基于山地豎向因素的傳統(tǒng)風(fēng)景建筑尺度參數(shù)化解析

吳艷麗

孫建文

江浙一帶以平遠(yuǎn)山水、多丘陵地貌特征為主，是長三角地帶的核心區(qū)域，隨著城市的不斷擴(kuò)張，傳統(tǒng)山水格局受到了不小沖擊。這其中具有城市形象或地標(biāo)意義的典型風(fēng)景建筑數(shù)量較多，有創(chuàng)作成功的實踐，也有存在問題的案例?；诖?，我國學(xué)者做了多方面研究，如鄭炘研究了蘇南名山山體形態(tài)特征與風(fēng)景建筑的整體關(guān)系[1]，進(jìn)而提出由于人對高度變化比較敏感，視覺面積高度上的調(diào)整對其形狀的限制十分重要[2]；盧濟(jì)威從建筑學(xué)的角度提出單一地形和復(fù)合地形分類體系，探討了山地建筑與環(huán)境的結(jié)合方式[3]；胡一可等研究了風(fēng)景區(qū)邊緣建筑的高度控制[4]；徐磊青等研究了建筑高度與視覺感知的問題[5]。國外學(xué)者也有不少探索，如波蘭克拉科夫工業(yè)大學(xué)的Agnieszka Ozimek等從景觀質(zhì)量的角度，研究了觀賞距離、建筑類型和建筑規(guī)模對景觀質(zhì)量的影響[6]；墨爾本大學(xué)的Ian Bishop研究了景觀空間的序列感受等[7]。本文針對江浙一帶的優(yōu)秀風(fēng)景建筑尺度展開探討，研究將傳統(tǒng)文化中的相關(guān)理念與當(dāng)代數(shù)字分析技術(shù)相結(jié)合，其目的一是為了文化的傳承與保護(hù)，二是可為調(diào)控當(dāng)代建設(shè)規(guī)模與尺度提供借鑒。

傳統(tǒng)文獻(xiàn)中，郭熙曾用一語點出了風(fēng)景建筑的角色：“觀今山川，地占數(shù)百里，可游可居之處十無三四，而必取可居可游之品。君子之所以渴慕林泉者，正謂此佳處故也。[8]”至清代，《芥子園畫傳》中則點出建筑在山水畫構(gòu)圖時的擇地原則：“凡房屋畫法必須端詳山水之面目所在，天然自有結(jié)穴。大而數(shù)丈之畫，小而盈寸之紙，其安置人居，只得一處兩處。[9]”誠如古人所言，選址與規(guī)?？刂瞥蔀楸疚难芯康闹攸c。研究充分考慮了景觀空間的偶合關(guān)聯(lián)以及內(nèi)在的邏輯與秩序，為風(fēng)景建筑規(guī)劃與設(shè)計提供明確、扎實的科學(xué)依據(jù)，以期空間效能、生態(tài)效能和景觀效能的整體延續(xù)與提升。

1 “山水之眉目”的篩選

建筑乃“山水之眉目”，案例的選擇有三大原則：1)古今知名度，基于古籍文獻(xiàn)篩選；2)視覺彰顯度，基于實證調(diào)研；3)山位特征的多樣性，基于所在位置與山體的關(guān)聯(lián)，滿足不同山位的擇例。據(jù)此采集案例如表1所示。

2 針對“山高云深不知處”之分區(qū)

分區(qū)的目的，是通過豎向系數(shù)的計算探索山地建筑選址的分布規(guī)律。首先需要通過測繪地形圖或利用谷歌高程提取器獲得高程信息，然后在Civil 3D中創(chuàng)建曲面，生成等高線，結(jié)合圖像疊加，在準(zhǔn)確的位置上導(dǎo)入建筑模型。繼而在經(jīng)過建筑基址的范圍內(nèi)，對地形曲面做垂直于視線方向和平行于視線方向的縱斷面，即可獲得相對準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

