福州市闽江公园南园滨水景观天际线量化分析*

2020-05-07卓志雄李承康黄望庭吴瑜胡建行黄启堂

中国城市林业 2020年2期

卓志雄李承康黄望庭吴瑜胡建行黄启堂

福建农林大学园林学院福州 350002

滨水景观空间是景观设计中的重要组成部分，并且可以起到提升人居环境的作用[1-2]。天际线是城市设计的重要元素[3]，可以体现城市的立面整体形象。优美的天际线会让人加深对城市的印象，也会给人们带来愉悦的感受，研究表明，天际线的曲折度越高，观测者的愉悦感越高[4]。

纵观当前的滨水景观设计，设计师基本停留在平面构图上的表达，忽视了景观天际线的塑造。关于目前景观天际线的研究，朱云辰等[5]运用AHP层次分析法对滨水植物景观及其配置进行了评价；黄立等[6]以美学理论为基础，对武汉沿江大道天际线的特征进行了量化评价；焦丽丽[7]通过POE研究法对滨水景观进行评价，构建了滨水景观的评价框架；姚玉敏等[8]运用公众感知等方法针对滨水景观的视觉环境质量进行评价并与其他学者研究结果进行对比分析，提出了滨水景观的规划与设计相关建议；钮心毅[4]等以视觉影响分析为切入点，结合GIS模拟技术构建了定量评价天际线的方法。以上研究方法受主观因素的干扰，不能真正有效指导滨水景观规划设计。而曹迎春等[9]通过分形理论计算天际线的分形值并对比分析，得出优美的天际线对应的维数值也较高；戴德艺[3]运用计盒维数对城市天际线维数值进行计算的结果表明，天际线的维数值与城市的规模、影响力存在显著正相关关系；严军等[10]对南京市幕燕滨江立面进行量化评估，认为分形维数可作为评价景观天际线的指标。

分形几何理论将不规则几何形状阐述为基本元素，成为量化自然中复杂图案的客观分析方法[11]。分形理论中的分形维数是对复杂、不规则形体的量化表达，是景观天际线量化的重要参数[6]，分形理论在城乡规划、建筑设计等领域已被广泛应用[12]。利用分形维数对景观天际线进行分析，建构针对滨水景观天际线的量化分析评价方法，有助于滨水景观的合理建设，塑造独具一格的城市风貌视觉形象。本文将分形理论引入都市滨水景观天际线的研究中，利用分形维数对滨水景观天际线进行计算以及客观分析，从而构建针对滨水景观天际线更精准、更客观的量化分析方法，为滨水景观规划设计提供合理有效的理论依据。

1 研究地概况及研究方法

1.1 研究地概况

闽江公园由南北两园组成，全长约10.5 km，是中国国内最长的都市江滨公园[13]。闽江公园南园景观带位于福州市仓山区闽江南岸，独特的闽江流域文化特色和榕城风情造就了闽江公园南园成为具有满足游客休闲、游憩的开放型城市滨水绿地。与闽江公园北园相比，南园的景观形态更趋于稳定，因此，为了保证研究的稳定性，本文选取闽江公园南园作为研究对象，全长约2.1 km。

1.2 研究方法

1973年，曼德布罗特 (Mandelbrot)提出分形理论 (Fractal)，分形几何是一门以自然复杂形态为研究对象的几何学[14]。复杂的图案在一定程度上会被阐述成相似的几何图形，分形几何可以揭示其规律并量化分析，是一种描述复杂形体的方法[15]。分形理论是以分形维数为量化参数，根据参数可以分析天际线的内在规律，为天际线的分析评价提供了一种新工具[16]。分形维数的计算方法有多种方式，为了方便计算，计盒维数是被普遍使用的计算方法[17]。计盒维数通过划分等边形态相同的方形网格，用长度不一的方形网格去覆盖被测量的物体，如果方形网格边长r出现变化，则覆盖有被测物体的方形网格数N(r)也会发生相应的变化，由分形理论可得如下公式:

