城市近山地帶界殼特征解析與空間重構(gòu)研究：多維價值導(dǎo)向下的城山邊界思考

邵 典

楊俊宴*

張鐘虎

孫盼迪

1 國土空間應(yīng)對城市與生態(tài)自然邊界的思維模式及困境

當前的空間規(guī)劃體系通過三區(qū)三線的劃定來抑制城市的無限擴張及對生態(tài)環(huán)境的破壞，圍墻式的城市開發(fā)邊界線把城市建設(shè)用地與生態(tài)環(huán)境嚴格切分開[1]，變成建設(shè)用地、保護農(nóng)田等拼貼而又相互孤立的板塊。然而在真實的國土空間中，城市與相鄰的山水林田湖草等生態(tài)資源是一個融合的整體，相互接壤的邊界地帶也并非一根清晰可見的線條，而是一條混合過渡帶，其在具備城市建設(shè)功能的同時也融合了周邊自然環(huán)境的生態(tài)屬性。傳統(tǒng)“一根線式”劃分國土空間要素的邊界切分方式[2]，是一種“算賬式”的思維模式，導(dǎo)致“界內(nèi)是城市，界外是自然”，經(jīng)常出現(xiàn)過度城市化、城市邊緣化等極端現(xiàn)象[3]。

上述問題在城市近山地帶尤為突出，例如，無序擴張建設(shè)造成生態(tài)的低勢位，土方的開挖及填平引起城市與生態(tài)系統(tǒng)的生硬對立；高強度、排兵營式的空間形態(tài)布局導(dǎo)致空間形態(tài)單調(diào)僵化，打破自然的山體地勢肌理；忽略了山地景觀特色營造，導(dǎo)致近山卻無感知、無景觀[4]。

針對這一問題，現(xiàn)有研究主要集中在生態(tài)、景觀和環(huán)境3個方面。李方正[5]、王嶠[6]等分別從生態(tài)適宜性、韌性城市等角度，針對生態(tài)脆弱及山地自身的復(fù)雜性等問題提出了評價設(shè)計策略；朱捷[7]、李敏稚[8]等聚焦于山地視覺景觀的營造，從景觀文化、景觀觸媒、景觀分層等不同視角探索山地城市的景觀設(shè)計方法；曾穗平[9]、曹珂[10]等則是把人工與自然因素相結(jié)合，探索沿山地帶的微氣候提升、空間場地改造等環(huán)境優(yōu)化策略。目前，現(xiàn)有研究多以宏觀視角為出發(fā)點，對于山和城相交界的建設(shè)邊緣帶關(guān)注較少，而這往往是矛盾最為激烈的地帶。同時，現(xiàn)有研究多聚焦于山地生態(tài)或城市的某一視角，而近山地帶的敏感性和復(fù)雜性決定了我們需要以多目標為導(dǎo)向。

因此，本文在揭示近山地帶的空間本底邏輯與特征規(guī)律的基礎(chǔ)上，嘗試以界殼論作為切入點，將自然生態(tài)系統(tǒng)、宏觀視覺景觀、中觀布局形態(tài)、微觀公服職能作為近山地帶空間評價的基本價值導(dǎo)向，并建構(gòu)多維界殼評價模型，以進一步對近山地帶進行特征解析，并指導(dǎo)后續(xù)的宏觀設(shè)計和空間設(shè)計(圖1)。

圖1 近山地帶的空間優(yōu)化方法技術(shù)框架

2 城市近山地帶的空間本底邏輯與界殼特征

2.1 城市近山地帶的空間本底邏輯

城市近山地帶是直接與自然山體相連、坡度緩和、集中連片分布的城市建設(shè)用地，一般坡度在8°以內(nèi)且面積大于2hm2，位于山地系統(tǒng)的邊界[11]。坡度緩和的山林地勢形態(tài)與依山就勢的城市建設(shè)模式造就了其復(fù)雜的形態(tài)風(fēng)貌，這種自然與人工因素的相互碰撞造就了其復(fù)雜多元的空間形態(tài)本底。其中，山坡型、山夼型和山坳型是常見的3種形態(tài)模式。山坡型近山地帶的山地系統(tǒng)整體坡度緩和，建筑沿等高線順勢建設(shè)，是最常見的近山地帶形態(tài)模式，多分布于四川、重慶等多山地帶；山夼型近山地帶則位于兩山之間的緩坡谷地，可總結(jié)為兩山夾城之勢，如甘肅蘭州等城市；山坳型近山地帶則布局于山的拗口，形成一山相擁之勢，如臺灣九份等。

