福州市閩江公園南園濱水景觀天際線量化分析*

卓志雄 李承康 黃望庭 吳瑜 胡建行 黃啟堂

福建農(nóng)林大學園林學院 福州 350002

濱水景觀空間是景觀設計中的重要組成部分，并且可以起到提升人居環(huán)境的作用[1-2]。天際線是城市設計的重要元素[3]，可以體現(xiàn)城市的立面整體形象。優(yōu)美的天際線會讓人加深對城市的印象，也會給人們帶來愉悅的感受，研究表明，天際線的曲折度越高，觀測者的愉悅感越高[4]。

縱觀當前的濱水景觀設計，設計師基本停留在平面構(gòu)圖上的表達，忽視了景觀天際線的塑造。關于目前景觀天際線的研究，朱云辰等[5]運用AHP層次分析法對濱水植物景觀及其配置進行了評價；黃立等[6]以美學理論為基礎，對武漢沿江大道天際線的特征進行了量化評價；焦麗麗[7]通過POE研究法對濱水景觀進行評價，構(gòu)建了濱水景觀的評價框架；姚玉敏等[8]運用公眾感知等方法針對濱水景觀的視覺環(huán)境質(zhì)量進行評價并與其他學者研究結(jié)果進行對比分析，提出了濱水景觀的規(guī)劃與設計相關建議；鈕心毅[4]等以視覺影響分析為切入點，結(jié)合GIS模擬技術構(gòu)建了定量評價天際線的方法。以上研究方法受主觀因素的干擾，不能真正有效指導濱水景觀規(guī)劃設計。而曹迎春等[9]通過分形理論計算天際線的分形值并對比分析，得出優(yōu)美的天際線對應的維數(shù)值也較高；戴德藝[3]運用計盒維數(shù)對城市天際線維數(shù)值進行計算的結(jié)果表明，天際線的維數(shù)值與城市的規(guī)模、影響力存在顯著正相關關系；嚴軍等[10]對南京市幕燕濱江立面進行量化評估，認為分形維數(shù)可作為評價景觀天際線的指標。

分形幾何理論將不規(guī)則幾何形狀闡述為基本元素，成為量化自然中復雜圖案的客觀分析方法[11]。分形理論中的分形維數(shù)是對復雜、不規(guī)則形體的量化表達，是景觀天際線量化的重要參數(shù)[6]，分形理論在城鄉(xiāng)規(guī)劃、建筑設計等領域已被廣泛應用[12]。利用分形維數(shù)對景觀天際線進行分析，建構(gòu)針對濱水景觀天際線的量化分析評價方法，有助于濱水景觀的合理建設，塑造獨具一格的城市風貌視覺形象。本文將分形理論引入都市濱水景觀天際線的研究中，利用分形維數(shù)對濱水景觀天際線進行計算以及客觀分析，從而構(gòu)建針對濱水景觀天際線更精準、更客觀的量化分析方法，為濱水景觀規(guī)劃設計提供合理有效的理論依據(jù)。

1 研究地概況及研究方法

1.1 研究地概況

閩江公園由南北兩園組成，全長約10.5 km，是中國國內(nèi)最長的都市江濱公園[13]。閩江公園南園景觀帶位于福州市倉山區(qū)閩江南岸，獨特的閩江流域文化特色和榕城風情造就了閩江公園南園成為具有滿足游客休閑、游憩的開放型城市濱水綠地。與閩江公園北園相比，南園的景觀形態(tài)更趨于穩(wěn)定，因此，為了保證研究的穩(wěn)定性，本文選取閩江公園南園作為研究對象，全長約2.1 km。

1.2 研究方法

1973年，曼德布羅特 (Mandelbrot)提出分形理論 (Fractal)，分形幾何是一門以自然復雜形態(tài)為研究對象的幾何學[14]。復雜的圖案在一定程度上會被闡述成相似的幾何圖形，分形幾何可以揭示其規(guī)律并量化分析，是一種描述復雜形體的方法[15]。分形理論是以分形維數(shù)為量化參數(shù)，根據(jù)參數(shù)可以分析天際線的內(nèi)在規(guī)律，為天際線的分析評價提供了一種新工具[16]。分形維數(shù)的計算方法有多種方式，為了方便計算，計盒維數(shù)是被普遍使用的計算方法[17]。計盒維數(shù)通過劃分等邊形態(tài)相同的方形網(wǎng)格，用長度不一的方形網(wǎng)格去覆蓋被測量的物體，如果方形網(wǎng)格邊長r出現(xiàn)變化，則覆蓋有被測物體的方形網(wǎng)格數(shù)N(r)也會發(fā)生相應的變化，由分形理論可得如下公式:

