江山八法：基于数字化信息图谱的山水城市设计探索——以杭州钱塘江两岸地区为例

杨俊宴

熊伟婷

沈 旸

朱 骁

“山水”一词具有很强的中文语境，一方面泛指山、江、河、湖、海；另一方面，还指代以自然为主要题材的山水画的意境，如《荀子·强国》：“其固塞险，形埶便，山林川谷美，天材之利多，是形胜也。”中国城市营造讲究依山傍水、利用自然，将城市选址、建设与山水环境相互融合，进而提升到形与意的契合境界。早在《管子·乘马说》中就有“因天材，就地利”的相关论述，钱学森也于20世纪90年代起提出山水城市作为中国城市的典型特征[1]。吴良镛认为“山水城市是提倡人工环境与自然环境相协调发展的，其最终目的在于建立人工环境(以城市为代表)与自然环境相融合的人类聚居环境”[2]。对于山水的文化语境，西方更多使用“场所精神”一词，而非“意境”，两者之间有相似之处，也有语义上的不同境界，但就强调城市营造活动作为生态学、城市气候学、美学、环境科学的意义而言，已成为国际学者之间的共识。现代城市建设致力于通过城市规划、城市设计、生态景观规划和城市特色风貌来建构，实现地域文化重塑，营造出“和而不同”的城市特色景观，从而破解“千城一面”的问题，最终实现“让居民望得见山，看得见水，记得住乡愁”的目标[3]。山水城市是一类较为特殊的综合复杂系统，是融合人类活动与自然过程共同作用最为强烈的地带之一，将城市与山脉水体进行有机连接[4]。

图1 城市景观的数字化信息图谱设计框架

山水城市的研究是一个庞大的系统工程，在语义层面几乎涉及了人类知识系统的各个方面。如何科学地界定山水城市语义内涵、探寻山水城市的内在矛盾、合理评估山水城市复杂的地貌景观、建立系统性山水城市认知模型并进而开展实例验证，是真正落实山水城市研究的重大课题，也是城市设计中重要的研究内容[5]。由于山水城市景观的非均质性和不确定性，使得系统性的科学评估显得特别困难。近现代随着大数据时代的来临，数字技术凭借其大尺度化、高颗粒化、人本量化和经验量化等诸多特性，为山水城市景观量化评估提供了诸多可行的技术方案。作为一种基于数字技术的图形量化分析方式，信息图谱利用一系列的图像将大量多源数据进行归类合并，揭示内在驱动肌理，并表达其中规律。信息图谱具有多维度、多尺度、多系统等特征，利用数字化方式构建信息图谱具有自动化、全面高效及科学性的优势。

1 基于数字化信息图谱的城市景观评估方法

相比于传统的山水城市景观研究与表达方法，数字化信息图谱最显著的特点是强调了源于人居环境语义构成的系统性、源于数字化的空间信息分析技术的定量性，以及源于信息图谱内在规定性和空间性的统一。

基于数字化信息图谱的山水城市景观评估与设计是对城市山水环境、绿地生态等相关信息的数字化、图形化的信息映射，具体包括地形地貌、山水形胜、人文文化、生态景观、河湖水文、空间形态和城市风貌等各种要素特征。根据空间维度，可总结为区域空间尺度信息、市域空间尺度信息，以及城域空间尺度信息，同时也可以根据其科学范畴，归纳为自然环境系统、城市环境系统及人文环境系统。根据上述划分标准，进一步可以细分为八大方法要素，本文将其称为“江山八法”，包括气法、形法、脉法、网法、市法、水法、画法和象法等，完整的信息图谱结构如图1所示。

