形式語(yǔ)法作為中國(guó)傳統(tǒng)城市格局秩序的描述方法

文／柯國(guó)新 上?；羝战ㄖO(shè)計(jì)股份有限公司 副總監(jiān)

1 背景

城市是人類(lèi)活動(dòng)的產(chǎn)物和物質(zhì)載體，反映在政治、社會(huì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面?？梢哉f(shuō)，人類(lèi)文明的范圍是在城市中濃縮的。作為一種受不同因素影響的物質(zhì)形態(tài)，城市格局和空間結(jié)構(gòu)趨于多樣和復(fù)雜。同時(shí)，這些差異使城市得到認(rèn)可和區(qū)分。城市的模式是聚落形式的不同功能和元素在空間上的分布和混合方式[1]。不同的城市可能通過(guò)不同的機(jī)制組織不同的城市模式來(lái)表現(xiàn)不同的物理空間和形象，而其他一些城市則不然。在喜歡生物新陳代謝的城市里，拆除和更新總是輪流進(jìn)行。城市形態(tài)和結(jié)構(gòu)是時(shí)間的沉淀。歷史名城有能力在不失去基本結(jié)構(gòu)的情況下吸收連續(xù)的變化。本文關(guān)注中國(guó)傳統(tǒng)城市的街道格局和街道布局。簡(jiǎn)·雅各布斯認(rèn)為街道是城市的命脈，而不僅僅是交通通道；隨后，克里斯托弗·亞歷山大（Christopher Alexander）將街道視為多功能城市“模式”[2]。

2 中國(guó)歷史城區(qū)現(xiàn)狀

晚清以來(lái)，西方規(guī)劃理論和思想進(jìn)入中國(guó)，并在城市規(guī)劃中得到應(yīng)用。在過(guò)去的幾十年里，中國(guó)城市的空間結(jié)構(gòu)和城市結(jié)構(gòu)發(fā)生了廣泛的變化，尤其是傳統(tǒng)的城市區(qū)域。自1978 年改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)城市經(jīng)歷了巨大的增長(zhǎng)和轉(zhuǎn)型，被稱(chēng)為城市化。所創(chuàng)造的東西似乎與中國(guó)的傳統(tǒng)城市模式大不相同。城市化雖然為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)提供了一個(gè)反饋機(jī)會(huì)，但卻引發(fā)了巨大的爭(zhēng)議、城市邊緣無(wú)序擴(kuò)張、歷史城市結(jié)構(gòu)的破壞、難以辨認(rèn)的街道空間、城市熱島效應(yīng)等。

如今，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)在控制和引導(dǎo)城市形態(tài)方面發(fā)揮著重要作用。城市規(guī)劃設(shè)計(jì)為城市的順利運(yùn)行提出了城市規(guī)范、功能布局和建筑數(shù)量。正如聯(lián)合國(guó)人居署強(qiáng)調(diào)的那樣，良好的城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)應(yīng)該建立最小的公共空間，優(yōu)化街道連接。然而，現(xiàn)代規(guī)劃的城市環(huán)境似乎通常比傳統(tǒng)的“計(jì)劃外”環(huán)境更糟糕。作為對(duì)現(xiàn)代主義的回應(yīng)，可持續(xù)發(fā)展和新傳統(tǒng)都市主義等運(yùn)動(dòng)已經(jīng)取代了“汽車(chē)時(shí)代”的修辭；緊湊、密集、混合使用的社區(qū)重新流行起來(lái)，新一代的傳統(tǒng)風(fēng)格建筑和街道模式可供選擇。目前，歷史街區(qū)的保護(hù)與復(fù)興已引起越來(lái)越多的關(guān)注。根據(jù)報(bào)告，中國(guó)歷史名城擁有豐富的文化遺產(chǎn)和非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（聯(lián)合國(guó)人居署工作文件草案，2011 年1 月）。然而，中國(guó)的許多城市地區(qū)被批評(píng)為單調(diào)和缺乏地方性。新城建設(shè)與舊城保護(hù)處于不平衡狀態(tài)，具有不同的內(nèi)在空間和物理特征。

