城市設(shè)計視角下空間肌理形態(tài)控制的方法探索

陳 石 | Chen Shi

袁敬誠 | Yuan Jingcheng

張伶伶 | Zhang Lingling

我國城鎮(zhèn)化已邁入高質(zhì)發(fā)展階段，城市建設(shè)重心逐漸由土地規(guī)模擴張轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g品質(zhì)提升，城市建設(shè)越發(fā)關(guān)注城鎮(zhèn)空間形態(tài)的整體秩序與地域特色。審視當前我國城市空間形態(tài)的發(fā)展現(xiàn)狀，普遍存在地域特色淡化、區(qū)域特征模糊、要素控制失序等問題。反思快速城鎮(zhèn)化階段城市空間形態(tài)管控過程，傳統(tǒng)的規(guī)劃控制缺乏對城市空間肌理形態(tài)的系統(tǒng)引導(dǎo)與精細管控，尚未實現(xiàn)與城市設(shè)計研究實踐的有機融合。因此，如何以更為全面的視角，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，提高城市空間肌理形態(tài)控制的精確性與科學(xué)性，將成為各層次城市設(shè)計空間形態(tài)研究的新任務(wù)。本文立足新時期城市空間發(fā)展現(xiàn)實需求，探索城市設(shè)計過程中空間肌理形態(tài)控制的優(yōu)化方法，提出通過類型控制、參數(shù)控制和量效控制過程，以期強化城市設(shè)計空間形態(tài)控制過程的整體性與有效性。

1 研究背景

1.1 城市設(shè)計的時代價值

2020年末，我國城鎮(zhèn)數(shù)量增至679個，全國城區(qū)面積達20.06萬km2①，城市空間在建設(shè)規(guī)模、功能布局、空間組織、運行效率等方面均取得了長足進步。然而，在國際化與全球化思潮的推動下，城市空間普遍出現(xiàn)地域風貌特色模糊與發(fā)展過程失序的現(xiàn)實問題。對此，城市設(shè)計工作的目標與角色隨之發(fā)生著時代性轉(zhuǎn)變。首先，在國土空間規(guī)劃體系的引領(lǐng)下，城市的用地規(guī)模與空間格局將逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，城市設(shè)計的重心將側(cè)重于城市開發(fā)邊界內(nèi)空間形態(tài)的引導(dǎo)與管控；第二，《城市設(shè)計管理辦法》明確了新時期城市設(shè)計的核心任務(wù)，強調(diào)“通過城市設(shè)計，從整體平面和立體空間上統(tǒng)籌城市建筑布局、協(xié)調(diào)城市風貌，體現(xiàn)地域特征、民族特色和時代風貌。”②；第三，從“尊重城市發(fā)展規(guī)律”、堅持“以人為本”的角度，城市設(shè)計更需關(guān)注城市本底空間中群體要素的組合形態(tài)與構(gòu)成關(guān)系，以“區(qū)域整體性”的視角展開城市空間形態(tài)的控制研究，全面提升城市人居環(huán)境品質(zhì)，塑造具有地域特色的人居空間。因此，如何在城市設(shè)計全過程對空間肌理形態(tài)進行有效控制，將成為城市設(shè)計空間形態(tài)控制體系優(yōu)化的重要議題。

1.2 空間肌理的角色界定

空間肌理是“城市空間肌理”一詞的簡稱，是指在一定視野范圍內(nèi)，呈現(xiàn)重復(fù)性與秩序性的表面形態(tài)特征的城市空間要素群體集合，代表著一定區(qū)域范圍內(nèi)各類空間要素構(gòu)成的基本規(guī)律與共性特征。從形態(tài)維度上，空間肌理強調(diào)物質(zhì)表面元素呈現(xiàn)規(guī)律性的重復(fù)與變化，并隨著觀察視野的改變體現(xiàn)不同特征的構(gòu)成單元與組織秩序，具有重復(fù)性、秩序性與層次性特征；在價值維度上，空間肌理是人類文明發(fā)展的重要見證，關(guān)注空間設(shè)計基本美學(xué)原則及人與自然的和諧之美，體現(xiàn)不同地理環(huán)境和人文背景下的空間個性，反映城市空間構(gòu)成的內(nèi)在機制與共性規(guī)律，具有文化性、地域性與科學(xué)性價值；在時空維度上，空間肌理是人類城市生活在物質(zhì)空間上的沉淀與凝練，伴隨城市空間發(fā)展緩慢形成，在城市空間擴張與更新的沖突中逐漸趨于融合，具有動態(tài)性、穩(wěn)定性和拼貼性屬性。