式中，D0代表计盒维数值，N(r)为覆盖有被测物体的方形所有网格数，r代表盒子边长。

本文借助相机拍摄立面并进行图片完整拼接，将合成的立面图导入AutoCAD软件描绘出立面轮廓图[9]。当计盒维数中网格长度是1/2，1/4，1/8时，覆盖的网格数N(r)也出现相对应的变化(图1)。由于计盒维数统计量巨大，为提高效率，通常用软件计算盒维数，即借助Fractalyse2.4软件计算景观天际线的分形维数。通过计算获取其维数值为1.183，且所得数据的双对数坐标呈现显著聚合，存在显著的线性关系，拟合系数在98%以上。

通过总体和分段提取植物群落、建筑立面以及整体风貌轮廓进行分形计算，从整体风貌、植物轮廓、建筑立面3方面进行量化分析。在人们对城市形态的认知中，滨水天际线具有独特的意义，并且天际线是人们可以通过肉眼感知到的城市风格。本文基于分形理论，引入视觉感受分析(视觉感受可分为视觉层次、视觉斑块、视觉色彩3个分析因子)[18]，主要从整体风貌、植物群落、建筑立面和视觉感受4个要素对滨水景观天际线进行分析。

2 结果与分析

2.1 总体研究

通过提取闽江公园南园景观风光带的天际线，并借助Fractalyse2.4软件，计算出景观天际线的分维值并分析各元素对整体风貌的影响 (图2)。

1)整体风貌分析。南园整体风貌天际线的分维值为1.183，而纽约、东京、香港的成熟天际线维数基本位于1.180～1.200[9]，与发达城市相比，南园滨水景观天际线在一定程度上达到了成熟水平，但山脊线形趋于破碎化，应加强山脊线的保护。以香港为例，香港规划署制定方案要求20%～30%范围的山景不被城市建筑遮掩[19]。

图1 闽江公园南园立面计盒维数的提取

图2 滨水景观天际线提取与分形计算

2)植物群落轮廓分析。由图2可知，植物群落的分维值为1.059，在构成南园立面形象的要素中分形值最低，这是由于林冠线整体过于平缓，缺少连续起伏的特点。在后期提升改造中应重视植物群落的搭配，合理的植物群落配置可以营造美妙的林冠线，变化有序的林冠线对景观塑造作用尤其重要，丰富的植物群落也有利于生态稳定[20]。

3)建筑立面轮廓分析。建筑立面轮廓分维值(1.178)偏高，对景观序列产生了负面影响，打破了景观节奏，节奏的过快变化降低了趣味性体验。北侧建筑均过度偏高，整体上缺少层次的错落感。较高的建筑分形维数体现在城市垂直空间差异化规划，城市设计应塑造建筑天际线波峰、波谷，强化标识性天际线高度[3]。

2.2 分段研究

分段分析中，研究区域总长为2.1 km，故以100 m为单位分成21个分段，自南向北依次编号为T1—T21(图3)。提取各分段天际线计算出维数值(表1)，统计得出分形变化趋势折线图 (图4)。

图3 以100 m为单位进行分段

表1 T1—T21段分形维数数值

图4 分维值变化趋势折线图

2.2.1 整体风貌分析

通过调研及结合图4发现，分维值从中心向两端逐渐上升，T1—T7段的分维值在1.200上下波动，呈现均匀水平起伏变化，从T7段开始出现下滑趋势，且 T8—T14段整体分维值都低于1.100，T15段开始出现上升的趋势，在T16段达到最高值 (1.179)，在T19段从一个较高的水平急速下降之后又呈现回升的趋势。南园风光带整体分形维数波动相对较小，节奏韵律较佳。

2.2.2 植物群落影响因素分析

植物群落的分维值呈现较平缓的波动，说明各段的分维值差异小，但整体分形值不是很高。分维值在T4段出现急剧上升的情况，峰值达到1.199，并且在T19段出现最低值 (1.061)。植物群落轮廓偏平缓变化，林冠线缺少变化显得单调，未达到理想的视觉体验效果。影响植物群落分维值变化的因素是由植物种植配置不合理造成的。植物配置不合理的原因主要是忽略了郁闭度和林相结构两个因素。

1)植物郁闭度。合理的郁闭度可以提升滨水景观天际线的美感。T16段植物分维值为1.101，T7段分维值为1.119，T16段的分维值较低是由于植物种植过于紧凑所致。滨水空间植物种植合理才能调整景观天际线达到较为优美的程度。