表1 山水城市的信息图谱技术方法

江山八法中各技术方法最显著的特征在于将城市理论思想、山水人文要素及数字技术有机融合在一起，从而揭示内在驱动机制，并表达其中的规律(表1)。

图2 钱塘江沿岸风环境模拟及分析

2 数字化信息图谱的数据来源及技术方法

利用城市多源大数据分析方法准确而动态地建构山水城市的数字化信息图谱，作为城市景观评估的基础，也是城市景观提升策略的建构源头。

2.1 案例选择及概述

作为浙江省的最大河流，钱塘江是贯穿整个杭州城市的重要城市生态廊道，也是城市发展的引领性的线性要素。杭州的整体山水景观格局，是三面群山环绕，一面跟随钱塘江浩荡流入大海，是开合有度的“大山水”格局。钱塘江在杭州承担着越源之河、开放之河、繁荣之河和涵养之河的重要角色，但随着杭州城市化推进及产业升级转型，城市功能逐步东移，全面开始实施跨江战略，使得杭州从“西湖时代”迈入全新的“钱塘江时代”。而杭州城市景观价值的核心，便是处理好城市与西部群山、西湖、钱塘江之间的各种要素关系，理清从西湖时代到钱塘江时代的发展脉络，体现杭州山水城市景观的特有魅力。本文研究以沿岸各2个控规单元作为沿江功能区块构成，划定钱塘江沿线山水城市的景观区范围，总面积约720km2。

2.2 数据来源及分析方法

根据数字化信息图谱的各类技术方法分析对象、尺度及要求，其数据类型及来源各异。总体而言，可分为3类数据来源：1)实地踏勘及部门访谈获取数据：在实地调研及相关访谈的基础上，对杭州城市主城区范围内的空间形态微气候等数据进行数据采集，获取城市格局、建筑高度形态等城市空间形态数据，建立综合性数据支撑平台；2)大数据采集及过滤整合数据：通过网络采集技术方法，对相关网页关键词及其出现频次进行采集及整合，形成城市历史资源点和词频大数据基础数据库；3)专业软件模拟生成数据：利用Phoenics及Soundplan等分别进行城市风环境及声环境的建成环境建模，并加入各项影响要素，通过模型计算及迭代计算，生成模拟基础数据。

3 江山八法：钱塘江数字化信息图谱的信息要素建构

3.1 江山气法：基于城市物理环境数字地图的沿江物理环境解析

利用物理环境分析软件动态地模拟与预测城市风、热、声环境情景，是山水城市数字化信息图谱的建构基础。具体而言，根据不同类型的微气候数字分析要求，通过实地踏勘、模拟、建模获取适宜的基础数据，在此基础上，应用专业物理环境分析软件进行模拟及最终的结果确定。以城市风环境的模拟及分析为例，运用Phoenics流体计算软件模拟钱塘江规划全域的风环境状况，首先建立区域及周边的三维空间形态模型，并导入FLAIR模块，依据真实模型划分计算网格，从而实时监控迭代步数与残差，结合各季节风速图，最终划分出钱塘江沿岸的强风、弱风、静风区，并结合其风貌进行通风廊道的设计(图2)。同理可精准模拟钱塘江沿岸的热环境、噪声环境的分布与历史演化，预判未来城市风声热物理环境恶化趋向点和消解优化策略。

3.2 江山形法：基于地形地势地貌的城市山水格局解析

对于城市山水格局的分析，可从区域地理地势、市域山水形胜、城域山水形态进行逐层解析。区域地理地势是以城市及其相关联的都市发展区作为研究的空间尺度，对区域内包括山地、丘陵、平原等地貌形态在内的地形地势、水系演化等为基础，建立宏观层面的城市山水格局。市域层面的山水形胜是承接区域地理地势的空间意向，强化城市层面的历史演化进程、自然地貌特征、城市景观空间感和人文底蕴。城域山水形态是以城市核心发展区为导向范围，旨在承接中观层面的城市山水形胜格局，建立由小到大、各层级、各系统的城市山水格局。