其次，通過山體高度與高程、建筑基址高程、建筑與山底高差等數(shù)據(jù)，計算每個建筑的豎向系數(shù)：建筑基址高度/山體最高點高度。將豎向系數(shù)數(shù)值導(dǎo)入SPSS軟件中，得到直方圖與正態(tài)曲線圖(圖1)。

根據(jù)正態(tài)曲線形狀分析，最終劃分為[0.0，0.1]、[0.1，0.9]、[0.9，1.0]3個區(qū)間地帶，恰好大致對應(yīng)通常意義的山麓地帶、山腰地帶和山頂?shù)貛А?/p>

[0.0，0.1]區(qū)間地帶作為山體的起始，通常對應(yīng)環(huán)繞狀山麓平緩地帶，包含20個案例； [0.1，0.9]區(qū)間地帶是具有半開敞性空間的山腰地帶，包含24個案例；[0.9，1.0]區(qū)間地帶多為四周開敞、可以俯瞰全景或遠(yuǎn)眺風(fēng)景的建筑，包含27個案例。

表1 傳統(tǒng)風(fēng)景建筑案例

3 基于“遠(yuǎn)近高低各不同”的參數(shù)解析點

“遠(yuǎn)近高低各不同”是基于視覺感知范圍而言的，中國山水畫論和造園技藝中有所謂“三遠(yuǎn)”之說，近景觀建筑和用地之幅度，與山前而窺山后之“深遠(yuǎn)” 略似；中景剖析山體斷面、分析山體峰值與建筑尺寸之關(guān)聯(lián)，相當(dāng)于運(yùn)用數(shù)字手法的“高遠(yuǎn)”之說；遠(yuǎn)景關(guān)注建筑及山體之間的整體形象，與“平遠(yuǎn)”之意境相符。本文從近、中、遠(yuǎn)3個不同層面展開研究，并結(jié)合豎向系數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析計算，統(tǒng)計歸納出參數(shù)的區(qū)間范圍。

3.1 近景尺度下的參數(shù)解析

近景尺度下，局部的山體走勢決定了建筑的空間布局。古人云：“至于野橋、村落、樓觀、舟車、人物、屋宇，全在想其形勢之可安頓處，可隱藏處，可點綴處。[10]”其安頓隱藏之處，恰是近景關(guān)注的重點，涵蓋可建設(shè)區(qū)域，涉及空間尺度與建筑尺度的研究范圍，因此提出建筑邊界度、地段包容度以及建筑密度等相關(guān)參數(shù)，研究建筑占地面積在空間界定要素，如圍墻、硬質(zhì)鋪裝或水面等所圍合面積中的占比。

將建筑占地面積定義為S0，空間界定要素圍合面積定義為S1，將地段可建設(shè)用地面積定義為S2。其中，建筑占地面積為常規(guī)概念，是建筑底層的占地面積；空間界定以院墻為準(zhǔn)，如無，則以地面鋪裝及明顯的植物圍合空間為輔助；地段可建設(shè)用地邊界以平整土地為準(zhǔn)。針對傳統(tǒng)建筑特有的院落空間效應(yīng)，將S0與S1二者比值定義為建筑邊界度；針對基于地形特征的可建設(shè)用地范圍，將S1與S2二者比值定義為地段包容度；建筑密度是常規(guī)技術(shù)指標(biāo)，由S0與S2二者的比值決定。三者疊加(圖2)，并與豎向參數(shù)區(qū)間聯(lián)合分析，得出以下特征。

圖1 分區(qū)直方圖與正態(tài)曲線圖

圖2 建筑邊界度、地段包容度、建筑密度關(guān)聯(lián)分析

1)地段包容度越大，則建筑邊界度與建筑密度值越接近，建筑所在地形表現(xiàn)為突出山翼、急坡地帶、懸崖平臺或陡坡平臺等坡度突變地形，且豎向參數(shù)區(qū)間集中在[0.75，0.95]，表現(xiàn)為接近山頂?shù)慕ㄖ?，如圖2中右側(cè)的山頂建筑群(桐君山)和崇正書院(清涼山)等。