3 城市相關(guān)研究

人類(lèi)文明的發(fā)展始終伴隨著人類(lèi)住區(qū)的演變。城市作為一種高端產(chǎn)品，呈現(xiàn)出一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，與城鎮(zhèn)、村莊相比，自然受到廣泛關(guān)注。不同領(lǐng)域的學(xué)者從不同的角度和方法對(duì)城市形態(tài)進(jìn)行了研究。城市形態(tài)由O Schluter 于1899 年提出，通過(guò)歷史地理學(xué)的方法，強(qiáng)調(diào)了城鎮(zhèn)規(guī)劃分析，并定義了構(gòu)成要素和時(shí)間演變[3]。與此同時(shí)，一些研究人員將重點(diǎn)放在類(lèi)型學(xué)上，總結(jié)了建筑類(lèi)型和開(kāi)放空間。隨著計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的興起，學(xué)者們探索了一些新的描述性和生成性語(yǔ)言，以揭示城市的內(nèi)在機(jī)制。

4 形式語(yǔ)法作為一種方法

自20 世紀(jì)70 年代斯蒂尼和吉普斯將形式語(yǔ)法作為一種描述方法以來(lái)，它作為一種描述和生成方法在建筑學(xué)和城市研究中得到了廣泛的應(yīng)用。形式語(yǔ)法是應(yīng)用于形狀的一組正式規(guī)則，以生成一種設(shè)計(jì)語(yǔ)言，使規(guī)則的所需形式和功能可視化[4]。形式語(yǔ)法具有通過(guò)指定順序或邏輯操作形狀的巨大潛力。

首先，形式語(yǔ)法可以用作現(xiàn)有設(shè)計(jì)的分析語(yǔ)言。李亞伊分別于2001 年和2003 年試圖通過(guò)形式語(yǔ)法分析中國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的組織結(jié)構(gòu)，并開(kāi)發(fā)了一種生成著名建筑平面圖的參數(shù)形式語(yǔ)法。其次，形式語(yǔ)法也是一種設(shè)計(jì)語(yǔ)言（圖1），它已被用于視覺(jué)領(lǐng)域：繪畫(huà)和雕塑、工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。如今，西方學(xué)者將形式語(yǔ)法作為揭示歐洲城市形態(tài)復(fù)雜性順序的方法，并將其作為解決城市設(shè)計(jì)問(wèn)題的方法。起源于形式語(yǔ)法的城市語(yǔ)法已被用于編碼城市形式的生成。設(shè)計(jì)生成涉及將典型的城市設(shè)計(jì)操作編纂成形式語(yǔ)法規(guī)則的應(yīng)用，以符合使用描述語(yǔ)法制定的城市計(jì)劃中規(guī)定的要求。

圖1 城市生成規(guī)則和城市規(guī)劃通過(guò)遞歸應(yīng)用規(guī)則生成的可能解決方案示例（圖片來(lái)源：Jose,Urban Grammars:Towards Flexible Urban Design）

隨著計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的興起，學(xué)者們探索了一些新的描述性和生成性語(yǔ)言，以揭示城市的內(nèi)在機(jī)制。元胞自動(dòng)機(jī)（CA）是用簡(jiǎn)單的規(guī)則和程序模擬復(fù)雜的自組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過(guò)程的有效方法。它試圖通過(guò)對(duì)每個(gè)細(xì)胞重復(fù)應(yīng)用相同的規(guī)則來(lái)計(jì)算時(shí)間和空間中的物理形式。與形式語(yǔ)法一樣，CA 是一種組織某些特定模式的方法。它傾向于使用單一規(guī)則遞歸執(zhí)行，而形式語(yǔ)法通常由一組規(guī)則組成。CA 方法的一個(gè)主要問(wèn)題是，從幾乎無(wú)限的CA 規(guī)則空間中發(fā)現(xiàn)特定意圖的自生成規(guī)則超出了人類(lèi)的能力?？臻g句法是B Hiller 提供的關(guān)于建筑、住區(qū)和城市的人類(lèi)生活空間的定量描述。隨著社會(huì)活動(dòng)和空間形態(tài)的結(jié)合，空間句法已經(jīng)發(fā)展成為描述和研究城市不同空間秩序的模型和方法。整體不同空間要素之間的復(fù)雜關(guān)系是社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基礎(chǔ)，而不是獨(dú)立的空間要素。形式語(yǔ)法似乎接近于空間語(yǔ)法的概念。然而，語(yǔ)法生成器比形狀文法更簡(jiǎn)單。此外，它們沒(méi)有形狀限制。

