可视性色谱图载入下的历史村镇建筑景观展示路线优化研究——以韩城党家村为例

黄嘉颖

李 莹

历史文化村镇文化积淀深厚，蕴含着丰富而精美的历史建筑。作为历史文化村镇风貌景观的空间主体和灵魂核心，这些历史建筑既是历史文化村镇千年文明的传承，也是历史文化村镇真实生活实态的承载。因此，历史文化村镇的历史建筑在文化遗产保护与利用中举足轻重。而历史文化村镇建筑景观的展示对于历史文化村镇的价值呈现、文化交流和历史传扬至关重要。历史文化村镇建筑景观展示路线的选择则直接影响历史文化村镇价值体验的品质高低和文化认同的强弱。

目前，历史文化村镇建筑景观展示路线大多以二维平面布局方式展开，沿村镇主要道路并串联各个重点建筑及院落景观节点。然而，现实环境中建筑景观的观赏和体验方式更为直接地体现在对周边物质空间的三维感知上。因此，仅基于二维空间分析进行历史文化村镇建筑景观展示路线设计的传统方法显然难以达到最佳景观体验效果。为了突破二维空间分析的局限性，引入可视性色谱图理论及技术方法，能够为空间中特定视点所能看见的空间范围提供可视化工具，并通过栅格技术将复杂的三维运算在平面空间上实现可视化表达[1-3]。在此基础上，可视性色谱图可进一步为历史文化村镇建筑景观最佳展示路线的提取提供科学的数据支撑和技术方法。

1 可视性色谱图及模型建立

1.1 可视性色谱图及其应用

可视性色谱图是通过若干个视点的可视性特征图叠加而来的“可视性分布”地图，可视性的高低(或称可视频率)在图中用不同的色彩表示[4]。可视性色谱图包含的数据信息庞大多元，无法通过传统的解析方法完成，因此需要借助计算机辅助工具(如ArcGIS平台)进行计算和绘制。利用ArcGIS的视线分析功能所生成的可视性色谱图可适应多方面、多目标的分析，尤其在景点、观景路线的视域范围以及景点的可视情况分析上表现突出[5-7]。另一方面，就可视性色谱图的生成原理来看，其更适用于静态景观效果的分析，在动态景观分析上具有一定的局限性，需要结合动态景观变化规律的参数化模型设计寻求技术突破。但这并不影响可视性色谱图对于景点和路线优化的重要价值与意义。

图1 可视性色谱图模型建立框架

图2 党家村观景线路现状布局

图3 党家村现状景观展示路线可视性色谱图

目前，国内研究学者在可视性色谱图应用研究方面进行了一定的探讨。钮心毅等人以可视性影响为切入点，结合日本学者芦原义信提出的建筑外部空间D/H指标，尝试建立建成环境空间的开敞度测度与评价方法[3]。杜嵘等人曾选取百丈漈—飞云湖风景名胜区的22个景观节点和14个视点进行视域分析，提出了视域景观结构的量化分析方法[8]。牛铜钢等人则以成兰铁路穿越黄龙风景名胜区为例，分别沿川九公路、风景区游线分析景区沿线的景观可见区，并由此进行风景名胜区重大建设项目的影响评价[9]。乐志探讨了中国古典园林的空间视觉特点，分析了古典园林的视觉分布规律和可见性之间的关联等[4]。已有研究反映，可视性色谱图常被应用于受地形、地表物质的分布、高度及可视点等条件制约的复杂的大范围场地设计中，在中微观层面规划设计中的风景区景观可视性分析及影响评价等方面亦有所应用。然而，总体上可视性色谱图在风景园林规划设计中的应用研究还较少，而以系列景观的整体展示为基础，结合观景动线组织指导景观规划设计的相关研究更是鲜有拓展。

实际上，在风景园林规划设计中对某景观线路进行设计时，如何通过可视性色谱图直观地实现最佳视觉效果的科学预判，同时基于此指导具体的规划设计与方案优化，使得景观展示路线得以扬长避短地展示主体景观是十分重要的研究内容。因此，本文主要以典型的历史建筑为景观价值主体的历史文化名村陕西韩城党家村为个案，着重进行可视性色谱图技术方法在历史文化村镇景观展示路线设计及优化中的应用探新。

1.2 模型建立

研究借助ArcGIS平台中的视域及视点分析工具，载入可视性色谱图进行可视性特征图制作及可视性参数分析。首先，在ArcGIS平台中建立带有建筑高度的党家村地表面模型①。在对党家村原建筑景观展示路线进行可视性色谱图分析时，每隔5m增加一个视点(默认5m之内景观不会变化)，每个视点距离地面1.5m(人眼至地面的平均高度差)，以此模拟建筑景观展示过程中的视平面②。然后，利用3D Analyst Tool中的视域工具计算景观展示路线的可视性色谱图。在该色谱图的基础上进一步对党家村典型建筑进行可视性色谱图的相关分析。在对典型建筑进行可视性色谱图分析时，主要利用光沿直线传播的原理，在建筑物最佳观赏高度上设置视点，并利用3D Analyst Tool中的视点分析工具分别将各典型建筑的可视范围进行计算与相互叠加。视点所见区域即为能够看到该建筑的最佳位置区域。最后，可根据该区域提取党家村最佳建筑景观展示路线，并与原路线进行对比校验(图1)。