2)地段包容度越小，則建筑邊界度與建筑密度值逐漸散開，建筑所在的地形形態(tài)均為凹形，豎向參數(shù)區(qū)間集中在[0.15，0.55]，表現(xiàn)為坐落于低段山腰及山麓的建筑群，如圖2中左側(cè)的靈谷寺(鐘山)和廣教寺(狼山)等。

表2 [0.0，0.1]區(qū)間地帶的視覺面積比與高度比

3.2 中景尺度下的參數(shù)解析

中景尺度下，山體輪廓呈現(xiàn)空間變化，建筑形態(tài)、布局和走勢對山體輪廓產(chǎn)生影響。清《畫訣》有言：“凡安寺觀，大小亦宜視山之深淺，林之厚薄?！瓨桥_宜聳出在松楸林木之外，然亦須襯貼。[11]”古人看到的深淺厚薄之處，正是本文詳盡研究之所在。因此提出坡形限高參數(shù)，用以描述視野范圍內(nèi)建筑高度對山體坡形的影響。根據(jù)實地調(diào)研，考慮到[0.1，0.9]區(qū)間地帶具有典型特征，因此針對該區(qū)間的案例展開分析。

首先將視點位置與背景山體最高點連線為虛擬坡形線，從建筑實體所在位置高點做虛擬坡形線的垂直交點，該線段的長度定義為坡形限高高度H1。將建筑高度H與坡形限高高度H1的比值定義為坡形限高比(H/H1)。對于建筑群，以其中所在輪廓最高點為研究對象，如清涼山崇正書院，以此為例，將視點選擇在建筑入口平臺的起始位置，其基址高程41.31m，研究對象為軸線終點建筑，其基址高程54.21m，在Civil 3D中對地形曲面經(jīng)過三殿基址的部分提取縱斷面進(jìn)行分析(圖3)，連接正門所在中心點與背景山體最高點形成虛擬坡形線，過建筑中心位置做虛擬坡形線的垂直交線得到坡形限高高度H1，H1=L1/L2×(h3-h1)-(h2-h1)。

圖3 清涼山崇正書院坡形限高比模型

圖4 坡形限高比與豎向系數(shù)的關(guān)聯(lián)

坡形限高比反映了建筑輪廓對山體輪廓的影響，通過計算，發(fā)現(xiàn)其參數(shù)值區(qū)間大致在[0.688，1.113]范圍。如圖4所示，與豎向參數(shù)區(qū)間聯(lián)合分析，得出以下特征。

1)坡形限高參數(shù)均值在1.0左右，說明在傳統(tǒng)觀念中建筑高度以維持原有虛擬坡形線為主，即所謂“補(bǔ)形”。

2)隨著豎向系數(shù)的增大，即建筑高程趨近半山腰時，坡形限高比值整體呈下降趨勢。說明選址越高，越具有彰顯度，越需要控制對山形輪廓的影響。

3)所選案例豎向系數(shù)在[0.2，0.4]區(qū)間內(nèi)，即對應(yīng)低段山腰部位。該段位置對山形輪廓的影響適中，為古人選址的集中區(qū)段，這其中既有建造難度的影響，也有對山體輪廓的考慮。

表3 [0.1，0.9]區(qū)間地帶的視覺面積比與高度比

表4 [0.9，1.0]區(qū)間地帶的視覺面積比與高度比

圖5 [0.0，0.1]區(qū)間地帶視覺高度比模型(以狼山林溪精舍為例)

圖6 [0.1，0.9]區(qū)間地帶視覺高度比模型(以夕照山雷峰塔為例)

圖7 [0.9，1.0]區(qū)間地帶視覺高度比模型(以狼山支云塔為例)

4)其中萬松書院(0.688)比值略有突變，實際其環(huán)境是山坳形態(tài)，局部地形的隱藏作用凸顯。

3.3 遠(yuǎn)景尺度下的參數(shù)解析

遠(yuǎn)景尺度下，需要關(guān)注建筑及山體的整體形象，因此提出兩大與建筑體量輪廓相關(guān)聯(lián)的參數(shù)：視覺高度比和視覺面積比。