2)植物林相结构。南园的林相结构比较单一，各段主要植物元素为落叶乔木和常绿乔木，这直接导致植物群落分维值偏小。T18段 (分维值1.076)以落叶乔木为主，林相组成部分单一，形成的林冠线较平直显得单调。而T4段 (分维值1.199)为复层林，植物元素有不同种类的针叶林、阔叶林，呈现的林冠线起伏变化、错落有致，这也是T4段分维值大于T18段的原因。景观良好的群落基本都拥有优美的林冠线[21]。

2.2.3 建筑分维值影响因素分析

建筑分维值波动较大，分维值在T16段出现最高值 (1.207)，在 T10段出现最低值(1.082)。在T16～T18段建筑分维值偏高，主要由于横江路融侨观邸居住区的高大建筑拉高了分维值，导致天际线整体分维值也偏高。建筑分维值的变化受建筑高度和立面造型的影响。

1)建筑高度。高度是建筑分维值的重要影响因素，通常高大的建筑具有较高的分维值，但分维值高不能完全说明景观天际线具有愉悦的欣赏性。T16段中融侨观邸居住区中高大的建筑提高了该段的分维值 (1.207)，但是破坏了滨水景观天际线的节奏，对滨水景观立面天际线产生了不良的影响。

2)建筑立面。复杂的立面形式会表现出美妙的可视化性和较高的偏好性。T3段的两栋高楼与居民楼组成的轮廓形式较简单，缺少变化导致分维值较低 (1.154)，而T7段 (1.2169)马榕小区建筑轮廓高低有变化，错落感较好，因此，T7段分维值比T3段高一点。

2.2.4 视觉感受分析

1)视觉层次。城市往往因为中心地区地价昂贵，周边区域地价便宜，从而出现建筑高度中心高周边低的分布。受一些政策的影响，经常出现局部建筑群落凸显的形态，这样的视觉景观体现建筑轮廓的层次感，丰富的建筑层次加上自然山体和植物显现出多维度的层次感，形成优美的视觉体验。南园中的融侨观邸和马榕小区两个核心区域为中高层建筑，其他基本为低层住宅和工业用地，从获取的轮廓图发现南北两侧高、中间低的视觉层次，秩序感较强烈 (图2)。

2)视觉斑块。视觉斑块分为自然视觉斑块和人工视觉斑块，自然视觉斑块是由山体、植物群落等构成，人工视觉斑块是由建筑物、构筑物等组成。自然和人工视觉斑块两者的面积比例和空间关系可以反映人工和自然的结合关系，自然视觉斑块占有比例较大时，视觉体验将会较佳。以香港为例，建筑和植物依山靠水，建筑与背景山体轮廓此起彼伏，十分具有节奏感，形成的天空、山体、建筑群、水体4大视觉斑块形成互相交映的效果 (图5)。结合图2、图3发现南园中植物群落斑块过渡较平缓，在T16～T21段，建筑轮廓过度高出了背景山体，破坏了人工和自然视觉斑块和谐共生的关系，城市设计应强调人工斑块和自然斑块的关系。

图5 香港岛自然与人工视觉斑块关系

3)视觉色彩。视觉色彩主要体现在建筑和植物上，色彩能表达环境的信息，能够让人触景生情，赋予天际线归属感、场所感等。视觉色彩要考虑色彩基调，各区域总体色彩面积要与环境协调融合且有主次之分。色彩还应注重地域性，例如一些古城可以采用黑白灰色彩搭配，与环境互相衬托。色彩也要考气候条件，炎热地区应以冷色调为主，给人清爽感觉，寒冷地区要以暖色调为主，给人温馨的气氛。以T18段为例，建筑以淡黄色为主体色彩，苍黑、冷灰、紫红为点缀色，考虑到气候条件，色彩可偏冷色更能诉说炎热城市的情感需求。局部玻璃窗户采用较清淡的水色显得活跃，并与建筑形成虚实关系。植物色彩以深绿为主，少量的淡黄、红紫作为点缀色。植物色彩的视觉冲击较为明快，但彩色类植物较少，色彩层次较单一。