基于山地竖向因素的传统风景建筑尺度参数化解析

吴艳丽

孙建文

江浙一带以平远山水、多丘陵地貌特征为主，是长三角地带的核心区域，随着城市的不断扩张，传统山水格局受到了不小冲击。这其中具有城市形象或地标意义的典型风景建筑数量较多，有创作成功的实践，也有存在问题的案例。基于此，我国学者做了多方面研究，如郑炘研究了苏南名山山体形态特征与风景建筑的整体关系[1]，进而提出由于人对高度变化比较敏感，视觉面积高度上的调整对其形状的限制十分重要[2]；卢济威从建筑学的角度提出单一地形和复合地形分类体系，探讨了山地建筑与环境的结合方式[3]；胡一可等研究了风景区边缘建筑的高度控制[4]；徐磊青等研究了建筑高度与视觉感知的问题[5]。国外学者也有不少探索，如波兰克拉科夫工业大学的Agnieszka Ozimek等从景观质量的角度，研究了观赏距离、建筑类型和建筑规模对景观质量的影响[6]；墨尔本大学的Ian Bishop研究了景观空间的序列感受等[7]。本文针对江浙一带的优秀风景建筑尺度展开探讨，研究将传统文化中的相关理念与当代数字分析技术相结合，其目的一是为了文化的传承与保护，二是可为调控当代建设规模与尺度提供借鉴。

传统文献中，郭熙曾用一语点出了风景建筑的角色：“观今山川，地占数百里，可游可居之处十无三四，而必取可居可游之品。君子之所以渴慕林泉者，正谓此佳处故也。[8]”至清代，《芥子园画传》中则点出建筑在山水画构图时的择地原则：“凡房屋画法必须端详山水之面目所在，天然自有结穴。大而数丈之画，小而盈寸之纸，其安置人居，只得一处两处。[9]”诚如古人所言，选址与规模控制成为本文研究的重点。研究充分考虑了景观空间的偶合关联以及内在的逻辑与秩序，为风景建筑规划与设计提供明确、扎实的科学依据，以期空间效能、生态效能和景观效能的整体延续与提升。

1 “山水之眉目”的筛选

建筑乃“山水之眉目”，案例的选择有三大原则：1)古今知名度，基于古籍文献筛选；2)视觉彰显度，基于实证调研；3)山位特征的多样性，基于所在位置与山体的关联，满足不同山位的择例。据此采集案例如表1所示。

2 针对“山高云深不知处”之分区

分区的目的，是通过竖向系数的计算探索山地建筑选址的分布规律。首先需要通过测绘地形图或利用谷歌高程提取器获得高程信息，然后在Civil 3D中创建曲面，生成等高线，结合图像叠加，在准确的位置上导入建筑模型。继而在经过建筑基址的范围内，对地形曲面做垂直于视线方向和平行于视线方向的纵断面，即可获得相对准确的基础数据。

其次，通过山体高度与高程、建筑基址高程、建筑与山底高差等数据，计算每个建筑的竖向系数：建筑基址高度/山体最高点高度。将竖向系数数值导入SPSS软件中，得到直方图与正态曲线图(图1)。

根据正态曲线形状分析，最终划分为[0.0，0.1]、[0.1，0.9]、[0.9，1.0]3个区间地带，恰好大致对应通常意义的山麓地带、山腰地带和山顶地带。

[0.0，0.1]区间地带作为山体的起始，通常对应环绕状山麓平缓地带，包含20个案例； [0.1，0.9]区间地带是具有半开敞性空间的山腰地带，包含24个案例；[0.9，1.0]区间地带多为四周开敞、可以俯瞰全景或远眺风景的建筑，包含27个案例。