2.2 近山地帶的界殼化特征及界殼效應(yīng)

近山地帶是城市與自然的過渡地帶，也是城市系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的交界地帶，基于曹鴻興先生提出的界殼論[12]觀點可以發(fā)現(xiàn)，近山地帶呈現(xiàn)出明顯的界殼化特征。近山地帶構(gòu)成了山、城2個系統(tǒng)之間的“周界”；其中承載城市與山地信息交流和能量交換的部分則稱之為“界門”或“通道”[13]，表現(xiàn)為自然地形、植被綠楔對城市的滲透過渡，山地景觀和城市景觀的相互交融，以及城市公共功能的定量承載、近山地區(qū)的可達性等；其中對2個系統(tǒng)啟動阻隔作用的則稱之為“界壁”，如阻擋景觀視廊的高層建筑、人流滯塞的封閉小區(qū)等(圖2)。

圖2 近山地帶界殼模型

近山地帶界殼不僅對城市系統(tǒng)與山地系統(tǒng)起到了邊界阻隔的作用，同時也為物質(zhì)、景觀、生態(tài)等要素在城市與山地系統(tǒng)間的流動提供了媒介。因此，近山地帶不僅體現(xiàn)出劃分物質(zhì)形態(tài)與規(guī)劃意識的邊界效應(yīng)，同時也體現(xiàn)了系統(tǒng)共享的開放效應(yīng)與互動效應(yīng)。當下國土空間規(guī)劃只保留了其邊界效應(yīng)，而忽略了系統(tǒng)之間的開放互動，界殼特征是殘缺的。需要應(yīng)用界殼方法促進山地與城市系統(tǒng)之間的雙向流動，實現(xiàn)空間重構(gòu)。

3 近山地帶的多維界殼評價模型與空間重構(gòu)方法

3.1 近山地帶范圍界定

從山體接壤的城市建設(shè)用地邊界向城市建成區(qū)方向做500m(一個常規(guī)街區(qū)的寬度)近山緩沖范圍，劃定緩沖區(qū)內(nèi)坡度范圍在8°以內(nèi)的近山地帶，基于現(xiàn)狀街區(qū)邊界形成近山地帶。其中，根據(jù)中國已有建設(shè)用地適宜性評價中的坡度因子分級情況，通常認為8°以內(nèi)是適宜建設(shè)的范圍[11]，如超過則需考慮山體防洪、生態(tài)敏感等問題，不能保證山城系統(tǒng)的開放性，因此不在本文的研究范圍內(nèi)。當然，也有研究表明，在部分坡度大的城市，可將這一指標限制在15°以內(nèi)[14]。

3.2 近山地帶多維界殼的價值內(nèi)涵及指標選取

近山地帶作為城市建設(shè)用地銜接山地生態(tài)空間的邊界帶，具備銜接生態(tài)空間向城鎮(zhèn)空間過渡過程中的生態(tài)功能滲透、城鎮(zhèn)建設(shè)強度管控、山地景觀滲透等多重作用，單一視角無法應(yīng)對近山地帶的復(fù)雜特征。當下研究發(fā)現(xiàn)，從生態(tài)滲透視角建構(gòu)的邊緣交融區(qū)可以有效消解城市與生態(tài)系統(tǒng)的二元對立，從生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田反控城市開發(fā)邊界的形態(tài)[15]；從視覺視角可以控制城市建設(shè)，彰顯城市開發(fā)邊界景觀風(fēng)貌[16]；從功能視角可以通過管理單元的分類型管控和多情景塑造來引導(dǎo)城市開發(fā)邊界的發(fā)展[17]。綜合前人研究觀點和近山地帶的特點問題，本文提出4種價值維度。

