基于GIS平台的城市建筑高度控制初探——以贵州省湄潭县为例

王婧逸，向颖，杨光（重庆大学 建筑城规学院，重庆　400045；中国城市规划设计研究院，北京　00044）

基于GIS平台的城市建筑高度控制初探——以贵州省湄潭县为例

王婧逸1，向颖2，杨光1
（1重庆大学 建筑城规学院，重庆400045；2中国城市规划设计研究院，北京100044）

城市建筑高度控制对城市风貌和空间形态的塑造至关重要，GIS（地理信息技术）是一种可定量为城市高度提供控制依据的重要技术手段。贵州省湄潭县中心城区核心地块城市设计以GIS为平台，构建“因子评价+模型修正”的高度评价体系，对城市建筑高度进行控制，从而探讨GIS技术在城市物质形态三维空间塑造的运用。

城市高度控制；单因子评价；多因子综合评价；GIS；城市风貌；空间形态

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2015.02.035

0　引言

城市建设的高度控制是城市设计中控制城市风貌和空间形态的重要手段之一，一般是在城市总体设计的控制之下，通过一些定量定性的技术手法确定某一区域的建筑高度范围，再综合艺术审美、市场调整、社会经济等多方因素，综合得到优化后的城市三维空间，实现人工建筑与自然山水和谐共生的美好城市形象。

国外对城市建筑高度控制的技术手段的关注多集中在眺望景观视线和城市天际轮廓线两方面。英国1938年就开始对伦敦圣保罗大教堂及伦敦大火纪念塔周边环境进行高度控制，提出了战略性眺望景观保护的政策和程序；法国巴黎运用纺锤形（视域扇面法）控制对建筑的高度进行控制，并将其纳入法定城市规划的法律规范中；德国斯图加特市对高层建筑布局进行专项规划，对建筑密度、建筑层数、高度和屋顶坡度等指标进行详细控制［1］。

目前国内比较常用的有视线分析、多因子评价和综合分析。视线分析一般以景观要素的视觉分析为依据，通过对城市重要视觉平台、视线点、视线通廊、天际轮廓线等重要控制因素进行分析研究，从而对控制区域或建筑高度进行划分；多因子评价法是提取某一城市或地区高度控制的重要评价因素影响因子（如历史文化、道路容量、区域环境、城市形象等），赋予权重值并建立评价标准和体系，得到高度分区的扩展模型；综合分析法运通常结合视线分析、多因子评价、空间模拟等多种控制方法对样本进行分析，得到比较全面周详的高度控制类型（表1）。

表1　国内部分城市高度控制方法

可以看出，国内对城市高度控制的基本原则大多还是从景观美学的效果出发，在感性的层面确定城市高度的控制，在定量引导上尚缺乏一定的理性技术支持，如仅凭借主观经验进行高度分析，其结果往往是图面效果尚佳但实际结果差强人意。而随着城市发展与建设要求的日益提高，GIS（地理信息系统）的切入可以在一定程度上弥补城市高度控制在精准性、明确性方面的缺陷。GIS平台通过充分采集、管理、分析城市中地形、建筑、景观等要素，打破二维空间的束缚，用数字信息将空间物质真实还原，通过模拟的三维模型进行建筑高度分析控制，从而使规划更加精确化、合理化。本文以GIS技术为平台，《贵州省湄潭县中心城区核心地块城市设计》为例，通过对湄潭县城的城市建筑高度控制，探讨GIS技术在城市物质形态三维空间塑造的运用。

1　项目概述

湄潭县城位于贵州省北部，遵义市东南部，是中国著名茶乡和西南地区重要绿色产品生产基地。本案例是在 《湄潭县县城总体规划 （2010-2030）》（以下简称总规）的指导下，对总规所确定县城中心城区核心地块进行研究，包括老城区、中国茶城组团、中城组团、西城片区的中心片区、粮管所组团、南江组团的部分区域，规划面积约为5.52km2。梳理现状，目前规划区范围内的建筑面临的问题要表现在以下三点。

1.1显山露水的自然环境不够突出

湄潭县城坐落在茶山中，湄江河穿城而过，依山傍水的山水格局是县城得天独厚的自然条件。城市可形成以湄江河为底界面、人工建筑为主体界面、背景山体为自然界面的层次分明的天际轮廓线。但就现状而言，湄潭县城城市轮廓线单调失序，竖向起伏平缓，前后层次不明，城区和山水的对话不足。如何进行高度规划控制，使城市的天际线起伏优美生动自然，与山水融为一体，是本次规划需重点解决的问题。

1.2高层建筑布局缺乏规划，影响旧城风貌

城市的发展推动了湄潭县城的建设，近年来，湄潭县城涌现出不少高层建筑，在以低层、多层建筑为主的旧城区呈现孤点式、散乱的布局状态，对传统的县城风貌构成威胁。如何化解从城市拓展与转型时期的矛盾，高效配置城市空间资源，集约用地，协调新城与老城的关系，成为湄潭县另一个亟待解决的问题。

