基于地理設(shè)計理念的新型城市設(shè)計思路探索

管雯君 陳汭新

(佛山市城市地理信息中心，佛山 528000)

1 地理設(shè)計的概念和產(chǎn)生背景

1.1 地理設(shè)計的概念

地理設(shè)計(Geodesign)是一種設(shè)計和規(guī)劃方法，這種方法將設(shè)計方案的創(chuàng)作與基于地理環(huán)境分析、系統(tǒng)思考和數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的影響分析模擬耦合在一起，是設(shè)計與地理學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，是對這個世界的一種基于科學(xué)理念的干預(yù)方式，它是種既存的觀念，也是一種新的創(chuàng)見［1-3］。

1.2 產(chǎn)生背景

2008 年以來，地理設(shè)計(GeoDesign)成為國外規(guī)劃設(shè)計和GIS 領(lǐng)域的熱門話題，其基本思想是“將地理分析帶入設(shè)計流程，使最初的設(shè)計草圖可即刻進(jìn)行適用性評價”，其重點在于“在設(shè)計流程中掌握并運用地理信息”，而不僅限于前期的分析和對設(shè)計的事后評估。地理設(shè)計的近代淵源被認(rèn)為是麥克哈格(Ian McHarg)所著的《設(shè)計結(jié)合自然》，該書提出“設(shè)計應(yīng)充分考慮社會與自然問題”，并通過引入多學(xué)科研究方法，創(chuàng)建出一套完整的景觀和規(guī)劃設(shè)計工作方式。2008 年在美國召開的“GIS 與設(shè)計中的空間概念”會議首次提出地理設(shè)計的概念。2010 年，首屆“地理設(shè)計峰會”在美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司(下稱ESRI)總部召開，到2013 年已舉辦四屆，成為推動地理設(shè)計發(fā)展的最重要的學(xué)術(shù)會議。最早的地理設(shè)計工具是ESRI 在20 世紀(jì)90 年代初發(fā)布的ArcCad，目前較成熟的工具是ESRI 在2006 年發(fā)布的ArcGIS 擴(kuò)展模塊ArcSketch。地理設(shè)計處于設(shè)計與地理信息系統(tǒng)的綜合交叉區(qū)域，在信息化時代，地理信息系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)和分析優(yōu)勢將對城市規(guī)劃領(lǐng)域造成重大影響，它在包括城市設(shè)計在內(nèi)的多個尺度的設(shè)計領(lǐng)域有著廣泛的前景［4-5］。在“新常態(tài)”的背景下，傳統(tǒng)的從二維到三維城市設(shè)計的編制技術(shù)將逐漸向二三維實時同步設(shè)計轉(zhuǎn)變。

2 地理設(shè)計的技術(shù)體系

2.1 技術(shù)特點

(1)實時三維場景作業(yè):三維場景作業(yè)是一種呈現(xiàn)潛在設(shè)計思維最直觀的方法，即設(shè)計師可以在真實的三維地理場景中添加道路或者建筑(圖1)，建筑和道路可以直接在模型庫中獲取，對于設(shè)計方案可以隨時保存和修改。

圖1 三維地理設(shè)計操作界面示意圖

(2)空間分析模型:對于三維的城市設(shè)計方案可以實現(xiàn)實時瀏覽和漫游，實現(xiàn)任意視角觀察和調(diào)整，可以對建筑的屬性進(jìn)行查詢并進(jìn)行各種空間分析，如日照分析、建筑高度分析等等(圖2)。

圖2 實時模型日照分析示意圖

(3)快速回饋機(jī)制:快速的回饋草圖方案的效能，將使設(shè)計師或規(guī)劃師盡快的調(diào)整方案的合理性，可以將多個方案進(jìn)行同屏對比分析(圖3)，它意味著提供更多頭腦風(fēng)暴協(xié)作時有助討論與決策的有效信息。

(4)支持二三維一體化設(shè)計的運作方法:可以在原有二維圖紙(如控制性詳細(xì)規(guī)劃)的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維城市設(shè)計，實現(xiàn)二三維聯(lián)動的成果展示平臺，使二維土地利用規(guī)劃和三維城市設(shè)計方案有效結(jié)合起來(圖4)，使城市設(shè)計方案更容易得到實施和展現(xiàn)。