1)自然生態(tài)系統(tǒng)思維，考慮山體巖土的坡位保護，以及山體生態(tài)系統(tǒng)向城市的延續(xù)滲透，選取“巖土坡位保護性”和“生態(tài)系統(tǒng)延續(xù)性”為評價指標。

2)宏觀視覺景觀思維，保證近山地帶山地特色景觀向城市開放，充分保留觀山廊道，選取“觀山面域彰顯度”和“垂山廊道通透度”為評價指標。

3)中觀布局形態(tài)思維，考慮城市空間形態(tài)肌理、高度與山勢的有機融合，成為一個整體，選取“建筑肌理順勢性”和“豎向形態(tài)開放性”為評價指標。

4)微觀公服職能思維，改變山城獨立分割的現(xiàn)狀，實現(xiàn)城市與山體功能的多元互動，選取“功能承載多樣性”和“近山邊界可達性”為評價指標。

3.3 近山地帶的多維界殼評價模型建構(gòu)

多維界殼評價模型是指從多種維度對系統(tǒng)之間的界殼開放程度進行評價量化的模型，對于近山地帶的評價能夠從多種角度評價城市系統(tǒng)與山體系統(tǒng)之間的開放程度，適用于“城市存量片區(qū)”或?qū)Α耙淹瓿傻某鞘性O(shè)計方案”的地帶。

1)多維界殼評價指標算法建構(gòu)。

界殼論的開放度概念可以對系統(tǒng)邊緣界殼相互融合滲透的程度進行量化評價，近山地帶作為山體自然系統(tǒng)與城市人工系統(tǒng)的界殼，承擔(dān)著系統(tǒng)交換和系統(tǒng)護衛(wèi)的功能。從結(jié)構(gòu)上講，界殼由界壁(W)和通道(P)組成。設(shè)系統(tǒng)的周界記為L，其周長為l，定義界殼開放度ρ為通道寬度p與周長l之比，即：

ρ=p/l

這里的p和l不僅可以表征長度，也可以引申為高度、寬度、面積、體積、厚度或密度，二者之比可以表征界殼的開放程度。

基于上述多維界殼評價指標，本研究邀請科研高校、政府部門、企業(yè)單位的相關(guān)行業(yè)專家，通過專家打分法得到各項界殼因子的影響權(quán)重，進而量化得到街區(qū)尺度下近山地帶的城市建設(shè)和山地系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度(表1)。

表1 多維界殼評價指標算法

2)空間引導(dǎo)分區(qū)界定與界阻點判定。

每個街區(qū)的獨立評價難以綜合反映地區(qū)現(xiàn)狀問題，因此需要進一步找出核心問題并進行空間落位，包括以下2個步驟。

(1)空間引導(dǎo)分區(qū)界定，對近山空間的問題及優(yōu)化提供多維價值導(dǎo)向。由于各項評價指標之間的算法存在差異，因此不同指標之間數(shù)值的絕對大小差異并不能反映真實問題，所以通過K-means多元聚類對街區(qū)各項界殼開放度的評價結(jié)果劃定出5個等級，以等級來反映界殼的開放度情況。進而對相鄰的薄弱界殼街區(qū)進行面域融合，得到密集連片的薄弱界殼區(qū)域，最后4種維度的薄弱界殼區(qū)域疊加生成空間引導(dǎo)分區(qū)。以此能夠切中要害地找出該區(qū)域內(nèi)的界殼短板，并制定相應(yīng)的優(yōu)化策略。

