可視性色譜圖載入下的歷史村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)優(yōu)化研究
——以韓城黨家村為例

黃嘉穎

李 瑩

歷史文化村鎮(zhèn)文化積淀深厚，蘊(yùn)含著豐富而精美的歷史建筑。作為歷史文化村鎮(zhèn)風(fēng)貌景觀(guān)的空間主體和靈魂核心，這些歷史建筑既是歷史文化村鎮(zhèn)千年文明的傳承，也是歷史文化村鎮(zhèn)真實(shí)生活實(shí)態(tài)的承載。因此，歷史文化村鎮(zhèn)的歷史建筑在文化遺產(chǎn)保護(hù)與利用中舉足輕重。而歷史文化村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)的展示對(duì)于歷史文化村鎮(zhèn)的價(jià)值呈現(xiàn)、文化交流和歷史傳揚(yáng)至關(guān)重要。歷史文化村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)的選擇則直接影響歷史文化村鎮(zhèn)價(jià)值體驗(yàn)的品質(zhì)高低和文化認(rèn)同的強(qiáng)弱。

目前，歷史文化村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)大多以二維平面布局方式展開(kāi)，沿村鎮(zhèn)主要道路并串聯(lián)各個(gè)重點(diǎn)建筑及院落景觀(guān)節(jié)點(diǎn)。然而，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中建筑景觀(guān)的觀(guān)賞和體驗(yàn)方式更為直接地體現(xiàn)在對(duì)周邊物質(zhì)空間的三維感知上。因此，僅基于二維空間分析進(jìn)行歷史文化村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法顯然難以達(dá)到最佳景觀(guān)體驗(yàn)效果。為了突破二維空間分析的局限性，引入可視性色譜圖理論及技術(shù)方法，能夠?yàn)榭臻g中特定視點(diǎn)所能看見(jiàn)的空間范圍提供可視化工具，并通過(guò)柵格技術(shù)將復(fù)雜的三維運(yùn)算在平面空間上實(shí)現(xiàn)可視化表達(dá)[1-3]。在此基礎(chǔ)上，可視性色譜圖可進(jìn)一步為歷史文化村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)最佳展示路線(xiàn)的提取提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)方法。

1 可視性色譜圖及模型建立

1.1 可視性色譜圖及其應(yīng)用

可視性色譜圖是通過(guò)若干個(gè)視點(diǎn)的可視性特征圖疊加而來(lái)的“可視性分布”地圖，可視性的高低(或稱(chēng)可視頻率)在圖中用不同的色彩表示[4]?？梢曅陨V圖包含的數(shù)據(jù)信息龐大多元，無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的解析方法完成，因此需要借助計(jì)算機(jī)輔助工具(如ArcGIS平臺(tái))進(jìn)行計(jì)算和繪制。利用ArcGIS的視線(xiàn)分析功能所生成的可視性色譜圖可適應(yīng)多方面、多目標(biāo)的分析，尤其在景點(diǎn)、觀(guān)景路線(xiàn)的視域范圍以及景點(diǎn)的可視情況分析上表現(xiàn)突出[5-7]。另一方面，就可視性色譜圖的生成原理來(lái)看，其更適用于靜態(tài)景觀(guān)效果的分析，在動(dòng)態(tài)景觀(guān)分析上具有一定的局限性，需要結(jié)合動(dòng)態(tài)景觀(guān)變化規(guī)律的參數(shù)化模型設(shè)計(jì)尋求技術(shù)突破。但這并不影響可視性色譜圖對(duì)于景點(diǎn)和路線(xiàn)優(yōu)化的重要價(jià)值與意義。