3.3.1 視覺高度比

視覺高度比是建筑高度相對于作為視覺背景的山體高度的比值關(guān)系。由于不同的區(qū)間地帶的比值傾向不同，因此分段展開研究。

1)[0.0，0.1]區(qū)間地帶。

在該區(qū)間地帶，山體作為建筑的背景存在，視覺高度比指建筑高度H1與背景山體高度H2的數(shù)據(jù)比值(圖5，表2)。

2)[0.1，0.9]區(qū)間地帶。

該區(qū)間地帶建筑物位于山體中部，建筑輪廓有突出山體輪廓的情況出現(xiàn)，本參數(shù)針對此種情況展開研究(實際僅2個案例)。視覺高度比根據(jù)2個比值進(jìn)行分析，一個是建筑高度H1與背景山體高度H2的數(shù)據(jù)比值，另一個是突出山體輪廓線的建筑高度H3與建筑自身高度H1的數(shù)據(jù)比值，定義為超出比：H3/H1(圖6)。

風(fēng)水學(xué)中有“山若欠高，塔增之”之說，這2個例子正好是典型代表。從數(shù)據(jù)看(表3)，一個是建筑本體高度大于山體，約90%突出山體；一個是建筑本體高度小于山體，建筑頂部高出山體輪廓約30%。

表5 各區(qū)間地帶視覺高度比參數(shù)區(qū)間統(tǒng)計

表6 各區(qū)間地帶視覺面積比參數(shù)區(qū)間統(tǒng)計

圖8 [0.0，0.1]區(qū)間地帶視覺面積比模型及照片(以狼山林溪精舍為例)

圖9 [0.0，0.1]區(qū)間地帶視覺面積比的區(qū)間與數(shù)量分布

圖10 [0.1，0.9]區(qū)間地帶視覺面積比模型及照片(以夕照山雷鋒塔為例)

3)[0.9，1.0]區(qū)間地帶。

在該區(qū)間地帶，山體成為建筑的基座，建筑拓展了山體的視覺高點，此時視覺高度比指的是建筑高度H1與基座山體高度H2的數(shù)據(jù)比值(圖7，表4)。

4)統(tǒng)計結(jié)論。

結(jié)合各區(qū)間地帶視覺高度比數(shù)據(jù)統(tǒng)計，具體參數(shù)區(qū)間分布如表5所示，提供了一個可控的尺度區(qū)間。從中可以大致看出，在山體高度相同的情況下，三大區(qū)間地帶的視覺高度比存在明顯差異，體現(xiàn)了古人因地制宜的思想。山勢大小遠(yuǎn)近分形，可以說是對“千尺為勢，百尺為形”的呼應(yīng)，同時也反映了古人因山成勢、因勢擇形的理念。

3.3.2 視覺面積比

馮一余一氣之下，又重新開車了。至于停車的問題，他已經(jīng)有了辦法，向領(lǐng)導(dǎo)提出申請，換了一個工作崗位，不需要每天晚上應(yīng)酬，一下班就可以準(zhǔn)時回家，可以保證停車萬無一失了。

根據(jù)實地調(diào)研，以主要視線方向選擇合適的位置做場地縱斷面。提出視覺面積比，即以建筑立面面積S4與山體輪廓線和地平線圍合形成的山體縱斷面面積S5(相當(dāng)于正投影面積)的比值，作為分析建筑立面占比關(guān)系的參數(shù)指標(biāo)。

1)[0.0，0.1]區(qū)間地帶。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)統(tǒng)計，視覺面積比(圖8)區(qū)間結(jié)果為[0，0.37]。比值最大案例是小金山建筑群(0.37)，主要由于小金山體量較小，選址于濱水山腳，關(guān)帝廟、綠蔭館、琴室等建筑沿水體岸線分散布局，建筑群密度較大。

其中，數(shù)值在[0.01，0.05]區(qū)間范圍內(nèi)的最多(圖9)，有13個案例，占65%；其次為[0，0.01]區(qū)間，占25%，建筑所在山體高度均在100m以上。數(shù)值主要集中在0.05以下，共占90%，這是建筑尺度控制的主要區(qū)間。