2 党家村可视性色谱图分析及问题

2.1 党家村概况和景观展示路线布局

党家村位于陕西省韩城市中心的东北方向，是我国少有的保存相当完整的明清村落，被称为“民居瑰宝”，主要荟萃了大量独具关中地域特色的历史建筑，是我国第一批历史文化名村，并于2008年被国家授予4A级景区。村落中以文星阁、看家楼、节孝碑、党家祠堂以及贾家祠堂等为代表性建筑，在研究中将作为景观展示路线提取的主要标志建筑。

目前，党家村景观展示路线总长约725m，直接串接29处景点，位于游览线路沿线的景点有27处，位于支巷的有2处(图2)。就景观展示路线的平面布局而言，其较好地连通了各建筑景观节点，总体平面空间可达性良好。也正因如此，良好的平面空间可达性常常容易掩盖因地形起伏或周围地物高低所导致的三维建筑景观展示盲点。

2.2 景观展示路线可视性色谱图分析及问题

通过将党家村现状建筑景观展示路线载入可视性色谱图模型进行运算，可得出被计算的视点总数为145个，其中最大可见视点数目为58个，可视面积为160 376.16m2，不可视面积为160 685.48m2(表1)。可见视点数目最多的区域位于上寨所在台塬的陡侧面及上寨入口处的建筑山墙面(图3)。其他区域因地形原因大部分可视性较低，包括总体景观展示路线对于前述5个典型代表建筑的可视性同样比较低下。说明现状景观展示路线的设置对于典型建筑的展示考虑不足，景观体验效果较差。因此，提高典型建筑的可视性是党家村景观展示路线优化的关键。

图4 党家村典型建筑最佳观赏范围及视点选择

图5 典型建筑1/2与1/4视点处可视性色谱图图5-1 文星阁1/2视点处可视性色谱图图5-2 文星阁1/4视点处可视性色谱图图5-3 节孝碑1/2视点处可视性色谱图图5-4 节孝碑1/4视点处可视性色谱图图5-5 看家楼1/2视点处可视性色谱图图5-6 看家楼1/4视点处可视性色谱图图5-7 党家祠堂1/2视点处可视性色谱图图5-8 党家祠堂1/4视点处可视性色谱图图5-9 贾家祠堂1/2视点处可视性色谱图图5-10 贾家祠堂1/4视点处可视性色谱图

表1 党家村现状建筑景观展示路线可视性分析

3 党家村建筑景观展示路线优化及校验

3.1 典型建筑可视性色谱图分析

党家村作为传统村落，自身空间私密性较强，开敞空间较少。为保证村落传统建筑风貌特色的原真呈现，可视性色谱图视域分析的情景选择不必要以建筑景观全貌展示为前提。因此，设定视点高度在各建筑由高至低的1/4及1/2处，能看到在此高度之上建筑部分的区域设定为最佳景观体验区域(图4)。根据这一设定，对村落主要典型代表性建筑文星阁、节孝碑、看家楼、党家祠堂及贾家祠堂进行可视性分析。

1)文星阁：文星阁总高度为35m，是整个村落最高的建筑。但由于地势较低，可视性仍然不十分理想。视点位于1/2处可视区域大多集中于文星阁前广场以及其附近街道，总可视面积为106 043.44m2(图5-1)。视点位于1/4处可视区域增加了中日友好广场、三门祠堂前空地、泌阳堡西侧第一条巷道及下村其他街巷，总可视面积为132 154.52m2(图5-2)。

2)节孝碑：节孝碑高度为9m，位置相对内向，因此可视区域大部分分布在东西向的主要道路上。视点位于1/2处可视区域位于党家祠堂及右侧2处院落的门前以及去往泌阳堡的街道，总可视面积为6 136.68m2(图5-3)。视点位于1/4处可视区域面积虽然增加至45 854.08m2，但落入街巷空间的可视面积并没有很大的变化(图5-4)。

3)看家楼：看家楼建筑高度为14.5m。位于内部小巷道中间，没有紧邻主要道路。因此整体的可视区域仅为周边的近域空间，其余街道对其可视性较差。视点位于1/2处可视区域在看家楼所处支巷内，总可视面积为40 840.6m2(图5-5)。视点位于1/4处可视区域增加了东西主干道北侧院落、东部支巷及通往泌阳堡的道路，总可视面积为 100 834.68m2(图5-6)。

