基于視線分析的古城周邊建筑高度控制研究
——以大同古城南側(cè)建筑高度分析為例

溫曉蕾

（大同市規(guī)劃設(shè)計院 山西 大同 037000）

0 引言

中國的歷史文化保護經(jīng)歷了從對單體建筑的保護到對歷史街區(qū)的整體規(guī)劃保護的過程。目前，對于歷史風貌的保護和控制主要集中于重點景觀點周邊、歷史街區(qū)及古城或歷史城區(qū)范圍內(nèi)，對古城邊界處的建筑高度控制關(guān)注度極少。邊界處的城市空間作為新舊交接的過渡地帶，其建筑高度控制的必要性逐漸顯現(xiàn)，應(yīng)避免建筑高度失控對古城內(nèi)風貌景觀完整性構(gòu)成的潛在威脅[1]，以及統(tǒng)一的限高標準導(dǎo)致邊界處形成統(tǒng)一單調(diào)的城市天際線。以重點關(guān)注古城周邊建筑高度控制為出發(fā)點，結(jié)合大同古城南城墻周邊建筑高度的實例，提出此類城市空間建筑高度控制的方法。

1 建筑高度的控制方法

目前，國內(nèi)外對古城內(nèi)建筑高度控制的方法主要有分區(qū)控制法、眺望控制法、建筑外輪廓控制法。

（1） 分區(qū)控制法：分區(qū)控制是目前國內(nèi)采用的最普遍的高度控制方法，特別是對傳統(tǒng)城區(qū)的保護上。該方法總體的原則是：首先確定保護區(qū)域，其次在保護區(qū)域的周圍確定控制區(qū)域，然后將控制區(qū)域劃分為若干個小區(qū)域，在每個小區(qū)域里確定建筑物的控制高度。一般越接近保護區(qū)域，對建筑物的限制越嚴格。北京舊城區(qū)的保護規(guī)劃就是一個非常典型的例子。這種高度控制比較簡單明確，可實施性較強，控制效果顯著，但一般不考慮眺望視廊等因素，控制深度不夠。

（2） 眺望控制法：眺望控制是針對重要控制點之間的眺望視線的不受遮擋，首先設(shè)定眺望點、眺望對象和眺望區(qū)域，眺望區(qū)域分為前景區(qū)域和背景區(qū)域，通過對兩個區(qū)域內(nèi)建筑高度的限制達到眺望視線的通透性，但由于眺望點的選擇較為復(fù)雜，增加了實施難度。

（3） 建筑外輪廓控制法：建筑外輪廓控制法是通過對街道兩側(cè)建筑物的高度控制營造適宜的街道空間尺度。

2 視線分析方法

視線分析方法是以視感覺原理為基礎(chǔ)，通過視線控制基本原理，對于研究物體進行觀測，并用視知覺原理來分析的手段和方法[2]。人在觀賞景物時，由于視點、視線和視角的不同，會產(chǎn)生不同的感受。按視覺感應(yīng)原理，視距（D）和建筑高度（H）的關(guān)系決定著觀賞景物的不同視角和空間感：當D/H=1，仰角45°時，為欣賞景物細部的觀賞視角，且空間閉合感極強；當D/H=2，仰角27°時，為欣賞景物最為清晰的觀賞視角，空間圍合度適中；當D/H=4，仰角14°時，為欣賞包括背景在內(nèi)的風景全貌的觀賞視角，且空間圍合的特性趨于消失，得到開敞的空間感[3-4]。

視線控制原理見圖1，建筑物遮蔽關(guān)系評價公式如下：

圖1 遮蔽關(guān)系示意圖

其中：

h 為遮擋物相對視點的高度；

H 為參照物相對視點的高度；

L1 為視點至遮擋物的距離；

L2 為遮擋物至參照物的距離；

L 為視點至參照物的距離；

X 為開蔽參數(shù)；

X=1 時，參照物被完全遮蔽，遮擋物占去全部空間，表現(xiàn)為遮擋物吞食參照物；

X=2 時，參照物占空間的上半部分，遮擋物占空間的下半部分，表現(xiàn)為參照物在半開敞中吸收遮擋物；

X>3 時，參照物占大部分空間，遮擋物幾乎不存在。

由此公式，可以根據(jù)要達到的遮蔽效果選擇開蔽參數(shù)，進而得出距離遮擋物不同距離的參照的高度指標，得到變形公式為：

H=（X*L*h） / L1

3 大同古城南城墻南側(cè)建筑物高度視線分析控制

3.1 通過觀測者由古城內(nèi)向南眺望的方式對建筑高度進行控制

由于古城內(nèi)的開闊區(qū)域（如廣場、道路等）在視覺上最容易受到外圍建筑物的影響，另外，城墻能夠控制身在古城中的人的視線，將城墻外的現(xiàn)代建筑物障之于人的視線之外，因此可以利用城墻的構(gòu)成空間和屏障作用，達到控制古城外建筑物高度的目的，進而實現(xiàn)身在古城內(nèi)的人的視覺不受古城外圍建筑物的影響的目的。

