漠，友好—不友好)，剩余17组形容词对被确定为平遥古城声环境的评分项。
2.2 声压级测量与问卷设计
本次调研时间为2019年11月16日～2019年11月17日，室外气温为16℃，湿度为56%。测量仪器为HS6298B型噪声频谱分析仪，校准误差≤0.2 dB，所有测量值均为A声级，对四个样点进行四个时段的声压级测量：上午9:00，中午12:00，下午16:00，晚上20:00。测点于地面以上约1.5 m，与四周墙面的距离大于1 m，每个时段测量一次，每次连续测量5 min。
问卷包括四方面内容。(1) 被调查者的基本信息：性别、年龄、身份(游客/本地居民)；(2) 被调查者对各类声音的感知频率(满分5分，分值越高发生越频繁)和喜好度的评分(满分5分)；(3) 对古城的视觉景观、声景观和整体环境进行满意度评价(满分5分)，并对视觉景观和声景观的重视度进行排序(1表示重视度为第一，2表示重视度为第二)；(4) 由17组形容词对组成的语义量表，中间分为七个连续等级，分值依次为−3、−2、−1、0、1、2、3分。问卷中所有分值均取整数，并记录填写时间与地点。
3 调查结果分析
3.1 客观测量
声压级测量结果如表1所示。西巷居民区是城内较为古老的原住居民区，参照人们的出行习惯可知，该区域一天内声压级的变化符合日常的潮汐规律：晚上出行量最小，其声压级最低，为40.4 dB(A)；上午和中午是出行密集时段，其声压级高出晚上7～8 dB(A)；下午时，居民的流动性减弱，其声压级也逐渐降低。据考察，火神庙周边的院落多被改建为民宿，四个时段内的声压级均处于50～55 dB之间，相较于西巷居民区，火神庙居民区的商业元素较多，外来人员流动性较大，声压级均值超过了西巷居民区。中午时，其声压级到达峰值，游客入住量的增大可能是声压级上涨的主要原因；相比昼间，多数景区在夜间并不开放，城内的游客量减小许多，其声压级到达最小值。
表1 各样点声压级测量值
Table 1 Measured sound pressure levels at various points
时间
声压级/dB(A)
西巷居民区火神庙居民区明清街县衙博物馆上午47.7 52.2 68.7 69.1
中午48.7 54.5 69.9 57.0
下午43.7 51.3 71.3 70.9
晚上40.4 50.0 71.8 58.7
平均值45.1 52.0 70.4 63.9 明清街是古城内最繁华的商业区，也是四个样点中声压级测量值最高的测区。游客的数量随着一天中时刻的推移而增多，城内的商业活动也愈加频繁，使该区域在一天中的声压级始终呈增长的趋势，并且每个时段的声压级均稳定于70 dB(A)左右。县衙博物馆的开放时间受限，一天内声压级的变化幅度较大，其中，上午和下午均在70 dB(A)上下浮动，中午和晚上处于58 dB(A)左右。据观测，上午是衙门街(县衙门前街道)的交通高峰期，本地居民的流动性较大，出行方式以电瓶车主，其声压级较高；下午是县衙纳客量的高峰，这个时段县衙内的历史文化表演是声压级升
高的主要原因；而中午恰好避开了交通高峰和表演时段，其声压级较低，为57 dB(A)；冬季18:00后，县衙闭馆，衙门街上偶有行人、电瓶车经过，所测声压级也较低，为58.6 dB(A)。
依据我国现行声环境质量标准[20]，1类环境功能区的昼间噪声限值为55 dB(A)，2类环境功能区的昼间噪声限值为60 dB(A)。西巷居民区和火神庙居民区属1类环境功能区，其整体声环境质量达标；明清街和县衙博物馆属2类环境功能区，其中，明清街的平均声压级超出限值约10 dB(A)，县衙博物馆在中午和晚上的声压级值在噪声限值以内，但上午和下午的声压级均超出限制约10 dB(A)，显然，县衙博物馆和明清街的声环境均未达标，需采取一定的措施加以控制。
3.2 主观问卷
本次问卷发放总量为210份，收回有效问卷206份。其中，明清街的问卷量为63份，县衙博物馆为52份，西巷居民区为46份，火神庙居民区为45份；上午收回68份，中午收回66份，下午收回72份。表2为被调查者的基本信息分布情况。
表2 问卷基本信息分布表(人)
Table 2 Basic information of the questionnaires(人)
性别身份年龄/岁
男女本地居民游客＜18 18～30 30～50 ＞50 99 107 71 135 42 77 48 39
第6期刘宇峰等：平遥古城声环境调查与评价731
3.2.1 声源构成
声源的构成可以直观地反映出该调研区的特
声和主要声源，而各类声源的发生频率很大程度
上可以反映声源的构成情况。问卷中以分值的形式
表示各类声源的发生频率(分值越高，其发生频率越
高，满分为5分)。表3即为各调研区的声源构成的
得分情况。沙巷街作为古城内的一条交通辅道，具
