大兴国际机场起降区域城市第五立面景观设计

李燕彬

(北京景观园林设计有限公司,北京 100029)

城市第五立面是指由城市建筑群、构筑物、街道、开敞空间、自然地貌等空间顶面所构成的全部[1]。城市第五立面不单纯指城市可见形态,还包括颜色、材质、质感、肌理、空间组合、图底关系等其他视觉要素[2]。高层建筑的大量涌现、航空事业的飞快发展和普通民众无人机拥有量的迅速增加,给人们提供了更多俯瞰城市第五立面的机会。为充分展示北京城市的整体形态、地理环境特色、历史文化特色及城市内部景观,确保建设出肌理清晰、整洁有序、地域特色鲜明的第五立面空间秩序,北京市出台了《北京第五立面和景观眺望系统城市设计导则》,提出要多角度展现城市特色风貌,营造特色多元的城市顶部风景,突出历史风貌地区、景观视廊区域、机场起降区域的差异[3]。

大地艺术是20世纪60年代诞生于美国的艺术思潮,是指人类直接将大地作为艺术创作的对象,利用大地材料,在大地上创造的、关于大地的艺术[4]。早期的大地艺术是厌倦了城市景观和工业文明,追求极简艺术的雕塑家们为艺术创作而诞生的。他们主张艺术回归自然,选择荒漠、峡谷、湖泊等远离城市和人群的地方,以土壤、岩石、地形、植物甚至自然现象等自然物质为载体,以自然环境为背景,在大地上进行超大尺度的、“非具象”、“非情感”的雕塑艺术创作。上世纪八九十年代,随着大地艺术被认可,它逐渐从荒芜地带走入城市和人群,变成城市中美化环境的景观,由此在景观设计领域迅速发展。大地艺术对自然的尊重,尤其是对情感的关怀性为现代景观设计提供了新的创作源泉[5]。

大地艺术的超大尺度需要作品周边具备从高空俯瞰的独特观赏点,而低空飞行的飞机提供了这一视角。因此,在机场起降区域进行大地艺术作品的创作成为可能。德国画家霍德里德和雕塑家施拉米格在慕尼黑机场设计的尺度300m×400m的“时间之岛”,就是源于飞机起降的瞬间产生的灵感[6]。荷兰阿姆斯特丹机场附近的Buitenschot大地艺术公园利用地形和覆盖其上的地被植物勾勒出宏伟的大地肌理,其走向垂直于声波的传播方向,能够有效降低飞机带来的噪音,景观细部则由一个个活动场地串联起来,为游人提供活动空间与休闲场地[7]。王卅[8]也对借鉴大地艺术进行的咸阳机场附近的唐顺陵遗址公园的设计方法进行了探索。

本文结合2020年北京市大兴区平原造林项目大兴榆垡镇33—38地块,探讨了在加强城市第五立面建设背景下,大地艺术在机场起降区域创作的可能性,并对设计理念、设计思路、空间布局等进行了详细分析,力求为今后机场起降区域的绿化景观建设提供参考。

1 项目区概况

1.1 大兴国际机场总体概况

大兴区位于北京市南郊,介于北纬39°26′～39°50′,东经116°13′～116°43′之间,地处华北平原东北部,属永定河冲积平原,地势自西向东南缓倾,大部分地区海拔在14～52m之间。该区属于暖温带半湿润大陆季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,年平均气温为11.6℃,年平均降水量达556mm。

大兴国际机场航站楼总体造型是按照《山海经》中“凤凰,见则天下安宁”的思想设计的。凤凰自古就是中国文化的重要元素,是纳福迎祥、驱邪禳灾的象征。从某种意义上说,它是中华民族精神理念的象征和审美形式的体现。从高空俯瞰,北京大兴国际机场航站楼的五指廊造型宛若展翅的凤凰,顶部设计为橙色,代表着时尚、青春、动感、炽烈之生命,造型和颜色突出了“浴火凤凰”的设计理念(图1,图2)。

