傳統(tǒng)建筑構(gòu)成要素對(duì)城市文脈的影響度研究
——以長(zhǎng)三角地區(qū)為例

牛婷婷,李睿斌

(1.安徽建筑大學(xué) 建筑與規(guī)劃學(xué)院，安徽 合肥 230022;2.四川省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 A2建筑工作室，四川 成都 610000)

一、引 言

建筑是城市不可或缺的主體之一，傳統(tǒng)建筑則背負(fù)著城市的歷史發(fā)展與記憶，是城市文脈的重要組成部分。對(duì)傳統(tǒng)建筑構(gòu)成要素的分析將能清楚揭示建筑與城市之間的聯(lián)系，并反映出傳統(tǒng)建筑對(duì)城市文脈的“影響度”。研究選取了長(zhǎng)三角地區(qū)6座歷史文化名城的30處傳統(tǒng)建筑樣本，涵蓋了民居、宮殿、寺觀、廟宇、園林、會(huì)館等傳統(tǒng)建筑類(lèi)別(表1)，通過(guò)對(duì)這些能反映城市典型特色的傳統(tǒng)建筑的要素構(gòu)成分析和感知度評(píng)價(jià)，構(gòu)建傳統(tǒng)建筑要素對(duì)城市文脈影響度的層級(jí)劃分，并由此探討傳統(tǒng)建筑構(gòu)成要素對(duì)于城市文脈傳承與發(fā)展的影響。

表1 傳統(tǒng)建筑樣本基本信息

二、研究思路與方法

1.研究思路

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)傳統(tǒng)建筑與城市關(guān)系的感知評(píng)價(jià)，運(yùn)用主成分分析法，劃分傳統(tǒng)建筑構(gòu)成要素在城市文脈中的影響層級(jí)。具體步驟為：(1)整合文獻(xiàn)史料，運(yùn)用分級(jí)歸類(lèi)的方式從城市、街區(qū)、建筑三個(gè)層面羅列出反映城市文脈特征的傳統(tǒng)建筑要素清單，并開(kāi)展實(shí)地調(diào)查；(2)通過(guò)問(wèn)卷的方式，結(jié)合實(shí)地調(diào)查的結(jié)果篩選文脈要素，以建筑本體的要素信息為基礎(chǔ)整理要素清單；(3)對(duì)篩選出的傳統(tǒng)建筑要素進(jìn)行數(shù)字化處理，運(yùn)用德?tīng)柗品▽?duì)調(diào)查樣本進(jìn)行綜合打分；(4)運(yùn)用SPSS軟件，以主成分分析法劃分各要素的成分組團(tuán)及價(jià)值分級(jí)；(5)綜合前期判定成果對(duì)建筑要素進(jìn)行層級(jí)定位，總結(jié)各成分組團(tuán)的傳統(tǒng)建筑要素對(duì)于城市文脈的影響程度。研究前期已對(duì)研究范圍內(nèi)傳統(tǒng)建筑顯性構(gòu)成要素現(xiàn)狀進(jìn)行了定性評(píng)估[1]，因此本文將重點(diǎn)圍繞后三個(gè)步驟的成果進(jìn)行闡述。

2.主成分分析法

主成分分析PCA(principal components analysis)是多元統(tǒng)計(jì)分析中的一種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其主要思想是在損失很少信息的前提下，利用降維將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)。主成分比原始數(shù)據(jù)的優(yōu)越之處在于容易抓住主要矛盾，并反映事物內(nèi)部變量之間的規(guī)律[2]152。本文選擇主成分分析法作為研究方法，是將多個(gè)測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行最大方差法研究，解決了各要素指標(biāo)之間影響的不對(duì)等關(guān)系，將初始的混合指標(biāo)轉(zhuǎn)化為相對(duì)獨(dú)立的成分組團(tuán)，消除各指標(biāo)對(duì)城市文脈的重復(fù)性影響，在確定要素指標(biāo)的重要層級(jí)中更具有優(yōu)越性和準(zhǔn)確性[3]。

3.德?tīng)柗品?/p>

德?tīng)柗品ǖ倪\(yùn)用起源于20世紀(jì)50年代冷戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)蘭德公司(Rand Corporation)在軍事領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，而后在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。通過(guò)“專家意見(jiàn)的收集——匿名統(tǒng)計(jì)歸納——匿名反饋歸納——再統(tǒng)計(jì)歸納”等步驟，不僅方便專家小組收集見(jiàn)解，而且使研究人員保持相互之間的匿名性，排除了群體交互可能產(chǎn)生的意見(jiàn)偏執(zhí)[4]。在本案中，采取德?tīng)柗品▽?duì)調(diào)查樣本進(jìn)行綜合打分，進(jìn)行多輪匿名統(tǒng)計(jì)最終收集數(shù)據(jù)。