表1 传统风景建筑案例

3 基于“远近高低各不同”的参数解析点

“远近高低各不同”是基于视觉感知范围而言的，中国山水画论和造园技艺中有所谓“三远”之说，近景观建筑和用地之幅度，与山前而窥山后之“深远” 略似；中景剖析山体断面、分析山体峰值与建筑尺寸之关联，相当于运用数字手法的“高远”之说；远景关注建筑及山体之间的整体形象，与“平远”之意境相符。本文从近、中、远3个不同层面展开研究，并结合竖向系数，通过数据分析计算，统计归纳出参数的区间范围。

3.1 近景尺度下的参数解析

近景尺度下，局部的山体走势决定了建筑的空间布局。古人云：“至于野桥、村落、楼观、舟车、人物、屋宇，全在想其形势之可安顿处，可隐藏处，可点缀处。[10]”其安顿隐藏之处，恰是近景关注的重点，涵盖可建设区域，涉及空间尺度与建筑尺度的研究范围，因此提出建筑边界度、地段包容度以及建筑密度等相关参数，研究建筑占地面积在空间界定要素，如围墙、硬质铺装或水面等所围合面积中的占比。

将建筑占地面积定义为S0，空间界定要素围合面积定义为S1，将地段可建设用地面积定义为S2。其中，建筑占地面积为常规概念，是建筑底层的占地面积；空间界定以院墙为准，如无，则以地面铺装及明显的植物围合空间为辅助；地段可建设用地边界以平整土地为准。针对传统建筑特有的院落空间效应，将S0与S1二者比值定义为建筑边界度；针对基于地形特征的可建设用地范围，将S1与S2二者比值定义为地段包容度；建筑密度是常规技术指标，由S0与S2二者的比值决定。三者叠加(图2)，并与竖向参数区间联合分析，得出以下特征。

图1 分区直方图与正态曲线图

图2 建筑边界度、地段包容度、建筑密度关联分析

1)地段包容度越大，则建筑边界度与建筑密度值越接近，建筑所在地形表现为突出山翼、急坡地带、悬崖平台或陡坡平台等坡度突变地形，且竖向参数区间集中在[0.75，0.95]，表现为接近山顶的建筑群，如图2中右侧的山顶建筑群(桐君山)和崇正书院(清凉山)等。

2)地段包容度越小，则建筑边界度与建筑密度值逐渐散开，建筑所在的地形形态均为凹形，竖向参数区间集中在[0.15，0.55]，表现为坐落于低段山腰及山麓的建筑群，如图2中左侧的灵谷寺(钟山)和广教寺(狼山)等。

表2 [0.0，0.1]区间地带的视觉面积比与高度比

3.2 中景尺度下的参数解析

中景尺度下，山体轮廓呈现空间变化，建筑形态、布局和走势对山体轮廓产生影响。清《画诀》有言：“凡安寺观，大小亦宜视山之深浅，林之厚薄。……楼台宜耸出在松楸林木之外，然亦须衬贴。[11]”古人看到的深浅厚薄之处，正是本文详尽研究之所在。因此提出坡形限高参数，用以描述视野范围内建筑高度对山体坡形的影响。根据实地调研，考虑到[0.1，0.9]区间地带具有典型特征，因此针对该区间的案例展开分析。

首先将视点位置与背景山体最高点连线为虚拟坡形线，从建筑实体所在位置高点做虚拟坡形线的垂直交点，该线段的长度定义为坡形限高高度H1。将建筑高度H与坡形限高高度H1的比值定义为坡形限高比(H/H1)。对于建筑群，以其中所在轮廓最高点为研究对象，如清凉山崇正书院，以此为例，将视点选择在建筑入口平台的起始位置，其基址高程41.31m，研究对象为轴线终点建筑，其基址高程54.21m，在Civil 3D中对地形曲面经过三殿基址的部分提取纵断面进行分析(图3)，连接正门所在中心点与背景山体最高点形成虚拟坡形线，过建筑中心位置做虚拟坡形线的垂直交线得到坡形限高高度H1，H1=L1/L2×(h3-h1)-(h2-h1)。