(2)界門阻塞點判定(以下簡稱“界阻點”)，它是導(dǎo)致系統(tǒng)界殼之間無法開放的關(guān)鍵“病穴”?；趦A斜攝影數(shù)據(jù)和現(xiàn)場調(diào)研，針對空間引導(dǎo)分區(qū)內(nèi)的薄弱環(huán)節(jié)綜合判斷矛盾焦點，包括生態(tài)界阻點、視覺界阻點、形態(tài)界阻點、功能界阻點及其組合界阻點等類型。界阻點的判定有助于將優(yōu)化調(diào)整的矛頭直接指向山、城建設(shè)的矛盾突出地塊，對癥下藥。此外需要說明的是，不同區(qū)位條件下開放度并不一定都是越開放越好，因此在界阻點判定中需要篩除掉部分類型的地塊，如封閉式工廠、具有保密性質(zhì)的科研單位、軍事單位等。

3.4 近山地帶界殼重構(gòu)的實踐邏輯

首先，在既有劃線的基礎(chǔ)上，將城山邊界的一根線改變成一條有寬度的城山過渡帶，并提出明確的發(fā)展目標與評價要求以指導(dǎo)下一步的設(shè)計工作，包括邊界處的城山景觀格局、發(fā)展目標、生態(tài)評價等。進而，在宏觀設(shè)計和詳細設(shè)計階段，通過劃定空間引導(dǎo)分區(qū)，明確近山地帶的更新調(diào)整重點并聚焦關(guān)鍵問題，包括在景觀結(jié)構(gòu)、生境網(wǎng)絡(luò)、眺望視廊、近山風(fēng)貌引導(dǎo)、豎向坡位控制等方面做出引導(dǎo)。并結(jié)合界阻點對局部場景進行空間設(shè)計，針對界阻點自身問題的不同，通過多維界殼評價數(shù)據(jù)分析找出問題根源，采取生態(tài)景觀營造、公共綠地整治、環(huán)山步道設(shè)計、建筑形態(tài)布局等方式對癥下藥。同時，針對不同近山地帶類型及矛盾焦點，提出不同的建設(shè)模式和空間形態(tài)組合方式，為下一步的空間形態(tài)設(shè)計提供依據(jù)(圖3)。

圖3 近山地帶界殼重構(gòu)的邏輯框架

4 案例研究：威海孫家疃地帶的多維界殼評價與空間重構(gòu)

4.1 威海孫家疃近山地帶的現(xiàn)狀問題

威海位于山東省膠東半島東端，地形起伏緩和，屬于谷寬坡緩的波狀丘陵區(qū)，近山地帶在威海極為常見。孫家疃便是其中典型之一，連綿的城山環(huán)抱格局兼具城市與山地特征，并且在圍墻式的城市開發(fā)邊界和毫無二致的城市開發(fā)模式下，建筑“一刀切”式的控制方法造成城市和山體截然分開、山海城景觀格局被遮擋等諸多空間問題。這些問題在一定程度上反映了我國城市山地城市所面臨的共性難題。

4.2 近山地帶多維界殼評價

結(jié)合多維界殼評價模型中提出的指標算法(表1)，對孫家疃識別出的40個近山街區(qū)從生態(tài)、視覺、功能、形態(tài)4個維度進行開放度測算(表2)。所用數(shù)據(jù)來源為威海自然資源和規(guī)劃局提供的矢量地形圖數(shù)據(jù)及業(yè)態(tài)POI大數(shù)據(jù)，并結(jié)合最新的1:2 000遙感影像對現(xiàn)狀建設(shè)情況進行校核。

表2 孫家疃片區(qū)街區(qū)多維界殼開放度水平

4.3 空間引導(dǎo)分區(qū)劃定及界阻點識別

1)空間引導(dǎo)分區(qū)劃定。

通過聚類分析得到孫家疃片區(qū)4個維度界殼的薄弱區(qū)域(圖4)，疊加并連綿成片后最終形成7類空間引導(dǎo)分區(qū)：生態(tài)修復(fù)區(qū)、形態(tài)優(yōu)化區(qū)、功能開放區(qū)、形態(tài)-功能復(fù)合優(yōu)化區(qū)、生態(tài)-形態(tài)復(fù)合優(yōu)化區(qū)、視覺-形態(tài)復(fù)合優(yōu)化區(qū)、生態(tài)-視覺-形態(tài)復(fù)合優(yōu)化區(qū)(圖5)。