5 關(guān)于中國(guó)傳統(tǒng)城市的論文和理論

根據(jù)考古研究和條約，中國(guó)的城市規(guī)劃實(shí)踐始于3000 年前的周朝。在中國(guó)歷代王朝時(shí)期，城市規(guī)劃和建設(shè)規(guī)范受到文化和政治的獨(dú)特統(tǒng)治。中國(guó)傳統(tǒng)建筑形式和城市環(huán)境從根本上受到中國(guó)宇宙觀和社會(huì)等級(jí)制度的影響，這體現(xiàn)在著名的儒家、道教和風(fēng)水學(xué)中。無(wú)論是中國(guó)的建筑規(guī)范還是規(guī)劃都充滿了地域特色。中國(guó)古代的城市規(guī)劃思想和理論主要有兩套。一個(gè)是《周禮·考工記》。它描述了建設(shè)首都的基本原則，塑造了中國(guó)大多數(shù)城市，尤其是首都。雖然中國(guó)很少有城市能完全符合《考工記》的要求，但在中國(guó)漫長(zhǎng)的歷史中，《考工記》的規(guī)劃規(guī)則或多或少地體現(xiàn)在了很多城市的建造上，比如大都市。它反映了皇權(quán)和封建禮節(jié)。古代中國(guó)人認(rèn)為地球是方的，天空是圓的?；食俏挥谑兄行模示欧叫尉W(wǎng)格狀。

《管子》是另一個(gè)重要的描述，它倡導(dǎo)一種本土哲學(xué)，即城市建設(shè)應(yīng)該依靠和利用自然條件，而不是封建社會(huì)的等級(jí)制度。它的思想與《考工記》截然不同。風(fēng)水是規(guī)劃者定位城市的一個(gè)重要因素。中國(guó)南方地區(qū)的城市受到山川的影響。這些城市的輪廓通常是不規(guī)則的，道路也不正交?！豆茏印匪枷腚m然不為古人所重視，但卻直接或間接地影響了許多城市，值得借鑒。由于規(guī)劃原則、方法和藝術(shù)配置規(guī)律，傳統(tǒng)建筑和城市得以持續(xù)發(fā)展。在保持中國(guó)建筑體系的獨(dú)立性和連續(xù)性的同時(shí)，它們擺脫了陳腐，帶來(lái)了新鮮[5]。無(wú)論是在住房體系、街巷體系還是城市結(jié)構(gòu)體系中，我們都可以將城市區(qū)分開(kāi)來(lái)，找到彼此相似的東西。

6 基于體系結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法描述

6.1 城市樣本

北京和南京都是著名的歷史名城。城市形態(tài)和結(jié)構(gòu)或多或少地被遺留在傳統(tǒng)地區(qū)。北京是中國(guó)北方的典型城市。清代北京舊城采用了在元大都基礎(chǔ)上建立的明代城市模式。北京的傳統(tǒng)街區(qū)由宮城、皇城、都城和外城組成。這座皇城位于北京市中心，區(qū)塊的大小是按模塊規(guī)劃的，這些街區(qū)由胡同組成。北京建筑的基本形式是四合院，主要建筑朝南，通道也相應(yīng)設(shè)計(jì)。南京是中國(guó)南方的典型城市。這座城市的形態(tài)深受山川的影響，傳統(tǒng)民居主要集中在南京南部，街道的走向通常與河流有關(guān)。南京的基本建筑形式雖是合院，與北京四合院截然不同。