图3 清凉山崇正书院坡形限高比模型

图4 坡形限高比与竖向系数的关联

坡形限高比反映了建筑轮廓对山体轮廓的影响，通过计算，发现其参数值区间大致在[0.688，1.113]范围。如图4所示，与竖向参数区间联合分析，得出以下特征。

1)坡形限高参数均值在1.0左右，说明在传统观念中建筑高度以维持原有虚拟坡形线为主，即所谓“补形”。

2)随着竖向系数的增大，即建筑高程趋近半山腰时，坡形限高比值整体呈下降趋势。说明选址越高，越具有彰显度，越需要控制对山形轮廓的影响。

3)所选案例竖向系数在[0.2，0.4]区间内，即对应低段山腰部位。该段位置对山形轮廓的影响适中，为古人选址的集中区段，这其中既有建造难度的影响，也有对山体轮廓的考虑。

表3 [0.1，0.9]区间地带的视觉面积比与高度比

表4 [0.9，1.0]区间地带的视觉面积比与高度比

图5 [0.0，0.1]区间地带视觉高度比模型(以狼山林溪精舍为例)

图6 [0.1，0.9]区间地带视觉高度比模型(以夕照山雷峰塔为例)

图7 [0.9，1.0]区间地带视觉高度比模型(以狼山支云塔为例)

4)其中万松书院(0.688)比值略有突变，实际其环境是山坳形态，局部地形的隐藏作用凸显。

3.3 远景尺度下的参数解析

远景尺度下，需要关注建筑及山体的整体形象，因此提出两大与建筑体量轮廓相关联的参数：视觉高度比和视觉面积比。

3.3.1 视觉高度比

视觉高度比是建筑高度相对于作为视觉背景的山体高度的比值关系。由于不同的区间地带的比值倾向不同，因此分段展开研究。

1)[0.0，0.1]区间地带。

在该区间地带，山体作为建筑的背景存在，视觉高度比指建筑高度H1与背景山体高度H2的数据比值(图5，表2)。

2)[0.1，0.9]区间地带。

该区间地带建筑物位于山体中部，建筑轮廓有突出山体轮廓的情况出现，本参数针对此种情况展开研究(实际仅2个案例)。视觉高度比根据2个比值进行分析，一个是建筑高度H1与背景山体高度H2的数据比值，另一个是突出山体轮廓线的建筑高度H3与建筑自身高度H1的数据比值，定义为超出比：H3/H1(图6)。

风水学中有“山若欠高，塔增之”之说，这2个例子正好是典型代表。从数据看(表3)，一个是建筑本体高度大于山体，约90%突出山体；一个是建筑本体高度小于山体，建筑顶部高出山体轮廓约30%。

表5 各区间地带视觉高度比参数区间统计

表6 各区间地带视觉面积比参数区间统计

图8 [0.0，0.1]区间地带视觉面积比模型及照片(以狼山林溪精舍为例)

图9 [0.0，0.1]区间地带视觉面积比的区间与数量分布

图10 [0.1，0.9]区间地带视觉面积比模型及照片(以夕照山雷锋塔为例)

3)[0.9，1.0]区间地带。

在该区间地带，山体成为建筑的基座，建筑拓展了山体的视觉高点，此时视觉高度比指的是建筑高度H1与基座山体高度H2的数据比值(图7，表4)。

4)统计结论。

结合各区间地带视觉高度比数据统计，具体参数区间分布如表5所示，提供了一个可控的尺度区间。从中可以大致看出，在山体高度相同的情况下，三大区间地带的视觉高度比存在明显差异，体现了古人因地制宜的思想。山势大小远近分形，可以说是对“千尺为势，百尺为形”的呼应，同时也反映了古人因山成势、因势择形的理念。