根據(jù)視覺感應(yīng)原理，當觀測者位于古城內(nèi)某處開闊區(qū)域邊緣向南城墻外眺望時，距離南城墻越遠，所采用的仰角越小，觀測到南城墻外建筑群的可能性越大，即該處對南城墻外建筑群高度的要求越嚴格。并且，當D/H=4，仰角14°時，為欣賞包括背景在內(nèi)的風景全貌的觀賞視角，且空間圍合的特性趨于消失，得到開敞的空間感。大同古城南城墻內(nèi)側(cè)綠化帶和環(huán)路的寬度大約為將近50m，環(huán)路北側(cè)設(shè)有寬度不同的綠化帶，因此，模擬行人漫步于環(huán)路仰視南城墻及周邊景觀時的體驗，即選取南城墻內(nèi)48m 處為觀測點進行視線分析，既可以較好地滿足視覺要求又能兼顧古城外圍建設(shè)用地緊張的情況。

為了達到在所選觀測點處看不到南城墻南側(cè)建筑物的效果，即通過南城墻將其外圍建筑物完全遮蔽的效果，在建筑物遮蔽關(guān)系的變形公式H=（X*L*h） / L1 中取X=1，根據(jù)L1=48m，h=城墻高度-觀測者高度=12m-1.6m=10.4m，可以得出H=(10.4*L) /48，即相對應(yīng)的建筑物最高高度=(10.4*L) /48+1.6。由于南城墻外側(cè)約300m 范圍內(nèi)主要為環(huán)城綠化帶及護城河，僅極少數(shù)作為游覽設(shè)施的仿古類建筑，此類建筑的高度一般較低，可以滿足視線控制要求。重點分析距城墻300m以外區(qū)域的建筑高度控制。根據(jù)建筑物最高高度=(10.4*L) /48+1.6，即距離南城墻300 米處的建筑物限高為77m，距離南城墻400m 處的建筑物限高為98.7m，距離南城墻500m 處的建筑物限高為120.3m。

3.2 通過觀測者由南城墻向外眺望的方式對建筑高度進行控制

為了在視覺上減少外圍建筑物對古城整體環(huán)境的影響，保證古城具有良好的視覺開敞效果，通過觀測者在南城墻上以14°仰角向遠處眺望，將建筑物高度控制在視線之下（見圖2）。建筑物的最高高度為：H=L*tan14°+h+1.6，其中，h 為城墻高度，1.6m 為觀測者視線高度。

圖2 眺望示意圖

根據(jù)以上公式可以得出距離南城墻不同距離的建筑物的最高高度，即距離南城墻300m 處的建筑物限高為88.4m，距離南城墻400m 處的建筑物限高為113.3m，距離南城墻500m 處的建筑物限高為138.3m。

3.3 高度控制分析

通過對第3.1 和3.2 節(jié)中2 種控制方式得出的結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)3.1 節(jié)采用的控制方式對建筑物高度的控制較為嚴格，即只要建筑物高度滿足第一種控制要求，觀測者由南城墻向外眺望的視野就比較開闊。因此，在實際控制中采用通過觀測者由古城內(nèi)向南城墻外眺望的方式對南城墻南側(cè)建筑物的高度進行控制。

通過對比該片區(qū)現(xiàn)狀建筑高度與相對應(yīng)的視線分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)有3 棟約100m 的居住建筑的高度略超出限定高度，處于350～400m 控制線之間，即87.8～98.7m 限高之間，對視線影響較小，其他區(qū)域的建筑滿足視線分析要求（見圖3）。

圖3 南城墻外建筑高度分析圖

4 結(jié)語

從一種新的視角，即以人的視域觀感為出發(fā)點，以城墻作為評價支點，充分利用城墻對周圍建筑的屏障和吸收作用，將城墻作為營造古城空間圍合感的載體，在此基礎(chǔ)上，對城墻外的建筑高度進行分析，保護古城的景觀視覺環(huán)境，減少外圍高層建筑的負面視覺影響，較大程度地考慮了人的主觀感受和視覺需要，可作為城墻外圍相關(guān)地塊更新改造時的建筑高度控制提供參考。但提出的控制方法是以具有營造圍合空間感的線性參照物且區(qū)域內(nèi)部具有開闊空間為基準，開闊區(qū)域的缺乏會在一定程度上阻礙觀測點的選擇。另外，人在城市中的景觀感受也不僅僅取決于建筑高度，同時受建筑物的體量、外立面、色彩、特色裝飾等的影響，因此，在實際操作中盡可能用多種方式進行檢驗和評價，以最大限度地保護古城景觀風貌不受外圍建筑的影響。