注:图片源自百度图片

1.2 项目地概况

项目地位于大兴国际机场起降区域,西一、西二跑道南侧。

1.2.1起降区域自然条件和土地利用类型

机场起降区域原有植被主要是村庄内的和2012年平原造林植被。在村落周边有零星散落的大树,主要为国槐(SophorajaponicaL.)、刺槐(RobiniapseudoacaciaLinn.)、榆树(UlmuspumilaL.)、香椿(Toonasinensis(A.Juss.) Roem.)、枣树(ZiziphusjujubaMill.var.inermis(Bunge)Rehd.)；原有平原造林地块树种为毛白杨(PopulustomentosaCarr.)、国槐、刺槐、栾树(KoelreuteriapaniculataLaxm.)、白蜡(FraxinuschinensisRoxb.)、山桃(Prunusdavidiana(Carr.)Franch.)、丁香(SyringaoblataLindl.)等。土壤类型主要为褐土、潮土、棕壤[9]。由于该区域土壤质地为沙质土壤,有机质积累较低,土壤保肥性差,特别不利于钾、磷的保肥。

机场起降区域以往主要以农田、村落为主,伴有乡镇企业建筑、农用大棚和少量平原造林地块。机场建成后,村落、企业建筑、大棚已陆续拆除,未来将成为公共绿地和城市建设用地。

1.2.2起降区域基础设施

附近市政路及村级道路纵横交错,路网较密,机场线自机场航站楼经过机场起降区域向南、北延伸。原有农用沟渠予以保留,机场南面的永定河、北面的永兴河河道内有少量存水,可通过沟渠满足绿化浇灌。

1.2.3项目地情况

项目地为2020年北京市大兴区平原造林榆垡镇33—38地块,位于北京大兴国际机场西一、西二跑道南侧。绿地被道路分割成6块,面积大小不一,最小7hm2,最大41hm2,合计104.16hm2,南北最长2 400m,东西最宽970m,最窄186m。绿地内原有村落已拆除,场地平整,无明显高差。周边为农田,西南侧有往年平原造林地块,为乔木林,树种较为单一。绿地最北端距跑道最南端约800m,距跑道南侧飞机起落点相距约1 700m,绿地南北向中点距跑道南侧飞机起落点相距约3 200m(本文以下按该距离进行分析),绿地最南端距永定河左堤路约120m。

2 设计理念

北京大兴国际机场是展示首都及国家国际形象的第一窗口,是推进生态文明建设、践行绿色发展理念、体现首都园林绿化高质量发展、落实人与自然和谐共生的重要区域。本项目地位于机场起降区域,按《北京第五立面和景观眺望系统城市设计导则》要求,机场起降区域应着重将机场屋顶与大尺度绿化景观、标志性夜景照明结合起来,提升城市第一印象区的艺术水准[3]。

考虑其特殊的地理位置和较大的绿地面积,同时为与航站楼“浴火凤凰”设计理念相呼应,以“凤翎起舞”为设计主题,采用大地艺术设计手法,运用植物材料组合适宜图案,创造“多色彩、几何状、大色块的大地森林景观”,形成可以从飞机上俯视的彰显平原造林“大绿、大美、大气”的第五立面景观效果。

2.1 融合区域文化,协调周边环境

区域文化是在一定的行政区域范围内经过历史积淀形成的、独具特色的文化形态和相对稳定的社会习俗、生产生活方式,它能反映一个地方文化底蕴沉积的程度[10]。绿化景观设计充分结合了区域的自然特色、人文特色,深入挖掘区域文化内涵,并运用景观元素和设计手法予以传承和表现,形成景观的独特性。同时,其设计理念、整体风格充分考虑到与周边环境的协调性,以期带来视觉上的舒适感。

项目地处于机场起降区域,周边原为大面积的农田、村落景观和局部斑块状混交林地、小面积纯林景观,地势平坦、视野开阔。随着机场的建成,农田、村落逐渐消失,未来将代之以大面积绿化用地,以打造“林海中的机场”的景观效果。因此,本项目设计将营造集中连片的、以大面积乔木林、亚乔木林为主体的植物景观,以与未来的森林景观保持连续性和协调性。