本文從北京和南京選取了兩個(gè)樣本。北京的樣本是南鑼鼓巷遺址區(qū)（圖2）。南鑼鼓巷是北京最古老的文化遺產(chǎn)區(qū)之一。它建于七百年前的元朝，位于北京舊城北部，是北京最重要的居住區(qū)之一，有許多名人故居。隨著歷史的變遷，南鑼鼓巷仍保留著胡同街的結(jié)構(gòu)和大量的傳統(tǒng)四合院。在這個(gè)示例中，地塊的大小和形狀更接近。地塊的南北向長(zhǎng)度大于南北向長(zhǎng)度。據(jù)《元史》記載，標(biāo)準(zhǔn)地塊面積為80 畝（用于測(cè)量土地面積的單位為1 畝≈666 平方米），街道形狀幾乎完好無(wú)損。本城市樣本中有三條等級(jí)街道，包括主要街道、橫向街道和次要街道。主要街道比橫向街道和次要街道寬得多，超級(jí)街區(qū)被主要街道包圍，不受交通干擾。橫向街道是平行的，大部分是南北向的。橫向街道的寬度在4 到8 米的范圍內(nèi)相似。兩條相鄰且平行的橫向街道的中心線之間的距離約為75 米。這一數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于一項(xiàng)研究，即兩個(gè)相鄰胡同之間的距離為50 步（步也是古代測(cè)量土地長(zhǎng)度的單位，1 步在元朝約為1.54 米）。次要街道大多是死胡同，與橫向街道正交。樣本的曲線圖似乎不規(guī)則，大小也不均勻。南北橫向街道和角落附近的地塊較小且密集。通常，地塊的深度和寬度與四合院的組織有關(guān)。北京四合院是一種典型的住宅模式，它的中心是一個(gè)四合院，兩側(cè)是房屋，通常每個(gè)家庭都有多層庭院（進(jìn)）（圖3）。

圖2 樣本位置左：北京，右：南京（圖片來(lái)源：作者自繪）

圖3 左：北京，右：南京（圖片來(lái)源：作者自繪）

南京的樣本是南京舊城南部的南京老城南（圖2）。自明代以來(lái)，南京老城南作為住宅區(qū)、家庭經(jīng)濟(jì)區(qū)和手工業(yè)作坊區(qū)，有著悠久的歷史。秦淮河流經(jīng)這里，南京傳統(tǒng)街區(qū)的結(jié)構(gòu)由道路網(wǎng)和水系組成。地塊的形狀和大小是多樣的。南京的街道分為四個(gè)等級(jí)，包括主要街道、橫向街道、次要街道和里巷，它比北京多了一條等級(jí)街，街道也不是東西或南北正交的。樣本地塊的長(zhǎng)寬比大于北京。南京的傳統(tǒng)民居多為多層院落，高墻、豪宅。除了一層的建筑，還有多層的樓房，天井的形狀接近正方形，但具體布局靈活合理（圖3）。

6.2 北京和南京樣本的比較

根據(jù)之前的現(xiàn)狀，總結(jié)了北京和南京的抽象街道格局圖（圖4）。根據(jù)北京的樣本，街道的等級(jí)是明確的。街道以直角相交，主要道路和次要道路之間幾乎沒(méi)有十字路口。而在南京，街道根據(jù)自然因素向不同的方向發(fā)展，不同等級(jí)的街道通過(guò)T 或X 交叉口連接在一起。

圖4 北京和南京街道形態(tài)的抽象圖（圖片來(lái)源：作者自繪）

從樣本中可以看出，北京和南京的街區(qū)邊界與不同等級(jí)街道之間的關(guān)系不同（圖5）。北京的街區(qū)由主要街道和橫向街道定義，而南京的街區(qū)由次要街道定義，主要街道和橫向街道除外。

圖5 配置不同級(jí)別的街道圖，以及地塊、通道和街道樣本的空間關(guān)系圖（圖片來(lái)源：作者自繪）

根據(jù)具體的土地用途，地塊被細(xì)分為地塊。地塊和街道之間的關(guān)系對(duì)于彌合城市形態(tài)不同維度之間的差距非常重要。地塊入口是反映地塊與街道關(guān)系的重要標(biāo)志。因此，根據(jù)Soso 地圖，繪制了北京地塊的入口。南京樣本的地塊訪問(wèn)基于他人的院落類(lèi)型研究和1936 年的南京地籍。

