基于数据分析的城市色彩规划方法

柏志强（贵州大学建筑与城乡规划学院，贵州贵阳550025）

在近几年城市建设当中，色彩规划逐渐受到了人们的重视。在当前城市色彩规划的过程中，大部分在具体实施中都是将地理学当中与色彩相关的内容作为基础，并始终按照色彩要素分析、色彩区域定位、区域色彩控制的流程，完成对各个城市的色彩规划[1]。但在规划实施过程中，仍然存在诸多问题，从而无法达到预期的规划效果。例如规划色彩的研究对象较多，城市色彩包含了颜色的本身，同时也包含了不同城市、地区本身的人文因素与自然地理环境因素。因此在对色彩规划时需要充分考虑到各种因素的影响，从而实现对城市整体面貌的精准表达。同时，大部分城市色彩规划都是将色彩分析作为主要内容，缺少了定量的研究[2]。当前几乎所有色彩规划都制定了相应的推荐色谱，但目前并没有一种统一的色谱研究方法。因此也没有相应的调研数据库形成，导致后续色彩规划的难度进一步提高。因此，基于当前城市色彩规划存在的问题，本文引入数据分析理论，对其进行更加深入的研究。

1 基于数据分析的城市色彩规划方法设计

1.1 基于数据分析的色谱模型制定

通过相关调查可知，除了部分具有一定争议的城市节点和地标性建筑以外，在城市中大部分人对城市的普通建筑结构在色彩品质上的优劣感受是相同的，对于两类不同色彩的具体区分很难精准地把握[3]。因此，针对这一问题，本文使用数据分析方法，通过数据分析手段，对色彩之间的差异进行辨别。以某城市为例，选择具有代表性的颜色，包括红色、黄色、绿色、紫色、蓝色、红黄色、蓝紫色、黄绿色等，对不同色彩的色相值进行统计，详见表1。

从表1中不同颜色对应的出现数量可以得出两个基本特征：首先，在高品质基调色彩当中几乎不存在蓝色、绿色、紫色、红紫色等颜色，说明如果将这一部分色彩作为城市的主体色，会出现问题，应当限制其使用范围[4]。其次，在被统计的色相当中，出现了红色、黄色、黄绿色等颜色，但无论是在高品质色相当中，还是在低品质色相当中，红色与黄色的占比均明显高于其他色相。这一特点在我国大部分城市当中都具有相似特征。说明红色与黄色是构成城市基调的主要颜色，并且应当被鼓励出现在城市建筑当中。

表1 某城市高品质与低品质色相对比

通过对上述城市色彩规划中的色相进行分析后，将其作为基础对色谱模型进行构建。色彩色谱是由各种不完全独立的色调组成的图谱。因此，如果不对色谱图进行处理，就不能直接应用于城市色彩规划。本文在构建色谱模型时，采用色彩相关分析原则，对色相要素进行叠加，并将色彩视觉认知度P小于0.5的色相归类为无色；将P在0.5～2范围内的色相归类为低彩色；将P在2～5范围内的色相归类为中彩色；将P大于5的色相归类为高彩色，得到基于数据分析的色谱模型（如图1所示）。

图1 基于数据分析的色谱模型图

同时，根据已确定的色相组群明度，以及彩度的范围，能够对其他色相值进行重新审视，将表1中的数据带入到色谱模型当中后，红色、红黄、黄、黄绿等颜色明度和彩度区间都不相同。其中黄色属于中彩度高明度色相，具有较好的品质。但其他上述界定的高品质色相并没有与黄色在相同范围内[5]。在实际应用中，完成对上述模型的构建后，再将模型当中每个组群对应的色彩进行还原，最后得出针对不同城市的基调色推荐色谱。

1.2 获取城市基点色彩

将本文上述构建的基于数据分析的色谱模型作为依据，对城市基点色彩进行获取，获取来源不一定为城市当中重要的建筑结构或地标性建筑，其色彩应当是现状色彩当中存在量最大的，并且能够给观者带来舒适感的色彩。色彩本身应当具备一定的地域文化特征，从历史保护的角度分析，对于城市当中历史保护建筑，应当保持其原本的色彩面貌，并在其周围建筑上，选择从历史建筑上提取到的色彩作为点缀，以此形成新建筑与历史建筑的颜色呼应。与此同时，在对城市新建区域的色彩规划时，需要考虑到基点色彩所在区域范围内的功能性特征，并将地域情况与城市空间结构相关联。根据不同城市的地域文化特色，以及城市色彩的时代性，综合确定基点色彩。