1.3 形態(tài)控制的實踐基礎(chǔ)

在我國目前的法定規(guī)劃控制體系下，城市空間形態(tài)的控制是以規(guī)劃控制的方式，通過控制性詳細規(guī)劃過程展開的。在當前的規(guī)劃控制實踐中，城市空間形態(tài)的控制在強度與精度上均有不足，特別是對于群體空間要素構(gòu)成的整體形態(tài)缺少足夠的關(guān)注，城市設(shè)計工作尚未發(fā)揮其在空間形態(tài)研究中的優(yōu)勢與特點。在國外的形態(tài)控制實踐中，普遍強調(diào)以城市設(shè)計為載體，通過多種途徑與形式對空間形態(tài)要素進行控制。英國的規(guī)劃和城市設(shè)計是與其審批制度高度融合在一體的，采用的是個案判例式，通過專業(yè)的審批專員對空間開發(fā)個案進行判斷；日本的城市設(shè)計方法是依據(jù)國情、本土實際來制定城市設(shè)計準則，準則內(nèi)容采用標準參量式，具有可操作性強的特征；美國城市設(shè)計控制政策是以設(shè)計審查制度為核心，以設(shè)計導(dǎo)則為方向與依據(jù)，以區(qū)劃法為依托制定控制政策，一些城市通過制定《形態(tài)設(shè)計準則》強化空間形態(tài)的控制與引導(dǎo)。

2 空間肌理形態(tài)控制的優(yōu)化過程

2.1 延續(xù)與轉(zhuǎn)變

在新的時代背景與需求的引導(dǎo)下，城市設(shè)計過程對空間肌理的形態(tài)控制需要在外在形式與內(nèi)在機制上進行優(yōu)化與升級。首先，在主體價值觀念上，城市建設(shè)者應(yīng)重視“非結(jié)構(gòu)性”空間形態(tài)在城市開發(fā)建設(shè)過程中的價值：城市本底空間肌理形態(tài)不僅自身體現(xiàn)區(qū)域空間共性特征與規(guī)律，同時也可襯托結(jié)構(gòu)性空間的識別性與辨識度，有助于城市整體空間地域形態(tài)特征的呈現(xiàn)。其次，在客觀管控機制上，建立城市設(shè)計空間形態(tài)導(dǎo)控體系，針對空間肌理形態(tài)進行全域性的精細控制：一是結(jié)合法定空間規(guī)劃體系，在規(guī)劃編制、審批與管控過程中強化城市設(shè)計形態(tài)控制的作用；二是在各層次城市設(shè)計過程中，完善空間肌理形態(tài)控制的內(nèi)容橫向展開與縱向傳遞。

2.2 拓展與深化

從橫向拓展角度，城市設(shè)計空間肌理的形態(tài)控制，應(yīng)從傳統(tǒng)規(guī)劃控制中的二維平面控制擴展至空間視野下的三維形態(tài)控制；從關(guān)注“單元個體”轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注“區(qū)域群體”。從縱向深化角度，形態(tài)的控制應(yīng)探索多樣化的控制形式，加強空間形態(tài)的定量控制；利用數(shù)字信息技術(shù)引導(dǎo)形態(tài)控制由主觀經(jīng)驗向客觀規(guī)律的跨越。對此，本文結(jié)合團隊近年相關(guān)研究成果和項目實踐經(jīng)驗，提出空間肌理形態(tài)控制的三個優(yōu)化層次（圖1），一是結(jié)合城市形態(tài)與建筑類型學(xué)理論，加強空間形態(tài)的類型控制；二是從數(shù)字化定量研究角度，完善空間形態(tài)的參數(shù)控制；三是通過動態(tài)聯(lián)動的計算模擬技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)空間形態(tài)的量效控制。