3.3 江山脉法：基于历史包络地图的城市历史文脉解析

研究历史包络地图需要通过连接历史遗存资源点生成包络线，并根据包络线的密集程度和形成的图形趋势来判断资源点之间关联程度，进而划定关联区和控制线，为实现历史资源评价的科学理性分析提供了可能性。这一方法可以对资源点关联度及更大范围内的文化特色进行挖掘，从而为文化风貌体系、游憩活动体系和观览展示体系的结构设计提出指引，对城市人文要素和文化内涵作出多维度的综合考察及定量评估。

3.4 江山网法：基于生境网络技术的城市生态景观本底解析

通过实地踏勘调研，发现钱塘江沿岸现状生境网络的最大的特点在于从西至东破碎化倾向，以及骨架已形成，但纤维尚缺。针对钱塘江沿岸采取多层次生境网络的方法研究其生态景观本底，从核心保护区、自然或半自然生境斑块、具有连接作用的生态廊道及跳板结构4类基本要素所构成的“核-斑-廊-岛”的规划布局做出指引。

3.5 江山市法：基于既有建成环境评价的沿江空间形态解析

运用AHP层次分析赋分法，在获取充足基础资料的基础上，对建设区域从建筑、用地及相关政策等方面，以GIS平台进行统一数据处理并建构既有建成环境评价模型，针对评价模型采取了沿江功能分区、沿江港口经济体系分析等因子进行评价，最终得出整个城市建成区的综合评价结果，形成城市适建度分布。这一分析方法是将定性与定量相结合，定量评估城市可建设区域的适合建设程度，从而最终判定整个城市建成区的建设状况，以期指导下一步的具体空间形态分区设计。

3.6 江山水法：基于生态修复技术的沿江水生态格局解析

山水城市的水系安全、水系活力及水岸景观是保障其沿岸水生态景观安全的重要挑战。水容量是保障水系安全的核心指标，运用水容量评估法，综合水体积、水质浓度和水流量来分析水容量现状及其对污染物的承受能力。通过钱塘江及周边水系的水容量分析发现，它作为最主要的污染物容纳体，与周边水系之间的水容量存在明显差异。水活力的分析是从用地状况、驳岸类型、植被状况进行综合因子评判，发现城市内外的多条水活力明显不足的河流段，并提出加强钱塘江及支流的植被丰富度，特别是市区内河流的水生湿地植物以提高水系水生态活力。此外，通过对水灾害风险和淹没模型的分析，准确地认知钱塘江水灾害风险，特别是因水位变化对两岸可能造成的淹没风险。

3.7 江山画法：基于天际线错落度的沿江空间特色解析

钱塘江现状滨江界面较封闭且相对单一，沿岸大面积的板式高层住宅也造就了呆板封闭的天际轮廓线，垂江廊道在空间景观尺度上缺少层次，同时沿江缺乏展现山水城市特色的景观空间标志。针对这类问题，画法以中国传统山水画的物质空间美学塑造方法为基础原理，凝练以山水观城的错落交融特征，从天际轮廓线、垂江廊道，以及滨江标志等方面来强化钱塘江沿岸的山水城市空间特色。

沿江天际轮廓以分形序列量化步骤逐层展开，以分形指数对沿江720km2的城市天际轮廓全域量化，从而进一步对沿江天际线分形分析，挖掘出“融、掩、衬、抬、降、平”6类天际线空间意向。

图3 钱塘江沿岸风貌感知解析

3.8 江山象法：基于单双词频大数据的风貌意象感知解析

山水城市的风貌意象感知应从视觉感与心理认知2个层面综合考虑，前者关注的是眺望体系及眺望方式对于沿江空间的视觉感知度，后者是通过网络关键词热度大数据分析层面入手。1)钱塘江沿岸所有的观景点分为标志高层类、交通门户类、自然山水类等5类。进而从交通可达性、观景可视度、公众认可度等6个维度对钱塘江周边眺望点进行评价分析，得到钱塘江周边的一级眺望点。从而区分静态观览层级及动态观览次序，并根据视觉原理，形成中近距离观赏、远距离观赏、全城尺度鸟瞰。最终发现总体观景方式单一，未利用江湾优势形成观景的空间深度，同时也对动态观景缺乏考虑。2)心理认知层面，通过问卷筛选钱塘江周边物质空间层面的城市要素，批量分析网络搜索引擎中钱塘江地标的词频，获取了辅助城市形态结构设计的量化数据。采用单关键词词频热度和双关键词词频关联度分析，进而得出认知道路的热点多为交通性道路，缺乏生活性道路，自然山水的网络热度远高于新城中心区(图3)。