三、前期成果與要素評(píng)判

1.基礎(chǔ)構(gòu)成要素指標(biāo)項(xiàng)

首先采用詞頻搜索的方式從城市、街區(qū)、建筑層面對(duì)文獻(xiàn)、書(shū)籍中影響城市文脈特征的要素進(jìn)行初步羅列，其次通過(guò)問(wèn)卷的方式結(jié)合實(shí)地調(diào)查結(jié)果對(duì)建筑層面要素進(jìn)行篩選。問(wèn)卷將要素指標(biāo)劃分為顯性、隱性兩個(gè)類(lèi)別，每個(gè)類(lèi)別內(nèi)的要素內(nèi)容再劃分兩個(gè)指標(biāo)級(jí)。得到一級(jí)指標(biāo)項(xiàng)7個(gè)，包括基地條件、建筑形式、結(jié)構(gòu)體系、被動(dòng)設(shè)計(jì)、建筑背景、社會(huì)背景、經(jīng)濟(jì)背景等內(nèi)容；二級(jí)指標(biāo)項(xiàng)30個(gè)，內(nèi)容涉及地形地貌、地質(zhì)條件、地形特征、氣候、水文、周邊設(shè)施、環(huán)境氛圍、建筑風(fēng)格、建筑造型、建筑體量、建筑色彩、裝飾細(xì)部、建筑材質(zhì)、支撐體系、分隔體系、材料構(gòu)成、營(yíng)建方式、結(jié)構(gòu)形式、朝向、通風(fēng)、溫濕度、采暖、建筑年代、營(yíng)建制度、歷史事件、民族風(fēng)俗、宗教信仰、人口構(gòu)成、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)模式等，并按重要程度設(shè)置4個(gè)等級(jí)(1-非常重要，2-重要，3-一般重要，4-不重要)供被調(diào)查者選擇；同時(shí)，結(jié)合在建筑本體實(shí)地調(diào)查中的可操作性對(duì)獲取的建筑構(gòu)成要素進(jìn)行合并篩選，最終獲得影響城市文脈特征的建筑構(gòu)成要素指標(biāo)項(xiàng)20項(xiàng)，其中一級(jí)指標(biāo)項(xiàng)5項(xiàng)，二級(jí)指標(biāo)項(xiàng)15項(xiàng)(表2)。

表2 建筑要素指標(biāo)篩選結(jié)果

2.建筑基本信息數(shù)字化

在運(yùn)用SPSS進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)時(shí)，需要將輸入的建筑構(gòu)成要素信息由文字性或圖片式內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)形式，在對(duì)傳統(tǒng)建筑樣本進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研后，根據(jù)每個(gè)構(gòu)成要素的具體表現(xiàn)形式進(jìn)行數(shù)字排列，并以此作為輸入計(jì)算的數(shù)值(表3)。

表3 要素指標(biāo)數(shù)字化結(jié)果

3.建筑感知評(píng)價(jià)

從城市、街區(qū)、建筑三個(gè)層面選擇不同的評(píng)價(jià)信息，結(jié)合矩陣?yán)碚摰臅r(shí)間向度及訊息向度融匯城市文脈概念，產(chǎn)生偏好程度的評(píng)價(jià)框架。以“街區(qū)環(huán)境”“建筑特征”“建成環(huán)境”“建筑裝飾”“建筑技術(shù)”等具體的能集中代表城市文脈典型要求的5項(xiàng)內(nèi)容組成“建筑感知評(píng)價(jià)表”，組織專家依據(jù)所選擇的建筑樣本的圖片、文字與視頻信息介紹并結(jié)合自身理解，對(duì)表中的每個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行模糊評(píng)分，最后以加權(quán)平均的方法獲得每處建筑最終的感知評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)[5]。