圖4 孫家疃近山地帶4個維度界殼的薄弱區(qū)域

圖5 孫家疃近山地帶的空間引導(dǎo)分區(qū)類型判定

可以發(fā)現(xiàn)，孫家疃近山地帶多是住宅和低端工廠，由于住宅的無序高密開發(fā)模式導(dǎo)致山體被住宅侵占包圍，城市建成區(qū)和山體涇渭分明，致使缺少景觀通廊控制。同時，部分低端制造業(yè)工廠分割城市和山體，城市公共空間不斷被擠壓，近山地帶失活。因而導(dǎo)致了孫家疃近山地帶以形態(tài)優(yōu)化區(qū)、視覺提升區(qū)等空間引導(dǎo)分區(qū)為主的特征。

2)界阻點判定。

以孫家疃東部片區(qū)為例，空間引導(dǎo)劃定之后，根據(jù)每個街區(qū)內(nèi)4個維度的界殼開放度數(shù)值，結(jié)合實地調(diào)研，綜合判斷該地區(qū)的生態(tài)、視覺、形態(tài)、功能等界阻點類型。這些界阻點并非涵蓋了整個地塊，有些是居住組團、老舊廠區(qū)，也有的是破壞景觀視廊、三維形態(tài)的某個高層建筑，或?qū)е陆煌ú豢蛇_的某個T字路口等。

例如，37號街區(qū)內(nèi)存在多類界阻點(圖6)，街區(qū)南側(cè)為了建造聯(lián)排別墅導(dǎo)致超過45%以上的巖土被開挖，生態(tài)破損嚴重。街區(qū)內(nèi)的50m高層住宅與周邊形態(tài)差異巨大且直接嵌入山坳腹地，在形態(tài)上破壞了隨坡就勢、小而錯落的整體形態(tài)關(guān)系。并且，建筑是東西向排布，面寬超過330m，導(dǎo)致多處觀山點的視線廊道被遮擋。此外，街區(qū)內(nèi)的道路多為斷頭路，可達性差且缺乏通山的慢性步道，以及對外開放的公共服務(wù)空間，導(dǎo)致難以形成與近山空間的功能共享和活力互動，降低了近山地帶的空間活力。

圖6 孫家疃東部片區(qū)37號街區(qū)的界阻點類型判定

4.4 界殼重構(gòu)：近山地帶建設(shè)的優(yōu)化策略與模式探討

1)以多維價值為導(dǎo)向的城山空間優(yōu)化目標。

在發(fā)展目標制定階段，對該地帶從生態(tài)、形態(tài)等不同價值維度提出不同優(yōu)化目標與實施策略，具體包含生態(tài)修復(fù)區(qū)、形態(tài)-功能復(fù)合優(yōu)化區(qū)、生態(tài)-視覺-形態(tài)復(fù)合優(yōu)化區(qū)等7個區(qū)域。例如，分布于孫家疃北部的生態(tài)修復(fù)區(qū)，北側(cè)現(xiàn)狀山體巖石裸露，提出提升針闊混交林面積，選取黑松、側(cè)柏等當?shù)刂脖坏哪繕瞬呗?；西?cè)的視覺-形態(tài)復(fù)合優(yōu)化區(qū)，高密度的住宅群落遮擋了城市望棉花山的景觀視廊，局部高層破壞了近山地帶的景觀形態(tài)，提出打造與城市相連的生態(tài)景觀廊道等目標策略。

2)基于空間引導(dǎo)分區(qū)的景觀形態(tài)優(yōu)化。

在明確優(yōu)化目標的基礎(chǔ)上，聚焦片區(qū)尺度，對各片區(qū)的景觀結(jié)構(gòu)提出具體的優(yōu)化方法。以東部片區(qū)為例，提出“一帶四廊多簇”的景觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案(圖7)。其中，“一帶”為近山界殼開放帶，打造沿棉花山的生態(tài)開放帶，以起到連接山地與城市的作用，并通過增設(shè)多處界殼開放點打通山城聯(lián)系，形成一條可“呼吸”的生態(tài)帶?！八睦取睘榇怪庇诿藁ㄉ椒较虻?條復(fù)合廊道，彰顯隨坡就勢、錯落有致的近山風(fēng)貌，將慢行生態(tài)綠地進一步延伸向城市，并形成開敞的觀山景觀視廊?！岸啻亍睘槎嗑S界阻修復(fù)簇群，針對界阻點集中的街區(qū)提出具體的更新優(yōu)化要求，指導(dǎo)下一步景觀空間的詳細設(shè)計。