式中，D0代表計盒維數(shù)值，N(r)為覆蓋有被測物體的方形所有網(wǎng)格數(shù)，r代表盒子邊長。

本文借助相機拍攝立面并進行圖片完整拼接，將合成的立面圖導入AutoCAD軟件描繪出立面輪廓圖[9]。當計盒維數(shù)中網(wǎng)格長度是1/2，1/4，1/8時，覆蓋的網(wǎng)格數(shù)N(r)也出現(xiàn)相對應的變化(圖1)。由于計盒維數(shù)統(tǒng)計量巨大，為提高效率，通常用軟件計算盒維數(shù)，即借助Fractalyse2.4軟件計算景觀天際線的分形維數(shù)。通過計算獲取其維數(shù)值為1.183，且所得數(shù)據(jù)的雙對數(shù)坐標呈現(xiàn)顯著聚合，存在顯著的線性關系，擬合系數(shù)在98%以上。

通過總體和分段提取植物群落、建筑立面以及整體風貌輪廓進行分形計算，從整體風貌、植物輪廓、建筑立面3方面進行量化分析。在人們對城市形態(tài)的認知中，濱水天際線具有獨特的意義，并且天際線是人們可以通過肉眼感知到的城市風格。本文基于分形理論，引入視覺感受分析(視覺感受可分為視覺層次、視覺斑塊、視覺色彩3個分析因子)[18]，主要從整體風貌、植物群落、建筑立面和視覺感受4個要素對濱水景觀天際線進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體研究

通過提取閩江公園南園景觀風光帶的天際線，并借助Fractalyse2.4軟件，計算出景觀天際線的分維值并分析各元素對整體風貌的影響 (圖2)。

1)整體風貌分析。南園整體風貌天際線的分維值為1.183，而紐約、東京、香港的成熟天際線維數(shù)基本位于1.180～1.200[9]，與發(fā)達城市相比，南園濱水景觀天際線在一定程度上達到了成熟水平，但山脊線形趨于破碎化，應加強山脊線的保護。以香港為例，香港規(guī)劃署制定方案要求20%～30%范圍的山景不被城市建筑遮掩[19]。

圖1 閩江公園南園立面計盒維數(shù)的提取

圖2 濱水景觀天際線提取與分形計算

2)植物群落輪廓分析。由圖2可知，植物群落的分維值為1.059，在構(gòu)成南園立面形象的要素中分形值最低，這是由于林冠線整體過于平緩，缺少連續(xù)起伏的特點。在后期提升改造中應重視植物群落的搭配，合理的植物群落配置可以營造美妙的林冠線，變化有序的林冠線對景觀塑造作用尤其重要，豐富的植物群落也有利于生態(tài)穩(wěn)定[20]。

3)建筑立面輪廓分析。建筑立面輪廓分維值(1.178)偏高，對景觀序列產(chǎn)生了負面影響，打破了景觀節(jié)奏，節(jié)奏的過快變化降低了趣味性體驗。北側(cè)建筑均過度偏高，整體上缺少層次的錯落感。較高的建筑分形維數(shù)體現(xiàn)在城市垂直空間差異化規(guī)劃，城市設計應塑造建筑天際線波峰、波谷，強化標識性天際線高度[3]。

2.2 分段研究

分段分析中，研究區(qū)域總長為2.1 km，故以100 m為單位分成21個分段，自南向北依次編號為T1—T21(圖3)。提取各分段天際線計算出維數(shù)值(表1)，統(tǒng)計得出分形變化趨勢折線圖 (圖4)。