圖1 空間形態(tài)控制優(yōu)化的三個層次

3 空間形態(tài)的類型控制

為了應(yīng)對規(guī)劃過程對空間肌理控制的扁平化問題，城市設(shè)計形態(tài)控制優(yōu)化的第一個層面即是通過從定性到定形的類型控制方法，從群體空間三維形態(tài)特征出發(fā)，強調(diào)城市空間形態(tài)地域特征的表達。

3.1 形體化：強調(diào)三維視角

早在康澤恩學(xué)派進行城鎮(zhèn)平面格局的研究開始，城市的街道、地塊與建筑物即被視作城市形態(tài)構(gòu)成的三種基本要素。從城市設(shè)計視角，空間肌理的構(gòu)成要素包括由“線”到“網(wǎng)”的道路網(wǎng)絡(luò)要素、由“面”成“片”的街廓地塊要素以及由“體”到“陣”的建筑群體要素。在目前的規(guī)劃控制中，對于道路、地塊的平面要素已存在定性與定量的形態(tài)控制，而對于建筑體量、開敞空間、街道空間等三維要素則相對缺失。形體化的類型控制強調(diào)從二維平面向三維空間轉(zhuǎn)化（圖2），針對建筑形體、屋頂形式、群體圍合方式、豎向組合形式、高度銜接關(guān)系等提出類型控制要求，描述建筑、街道、院落等空間形體特征，傳遞各類要素在垂直軸向上的形態(tài)信息。

圖2 城市片區(qū)空間形態(tài)的形體化特征

3.2 群體化：聚焦空間肌理

群體化形態(tài)控制強調(diào)對城市空間肌理的整體性把控。如果說建筑單體控制體現(xiàn)城市建設(shè)水平的峰值，那么對于空間肌理形態(tài)的控制則決定了城市人居品質(zhì)的基準線，反映城市規(guī)劃與管理過程對于民眾生活環(huán)境的重視程度。

從區(qū)域建筑學(xué)視角，形態(tài)控制過程應(yīng)重新認識空間肌理要素的重要性，通過控制視域的放大，從區(qū)域整體視角對空間形態(tài)特征進行控制。首先，在城市總體規(guī)劃及相關(guān)專題規(guī)劃基礎(chǔ)上，解析總體城市設(shè)計空間形態(tài)設(shè)計方案，識別結(jié)構(gòu)性與肌理性的形態(tài)控制區(qū)域；其后，在城市片區(qū)尺度下，分析區(qū)域空間群體要素構(gòu)成的形態(tài)特征，制定類型化的空間肌理形態(tài)設(shè)計準則（圖3）；最后，將空間肌理控制要點分解轉(zhuǎn)化，向下傳遞至地塊單元控制導(dǎo)則。

圖3 空間肌理形態(tài)的類型控制

3.3 地域化：挖掘原型特征

以土地開發(fā)為核心的規(guī)劃控制，保證了土地資源開發(fā)利用的公平與公正，卻無法顧及城市空間形態(tài)的地域個性塑造。因此，地域化的類型控制將是緩解城市空間特色淡化與風貌趨同的可行路徑之一。

空間肌理的地域類型源于對本地空間要素“原型”的識別與認知。地域“原型”的提取需要汲取本地漫長建設(shè)實踐中積累的民間智慧，通過“提取—拆解—提煉—重組”的過程，提出兼顧地域特色與時代需求的空間肌理類型（圖4）。在現(xiàn)代城市發(fā)展背景下，地域原型的挖掘與利用是“批判性”的：一是以“現(xiàn)實”眼光探尋城市地域性的典型肌理類型，適用于舊城空間的有機更新的控制過程；二是以“歷史”眼光發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)空間“原型”新的價值與表達形式，適用于歷史風貌區(qū)保護與更新的控制過程；三是以“發(fā)展”眼光解析原型要素，重構(gòu)適應(yīng)時代需求的空間肌理模式，適用于新區(qū)增量空間的開發(fā)建設(shè)過程。