1.3滨水空间建筑高度缺乏引导

湄潭县城沿着湄江河带状延伸发展，因此滨水走廊的景观变得尤为重要。而现状湄江河两岸建筑高度参差不齐，建筑风格缺乏统筹，城市的开放空间、亲水平台、景观视线尚缺乏周全的考虑。再加上滨水空间是城市土地利用价值较高的地区，在日后的城市建设中，势必面临着高强度的项目开发，若不对滨水区的建筑高度加以引导控制，则难以形成尺度宜人的滨水空间和良好的城市轮廓。

综上所述，科学、合理地对城区内部建筑高度进行控制，使其既能和谐地融入山水格局，又能统筹老城的风貌，并有效促进新城的建设和发展，对湄潭县的生态环境建设和可持续发展都有重要意义。

2　湄潭县建筑高度控制方法体系的技术路线

本次研究在结合上述湄潭县建筑高度的主要问题的基础上，以GIS为平台，结合上位规划和城市山水格局，提出“因子评价+模型修正”的评价体系（图1）。

图1　“因子评价+模型修正”的评价体系

首先，在城市规划区范围内，剔除出已经建成的且质量较好的地块，其余可建设用地纳入建筑高度的控制范围（图2）。其次，综合分析现状的区位、历史、文脉、交通、生态等因素，选定建筑高度的影响因子，并分别针对影响城市高度建设的因子进行单因子评价，进行单因子的修正，综合单因子因素，得到多因子的打分和高度分布。最后，在高度理论值确定的基础上，加入城市现状的经济发展诉求以及自上而下的规划要求，对其他的局部影响因素，包括生态安全等原则，在空间上对基准模型进行论证及修正，最终得到适宜的高度评价值。

图2　可进行开发控制范围示意图

3　湄潭县建筑高度控制

3.1影响因子的选定

湄潭县有不少历史文化遗产，如茶文化中心、“天下第一壶”建筑、浙大广场等。历史文化因素应纳入评价因子内。此外，湄潭县新城是湄潭县开发建设的一个新区，提高土地利用效益，平衡好开发强度与城市生活品质的关系，也是高度控制关注的重点，因此与土地开发强度密切相关的交通容量、土地区位、经济成本等因素也是重要的影响因子。同时考虑到湄潭县依山傍水的自然条件，丰富而优美的天际轮廓线和显山露水的建筑轮廓共同组成了城市形象，因此城市形象也纳入考核的因子内。综合以上分析，本研究初步形成由文脉、交通、用地性质、环境和城市形象等5项一级因子和13项子二级因子构成的建筑高度评价体系框架（图3）。

图3　建筑高度评价体系

3.2指标评价标准、分值及权重的确定

本研究客观地综合了有关文化遗产保护、生态环境保护、城市规划设计管理和社会经济科学研究等领域专家学者的经验与判断，确定因子权重值见表2。

表2　建筑高度指标体系

4　城市核心区建筑高度控制策略

4.1单因子评价

4.1.1文脉干扰因子

以当地文物保护等级和保护级别为主要依据，对地块的文脉因子进行评价。文物保护价值越大，保护等级越高的地方，其文脉干扰因子越小，其高度应该越低。

4.1.2道路容量因子

以地块周边的道路性质、道路等级、道路数量为依据，对地块的道路容量因子进行评价。景观大道两旁的地块应该控制其高度，对有两条道路相交的地块可以考虑建筑作为地标适当调高其高度。

4.1.3用地性质因子

以土地的经济性和交通的可达性为依据，对不同用地性质的地块分别赋值，其中商业用地最高，为10分，体育用地最低，为2分。

4.1.4环境干扰因子

以城市的生态多样性、地质条件、地块的坡度利用为依据，对地块的环境进行打分。城市的生态多样性越好的地方，其环境干扰因子越小，其高度应该越低。

4.1.5城市形象因子

以城市的景观功能、视线走廊、城市中心区风貌建设为主要依据，对城市地块的形象进行打分。其中三大城市中心为城市的经济形象的核心展示片区，分值较高。

4.2多因子综合评价

在 GIS数据库中将以上评定的各单项因子分值加权相加，得到的最后分值为最终评价数据。整个数据的分布范围在4.5～9.45之间，按等值法将数据分布的范围划分八个等级：所在等级越高，高层建筑建设可能性越大，反之越小。由此最终构成了湄潭县新城的城市高度评价体系（图4、图5）。

图4　多因子叠加分析图

图5　多因子综合评价图

5　城市核心区建筑高度控制的引导及修正

通过以上单因子和多因子的评价体系，大体上可以得到一个初步的建筑高度分区图。这个分区图是在GIG平台上综合得到的定量化研究，是一个较为理想的高度分布方案。但在实际规划工作中，城市天际线的美感和层次感除了和建筑高度有关，还与实际建设情况、规划建筑的分布、建筑风格、建筑排列方式等因素有关，因此，基于湄潭县城的现实情况，本研究进行以下修正。