四、要素指標(biāo)的計(jì)算

將15個(gè)要素指標(biāo)輸入SPSS19.0中進(jìn)行描述分析，基于軟件本身的運(yùn)算機(jī)制而獲取有效數(shù)據(jù)，需對(duì)數(shù)據(jù)一致化的要素指標(biāo)進(jìn)行刪除，最終得到14個(gè)要素標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)矩陣。為得到有效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為可靠依據(jù)，需對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性分析。一般采用KMO檢驗(yàn)和Bartlett球度檢驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證主成分分析法是否有效。KMO檢驗(yàn)用于檢驗(yàn)樣本的充足度，它的取值范圍在0～1，一般KMO值越接近于1，表示變量越適合進(jìn)行主成分分析，如果KMO值越小，則越不適合進(jìn)行主成分分析，如果檢驗(yàn)值在0.5～1，說(shuō)明主成分分析是可以進(jìn)行的。Bartlett球度檢驗(yàn)的零假設(shè)是相關(guān)系數(shù)矩陣為單位陣，如果顯著性大于0.05則接受原假設(shè)，變量之間相互獨(dú)立，不適合進(jìn)行主成分分析。反之，則主成分分析可以進(jìn)行[6]。本案計(jì)算檢驗(yàn)得出KMO值為0.681(接近1)、Bartlett球度檢驗(yàn)給出的相伴概率P值為0.002(<0.05)，適合用主成分分析法對(duì)文脈要素指標(biāo)做綜合評(píng)價(jià)。

運(yùn)用主成分分析法可得到主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率、累積方差貢獻(xiàn)率。本研究采用將累積方差貢獻(xiàn)率與特征值兩者結(jié)合起來(lái)的方法來(lái)綜合確定主成分的個(gè)數(shù)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果共提取了6個(gè)主成分(表4)，它們的特征值依次是3.558、1.850、1.625、1.487、1.418和1.286，繼續(xù)計(jì)算得到6個(gè)主成分經(jīng)最大方差旋轉(zhuǎn)后的載荷結(jié)構(gòu)。表4的計(jì)算結(jié)果表明：成分1、成分2、成分3、成分4、成分5、成分6的文脈要素特征值累積貢獻(xiàn)率達(dá)80.171%，即此6個(gè)主成分要素可以解釋14個(gè)原始指標(biāo)80.171%的信息。表5中的主成分1基本反映了傳統(tǒng)建筑的“地形特征、水文、墻體色彩、通風(fēng)”，第2主成分基本反映了傳統(tǒng)建筑的“屋頂色彩、建筑風(fēng)格”，第3主成分基本反映了傳統(tǒng)建筑的“門(mén)頭窗楣、材料構(gòu)成”，第4主成分基本反映了傳統(tǒng)建筑的“構(gòu)圖、屋頂形式”，第5主成分基本反映了傳統(tǒng)建筑的“朝向、民族風(fēng)俗”，第6主成分基本反映了傳統(tǒng)建筑的“結(jié)構(gòu)形式、建筑年代”。其中第1主成分單項(xiàng)貢獻(xiàn)率最高，為15.651%，說(shuō)明其在6主成分中影響成分最高，以此類(lèi)推，第6主成分單項(xiàng)貢獻(xiàn)率最低，為11.988%，說(shuō)明其在6個(gè)主成分中影響成分最低[7]。

表4 解釋的總方差

表5 旋轉(zhuǎn)成分矩陣

五、要素指標(biāo)的影響度層級(jí)分析

利用主成分分析可得到30個(gè)建筑樣本在各主成分中的因子得分。根據(jù)得分的高低排序可反推出各主成分中具體的要素內(nèi)容，進(jìn)而其對(duì)應(yīng)的具體構(gòu)成形式最能反映對(duì)應(yīng)的城市文脈特色。為了重視其他樣本得分的有效性，在借用因子得分結(jié)果的同時(shí)，利用散點(diǎn)圖的統(tǒng)計(jì)形式進(jìn)行結(jié)果校對(duì)，觀察各個(gè)有效樣本(因子得分大于0的建筑樣本)的表現(xiàn)情況。圖像設(shè)定以X軸為樣本因子得分項(xiàng)，Y軸為樣本綜合得分項(xiàng)，兩者的得分聚散度在一定程度上反映出了相互的線性關(guān)系。該坐標(biāo)體系中，X軸、Y軸分別代表樣本的因子得分?jǐn)?shù)值與模糊得分?jǐn)?shù)值，能夠交叉綜合體現(xiàn)各有效樣本在這兩個(gè)評(píng)價(jià)維度的得分情況，因此，樣本群的聚散程度代表樣本間綜合得分的相近程度，即聚集程度愈高的樣本間，其要素表現(xiàn)的相似度愈高，其所對(duì)應(yīng)的要素內(nèi)容愈具代表性，最終以聚集程度最高的樣本群平均表現(xiàn)設(shè)定對(duì)應(yīng)的要素內(nèi)容[8]。根據(jù)圖中內(nèi)容，可分別對(duì)6個(gè)主成分做出如下描述。