2.2 力求简洁大气 追求整体景观

基于观赏距离、飞行速度以及自然材料限制,如,利用乔灌木组织图案难以准确表达细节等因素的考虑,在设计上重点突出简洁大气,力求避免繁复和过多的细节描绘。同时,充分利用形式、色彩、肌理等或其他景观元素将各地块连接成一个整体,突出整体景观效果。

2.3 突出生态效益 注重使用功能

近些年,在我国已有用植物作画的大地艺术作品,受到人们的喜爱,但多使用农作物、花卉和色带植物,在发挥生态效益、延长观赏效果和粗放管理方面存在一定弊端。而利用树木组织图案可以提高生态效益,同时也便于未来养护管理。由于地块所处位置靠近机场,无需过多考虑休闲游憩功能,设置必要的养护作业道即可。

2.4 丰富立面层次 营造视点景观

项目地以打造城市第五立面景观为主,同时考虑周边道路及作业道有少量人员通过,因此图案按照高大乔木、中乔木和亚乔木的中间高、四周低的顺序排列；作业道两侧按照低矮地被、灌木到乔木的前景低、背景高的层次顺序排列,用多层次结构丰富的人视点立面景观效果。

3 项目地绿化景观设计

3.1 到达项目地南北向中点时飞行高度确定

当飞机向南起飞或自机场南面进入跑道降落,即进入起飞爬升面、进近面和进入等待航线时可飞经本项目地上空(图3)。

图3 起飞爬升、进近和等待航线区域与项目地位置关系

飞机起飞脱离跑道进入起飞爬升面,假设以固定爬升角度飞行,飞行15km时,高度要求达到 3 000m,飞机起飞速度为200～300km/h。速度按240km/h计算,到达项目地中点时高度约640m。

飞机准备着陆进入进近面,在距离机场15km时,高度在600m,假设以固定斜率下降,飞机降落速度为240～300km/h,速度按240km/h计算,到达项目地中点时高度约128m。

飞机到达机场上空进入等待航线,等待航线从低往高分层呈螺旋形层层叠起,每一层高度间隔300m,最底层离地高度为600m,最多可达10层,高度在3 300m。

3.2 视野范围的水平距离确定

人的垂直视野,假定标准视线是水平的,定为0°,则最大视区为视平线以上50°和视平线以下70°。实际上人的自然视线是低于标准视线的,在松弛状态中,坐着的自然视线偏离标准视线38°。当飞机飞临本项目地上空附近,在起飞爬升阶段,到达项目地中点时高度约640m,距离飞机垂直下方820m以外的区域可以进入视野；在着陆进近阶段,到达项目地中点时高度约128m,距离飞机垂直下方164m以外的区域可以进入视野(图4)。假设眼球及头部不动,人眼水平视野为120°,当飞机在640m高时,可看到820m以外、水平范围3 600m以内的区域,图5、图6中,粉色区域为西一跑道飞机上的视野范围,蓝色区域为西二跑道上飞机上的视野范围。由图5可以看出,项目地基本不在松弛状态的垂直视野范围,只有低头俯视才可看到项目地景观。当飞机在128m高时,可看到164m以外、水平范围730m以内的区域(图6)。由图6可以看出,项目地处于人眼松弛状态下垂直视野范围内。以上分析是基于飞机处在项目地南北向中点位置的飞机高度计算的,由于其视野范围是随飞机飞行动态前移的,因此可以看到项目地景观。(飞机位于项目地北端,高度较低,视点离飞机更近,飞机位于项目地南端,高度较高,视点离飞机更远,因此ab,a′b′,cd,c′d′线不平行于飞行路线,由于差距不大,在此忽略不计)。当飞机处于等待航线上,呈弧线形飞越项目地上空,不考虑云层影响,越高看到的范围越大,而且此时飞机飞行平稳,乘客更愿俯视地面景观,因而可以清晰看到项目地全景。