圖1 可視性色譜圖模型建立框架

圖2 黨家村觀(guān)景線(xiàn)路現(xiàn)狀布局

圖3 黨家村現(xiàn)狀景觀(guān)展示路線(xiàn)可視性色譜圖

目前，國(guó)內(nèi)研究學(xué)者在可視性色譜圖應(yīng)用研究方面進(jìn)行了一定的探討。鈕心毅等人以可視性影響為切入點(diǎn)，結(jié)合日本學(xué)者蘆原義信提出的建筑外部空間D/H指標(biāo)，嘗試建立建成環(huán)境空間的開(kāi)敞度測(cè)度與評(píng)價(jià)方法[3]。杜嶸等人曾選取百丈漈—飛云湖風(fēng)景名勝區(qū)的22個(gè)景觀(guān)節(jié)點(diǎn)和14個(gè)視點(diǎn)進(jìn)行視域分析，提出了視域景觀(guān)結(jié)構(gòu)的量化分析方法[8]。牛銅鋼等人則以成蘭鐵路穿越黃龍風(fēng)景名勝區(qū)為例，分別沿川九公路、風(fēng)景區(qū)游線(xiàn)分析景區(qū)沿線(xiàn)的景觀(guān)可見(jiàn)區(qū)，并由此進(jìn)行風(fēng)景名勝區(qū)重大建設(shè)項(xiàng)目的影響評(píng)價(jià)[9]。樂(lè)志探討了中國(guó)古典園林的空間視覺(jué)特點(diǎn)，分析了古典園林的視覺(jué)分布規(guī)律和可見(jiàn)性之間的關(guān)聯(lián)等[4]。已有研究反映，可視性色譜圖常被應(yīng)用于受地形、地表物質(zhì)的分布、高度及可視點(diǎn)等條件制約的復(fù)雜的大范圍場(chǎng)地設(shè)計(jì)中，在中微觀(guān)層面規(guī)劃設(shè)計(jì)中的風(fēng)景區(qū)景觀(guān)可視性分析及影響評(píng)價(jià)等方面亦有所應(yīng)用。然而，總體上可視性色譜圖在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究還較少，而以系列景觀(guān)的整體展示為基礎(chǔ)，結(jié)合觀(guān)景動(dòng)線(xiàn)組織指導(dǎo)景觀(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)的相關(guān)研究更是鮮有拓展。

實(shí)際上，在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)某景觀(guān)線(xiàn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如何通過(guò)可視性色譜圖直觀(guān)地實(shí)現(xiàn)最佳視覺(jué)效果的科學(xué)預(yù)判，同時(shí)基于此指導(dǎo)具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)與方案優(yōu)化，使得景觀(guān)展示路線(xiàn)得以揚(yáng)長(zhǎng)避短地展示主體景觀(guān)是十分重要的研究?jī)?nèi)容。因此，本文主要以典型的歷史建筑為景觀(guān)價(jià)值主體的歷史文化名村陜西韓城黨家村為個(gè)案，著重進(jìn)行可視性色譜圖技術(shù)方法在歷史文化村鎮(zhèn)景觀(guān)展示路線(xiàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化中的應(yīng)用探新。

1.2 模型建立

研究借助ArcGIS平臺(tái)中的視域及視點(diǎn)分析工具，載入可視性色譜圖進(jìn)行可視性特征圖制作及可視性參數(shù)分析。首先，在A(yíng)rcGIS平臺(tái)中建立帶有建筑高度的黨家村地表面模型①。在對(duì)黨家村原建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)進(jìn)行可視性色譜圖分析時(shí)，每隔5m增加一個(gè)視點(diǎn)(默認(rèn)5m之內(nèi)景觀(guān)不會(huì)變化)，每個(gè)視點(diǎn)距離地面1.5m(人眼至地面的平均高度差)，以此模擬建筑景觀(guān)展示過(guò)程中的視平面②。然后，利用3D Analyst Tool中的視域工具計(jì)算景觀(guān)展示路線(xiàn)的可視性色譜圖。在該色譜圖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)黨家村典型建筑進(jìn)行可視性色譜圖的相關(guān)分析。在對(duì)典型建筑進(jìn)行可視性色譜圖分析時(shí)，主要利用光沿直線(xiàn)傳播的原理，在建筑物最佳觀(guān)賞高度上設(shè)置視點(diǎn)，并利用3D Analyst Tool中的視點(diǎn)分析工具分別將各典型建筑的可視范圍進(jìn)行計(jì)算與相互疊加。視點(diǎn)所見(jiàn)區(qū)域即為能夠看到該建筑的最佳位置區(qū)域。最后，可根據(jù)該區(qū)域提取黨家村最佳建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)，并與原路線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)(圖1)。