由圖1a可知，主成分1中黑色點(diǎn)所代表的樣本得分聚集度較高，說(shuō)明這些樣本之間的相似度較高。因子得分大于0的樣本有21個(gè)，其中14個(gè)樣本的要素信息相同，為“臨水布置、平地營(yíng)建、白色墻體、設(shè)有通風(fēng)措施”。在樣本群體中，“臨水布置”一項(xiàng)的樣本達(dá)到了20項(xiàng)，“平地營(yíng)建”的樣本數(shù)量為全部，具有較強(qiáng)的代表性。實(shí)際上，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)水網(wǎng)密布，河道縱橫，湖泊眾多。地形以平原和丘陵山地為主，二者分別約占陸域面積的47.7%與40.8%[9]。受中國(guó)古代傳統(tǒng)營(yíng)建思想的影響，歷史上該區(qū)域主要城址都基于水網(wǎng)密布的平原地帶，這是屬于自然要素的客觀存在；在“白色墻體”“設(shè)有通風(fēng)措施”兩項(xiàng)中，僅有4個(gè)樣本不在此范疇內(nèi)，因子得分0.6～0.9范圍內(nèi)的樣本與最高分樣本的要素內(nèi)容均在此范疇內(nèi)。說(shuō)明后兩項(xiàng)要素內(nèi)容同樣具備較強(qiáng)的一致性。在道家、儒家思想與《周易》陰陽(yáng)觀的影響下，居于江南的士大夫們把他們?cè)谥袊?guó)文化中形成的美學(xué)觀有意識(shí)或潛意識(shí)地映射在江南建筑立面色彩上，形成了一幅具有水墨韻味的理想世界圖[10]。此外，在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)設(shè)置通風(fēng)措施的建筑類(lèi)型多為民居。宋代以后長(zhǎng)三角地區(qū)成為全國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心，商業(yè)十分發(fā)達(dá)，人口密集。明清時(shí)期人口密度達(dá)到300人/平方公里，約占全國(guó)人口3/5以上[11]125，人口稠密導(dǎo)致用地密度相對(duì)較高，住宅形式多為連體布局，設(shè)置狹小的天井或內(nèi)院起到通風(fēng)作用[12]66，這亦源于城市發(fā)展中文化映射和資源調(diào)配的歷史存在。

由圖1b可知，主成分2中相對(duì)而言以因子得分0～1.5較為相似。這些樣本中要素內(nèi)容多呈現(xiàn)出“青灰色屋頂、傳統(tǒng)官式風(fēng)格、地域風(fēng)格”。其中“青灰色屋頂”占據(jù)9個(gè)樣本中之7，平均性很高；后兩者則占比持平。自宋代始，中國(guó)傳統(tǒng)建筑建造受到十分嚴(yán)苛的統(tǒng)一規(guī)范限制，整體上擁有一定獨(dú)特形式的地域建筑也與傳統(tǒng)官式建筑有相似性。

圖1 主成分1(a)與主成分2(b)樣本因子得分與模糊評(píng)分分布

由圖2a可知，主成分3中21個(gè)有效樣本所呈現(xiàn)出的要素內(nèi)容為“有門(mén)頭窗楣、磚木材料”，平均性很高。在中國(guó)傳統(tǒng)宅院中，門(mén)所具有的物質(zhì)功能與精神功能體現(xiàn)在對(duì)門(mén)進(jìn)行包裝與紋飾，逐步形成了豐富多彩的門(mén)頭文化，而江南地區(qū)的門(mén)頭雕飾則更為精美細(xì)膩[13]；磚石建筑材料的應(yīng)用自明代起進(jìn)入了大發(fā)展時(shí)期，甚至有的建筑因設(shè)置磚墻而減少了柱子的使用，多以磚木結(jié)合作為主要建筑材料。

由圖2b可知，主成分4中黑點(diǎn)樣本最為集中，但實(shí)際上所有的案例均反映出同一性，均體現(xiàn)出“構(gòu)圖對(duì)稱、雙坡屋頂”的要素內(nèi)容。

圖2 主成分3(a)與主成分4(b)樣本因子得分與模糊評(píng)分分布

由圖3a可知，主成分5中聚集程度最高的樣本群要素內(nèi)容體現(xiàn)以“坐北朝南，少有民族風(fēng)俗”?！皹?gòu)圖對(duì)稱、朝向”二者可理解為一種中國(guó)傳統(tǒng)“通用式”的典型平面構(gòu)成，受儒家思想影響幾乎均為“主坐朝南，左右對(duì)稱，強(qiáng)調(diào)中軸線”的基本原則[14]146。