图4 垂直视野松弛状态下飞行高度与可视范围的关系

图5 垂直视野松弛状态下起飞爬升阶段可视范围

图6 垂直视野松弛状态下进近阶段可视范围

3.3 动态过程中项目地景观可视范围确定

动态过程中景观敏感度显著弱化。根据相关研究成果,速度为240km/h时,清晰辨认景物的最大距离为1 600m,最小距离为100m；速度为420km/h时,清晰辨认景物的最大距离为 2 620m,最小距离为175m。当人眼低头俯视时,在飞机处于起飞爬升阶段,到达项目地南北向中点上空,速度为240km/h,视线直线距离是1 040m；处于着陆进近阶段,速度为240km/h,视线直线距离是210m,均在可清晰辨认该项目地景观距离范围内。当飞机处于等待航线时,速度是425km/h,按420km/h计,飞机与该地块的最近距离是在项目地附近上方且处于第一层等待航线,距离为600m,大于清晰辨认景物的最小距离175m的要求,飞机处于其他等待航线层或离项目地较远,与该地块直线距离在2 620m以内时可清晰辨认该地块景观(此分析是在天气状态良好情况下的理论值)。

由于人处于运动状态时,至少需要5s的注视时间才能获得景物的清晰印象[11]。当飞机处于爬升和进近阶段,5s中飞行300m,飞行路线基本沿绿地南北向行进,项目地南北向全长2 400m,飞越上空时间约40s,在等待航线阶段,飞机沿椭圆形路线顺时针飞行,飞行一圈是240s,分析其飞行路径,该项目地至少有60s的时间处于视野范围内,均满足获得景物清晰印象的时间。

3.4 树种选择

树种选择主要考虑了以下7方面因素:图案组织尽量选择色彩鲜艳、对比强烈的色叶树或开花树种,增强图案的可识别性；图底选择同一树种且与图案组成树种有异,以明确图底关系、突出图案效果；减少植物种类,保证图案清晰、简洁；选择有季相变化的树种创造出四维空间,体现其随时间变化之美；增加常绿树比例,起到减少噪音的作用；尽量选择当地树种和引种多年已适应北京地区气候的常用绿化树种,既可表现其历史记忆和地域特色,同时因其适应性强,确保其具有良好的长势,保证图案效果；少用带浆果植物和带籽地被植物,减少鸟类食源植物和栖息地,保证飞行安全。基于以上考虑,本项目选用油松(PinustabuliformisCarr)、白皮松(PinusbungeanaZucc.ex Endl.)、金叶榆(UlmuspumilaL cv‘Jinye’)、元宝枫(AcertruncatumBunge)、梧桐(FirmianasimplexW.F.Wight)、栾树、国槐、金叶国槐(Sophorajaponicacv.jinye)白蜡、紫叶李(PrunusCerasiferaEhrhar f.atropurpurea Jacq.)、山桃、碧桃(AmygdaluspersicaL.var.persicaf.duplexRehd.)、迎春(JasminumnudiflorumLindl.)、马蔺(Firmianasimplex(Linnaeus) W.Wight)、紫花地丁(Violaphillipina)。

3.5 绿化景观空间布局效果

根据地块平面形状,运用不同树种搭配,组成8个不同大小的同心圆环和7个同样大小的圆形。最大的同心圆环直径350m,最小的同心圆环直径110m,圆形直径70m,抽象模拟凤尾,构成整个图案的主体单元。同心圆环选用紫叶李、山桃、油松、金叶榆、元宝枫、金叶国槐、国槐,圆心种植梧桐,蕴含“凤栖梧桐”之意。根据同心圆环大小不同,最大的同心圆环选用6种树种组成6环,最小的同心圆环选用3种树种组成3环,每环为同一种树,常绿乔木最少4圈,环宽达到16m；落叶乔木最少4圈,环宽达到20m,利用常彩树种、常绿树种和有季相变化的树种间隔配置。圆形图案由于直径较小,每圆选用单一树种白皮松或紫叶李。另外环绕15个主体单元图案,设计了流畅曲线形作业道,作业道两侧种植迎春、碧桃、油松强化曲线线形,曲线宽度28m,利用其将各主体单元和6个地块联系在一起,共同构成了“凤翎起舞”的整体图案。图底选用一种树种白蜡,选用同一树种是为确保其颜色、质感单一,以形成鲜明的图底关系(图7,图8)。另外,组成同心圆环和圆形图案的树木采用环状种植,图底树木采用成行成排列植,以形成不同肌理的对比。