圖7 空間形態(tài)優(yōu)化

3)基于界阻點的景觀空間詳細設(shè)計。

針對界阻點自身的特征問題，在量化評價結(jié)果的基礎(chǔ)上對癥下藥，采取空間景觀詳細設(shè)計以解決不同問題。例如，大量巖土開墾、豎向形態(tài)突兀的37號街區(qū)，為了防止生態(tài)被進一步破壞，將原本的住宅置換為綠地，并將挖湖的巖土填平北側(cè)的擋土墻，打造坡地公園；沿軸線兩側(cè)置入觀山服務(wù)等業(yè)態(tài)類型；同時，在高層建筑前打造山景生態(tài)村，實現(xiàn)高度的逐層下降以順應(yīng)地勢地形。除此以外，還包括39號街區(qū)的坡地步道設(shè)計以打通城與山的活力，29號街區(qū)的空中廊橋設(shè)計來提高觀景扇面，以解決垂山廊道阻斷、山體景觀遮擋問題等(圖8)。

圖8 近山空間詳細設(shè)計

4)建設(shè)模式與空間形態(tài)組合。

針對威海近山地帶生態(tài)肌理破碎、景觀廊道堵塞、功能開放不足等問題，提出4種建設(shè)模式及對應(yīng)的空間形態(tài)組合方式。

(1)嵌山葉狀模式：生態(tài)肌理自然延續(xù)(圖9)。適用于山坳型近山地帶的建設(shè)，以生態(tài)綠地為葉面、建筑為葉脈，使山地系統(tǒng)的生態(tài)綠地充分滲透進建設(shè)用地，能夠應(yīng)對生態(tài)系統(tǒng)延續(xù)性不足、形態(tài)肌理破碎等問題。

圖9 嵌山葉狀型

(2)隨坡就勢模式：覆土植被最小破壞(圖10)。適用于山坡型、山坳型近山地帶建設(shè)，沿等高線對建筑進行形態(tài)布局，以達到最小的土方工程量，控制山地覆土植被的破壞。

圖10 隨坡就勢型

(3)垂山通透模式：山體景觀最大彰顯(圖11)。適用于山坡型、山夼型近山地帶建設(shè)，垂山通透型建筑布局需在建筑之間打造面向山地的景觀視廊，以確保城市和山地之間的景觀互動，應(yīng)對山地特色不顯、建筑遮擋等視覺景觀問題。

圖11 垂山通透型

(4)有機生長模式：山城功能良性互動(圖12)。適用于山坡型、山坳型近山地帶建設(shè)，基于山地系統(tǒng)的自然稟賦，在近山地帶合理布局公共性功能的建筑，以達到山地資源的最大化利用。

圖12 有機生長型

5 結(jié)語

界殼論為城市近山地帶的空間優(yōu)化提供了新的解決思路，通過威海實踐，讓我們對于多維界殼評價模型的現(xiàn)實意義有了更大的信心，也有一些總結(jié)與反思。如何豐富和完善多維界殼評價模型，如何將這一套評價方法和優(yōu)化策略與當前的空間設(shè)計實踐場景深度結(jié)合起來，并嵌入既有的規(guī)劃管理工作流程中去，這些問題都值得進一步探索。本文提出的多維界殼評價與重構(gòu)，不僅為探索應(yīng)對近山地帶復(fù)雜環(huán)境的新途徑，更為拋磚引玉，推動城市與山地環(huán)境的共融、共生。

注：文中圖片均由作者繪制或拍攝。