有一定的载流量，附近的居民出行比较频繁，出行
方式也比较丰富，社会生活噪声和交通运输噪声便
成为西巷居民区发生频率最高的两种声音，另外，
该区域还存在一定的自然声(3.0分)，但几乎不存在
建筑施工噪声和历史文化表演声。火神庙居民区与
西巷居民区情况相似，也存在一定的自然声，几乎
没有历史文化表演声的发生，且其主要的声音也是
社会生活噪声，交通运输噪声次之，但民宿区不定
期的改建、修整使建筑施工噪声偶有发生。
表3 不同区域的声源构成
Table 3 The composition of sound sources at various areas
主要声源
得分
西巷
居民区
火神庙
居民区明清街
县衙
博物馆平均值
社会生活
噪声 3.6 3.8 4.4 4.3 4.0
交通运输
噪声 3.5 3.3 3.1 4.2 3.5
建筑施工
噪声 1.7 2.9 1.6 1.4 1.9
自然声 3.0 3.0 1.5 1.7 2.3
历史文化
表演声 1.5 1.3 2.0 3.5 2.1 明清街是游客集散和商业活动的中心区域，其发生频率最高的一项是社会生活噪声，高出其余四类声音至少1.0分，显然，社会生活噪声是明清街的主要声音。由于明清街的主要功能设定为步行街，因而受交通运输噪声的影响较小，其发生频率趋于中间值。另外，在明清街，历史文化表演声很少会被听到，建筑施工噪声和自然声也几乎听不到。
县衙博物馆是城内人流量最大的景点，其声音主要来自于游客。数据表明，由此产生的社会生活噪声是县衙发生频率最高的一项，交通运输噪声和历史文化表演声次之，且明显高于自然声和建筑施工噪声。这表明社会生活噪声、交通运输噪声和历史文化表演声是县衙博物馆的主要声音。其中历史文化表演声得分为3.5分，远高于该声音在其它三个样点处的分值，可以认为历史文化表演声是县衙博物馆的特声。
3.2.2 声喜好度及其影响因素
对各类声音的喜好度取平均值进行统计可知，自然声和历史文化表演声的分值最高。其中，有80%的
问卷在对自然声的喜好度评价中给出了4分及以上的评分；对于历史文化表演声的喜好度，有70%的评价在4分及以上，显然，人们对自然声和历史文化表演声的喜爱程度最高。社会生活噪声和交通运输噪声的平均值都在3分以下，这表示人们可能对两种声音产生了听觉麻木感。尽管古城中的建筑施工噪声很少，但其喜好度的得分仍然最低，这反映出在人们潜意识里就非常讨厌施工所产生的噪声，因此在喜好度影响因素的研究中对此类声音不作探讨。
此前的研究发现被调查者的某些基本信息(如年龄，性别等)会显著影响部分声音的喜好度[11,21]。本次研究将被调查者的性别、身份、年龄作为自变量，以声喜好度为因变量，输入SPSS软件展开分析，对性别和身份因素采取Mann-Whitney U秩和检验，对年龄因素进行Spearman秩相关分析。
结果如表4所示，自然声的喜好度(p=0.041)和历史文化表演声的喜好度(p=0.044)在性别因素上均存在显著性差异，男性与女性在历史文化表演声喜好度上的均值差为0.40，在自然声喜好度上的均值差为−0.36，说明男性对历史文化表演声的喜好度普遍高于女性，而女性对自然声的喜好度明显高于男性，这种喜好规律可能源自于男性好动活跃与女性偏好安静的特点。对身份因素的检验表明，社会生活噪声(p=0.016)和交通运输噪声(p=0.002)的喜好度均存在显著性差异，本地居民与游客在两类声音喜好度上的均值差分别为0.48和0.71，说明本地居民对社会生活噪声和交通运输噪声的喜好度都要明显高于游客，这可能与这两类声音在古城内普遍存在而使本地居民产生听觉疲劳有关，相较之下，游客的心情更容易受到这两类声音的影响。
表4 声音声喜好度与被调查者基本信息的关系Table 4 The relationship between sound preference and respondents’ information
主要声源
p均值差相关系数性别身份年龄性别身份年龄社会生活
噪声0.396 0.016* 0.712 0.19 0.48 0.153 交通运输
噪声0.265 0.002* 0.034* −0.18 0.71 −0.114 自然声0.041* 0.648 0.472 −0.36 −0.13 0.126 历史文化
表演声0.044* 0.602 0.028* 0.40 −0.30 0.108 注：*表示在0.05水平上显著相关。
在年龄因素上，交通运输噪声喜好度的p值为0.034，相关系数为−0.114，说明随着年龄的增大，人们对交通运输噪声的喜好度明显下降；历史文化
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表演声喜好度的p值为0.028，相关系数为0.108，说明年龄越大对这类声音的喜好程度越高。依据问卷时的访谈记录，游客在古城内漫步游玩时，突然感知到身边存在某些交通行为，很可能会打破这种