图7 “凤翎起舞”效果图

注:图片源自奥维地图下载

3.6 方案模拟分析

为验证项目地景观的可视性,利用SU模型模拟飞机飞行过程中水平视线120°范围内观察到的项目地景观,图9、图10是西一跑道上的飞机在起飞爬升和进近阶段飞行到项目地南北向中点往西看到的景观印象；图11、图12是西二跑道上的飞机在相同情况下往东看到的景观印象；图13是等待航线上的飞机飞临项目地上空600m高时往北看的景观印象；图14是等待航线上的飞机在项目地南侧某点1 200m高空看到的景观印象。

图9 西一跑道起飞爬升阶段俯视效果

图10 西一跑道进近阶段俯视效果

图11 西二跑道起飞爬升阶段俯视效果

图12 西二跑道进近阶段俯视效果

图13 等待航线上项目地上空600m高度俯视效果

图14 等待航线上某点1 200m高度俯视效果

4 结论与建议

本项目地位于机场起降区域,设计采用大地艺术手法创造飞机上俯视的第五立面景观。利用民航理论确定不同飞行阶段飞机与项目地的位置关系、人眼视野范围、动态过程中地面景观的可视范围,以此指导设计,并利用SU模型模拟验证,确保能在飞机上看到地面图案效果。

随着城市建设和航空事业的发展,从空中俯瞰城市第五立面的机会越来越多,北京也提出了大力加强城市第五立面建设的要求。从建筑角度提出的美化屋顶和加强屋顶绿化建设、从规划角度提出的建设城市肌理的理论研究和创新实践日益增多。在改善生态环境、加强生态文明建设的今天,园林绿化景观建设日益受到重视,绿化面积不断扩大,绿化质量不断提高,但如何提升城市第五立面绿化景观建设效果的研究相对滞后。大地艺术作为景观设计的一种表现方法,具有崇尚自然、注重生态、寓意深刻、尺度特殊等鲜明特性,其独特魅力在城市第五立面绿化建设中必将发挥极大的作用(图15)。

注:图片源自奥维地图下载

高空俯视大地艺术有静态观赏和动态观赏两种,动态观赏应进行动态景观敏感度分析。在设计中根据有关研究确定了速度不同时,清晰辨认景物的最大、最小距离。但是不同速度下,可以清晰辨认的景物尺度和人眼的视野范围有所不同。速度越快,可以清晰辨认的景物尺度越大,视野范围越小。国内这方面的研究仅限于车速对司乘人员视觉特性的影响,目前没有飞行状态下图案可以被清晰辨认的最大、最小尺度和视野范围的研究数据。上述案例中,同心圆的最大、最小直径；圆环和曲线的最小宽度都应依靠研究数据确定。设计选用同心圆最大直径320m,最小直径200m,最小圆环宽度16m,曲线宽度28m,仅仅是经验值,在保证图案各部分比例协调的情况下尽可能增大其值,同时选用不同树种、不同颜色,以期通过增加质感和色彩的对比以满足视觉效果。由于目前缺少数据研究支撑,今后将增加飞行速度对景观视觉敏感度方面的研究。

大地艺术中的景观设计,植物是最重要但并不唯一的景观设计元素,地形、水体、道路、铺装广场和构筑物小品都可能成为艺术图案中的一部分。而且有些绿地既要满足俯视观赏需求,又要满足人们能够进入其中休闲游憩的功能,这就要从平面造型和立体空间两方面考虑。由于本项目为平原造林,仅涉及种植和作业道设计,今后将纳入更多的景观元素进行大地艺术设计的实践。