由圖3b可知，主成分6中黑點(diǎn)樣本體現(xiàn)出的要素內(nèi)容“木結(jié)構(gòu)、明清時(shí)期”占據(jù)主導(dǎo)。從因子得分最高的樣本看，“建筑22-全晉會(huì)館”的要素內(nèi)容與之相同，但“建筑23-許宅”則表現(xiàn)為“磚木結(jié)構(gòu)”。明清時(shí)期磚結(jié)構(gòu)的普及在一定程度上改善了木結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，這點(diǎn)與主成分3的“材料構(gòu)成”有相同之處，但磚木結(jié)構(gòu)的建筑多以體現(xiàn)建筑群體中的部分房屋，以木結(jié)構(gòu)為主的具體形式多以穿斗式為主，抬梁式為次；受限于建筑遺產(chǎn)的保存現(xiàn)狀，長(zhǎng)三角地區(qū)的現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)建筑基本以明清時(shí)期為主，清代比例更大。

圖3 主成分5(a)與主成分6(b)樣本因子得分與模糊評(píng)分分布

綜上所述，根據(jù)各主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率高低與其中的要素指標(biāo)特征值(絕對(duì)值)大小，長(zhǎng)三角地區(qū)傳統(tǒng)建筑構(gòu)成要素對(duì)城市文脈的影響度可以劃分為六個(gè)遞減的層級(jí)：層級(jí)一，地形特征、水文、墻體色彩、通風(fēng)，對(duì)應(yīng)的具體形式有“平地營(yíng)建”“臨水布局”“白色墻體”“設(shè)有通風(fēng)作用的內(nèi)院或天井”；層級(jí)二，屋頂色彩、建筑風(fēng)格，對(duì)應(yīng)的具體形式有“青灰色屋頂”“具備一定程度官式建筑的地域風(fēng)格”；層級(jí)三，門(mén)頭窗楣、材料構(gòu)成，對(duì)應(yīng)的具體形式有“具有精美雕刻的門(mén)頭窗楣”“磚與木為主的材料構(gòu)成”；層級(jí)四，構(gòu)圖、屋頂形式，對(duì)應(yīng)的具體形式有“構(gòu)圖對(duì)稱”“雙坡屋頂”；層級(jí)五，朝向、民族風(fēng)俗，對(duì)應(yīng)的具體形式有“坐北朝南”“鮮有民族風(fēng)俗”；層級(jí)六，結(jié)構(gòu)形式、建筑年代，對(duì)應(yīng)的具體形式有“以穿斗式為主、抬梁式為次的木結(jié)構(gòu)或磚木構(gòu)”“明清時(shí)期建造”。

六、結(jié) 語(yǔ)

傳統(tǒng)建筑要素的具體表現(xiàn)雖因建筑而異，但共性是依然存在的，這正是城市在發(fā)展過(guò)程中文化的傳承、文脈的延續(xù)。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)建筑構(gòu)成要素進(jìn)行層級(jí)的劃分，可將各要素對(duì)城市文脈的影響度進(jìn)行分級(jí)歸納，一方面是對(duì)城市文化的解讀，另一方面也是為新的城市建設(shè)提供參考[15]。研究運(yùn)用定量分析的方式將長(zhǎng)三角地區(qū)能反映城市文脈的傳統(tǒng)建筑要素進(jìn)行了價(jià)值評(píng)判與層次定位，試圖建立體現(xiàn)城市發(fā)展有機(jī)延續(xù)的建筑要素間的統(tǒng)籌關(guān)聯(lián)，在一定程度上拓展了城市文脈研究領(lǐng)域內(nèi)的分析方法。從長(zhǎng)三角地區(qū)傳統(tǒng)建筑要素的量化計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，層級(jí)一至層級(jí)六包含的指標(biāo)地域性特征逐漸減弱，對(duì)城市文脈的影響度逐步降低。長(zhǎng)三角地區(qū)傳統(tǒng)建筑受“地形特征”“水文”“墻體色彩”“通風(fēng)”要素的影響度最高，反映出區(qū)域內(nèi)各城市發(fā)展中與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境高度的融合與發(fā)展，并結(jié)合道家、儒家思想而形成特有的城市色彩；而“木結(jié)構(gòu)、明清時(shí)期”等要素所呈現(xiàn)的特征信息并不具有典型性，其地域性表現(xiàn)最弱，對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)城市文脈的影響程度最低。最后，研究過(guò)程中的調(diào)研成果是基于長(zhǎng)三角地區(qū)城市群現(xiàn)狀進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)可能隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化，使得評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)生偏差。因此，本文的結(jié)果分析具有一定的時(shí)效性，希望對(duì)后續(xù)參與城市文脈研究的工作者提供一個(gè)理論與實(shí)踐上的參考。