4)党家祠堂：党家祠堂高度约为6.5m，当视点位于党家祠堂1/2处的高度时，主要的可视区域位于党家祠堂附近的东西主干道上，总可视面积为1 374.64m2(图5-7)。当视点位于党家祠堂1/4处的高度时，位于党家祠堂对面的巷道南半段也落入了可视范围之内，总可视面积增加至10 350.44m2(图5-8)。

5)贾家祠堂：贾家祠堂与党家祠堂的高度大致相同，当视点位于贾家祠堂1/2处的高度时，主要的可视区域位于贾家祠堂门前的东西主干道上及南北巷道上，总可视面积为1 591.04m2(图5-9)。当视点位于贾家祠堂1/4处的高度时，总可视面积可大幅度增加至14 462.6m2，但村内街巷的可视范围并没有发生太大的改变(图5-10)。

图7 党家村最佳建筑景观展示路线可视性色谱图

3.2 最佳建筑景观展示路线提取

基于上述各个典型代表性建筑的视域范围分析，利用栅格叠加工具将单个典型建筑的视域范围进行叠加，即可得村落内能够看到建筑景观最佳高度范围的区域。首先分别以1/2视点和1/4视点为依据进行可视范围叠加，然后再将由上述2个视点所产生的叠加结果进行进一步复合叠加，最终生成景观体验过程中标志性代表建筑的最佳展示路线。

1/2视点的可视性色谱图叠加后可见面积为117 037.12m2。主要的可视区域位于村落的东西主干道、党家祠堂正对的南向巷道、党家村小学广场和门口空间以及各景点周边空间。上寨街巷几乎没有纳入可视范围。

1/4视点的可视性色谱图叠加后可视面积为150 784.44m2。可视区域范围较1/2视点的可视性区域稍有扩大，上寨西侧第一条街道以及最南侧街道全部被纳入可视范围之内。

表2 党家村建筑景观展示路线优化前后可视性对比

将1/2视点与1/4视点的可视性色谱图进行叠加，生成典型建筑最佳景观体验区域，即图6-1中绿色所示可视范围。与此同时，依据1/2视点与1/4视点可视性色谱图的叠加结果提取党家村建筑景观最佳展示路线(图6-2)。其中，在原路线上去除贾家祠堂西侧的延伸线，增加北侧的次出入口线路。并根据可视范围增加支路景观展示路线，主要将泌阳堡东侧第一条、第二条巷道路线改为第一条、第三条。此外，将党家村小学门前向西的道路也纳入景观展示路线之内。

3.3 建筑景观展示路线优化结果

针对优化后的路线再一次进行可视性色谱图分析(图7)，与原景观展示路线的可视性分析进行比较，以校验优化前后的总体景观体验效果。可视性对比分析表明，一方面，景观展示路线视点总数由优化前的145个增至优化后的193个，其中最大可见视点数由58个增至67个，并且不同数量的视点数目内的可视区域都较优化前有所提高。另一方面，优化后整个村落的可视面积由原来的160 376.16m2增加到321 061.64m2(表2)。5处典型建筑除节孝碑外于优化后的景观展示路线上可视频率值均明显增强，平均可视频率增强为原可视频率的1.1倍以上。由此说明，优化后的景观展示路线在村落主要建筑的景观体验方面获得了较好的提升。

4 结论

可视性色谱图作为处理复杂视线问题的重要理论及工具，在历史文化村镇建筑景观展示路线的设计与优化中，为获得更好的三维景观体验效果提供了科学可靠的数据基础和依据。研究针对韩城党家村村落空间及历史建筑载入可视性色谱图，揭示了现状景观展示路线之于典型代表建筑可视性差的关键问题，并以此为切入点深入剖析了典型建筑景观的最佳可视性范围。进而结合可视性色谱图的计算及可视化分析，选取适宜的视点条件提取出最佳建筑景观展示路线以实现优化目的。研究结果大大增强了党家村典型代表建筑景观的可视频率，而且较原景观展示路线能够获得更为广域而丰富的景观体验。党家村案例是可视性色谱图理论于历史文化村镇景观设计中的实证初探，其思路与方法不仅适用于景观展示路线的优化，对于更进一步的景观环境设计可视性色谱图技术方法的引入亦有着重要的应用价值和理论意义。另一方面，以既定视点为依据生成的可视性色谱图主要反映静态的视觉景观，其对于连续的动态视觉景观分析具有一定的局限性。因此，根据人的空间行为规律进行连续视点可视性色谱图的批处理与动态模拟是后续研究需重点突破与探索的方向，同时也是可视性色谱图理论与技术方法在景观设计应用中值得关注的研究内容。

注：文中图片均由李莹绘制。

注释：

① 数据来源：党家村数字地图。2016年12月测绘。

② 水平和垂直视角、视距均没有限制，即可以进行环视。