圖4 基于原型重組過程的地域化類型控制

4 空間形態(tài)的參數(shù)控制

在現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)發(fā)展背景下，“大數(shù)據(jù)”與“數(shù)字孿生”技術(shù)在城市空間研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為空間形態(tài)研究開拓了新的研究視野?？臻g肌理形態(tài)控制優(yōu)化的第二個層面是將形態(tài)類型進行參數(shù)轉(zhuǎn)化，提出定量化的形態(tài)特征轉(zhuǎn)譯方法，探索編碼化的數(shù)字交互語言規(guī)則，通過值域化的參數(shù)設(shè)定平衡控規(guī)的精度與彈性。

4.1 定量化：描述數(shù)字特征

參數(shù)控制的基礎(chǔ)是通過定量的形態(tài)參數(shù)表達定性的形態(tài)特征。目前，控規(guī)中已包含了對開發(fā)規(guī)模和平面要素的定量控制內(nèi)容，如道路的寬度、密度，地塊的面積、容積率，以及建筑的極限高度、建筑密度等，而對空間肌理三維特征的定量描述則是缺乏的。

在項目組對建筑肌理形態(tài)的定量控制研究中，分別選取了建筑元素參數(shù)（15項）與構(gòu)成參數(shù)（14項），描述建筑肌理形態(tài)的整體形態(tài)特征（表1）。首先，通過抽象提取建筑肌理中各建筑單體形態(tài)與群體組合形式，從平面形態(tài)、體型形態(tài)、群體形態(tài)三個方面對建筑元素形態(tài)進行參數(shù)轉(zhuǎn)譯；其后，通過數(shù)理統(tǒng)計計算與空間分析獲得建筑肌理的構(gòu)成參數(shù)，包括平均數(shù)量、組合形式及類型分布三個類別。

表1 建筑肌理形態(tài)控制中的主要形態(tài)參數(shù)

建筑肌理形態(tài)參數(shù)的提取與計算，是基于建筑群體空間單元（簇）類型化的研究展開的。為了精確表達不同類型的建筑肌理的形態(tài)特征，形態(tài)參數(shù)的提取數(shù)量與結(jié)果或有不同。對此，可通過聚類分析和敏感性分析等研究過程，篩選特定空間類型的關(guān)鍵形態(tài)參數(shù)，作為形態(tài)控制中核心的參數(shù)控制內(nèi)容。

4.2 編碼化：對接數(shù)據(jù)交互

以空間形態(tài)定量化轉(zhuǎn)譯為基礎(chǔ)，參數(shù)控制制定以形態(tài)參數(shù)為“文字”的量值表述“語言”規(guī)則，實現(xiàn)形態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)在不同軟件間的有效傳遞，作為圖形、符號及文字表達形式的重要補充。在空間設(shè)計實踐中，空間形態(tài)參數(shù)通常以“列表”的形式，傳達空間形態(tài)控制的核心特征；而在空間形態(tài)定量分析研究過程中，可制定“編碼”形式的參數(shù)表達規(guī)則，以計算機語言介入空間數(shù)字模擬與計算分析，提高綜合研究中數(shù)據(jù)交互的效率，適應(yīng)空間形態(tài)定量研究中對計算化、自動化與智能化的研究需求。

例如，在項目組對寒地城市肌理的形態(tài)參數(shù)研究中，設(shè)定了“結(jié)構(gòu)—要素—參數(shù)”分層嵌套的編碼規(guī)則：結(jié)構(gòu)層以“樣本編號：/道路要素層//地塊要素層//建筑要素層/”為主干架構(gòu)；要素層設(shè)定“構(gòu)成參數(shù)（主導(dǎo)元素01＜元素參數(shù)＞主導(dǎo)元素02＜元素參數(shù)＞）”表述規(guī)則；參數(shù)層以“參數(shù)代碼+數(shù)值”組成編碼數(shù)列。編碼形式以字符串的形式表述圖形信息（圖5），便于計算機編程語言調(diào)用和大量數(shù)據(jù)存儲、對比及計算，為后續(xù)城市空間形態(tài)數(shù)字化研究提供便捷的交互方式。