2 黨家村可視性色譜圖分析及問(wèn)題

2.1 黨家村概況和景觀(guān)展示路線(xiàn)布局

黨家村位于陜西省韓城市中心的東北方向，是我國(guó)少有的保存相當(dāng)完整的明清村落，被稱(chēng)為“民居瑰寶”，主要薈萃了大量獨(dú)具關(guān)中地域特色的歷史建筑，是我國(guó)第一批歷史文化名村，并于2008年被國(guó)家授予4A級(jí)景區(qū)。村落中以文星閣、看家樓、節(jié)孝碑、黨家祠堂以及賈家祠堂等為代表性建筑，在研究中將作為景觀(guān)展示路線(xiàn)提取的主要標(biāo)志建筑。

目前，黨家村景觀(guān)展示路線(xiàn)總長(zhǎng)約725m，直接串接29處景點(diǎn)，位于游覽線(xiàn)路沿線(xiàn)的景點(diǎn)有27處，位于支巷的有2處(圖2)。就景觀(guān)展示路線(xiàn)的平面布局而言，其較好地連通了各建筑景觀(guān)節(jié)點(diǎn)，總體平面空間可達(dá)性良好。也正因如此，良好的平面空間可達(dá)性常常容易掩蓋因地形起伏或周?chē)匚锔叩退鶎?dǎo)致的三維建筑景觀(guān)展示盲點(diǎn)。

2.2 景觀(guān)展示路線(xiàn)可視性色譜圖分析及問(wèn)題

通過(guò)將黨家村現(xiàn)狀建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)載入可視性色譜圖模型進(jìn)行運(yùn)算，可得出被計(jì)算的視點(diǎn)總數(shù)為145個(gè)，其中最大可見(jiàn)視點(diǎn)數(shù)目為58個(gè)，可視面積為160 376.16m2，不可視面積為160 685.48m2(表1)?？梢?jiàn)視點(diǎn)數(shù)目最多的區(qū)域位于上寨所在臺(tái)塬的陡?jìng)?cè)面及上寨入口處的建筑山墻面(圖3)。其他區(qū)域因地形原因大部分可視性較低，包括總體景觀(guān)展示路線(xiàn)對(duì)于前述5個(gè)典型代表建筑的可視性同樣比較低下。說(shuō)明現(xiàn)狀景觀(guān)展示路線(xiàn)的設(shè)置對(duì)于典型建筑的展示考慮不足，景觀(guān)體驗(yàn)效果較差。因此，提高典型建筑的可視性是黨家村景觀(guān)展示路線(xiàn)優(yōu)化的關(guān)鍵。

圖4 黨家村典型建筑最佳觀(guān)賞范圍及視點(diǎn)選擇

圖5 典型建筑1/2與1/4視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-1 文星閣1/2視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-2 文星閣1/4視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-3 節(jié)孝碑1/2視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-4 節(jié)孝碑1/4視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-5 看家樓1/2視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-6 看家樓1/4視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-7 黨家祠堂1/2視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-8 黨家祠堂1/4視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-9 賈家祠堂1/2視點(diǎn)處可視性色譜圖圖5-10 賈家祠堂1/4視點(diǎn)處可視性色譜圖

表1 黨家村現(xiàn)狀建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)可視性分析

3 黨家村建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)優(yōu)化及校驗(yàn)

3.1 典型建筑可視性色譜圖分析

黨家村作為傳統(tǒng)村落，自身空間私密性較強(qiáng)，開(kāi)敞空間較少。為保證村落傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌特色的原真呈現(xiàn)，可視性色譜圖視域分析的情景選擇不必要以建筑景觀(guān)全貌展示為前提。因此，設(shè)定視點(diǎn)高度在各建筑由高至低的1/4及1/2處，能看到在此高度之上建筑部分的區(qū)域設(shè)定為最佳景觀(guān)體驗(yàn)區(qū)域(圖4)。根據(jù)這一設(shè)定，對(duì)村落主要典型代表性建筑文星閣、節(jié)孝碑、看家樓、黨家祠堂及賈家祠堂進(jìn)行可視性分析。

1)文星閣：文星閣總高度為35m，是整個(gè)村落最高的建筑。但由于地勢(shì)較低，可視性仍然不十分理想。視點(diǎn)位于1/2處可視區(qū)域大多集中于文星閣前廣場(chǎng)以及其附近街道，總可視面積為106 043.44m2(圖5-1)。視點(diǎn)位于1/4處可視區(qū)域增加了中日友好廣場(chǎng)、三門(mén)祠堂前空地、泌陽(yáng)堡西側(cè)第一條巷道及下村其他街巷，總可視面積為132 154.52m2(圖5-2)。