4 之江八策：基于数字化信息图谱的钱塘江沿岸景观提升工程规划实践策略

在杭州钱塘江两岸景观提升工程规划实践中，通过“江山八法”数字化信息图谱的多维分析及整合应用，全面分析了物理环境、山水格局、历史文脉、生境网络、空间形态、水生态、空间特色和风貌意象等具体体系内容，并依据这一分析内容在规划设计阶段进行有针对性的策略优化提升，实现了数字化信息图谱的聚合应用，为杭州山水城市设计研究提供有力支撑。具体明确未来数字钱塘的总体设计理念为钱塘观潮图、之江新语图及富春山居图，这3幅画卷是对各体系的总结与整合，并构建出钱塘江整体的大山水人文画卷(图4)。

4.1 理气：物理环境控制

在物理环境控制体系方面，通过对钱塘江两岸的3类环境的具体实测及模拟，提出构建沿江通风廊道、连通滨河绿网体系和划分声环境功能区3个策略。具体建构“基于顺应城市主导风向”的一级通风廊道空间，“基于消解城市热场、促进空气内部流通”的二、三级通风廊道；构建横跨运河的生态绿廊，同时连通运河与周边开敞空间，形成鱼骨状的绿网体系，扩大绿化降温效应；划分4类声环境功能区，以及结合历史文化、绿化慢行空间塑造滨河宁静区。

4.2 通形：山水格局控制体系

在山水格局控制体系方面，进行了“阙-脉-簇”的3种山系体系分级保护，具体策略为两阙开门户：以富春江段的长山、天钟山为门阙，作为杭州市域内钱塘江的重要自然门户；四脉拱之江：昱岭山脉、仙霞岭山脉、大盘山山脉、会稽山山脉形成四脉拱卫之势；八簇缀两岸：以钱塘江为界，南北两岸点缀8个山簇。以＜3、3～9、≥9km为尺度划分近眺、中眺、远眺，打造2个山-江近距视廊、4个山-山中距视廊、5个山-江远距视廊、3个山-山远距视廊。重点提升10条垂江水脉，连通9条沿江水系，打造“互通互导”的棋盘式水网体系。

4.3 承脉：多元文化控制

在多元文化控制体系方面，打造各具特色的文化体验区，对留存历史资源点进行整合与提升。具体区分了多元文化及古今文化的区别展示，形成五大一级文化体验区及六大二级文化体验区，并采用融合、包围、分离与重叠4种发展模式对沿江资源点进行整合处理。开发模式上，结合不同类型的资源点按照整体开发、文化特色街区、景区开发等不同层级进行分类开发。最后将整合后的历史资源分布按照时期划分、等级划分、包络划分3种方式进行叠图，并将城市空间要素按交通路网、山体绿地、自然水系3种方式进行展示。

4.4 织网：水绿骨架控制

在水绿骨架控制体系方面，实行水脉生态-整体绿地-观鸟基地-景观大道的分级优化。提取出包括京杭运河、三工段横湾在内的10条重要水系，分别呼应与各城市簇群核心，并规划出相应的绿地与之衔接；划分出汀州串珠段、沚汊溯源段、津河凝核段、江湾慧城段和海港听潮段；根据鸟类习性将钱塘江沿岸观鸟基地分为城市园林、河流湿地、河漫滩湿地及农田居民区4种类型；同时打造11条沿岸重点景观大道。