2)[0.1，0.9]區(qū)間地帶。

根據(jù)表4數(shù)據(jù)統(tǒng)計，該區(qū)間地帶符合標(biāo)準(zhǔn)的僅有雷峰塔和保俶塔2個案例，視覺面積比(圖10)值有明顯差異，雷峰塔(0.105)濱臨西湖水面，其值遠(yuǎn)大于保俶塔(0.011)，與視覺高度比值大小趨勢一致。雷峰塔塔體雖然遠(yuǎn)高于山體，但視覺面積比依然控制在0.1左右，整體觀感并沒有太大壓迫感，說明視覺面積比控制了整體的體量平衡，視覺高度比凸顯了塔類建筑的觀景優(yōu)勢。

該區(qū)間地帶視覺面積比(圖11)區(qū)間結(jié)果為[0，0.22]，計算結(jié)果與建筑在立面上對山體的尺度影響呈正向相關(guān)。

圖11 [0.9，1.0]區(qū)間地帶視覺面積比模型及照片(以焦山萬佛塔為例)

圖12 [0.9，1.0]區(qū)間地帶視覺面積比的區(qū)間與數(shù)量分布

其中比值結(jié)果主要集中在[0，0.05]，占75%(圖12)。比值最大的4個建筑案例分別是金山慈壽塔(0.10)、簪花亭(0.12)、獅子山閱江樓(0.14)和虎丘云巖寺塔(0.22)，可以看出在主要觀景方向上，塔類建筑具有明顯的彰顯效果。

4)統(tǒng)計結(jié)論。

結(jié)合各區(qū)間地帶視覺面積比數(shù)據(jù)統(tǒng)計，各區(qū)間地帶建筑立面面積與山體縱斷面面積比值雖有一定差異，但數(shù)值主要集中在[0.01，0.05]，與山體高度和基址山位沒有太大關(guān)聯(lián)(表6)，充分說明古人在視覺面積的控制尺度上與視覺感知基本一致。

4 結(jié)語

限于篇幅，僅就研究數(shù)據(jù)做了方向性的引領(lǐng)與梳理。從遠(yuǎn)近不同的尺度層面對案例群做了參數(shù)解析，進(jìn)行了建筑范圍、坡形限高和體量輪廓3個方面的參數(shù)分析，提出建筑邊界度、地段包容度、建筑密度、坡形限高比、視覺高度比和視覺面積比6個參數(shù)指標(biāo)體系。此外在研究中，考慮到遠(yuǎn)近植物的郁閉度不同，以及植物生長的不確定性，并未針對性修正山體輪廓數(shù)據(jù)。

本文提出了系列參數(shù)化的彈性區(qū)間，為山地環(huán)境中的風(fēng)景建筑設(shè)計提供了體量控制的參考依據(jù)，根據(jù)所處山位及山體數(shù)據(jù)的不同，可在表格中查詢相應(yīng)指標(biāo)。如能控制在參數(shù)區(qū)間內(nèi)，則對風(fēng)景建筑體量的控制有著積極的意義?？紤]到現(xiàn)代風(fēng)景建筑的類型更加多樣，因此研究中僅針對研究對象的體量數(shù)據(jù)展開，并未針對不同類型展開分類研究。

參數(shù)化解析任重道遠(yuǎn)，當(dāng)前的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)足以提供更深層次的分析解剖，如基于山體高度的坡形限高研究、基于多參數(shù)的協(xié)同研究等。進(jìn)一步結(jié)合其他影響因子，還可提出綜合評價體系。本文總結(jié)了具有一定參考價值的參數(shù)區(qū)間，一方面，參數(shù)區(qū)間能夠為當(dāng)代類似建設(shè)項目提供體量控制的參考依據(jù)，另一方面，也初步探索了傳統(tǒng)體量控制的理念，對后續(xù)研究的展開具有重要意義。

注：文中圖片均由作者繪制或拍攝。