在樣本訪問(wèn)映射的基礎(chǔ)上，本文使用軟點(diǎn)表示一個(gè)圖，用填充點(diǎn)表示該圖的訪問(wèn)。將軟點(diǎn)和相關(guān)的填充點(diǎn)連接起來(lái)，我們可以發(fā)現(xiàn)不同等級(jí)街道的地塊的入口之間的關(guān)系不超過(guò)兩種。北京的街道有三個(gè)等級(jí)，而南京的街道有四個(gè)等級(jí)。人們由不同的路徑穿過(guò)主街進(jìn)入地塊。根據(jù)三個(gè)層級(jí)和四個(gè)層級(jí)街道形態(tài)圖，通過(guò)排列組合，北京模式可以模擬出10 種道路，南京模式可以模擬出28 種道路。然而，就北京和南京的樣本而言，實(shí)際上存在的關(guān)系類(lèi)型是有限的。根據(jù)樣本的空間關(guān)系圖，北京的地塊通常無(wú)法同時(shí)與主要街道和里巷連接，一個(gè)地塊通常不會(huì)同時(shí)連接兩條里巷車(chē)道（圖6）。

圖6 配置不同級(jí)別的街道圖，以及地塊、通道和街道樣本的空間關(guān)系圖（圖片來(lái)源：作者自繪）

庭院是中國(guó)城市結(jié)構(gòu)中開(kāi)放空間不可或缺的元素。同時(shí)，它在內(nèi)部交通和連接內(nèi)部與外部方面發(fā)揮著重要作用。關(guān)于庭院和街道之間的聯(lián)系，有兩個(gè)案例。一種情況是，庭院面向街道，沒(méi)有任何房屋；另一種情況是，人們需要穿過(guò)房子才能進(jìn)入庭院和其他房屋。同一地塊內(nèi)庭院與庭院之間的連接也是如此。本文試圖以北京和南京為樣本，繪制開(kāi)放空間的滲透性圖。三角形表示街道和院子或院子和院子之間沒(méi)有直接的聯(lián)系。正方形表示兩個(gè)開(kāi)放空間元素之間的直接連接（圖7）。

圖7 北京和南京樣本的開(kāi)放空間滲透率圖（圖片來(lái)源：作者自繪）

結(jié)語(yǔ)

在總結(jié)城市格局和空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用不同的范圍和順序來(lái)描述城市要素。不同的規(guī)則適用范圍反映了內(nèi)在機(jī)制下的差異。形式語(yǔ)法作為一種描述中國(guó)傳統(tǒng)城市不同形態(tài)的方法是可行的。通過(guò)對(duì)條約和史料樣本的分析，在不同的尺度和層次上呈現(xiàn)了兩個(gè)樣本之間的差異。作為一個(gè)有機(jī)整體的城市，它是按照自然規(guī)律和人類(lèi)意志建造的。本文從街區(qū)、街道、地塊和建筑/庭院四個(gè)因素對(duì)樣本進(jìn)行了分析。這四個(gè)因素反映了不同的城市特征，它們之間有著密切的聯(lián)系。通過(guò)對(duì)北京和南京地圖在這四個(gè)因素上的比較，指出了它們之間的異同。城市形態(tài)特征有其規(guī)律，從樣本地圖可以看出，街區(qū)的布局與街道格局的組織有很大關(guān)系，北京和南京的街道等級(jí)不同，街道節(jié)點(diǎn)也不同。因此，呈現(xiàn)的塊的形狀和大小各不相同。北京的街區(qū)相似，而南京則不同。根據(jù)特定的街道模式和街區(qū)的幾何特征，定義了特定的語(yǔ)法。地塊入口是反映地塊與街道關(guān)系的重要標(biāo)志，它可以反映人們穿過(guò)街道進(jìn)入地塊的不同路徑，以及兩個(gè)獨(dú)立開(kāi)放空間之間的空間關(guān)系。訪問(wèn)用于定義打印模式，但它在規(guī)模和偶然性方面也有局限性?？偨Y(jié)出的規(guī)律仍需進(jìn)一步研究，有些可能會(huì)被更改，也可能會(huì)添加更精細(xì)的規(guī)則。