圖5 基于形態(tài)參數(shù)的城市空間形態(tài)編碼形式表達過程

4.3 值域化：設(shè)定彈性調(diào)控

參數(shù)控制的值域化是空間肌理定量控制的高階形式。定量控制并非“定值”控制，亦可通過對設(shè)定參數(shù)的“取值范圍”預(yù)留彈性控制空間。特別是在若干參數(shù)組合的協(xié)同控制時，定值控制體現(xiàn)“底線”思維，而值域控制則為“擇優(yōu)”創(chuàng)造可能性。從規(guī)劃管理角度，彈性控制機制通常對重要的空間區(qū)域或節(jié)點施行相對嚴格的剛性控制，而對于一般區(qū)域則采用相對寬松的控制要求。然而，從形態(tài)控制角度，這種彈性控制機制束縛了重點區(qū)域形態(tài)設(shè)計的調(diào)整優(yōu)化的空間，同時也放任了一般區(qū)域空間形態(tài)的隨機分化，間接弱化了區(qū)域空間整體形態(tài)秩序與特征。

值域化的參數(shù)控制為空間肌理施行彈性控制提供了一種新思路。在全域覆蓋的形態(tài)控制體系下，對城市設(shè)計重點地區(qū)與一般地區(qū)采用相同參數(shù)不同閾值的方式，進行分級彈性控制。對重點地區(qū)選取相對廣域的參數(shù)值域，參數(shù)控制的靈活性較強，為標志性、節(jié)點性區(qū)域及建筑的深化設(shè)計預(yù)留調(diào)整空間；對一般地區(qū)則制定相對窄域的參數(shù)值域，以約束性較強的參數(shù)控制引導(dǎo)區(qū)域整體形態(tài)的秩序統(tǒng)一。

5 空間形態(tài)的量效控制

城市空間領(lǐng)域中的量效關(guān)系研究，是指通過對空間“計量”與“績效”的數(shù)據(jù)分析，反映空間形態(tài)與空間作用效果之間互動關(guān)系的研究過程。為了提高空間形態(tài)控制的科學(xué)性與客觀性，形態(tài)控制優(yōu)化的第三個層次即是在空間分析技術(shù)的支持下，加強基于量效關(guān)系研究的控制過程，為特定目標下空間肌理的形態(tài)控制設(shè)定提供依據(jù)。

5.1 集成化：構(gòu)建數(shù)形模型

空間肌理形態(tài)的量效關(guān)系研究，是以構(gòu)建集成化的空間肌理分析模型為基礎(chǔ)，是參數(shù)模型、形態(tài)模型與計算模型集合體。首先，根據(jù)空間肌理構(gòu)成的基本邏輯，建立以設(shè)計參數(shù)為變量的參數(shù)化矢量模型；其后，對參數(shù)建模生成的形態(tài)模型進行形態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)譯，形成“參數(shù)—形態(tài)—參數(shù)”的數(shù)形互譯；最后，在參數(shù)模型基礎(chǔ)上加載相關(guān)規(guī)劃控制指標的計算模型，實現(xiàn)形態(tài)參數(shù)與控制指標的快速計算。

在項目組對空間肌理形態(tài)的研究中，選擇在Rhino+Grasshopper（GH）平臺上搭建參數(shù)模型（圖6）。研究從空間肌理基本類型特征與構(gòu)成關(guān)系出發(fā)，通過邏輯建模過程構(gòu)建了參數(shù)化的空間肌理簡化模型，并在模型輸出端加載了總建筑面積、容積率、建筑密度、建筑高度等指標的。隨著輸入設(shè)計參數(shù)的改變，參數(shù)化模型可在保持類型特征的基礎(chǔ)上，生成相應(yīng)的形態(tài)模型和完整的形態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)，并可直接獲取更新后的規(guī)劃指標控制。

圖6 在GH平臺下建立的數(shù)形互譯的參數(shù)化聯(lián)動模型

5.2 聯(lián)動化：重建多維關(guān)聯(lián)