图4 基于江山八法的钱塘江沿线城市形态综合优化

4.5 营市：三维空间控制

在三维空间控制体系，为塑造钱塘江空间序列，在现状江山市法的分析基础上，进行多模式的空间形态引导。具体引进容积量(容积量=建筑的三维体积/体块用地面积)作为主要量化指标。结合不同用地性质、不同街区容积量的空间形态模式差异，总结20种空间形态模式作为钱塘江空间拓展模式原型。最终对下沙大学城地区、白塔公园地区等进行滨江拓展空间形态进行引导。

4.6 治水：水岸景观控制

在水岸景观控制体系方面，进行岸线分类控制、岸线景观渗透、雨洪景观控制和两岸植被配置4类具体设计。根据景观特色划分出城市景观、山水景观、湿地景观及乡村景观不同岸线分段引导，同时增加景观型、服务型、活动参与型3类景观设施以提升两岸的景观丰富度。通过支流水系、沿岸公园和适宜慢行的道路3种方式形成河流渗透、公园渗透及道路渗透3类廊道，加强钱塘江与内陆联系。通过管道和地表径流的控制，增加对降雨的收集。通过增添乔灌木、花卉种类等形式丰富沿岸植物景观层次，增加植物景观多样性。

4.7 入画：特色空间控制

在特色空间控制体系，对整体水际线序列、特色弯头天际线、沿江桥廊活力链及滨江提名标志点进行逐级优化。结合总体结构，整体水际线界面分为6段，并结合开合聚散的界面关系，分为八大局部界面序列；结合水际线展开序列，对9个湾头聚集簇展开天际线优化，形成“映、层、抬、降、融、平、掩”在内的7种天际线意向；打造包括城市活力桥廊、桥头节点、特色码头节点及桥头慢行区在内的桥廊活力链；最后在沿江58个6类标志点的基础上，重点打造包括城市客厅、之江新语等在内的12大沿江提名地标。

4.8 观象：空间活力控制

在空间活力控制体系上，对滨江功能多样性、分时段滨江游线、夜景分级点亮方面进行控制设计。将滨江空间划分为8个组团，打造滨江活动空间体系，营造具有不同功能侧重的活动中心区；策划以游历山水及历史古镇为主题的远郊山水游，以农家乐、疗养、主题乐园为主题的近郊乐活游，以游历之江为主题的之江江中游，以观潮为主题的观潮游，以自行车、步行为主题的都市滨江游的多层次游线类型；根据离江面距离设置2层眺望分区，近江以平眺为主，第二层以依托高层或山体的俯瞰为主；策划夜跑、广场舞、夜间观潮等夜间活动，打造滨江活力的全时性。

在上述江山八策的引领下，最终形成“双峰立阙舞凤凰、四山拱宸卫武林、九曲绕城起春江、十脉通江筑海塘”的整体设计理念(图5)，并建构“定江湾”“联古今”“显山水”的空间营造策略。江山八法及之江八策的总体分析谋划策略，对方案的空间结构、空间特色、平面布局、功能划分，以及景观体系等方面均有较强的支撑和指导价值。

图5 钱塘江沿岸城市设计总体格局

5 结语

如何科学、合理、系统地进行山水城市景观评估和规划设计，保护和发展城市山水景观脉络，是当今城市设计的重要课题。本文建构的景观数字化信息图谱是基于多源数据的系列化数字图形平台，进而进行多维交互解析，揭示出山水城市景观各要素的空间结构特征及时空变化规律，为后续城市规划与设计提供决策建议。钱塘江作为杭州城市重要的线性山水景观要素，在自然地理条件、人文经济条件、建成环境条件等各方面都具有一定的代表性，针对钱塘江地区的山水城市景观评估展开研究，易于进行实践实验并推广使用。

从方法而言，山水城市景观数字化信息图谱的研究，能够多角度、定性与定量结合研究，将山水城市中的复杂系统信息进行系统化的抽象和概括凝练，从而较好地将其中各学科景观要素进行整合，形成完整的分析框架，为城市规划与设计的科学决策奠定基础。

注：文中图片均由作者绘制。