3.3.2 视觉面积比

冯一余一气之下，又重新开车了。至于停车的问题，他已经有了办法，向领导提出申请，换了一个工作岗位，不需要每天晚上应酬，一下班就可以准时回家，可以保证停车万无一失了。

根据实地调研，以主要视线方向选择合适的位置做场地纵断面。提出视觉面积比，即以建筑立面面积S4与山体轮廓线和地平线围合形成的山体纵断面面积S5(相当于正投影面积)的比值，作为分析建筑立面占比关系的参数指标。

1)[0.0，0.1]区间地带。

根据表3数据统计，视觉面积比(图8)区间结果为[0，0.37]。比值最大案例是小金山建筑群(0.37)，主要由于小金山体量较小，选址于滨水山脚，关帝庙、绿荫馆、琴室等建筑沿水体岸线分散布局，建筑群密度较大。

其中，数值在[0.01，0.05]区间范围内的最多(图9)，有13个案例，占65%；其次为[0，0.01]区间，占25%，建筑所在山体高度均在100m以上。数值主要集中在0.05以下，共占90%，这是建筑尺度控制的主要区间。

2)[0.1，0.9]区间地带。

根据表4数据统计，该区间地带符合标准的仅有雷峰塔和保俶塔2个案例，视觉面积比(图10)值有明显差异，雷峰塔(0.105)滨临西湖水面，其值远大于保俶塔(0.011)，与视觉高度比值大小趋势一致。雷峰塔塔体虽然远高于山体，但视觉面积比依然控制在0.1左右，整体观感并没有太大压迫感，说明视觉面积比控制了整体的体量平衡，视觉高度比凸显了塔类建筑的观景优势。

该区间地带视觉面积比(图11)区间结果为[0，0.22]，计算结果与建筑在立面上对山体的尺度影响呈正向相关。

图11 [0.9，1.0]区间地带视觉面积比模型及照片(以焦山万佛塔为例)

图12 [0.9，1.0]区间地带视觉面积比的区间与数量分布

其中比值结果主要集中在[0，0.05]，占75%(图12)。比值最大的4个建筑案例分别是金山慈寿塔(0.10)、簪花亭(0.12)、狮子山阅江楼(0.14)和虎丘云岩寺塔(0.22)，可以看出在主要观景方向上，塔类建筑具有明显的彰显效果。

4)统计结论。

结合各区间地带视觉面积比数据统计，各区间地带建筑立面面积与山体纵断面面积比值虽有一定差异，但数值主要集中在[0.01，0.05]，与山体高度和基址山位没有太大关联(表6)，充分说明古人在视觉面积的控制尺度上与视觉感知基本一致。

4 结语

限于篇幅，仅就研究数据做了方向性的引领与梳理。从远近不同的尺度层面对案例群做了参数解析，进行了建筑范围、坡形限高和体量轮廓3个方面的参数分析，提出建筑边界度、地段包容度、建筑密度、坡形限高比、视觉高度比和视觉面积比6个参数指标体系。此外在研究中，考虑到远近植物的郁闭度不同，以及植物生长的不确定性，并未针对性修正山体轮廓数据。

本文提出了系列参数化的弹性区间，为山地环境中的风景建筑设计提供了体量控制的参考依据，根据所处山位及山体数据的不同，可在表格中查询相应指标。如能控制在参数区间内，则对风景建筑体量的控制有着积极的意义。考虑到现代风景建筑的类型更加多样，因此研究中仅针对研究对象的体量数据展开，并未针对不同类型展开分类研究。

参数化解析任重道远，当前的基础数据足以提供更深层次的分析解剖，如基于山体高度的坡形限高研究、基于多参数的协同研究等。进一步结合其他影响因子，还可提出综合评价体系。本文总结了具有一定参考价值的参数区间，一方面，参数区间能够为当代类似建设项目提供体量控制的参考依据，另一方面，也初步探索了传统体量控制的理念，对后续研究的展开具有重要意义。

注：文中图片均由作者绘制或拍摄。