美好意境，年纪越长越易产生不安、焦躁的心理；而当古城内出现历史文化表演时，人们的注意力就会被吸引过去，中老年游客的反应尤为强烈。由此可以推断，这两种声音的喜好度规律很大程度上源自于随年龄增长逐渐产生对交通行为的畏惧心理和对历史文化表演形式的喜爱程度。
3.2.3 视觉景观与声景观
人们对视觉景观的重视度普遍高于声景观[22]，但这个共性是否会影响到人们对这两项内容满意度的评价，还需进一步研究验证。本次问卷以视觉景观满意度和声景观满意度为平遥古城整体环境满意度的分项评价指标，结果表明整体环境满意度为83%，视觉景观满意度为87%，声景观满意度为75%。显然，人们对平遥古城整体环境的评价等级为良，相较于声景观，古城的视觉景观才是在整体环境的评价中发挥着提升效应的重要内容。对视觉景观重视度与声景观重视度的比值进行统计可知，65%的人认为视觉景观更重要，17%的人更加注重声感知，而认为两者同等重要的问卷占到总量的18%，显然，人们对声景观的重视度远不如视觉景观。
为便于运用SPSS软件分析，取视觉景观与声景观的重视度之比和满意度之比为变量进行Kruskal-Wallis检验，输出p值为0.024，说明人们对视觉景观重视度和声景观重视度的差别确实会影响对二者满意度的评价。就此分析存在的显著差异性，本文以满意度之比和重视度之比为因变量，对性别与身份因素进行Mann-Whitney U秩和检验，对年龄进行Spearman秩相关分析，继续验证视觉景观和声景观的满意度与重视度是否受被调查者基本信息的影响，并明确其影响趋势。
检验结果如表5所示，重视度之比在性别和身份因素上(p>0.05)均无显著性差异，但满意度之比在身份因素上表现出显著性差异，其均值差为−0.12，说明相较于本地游客，游客认为古城视觉景观与声景观的差别更大，这也符合游客的普遍游览习惯。Spearman秩相关分析结果表明，满意度之比(p=0.028)和重视度之比(p=0.041)皆与年龄因素呈现出显著性差异。其中，重视度之比的相关系数为0.181，说明随着年龄的增长，相较于视觉景观，人们对声景观的重视度越来越高；满意度之比的相关
表5 视景对声景的满意度比值和重视度比值与被调查者基本信息的关系
Table 5 The satisfaction ratio and attention ratio of
visual landscape to soundscape based on
respondents’information
因变量
p均值差相关系数
性别身份年龄性别身份年龄
视觉景观与声景
观的满意度之比0.861 0.039* 0.028* 0.06 −0.12 0.193
视觉景观与声景
观的重视度之比0.804 0.072 0.041* 0.06 0.38 0.181 注：*表示在0.05水平上显著相关。
系数为0.193，说明相较于视觉景观，年龄的增长减弱了听觉上的满意度。年龄增长导致人耳敏感性逐渐降低可能是人们越来越注重听觉体验的根本原因，以挑剔的心理对声景观的质量提出了越来越高的要求。可以看出，视听景观重视度的差别对这两项内容满意度评价的影响其实源自于年龄的差别对其造成的影响。
乡村和公园整体环境的评价都会受到视听交互作用的影响[8,23]，本次研究将对平遥古城的整体环境进行验证。对整体环境、视觉景观和声景观的满意度进行单因素方差分析表明，整体环境的满意度与视觉景观满意度和声景观满意度均呈显著正相关(p值均小于0.05，相关系数都大于0)。通过进一步的简单效应分析得到视觉景观与声景观交互项的p值等于0.012，表明平遥古城的视觉景观和声景观之间也存在一定的交互作用，影响着对其整体环境的评价。
3.2.4 主要因子
因子分析法可以从多个评价指标中筛选、归纳出数个主因子以达到简化、降维的目的，本研究选用该
方法对语义量表进行分析。其中，可靠性分析结果显示Cronbach's Alpha系数为0.76，说明问卷数据内部一致性较高，属于高信度；另外，通过KMO和bartlet球形检验，得出KMO系数为0.707，说明因子分析结果的有效性较高。设定排除的小系数绝对值为0.5，表6为经最大方差法旋转后的成分矩阵表。将17组形容词对分为5类，即表明影响平遥古城声环境的主要因子有5个，其方差解释率总计62%，在声环境相关研究中属于较高水平。其中，因子1的方差解释率为17.17%，与舒适性相关，包括放松—焦虑、喜爱—讨厌、和谐—冲突、愉悦—不愉悦；因子2的方差解释率为16.69%，与趣味性相关，包括有特—无特、有趣—无趣、有共鸣—无共鸣和有信息—无信息；因子3的方差解释率为11.25%，与动态性相关，包括起伏—平稳、集中—分散、刺耳—柔和和人造—自然；因子4的