從區(qū)域關(guān)聯(lián)角度，空間形態(tài)的構(gòu)成與各類城市要素存在廣泛的潛在聯(lián)系，既包括有形的物質(zhì)要素，也包括無形的行為、觀念、文化等非物質(zhì)要素。量效控制的關(guān)鍵在于將空間肌理形態(tài)與多維度屬性要素進行關(guān)聯(lián)，通過聯(lián)動數(shù)據(jù)計算與分析模擬過程，反向推導(dǎo)肌理形態(tài)控制的原則與要點。

多維度的聯(lián)動分析是對數(shù)形模型的拓展與應(yīng)用。一是將輸出參數(shù)從多個方向向外延伸，在接入屬性數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)聯(lián)動的范圍可拓展至人口結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟活力、環(huán)境容量、用地兼容、交通效率等多個維度的績效指標；二是對生成的形態(tài)模型進行計算模擬分析，推演空間形態(tài)對環(huán)境和人的影響。例如項目組在北京冬奧會運動員村項目研究中，建立了院落式空間肌理的參數(shù)模型，進行了外部空間聲、光、熱及風環(huán)境影響的聯(lián)動分析（圖7）。通過形態(tài)參數(shù)與空間物理環(huán)境效果數(shù)據(jù)的量效關(guān)系分析，對比了單目標與多目標下關(guān)鍵形態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，反演出地域適宜性的數(shù)形控制要求。

圖7 量效聯(lián)動的控制過程

5.3 情境化：嵌入選項模塊

量效控制過程可在城市空間發(fā)展的不同情境中發(fā)揮價值，根據(jù)空間區(qū)域的不同屬性與目標提出定制化的控制內(nèi)容，組成選項式的控制模塊，嵌入控規(guī)形態(tài)導(dǎo)控體系之中。如在城市空間保護、更新與開發(fā)的不同發(fā)展情境下，規(guī)劃控制可各有側(cè)重地制定附加的形態(tài)控制模塊。

對于歷史風貌街區(qū)，形態(tài)控制以傳統(tǒng)空間特征保護為導(dǎo)向，通過對傳統(tǒng)空間地域原型特征的提取與轉(zhuǎn)譯，制定核心區(qū)與緩沖區(qū)的控制要求，組成地域性的形態(tài)控制模塊；對于舊城更新片區(qū)，形態(tài)控制以疏解空間矛盾為導(dǎo)向，通過現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)的采集測算，評估空間形態(tài)有機更新的潛力與目標，提出分期分級的形態(tài)控制要求，形成可比對的過程式控制模塊；對于新城增量空間，形態(tài)控制以發(fā)展需求為導(dǎo)向，通過多目標耦合的量效分析過程，提出最優(yōu)化的形態(tài)控制要求，作為增量空間開發(fā)控制的前置模塊。

結(jié)語

在新思維、新技術(shù)與多學(xué)科、多主體的交流碰撞下，城市設(shè)計空間形態(tài)控制體系正處于優(yōu)化升級的關(guān)鍵窗口期。本文以提出從類型控制、參數(shù)控制及量效控制三個層次，補充與完善城市空間肌理形態(tài)的控制內(nèi)容、形式與機制，以期通過城市設(shè)計過程提升城市空間形態(tài)整體秩序與地域特色，施行全面、科學(xué)、系統(tǒng)的管控。同時，我國城市空間形態(tài)控制研究是年輕且富有生機的，對空間肌理要素的控制仍會不斷地嘗試突破與創(chuàng)新。在地域類型的提取、形態(tài)參數(shù)的挖掘與比選，量效聯(lián)動規(guī)律的總結(jié)上，將不斷出現(xiàn)新的角度與形式。本文對空間肌理形態(tài)控制方法的探索，可為全過程的城市設(shè)計形態(tài)研究與實踐提供借鑒，作為法定城市空間管控體系的有力補充。

資料來源：

圖3：天作建筑，遼東灣新區(qū)規(guī)劃設(shè)計；

圖4：天作建筑，融創(chuàng)漫山小鎮(zhèn)項目；

圖7：北京冬奧會運動員村項目研究；

文中其余圖表均為作者自繪。

注釋

①住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2019年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒。2020。

② 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部，《城市設(shè)計管理辦法》，2017年3月14日。