5.1建筑高度对上位规划的回应

城市风貌因历史文脉、用地属性、建筑风格、交通状况会呈现不同的风格。在本研究中，规划区范围按照历史属性和上位规划（《湄潭县县城总体规划》（2010-2030年）），可分为四个城市风貌片区：A-老城片区——原城市中心地带，规划多居住和商业，建筑风格以新中式和中式为主；B-西城及粮管所片区——规划多居住用地，建筑风格以现代简约风为主；C-中心城片区——规划为新城行政、商业、娱乐中心，以现代风格为主；D-南城片区——规划以居住休闲为主，回应自然山水面貌，建筑风格以现代为主（图6）。因此，针对不同的分区，建筑高度的划分也应有所不同：老城区综合发展，以“保护为主，改建为辅”，商住结合，多层、高层均可；西城及粮管所片区采用复合空间模式，沿街采用“底商上住”的建筑类型，以多层建筑强调城市主要视线轴；中心城片区突出其作为城市新的中心商务区的地位，以多高层为主，沿河部分采用高低错落的建筑形式，自然回应对地形的处理；南城片区以住宅为主，以实际开发需求为主。

5.2建筑高度与经济利益的协调

建筑高度和地块的经济利益息息相关。在进行建筑高度控制时，公众利益和经济利益是需平衡的重点，往往山水环境优美、交通方便的地段，既是公众休闲的好去处，也是开发商青睐的宝地，因此合适的建筑开放强度和方式就尤为关键。湄潭县城除了有一般的商业用地、居住用地等普通地块，还拥有环境优美的滨河地带和临山地带，因此，本研究综合利益驱动、布局地点、建筑平面形式等因素，对不同地段的建筑类型分布进行控制（表3）。

图6　不同城市风貌的分区示意

表3　建筑平面形式研究

5.3建筑肌理对城市空间的影响

建筑高度控制是在竖向上控制城市生长，但城市的风貌空间是三维的，除了垂直方向的控制，水平方向的控制也不可缺少。建筑肌理包括建筑的平面形式、建筑密度、建筑组合方式等，对城市空间丰富性的塑造也至关重要：不同的建筑布局会产生不同的街巷空间、视线通廊，点式高层、板式中低层、低层合院等不同类型建筑会形成不同的城市轮廓，疏密不一的建筑密度会影响城市空间聚合程度。因此，本研究对湄潭县城的建筑肌理进行了研究，提取湄潭县城四类典型的建筑平面形式，结合不同地段，对其进行控制和引导，塑造丰富的城市空间环境（图7）。

综上所述，在考虑综合各项因素的情况下下，本研究得到了最终高度分区图（图7）。整个规划地块分为6个高度分区：一级地区，高度评分为0～4.5分，高度上限不超过12m；二级地区，高度评分为4.5～5.0分，高度上限不超过21m；三级地区，高度评分为5.0～5.5分，高度上限不超过27m；四级地区，高度评分为7.5～9.0分，高度上限不超过60m；五级地区，高度评分为9.0～10.0分，高度上限不超过100m。

图7　建筑肌理规划分布

从高度分区图可以看出，滨江老城区的建筑多以保留的多层为主，除商业用地外，其余建筑不得超过36m；湄江河新城地区建筑高度不得超过45m，以多层为主，小高层为辅；“天下第一壶”周边第一排建筑高度不得超过其基座地面高度。这样的结果可以较好协调人工建筑与自然山水的关系，新城与旧城的天际轮廓线可以较为平缓地衔接，并突出了城市的重要景观节点（图8）。

图8　湄潭县新城城市高度分布规划图

6　结论

GIS平台的“因子评价+模型修正”构架原理，其意义在于综合城市发展的多种因素，提出了城市竖向发展的可能性，并通过定量的方式取得了数据化的成果，使城市发展的三维空间更加科学、客观和有据可依。但同时也应注意到，城市的发展应是“技术+艺术”的完美结合。实际规划工作中，特别是山水特色显著的城市规划中，除了应严谨地运用GIS得到城市高度分区，也应充分尊重山水环境，考虑规划结果的空间艺术感和自然的和谐关系，塑造生态自然的城市形态。

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Discussion on Urban Building Height Control based on GIS Platform

Urban building height control is vital to urban shape and spatial form，and GIS is an important technical tool for urban height control.The core area design in Meitan county of Guizhou is GIS platform-based，the high evaluation system of"assessment factor+model updating"is established to control urban building height，so GIS technology is applied in three dimension space of urban physical form.

urban height control；single factor evaluation；multiple factors comprehensive evaluation；GIS；urban scape；spatial form

TU929

A

1671-9107（2015）02-0035-05

2014-10-16

王婧逸（1989-），女，重庆人，硕士研究生，主要从事城市设计工作。