2)節(jié)孝碑：節(jié)孝碑高度為9m，位置相對(duì)內(nèi)向，因此可視區(qū)域大部分分布在東西向的主要道路上。視點(diǎn)位于1/2處可視區(qū)域位于黨家祠堂及右側(cè)2處院落的門(mén)前以及去往泌陽(yáng)堡的街道，總可視面積為6 136.68m2(圖5-3)。視點(diǎn)位于1/4處可視區(qū)域面積雖然增加至45 854.08m2，但落入街巷空間的可視面積并沒(méi)有很大的變化(圖5-4)。

3)看家樓：看家樓建筑高度為14.5m。位于內(nèi)部小巷道中間，沒(méi)有緊鄰主要道路。因此整體的可視區(qū)域僅為周邊的近域空間，其余街道對(duì)其可視性較差。視點(diǎn)位于1/2處可視區(qū)域在看家樓所處支巷內(nèi)，總可視面積為40 840.6m2(圖5-5)。視點(diǎn)位于1/4處可視區(qū)域增加了東西主干道北側(cè)院落、東部支巷及通往泌陽(yáng)堡的道路，總可視面積為 100 834.68m2(圖5-6)。

4)黨家祠堂：黨家祠堂高度約為6.5m，當(dāng)視點(diǎn)位于黨家祠堂1/2處的高度時(shí)，主要的可視區(qū)域位于黨家祠堂附近的東西主干道上，總可視面積為1 374.64m2(圖5-7)。當(dāng)視點(diǎn)位于黨家祠堂1/4處的高度時(shí)，位于黨家祠堂對(duì)面的巷道南半段也落入了可視范圍之內(nèi)，總可視面積增加至10 350.44m2(圖5-8)。

5)賈家祠堂：賈家祠堂與黨家祠堂的高度大致相同，當(dāng)視點(diǎn)位于賈家祠堂1/2處的高度時(shí)，主要的可視區(qū)域位于賈家祠堂門(mén)前的東西主干道上及南北巷道上，總可視面積為1 591.04m2(圖5-9)。當(dāng)視點(diǎn)位于賈家祠堂1/4處的高度時(shí)，總可視面積可大幅度增加至14 462.6m2，但村內(nèi)街巷的可視范圍并沒(méi)有發(fā)生太大的改變(圖5-10)。

圖7 黨家村最佳建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)可視性色譜圖

3.2 最佳建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)提取

基于上述各個(gè)典型代表性建筑的視域范圍分析，利用柵格疊加工具將單個(gè)典型建筑的視域范圍進(jìn)行疊加，即可得村落內(nèi)能夠看到建筑景觀(guān)最佳高度范圍的區(qū)域。首先分別以1/2視點(diǎn)和1/4視點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行可視范圍疊加，然后再將由上述2個(gè)視點(diǎn)所產(chǎn)生的疊加結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步復(fù)合疊加，最終生成景觀(guān)體驗(yàn)過(guò)程中標(biāo)志性代表建筑的最佳展示路線(xiàn)。

1/2視點(diǎn)的可視性色譜圖疊加后可見(jiàn)面積為117 037.12m2。主要的可視區(qū)域位于村落的東西主干道、黨家祠堂正對(duì)的南向巷道、黨家村小學(xué)廣場(chǎng)和門(mén)口空間以及各景點(diǎn)周邊空間。上寨街巷幾乎沒(méi)有納入可視范圍。

1/4視點(diǎn)的可視性色譜圖疊加后可視面積為150 784.44m2。可視區(qū)域范圍較1/2視點(diǎn)的可視性區(qū)域稍有擴(kuò)大，上寨西側(cè)第一條街道以及最南側(cè)街道全部被納入可視范圍之內(nèi)。

表2 黨家村建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)優(yōu)化前后可視性對(duì)比

將1/2視點(diǎn)與1/4視點(diǎn)的可視性色譜圖進(jìn)行疊加，生成典型建筑最佳景觀(guān)體驗(yàn)區(qū)域，即圖6-1中綠色所示可視范圍。與此同時(shí)，依據(jù)1/2視點(diǎn)與1/4視點(diǎn)可視性色譜圖的疊加結(jié)果提取黨家村建筑景觀(guān)最佳展示路線(xiàn)(圖6-2)。其中，在原路線(xiàn)上去除賈家祠堂西側(cè)的延伸線(xiàn)，增加北側(cè)的次出入口線(xiàn)路。并根據(jù)可視范圍增加支路景觀(guān)展示路線(xiàn)，主要將泌陽(yáng)堡東側(cè)第一條、第二條巷道路線(xiàn)改為第一條、第三條。此外，將黨家村小學(xué)門(mén)前向西的道路也納入景觀(guān)展示路線(xiàn)之內(nèi)。