在对基点色彩获取时，由于当前并不存在中国颜色体系，因此需要对不同空间中的色彩进行转换。当前数据分析软件能够识别的常见色彩体系包括RGB和HSV，两种色彩体系都是从光源色的加色模式，对不同色彩进行描述。为方便城市色彩规划的具体应用，实现两个色空间之间的自由转换，假设（r，g，b）表示为颜色红、绿、蓝的坐标，其对应的取值范围为[0,1]。假设max表示为（r，g，b）的最大值，min表示为（r，g，b）的最小值，为在HSV色空间上找到（r，g，b）对应的数值，则以其中红色为例，得出如下公式：

公式（1）中，r'表示为在HSV色空间当中的红色坐标。按照上述计算思路，可对不同色空间的色彩进行相互转换，以此确保最终获取到的城市基点色彩统一。

1.3 城市色彩边界及色彩区域划分

将城市本身的自然特征条件作为依据对城市色彩进行边界划分，任何城市都需要根据其所在区域的自然环境条件对色彩进行约束。对于自然环境区域的划分中，自然形成的色彩需要与区域要素的色彩划分出明显的界限。对于城市的行政和功能区域而言，对其色彩边界划分时，需要根据行政区具体的空间面积以及功能区域未来的发展进行分区。这部分的分区方式与上一种边界的特征，不需要明显地体现。对于一个城市的整体结构，其色彩分区应当包括区域以及区域之间的边界，以及区域与自然环境之间的边界。在色彩边界上存在与色彩基点相似参数化特征的色彩，并在城市的特殊边界例如河岸、城市绿化等边缘形成边界。同时，边界的色彩需要与自然环境相协调。因此，需要将边界上要素色彩作为城市色彩当中的一个参数，结合本文上述构建的模型，在参数对应的色彩范围内进行选择，完成对城市色彩边界和区域的划分。

2 对比实验

本文通过上述论述，从理论角度方面实现了对基于数据分析的城市色彩规划方法的设计。为进一步验证该方法在实际应用中的效果，选择将其与常规城市色彩规划方法应用到相同的城市规划建设当中，对两种规划方法的理论与实践层面的区别进行探究。两种方法在实际应用中，均能够对城市色彩的主色调进行准确选择，因此本文综合其特点以及实验结果的直观性，选择将两种规划方法，分别在各个区域上对色彩的量化控制作为评价内容。假设某城市区域范围内主色调当中，共包含五种不同的色度颜色，将其分别标号为RGB01、RGB02、RGB03、RGB04和RGB05。选择将五个不同色度颜色的规划面积总和作为对比指标，已知该城市区域标准要求的五个色度颜色的规划面积分别为125.1km2、96.3km2、97.3km2、84.6km2、103.4km2。分别利用两种规划方法对其进行实际应用，并将规划完毕后，上述五个不同色度颜色的总面积进行计算，并将其与标准规定当中面积进行对比，将其差值作为量化控制误差记录（详见表2）。

表2 两种规划方法实验结果对比表

根据表2可知，本文的规划方法量化控制误差与传统规划方法的量化控制误差相比明显更小，说明本文的规划方法在实施时，能够对城市色彩进行有效的量化控制，并且在实际应用中能够针对城市总体到片区，再到街道、建筑等分层级进行量化控制，局部色彩的控制是充分服从整体效果的。因此，通过对比实验证明，本文提出的基于数据分析的城市色彩规划方法在实际应用中能够实现对色彩的有效量化控制，理清各个颜色机构与城市区域范围之间的逻辑关系，达到常规规划方法无法达到的效果。

3 结语

对于具有明显历史特征的城市而言，其主色调的管理和控制是十分必要的，合理的色彩规划能够实现对城市特色的延续和强化。因此，本文基于城市色彩管控需要，结合数据分析提出一种全新的规划方法，并通过实验验证的方式，证明了该方法能够达到常规规划方法无法达到的效果，将该方法应用到各个城市或地区当中可为其色彩规划提供参考。