圖3 以100 m為單位進行分段

表1 T1—T21段分形維數(shù)數(shù)值

圖4 分維值變化趨勢折線圖

2.2.1 整體風貌分析

通過調(diào)研及結(jié)合圖4發(fā)現(xiàn)，分維值從中心向兩端逐漸上升，T1—T7段的分維值在1.200上下波動，呈現(xiàn)均勻水平起伏變化，從T7段開始出現(xiàn)下滑趨勢，且 T8—T14段整體分維值都低于1.100，T15段開始出現(xiàn)上升的趨勢，在T16段達到最高值 (1.179)，在T19段從一個較高的水平急速下降之后又呈現(xiàn)回升的趨勢。南園風光帶整體分形維數(shù)波動相對較小，節(jié)奏韻律較佳。

2.2.2 植物群落影響因素分析

植物群落的分維值呈現(xiàn)較平緩的波動，說明各段的分維值差異小，但整體分形值不是很高。分維值在T4段出現(xiàn)急劇上升的情況，峰值達到1.199，并且在T19段出現(xiàn)最低值 (1.061)。植物群落輪廓偏平緩變化，林冠線缺少變化顯得單調(diào)，未達到理想的視覺體驗效果。影響植物群落分維值變化的因素是由植物種植配置不合理造成的。植物配置不合理的原因主要是忽略了郁閉度和林相結(jié)構(gòu)兩個因素。

1)植物郁閉度。合理的郁閉度可以提升濱水景觀天際線的美感。T16段植物分維值為1.101，T7段分維值為1.119，T16段的分維值較低是由于植物種植過于緊湊所致。濱水空間植物種植合理才能調(diào)整景觀天際線達到較為優(yōu)美的程度。

2)植物林相結(jié)構(gòu)。南園的林相結(jié)構(gòu)比較單一，各段主要植物元素為落葉喬木和常綠喬木，這直接導致植物群落分維值偏小。T18段 (分維值1.076)以落葉喬木為主，林相組成部分單一，形成的林冠線較平直顯得單調(diào)。而T4段 (分維值1.199)為復層林，植物元素有不同種類的針葉林、闊葉林，呈現(xiàn)的林冠線起伏變化、錯落有致，這也是T4段分維值大于T18段的原因。景觀良好的群落基本都擁有優(yōu)美的林冠線[21]。

2.2.3 建筑分維值影響因素分析

建筑分維值波動較大，分維值在T16段出現(xiàn)最高值 (1.207)，在 T10段出現(xiàn)最低值(1.082)。在T16～T18段建筑分維值偏高，主要由于橫江路融僑觀邸居住區(qū)的高大建筑拉高了分維值，導致天際線整體分維值也偏高。建筑分維值的變化受建筑高度和立面造型的影響。

1)建筑高度。高度是建筑分維值的重要影響因素，通常高大的建筑具有較高的分維值，但分維值高不能完全說明景觀天際線具有愉悅的欣賞性。T16段中融僑觀邸居住區(qū)中高大的建筑提高了該段的分維值 (1.207)，但是破壞了濱水景觀天際線的節(jié)奏，對濱水景觀立面天際線產(chǎn)生了不良的影響。

2)建筑立面。復雜的立面形式會表現(xiàn)出美妙的可視化性和較高的偏好性。T3段的兩棟高樓與居民樓組成的輪廓形式較簡單，缺少變化導致分維值較低 (1.154)，而T7段 (1.2169)馬榕小區(qū)建筑輪廓高低有變化，錯落感較好，因此，T7段分維值比T3段高一點。

2.2.4 視覺感受分析

1)視覺層次。城市往往因為中心地區(qū)地價昂貴，周邊區(qū)域地價便宜，從而出現(xiàn)建筑高度中心高周邊低的分布。受一些政策的影響，經(jīng)常出現(xiàn)局部建筑群落凸顯的形態(tài)，這樣的視覺景觀體現(xiàn)建筑輪廓的層次感，豐富的建筑層次加上自然山體和植物顯現(xiàn)出多維度的層次感，形成優(yōu)美的視覺體驗。南園中的融僑觀邸和馬榕小區(qū)兩個核心區(qū)域為中高層建筑，其他基本為低層住宅和工業(yè)用地，從獲取的輪廓圖發(fā)現(xiàn)南北兩側(cè)高、中間低的視覺層次，秩序感較強烈 (圖2)。