3.3 建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)優(yōu)化結(jié)果

針對(duì)優(yōu)化后的路線(xiàn)再一次進(jìn)行可視性色譜圖分析(圖7)，與原景觀(guān)展示路線(xiàn)的可視性分析進(jìn)行比較，以校驗(yàn)優(yōu)化前后的總體景觀(guān)體驗(yàn)效果?？梢曅詫?duì)比分析表明，一方面，景觀(guān)展示路線(xiàn)視點(diǎn)總數(shù)由優(yōu)化前的145個(gè)增至優(yōu)化后的193個(gè)，其中最大可見(jiàn)視點(diǎn)數(shù)由58個(gè)增至67個(gè)，并且不同數(shù)量的視點(diǎn)數(shù)目?jī)?nèi)的可視區(qū)域都較優(yōu)化前有所提高。另一方面，優(yōu)化后整個(gè)村落的可視面積由原來(lái)的160 376.16m2增加到321 061.64m2(表2)。5處典型建筑除節(jié)孝碑外于優(yōu)化后的景觀(guān)展示路線(xiàn)上可視頻率值均明顯增強(qiáng)，平均可視頻率增強(qiáng)為原可視頻率的1.1倍以上。由此說(shuō)明，優(yōu)化后的景觀(guān)展示路線(xiàn)在村落主要建筑的景觀(guān)體驗(yàn)方面獲得了較好的提升。

4 結(jié)論

可視性色譜圖作為處理復(fù)雜視線(xiàn)問(wèn)題的重要理論及工具，在歷史文化村鎮(zhèn)建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化中，為獲得更好的三維景觀(guān)體驗(yàn)效果提供了科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和依據(jù)。研究針對(duì)韓城黨家村村落空間及歷史建筑載入可視性色譜圖，揭示了現(xiàn)狀景觀(guān)展示路線(xiàn)之于典型代表建筑可視性差的關(guān)鍵問(wèn)題，并以此為切入點(diǎn)深入剖析了典型建筑景觀(guān)的最佳可視性范圍。進(jìn)而結(jié)合可視性色譜圖的計(jì)算及可視化分析，選取適宜的視點(diǎn)條件提取出最佳建筑景觀(guān)展示路線(xiàn)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的。研究結(jié)果大大增強(qiáng)了黨家村典型代表建筑景觀(guān)的可視頻率，而且較原景觀(guān)展示路線(xiàn)能夠獲得更為廣域而豐富的景觀(guān)體驗(yàn)。黨家村案例是可視性色譜圖理論于歷史文化村鎮(zhèn)景觀(guān)設(shè)計(jì)中的實(shí)證初探，其思路與方法不僅適用于景觀(guān)展示路線(xiàn)的優(yōu)化，對(duì)于更進(jìn)一步的景觀(guān)環(huán)境設(shè)計(jì)可視性色譜圖技術(shù)方法的引入亦有著重要的應(yīng)用價(jià)值和理論意義。另一方面，以既定視點(diǎn)為依據(jù)生成的可視性色譜圖主要反映靜態(tài)的視覺(jué)景觀(guān)，其對(duì)于連續(xù)的動(dòng)態(tài)視覺(jué)景觀(guān)分析具有一定的局限性。因此，根據(jù)人的空間行為規(guī)律進(jìn)行連續(xù)視點(diǎn)可視性色譜圖的批處理與動(dòng)態(tài)模擬是后續(xù)研究需重點(diǎn)突破與探索的方向，同時(shí)也是可視性色譜圖理論與技術(shù)方法在景觀(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用中值得關(guān)注的研究?jī)?nèi)容。

注：文中圖片均由李瑩繪制。

注釋?zhuān)?/p>

① 數(shù)據(jù)來(lái)源：黨家村數(shù)字地圖。2016年12月測(cè)繪。

② 水平和垂直視角、視距均沒(méi)有限制，即可以進(jìn)行環(huán)視。