2)視覺斑塊。視覺斑塊分為自然視覺斑塊和人工視覺斑塊，自然視覺斑塊是由山體、植物群落等構(gòu)成，人工視覺斑塊是由建筑物、構(gòu)筑物等組成。自然和人工視覺斑塊兩者的面積比例和空間關系可以反映人工和自然的結(jié)合關系，自然視覺斑塊占有比例較大時，視覺體驗將會較佳。以香港為例，建筑和植物依山靠水，建筑與背景山體輪廓此起彼伏，十分具有節(jié)奏感，形成的天空、山體、建筑群、水體4大視覺斑塊形成互相交映的效果 (圖5)。結(jié)合圖2、圖3發(fā)現(xiàn)南園中植物群落斑塊過渡較平緩，在T16～T21段，建筑輪廓過度高出了背景山體，破壞了人工和自然視覺斑塊和諧共生的關系，城市設計應強調(diào)人工斑塊和自然斑塊的關系。

圖5 香港島自然與人工視覺斑塊關系

3)視覺色彩。視覺色彩主要體現(xiàn)在建筑和植物上，色彩能表達環(huán)境的信息，能夠讓人觸景生情，賦予天際線歸屬感、場所感等。視覺色彩要考慮色彩基調(diào)，各區(qū)域總體色彩面積要與環(huán)境協(xié)調(diào)融合且有主次之分。色彩還應注重地域性，例如一些古城可以采用黑白灰色彩搭配，與環(huán)境互相襯托。色彩也要考氣候條件，炎熱地區(qū)應以冷色調(diào)為主，給人清爽感覺，寒冷地區(qū)要以暖色調(diào)為主，給人溫馨的氣氛。以T18段為例，建筑以淡黃色為主體色彩，蒼黑、冷灰、紫紅為點綴色，考慮到氣候條件，色彩可偏冷色更能訴說炎熱城市的情感需求。局部玻璃窗戶采用較清淡的水色顯得活躍，并與建筑形成虛實關系。植物色彩以深綠為主，少量的淡黃、紅紫作為點綴色。植物色彩的視覺沖擊較為明快，但彩色類植物較少，色彩層次較單一。

3 結(jié)論與優(yōu)化建議

3.1 結(jié)論

閩江公園南園濱水景觀天際線 (分維值1.183)已經(jīng)具有較成熟的水準，景觀立面形象在一定程度上達到了優(yōu)美的可視化。建筑立面和植物群落對天際線產(chǎn)生影響，建筑立面 (分維值1.178)的影響尤其顯著。

植物群落林冠線過于平直顯得單調(diào)，導致植物分維值低，植物應合理種植，從而保持濱水景觀天際線優(yōu)美的視覺體驗效果。

建筑的立面造型和高度是影響天際線分維值的重要因素。南園中部分高大的建筑影響分維值偏高(分維值1.178)，過快的節(jié)奏變化干擾了視覺體驗。

在視覺感受上，建筑過度高出了背景山體輪廓，使山脊線形趨于破碎化，香港規(guī)劃署要求山景不被高層建筑遮掩的方案可以作為后期規(guī)劃設計的借鑒依據(jù)；色彩中植物以深綠為主，色彩層次較單一。

3.2 優(yōu)化建議

1)針對分形維數(shù)較低的地段，在后期的改造中應重視植物配置，力求疏密有致，合理搭配植物調(diào)整植物群落林相結(jié)構(gòu)，以期形成具有層次變化的濱水景觀天際線。

2)未來城市設計中應重視建筑立面形式的表達，建立天際線動態(tài)監(jiān)測機制，將建筑高度控制在合理范圍內(nèi)，使建筑立面具有錯落感和層次感，體現(xiàn)建筑與周圍自然環(huán)境和諧融合，保持變化有序的濱水景觀空間序列。

3)視覺感受強調(diào)天際線波峰、波谷的層次關系，形成較活潑的而富有運動感的起伏韻律。組合的斑塊要交相輝映而不是互相削弱，體現(xiàn)城市的發(fā)展與自然和諧共生的關系。色彩方面要充分考慮地域、人文、氣候、情懷等因素。