2.2 技術(shù)框架

“四類人、六模型、三循環(huán)”的體系框架(圖5)。

“四類人”明確了參與地理設(shè)計的相關(guān)人員，包括:

(1)本地居民:他們扮演兩個基本角色，一是提出地理設(shè)計的基本需求，二是審核最終設(shè)計方案帶來的影響;

(2)地理科學(xué)家:包括自然和社會科學(xué)家在內(nèi)，諸如地理學(xué)家、水文學(xué)家、生態(tài)學(xué)家以及經(jīng)濟(jì)和社會學(xué)家等;

(3)規(guī)劃設(shè)計人員:包括規(guī)劃師、城市設(shè)計師、風(fēng)景園林師、建筑師、土木工程師等;

(4)信息技術(shù)人員:包括信息處理及地理信息科學(xué)(GIS)應(yīng)用專家等［6］。

“六模型”明確了地理設(shè)計必須回答六個問題，包括:(1)表達(dá)模型:如何描述研究區(qū)域?在內(nèi)容、空間和時間上描述所研究的區(qū)域;(2)運作模型:研究區(qū)域如何運作?明確要素間相互的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系;(3)評估模型:研究區(qū)域是否工作正常?評估研究區(qū)域的現(xiàn)行狀態(tài);(4)變化模型:如何改變該研究區(qū)域?確定何時、何地、通過什么政策和行動進(jìn)行改變;(5)影響模型:改變提案將如何對該區(qū)域造成影響?預(yù)測改變可能導(dǎo)致的結(jié)果;(6)決策模型:如何對該區(qū)域進(jìn)行改變?解答應(yīng)該如何被改變。

圖3 多方案同屏分析示意圖

圖4 二三維同步設(shè)計示意圖

“三循環(huán)”明確了地理設(shè)計的完整過程，包括(1)自上而下順向循環(huán)一:從表達(dá)模型到?jīng)Q策模型，回答為什么要開展此項研究;(2)自下而上逆向循環(huán)二:從決策模型到表達(dá)模型，回答怎樣開展此項研究;(3)自上而下順向循環(huán)三:從表達(dá)模型到?jīng)Q策模型，回答做什么、在哪里、何時做的問題。

圖5 地理設(shè)計應(yīng)用框架示意圖

3 新型三維地理設(shè)計與傳統(tǒng)城市設(shè)計的區(qū)別

3.1 設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的城市設(shè)計是在二維的基礎(chǔ)上形成修建性詳細(xì)規(guī)劃方案，再根據(jù)相關(guān)規(guī)劃的要求將二維的設(shè)計方案圖紙轉(zhuǎn)換成三維的效果圖紙并附上城市設(shè)計導(dǎo)則(圖6)。而三維地理設(shè)計是在三維的地形地貌場景中加入三維建筑模型進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計的場景更加直觀、真實，對于現(xiàn)狀的道路、邊界、節(jié)點、標(biāo)志物等城市要素把握更加準(zhǔn)確［7-8］。

3.2 技術(shù)平臺的轉(zhuǎn)變

對于傳統(tǒng)的城市設(shè)計，設(shè)計階段主要還是在圖紙和CAD 軟件中進(jìn)行操作，后期的效果圖和三維的視頻動畫往往是依賴另外的技術(shù)平臺，對于設(shè)計方案不能做到同步修改和更新。屬于“一次性城市設(shè)計”的范疇，這樣的技術(shù)平臺往往經(jīng)不住反復(fù)的推敲，與二維的控制性詳細(xì)規(guī)劃往往會產(chǎn)生沖突，可實施性較差。新型三維地理設(shè)計可以實現(xiàn)二三維聯(lián)動的設(shè)計環(huán)境，其技術(shù)平臺是基于GIS 的二次開發(fā)軟件，相比CAD 而言能容納海量的數(shù)據(jù)，能實現(xiàn)二三維一體化設(shè)計和實時動態(tài)更新，使城市設(shè)計不僅僅局限于空間表達(dá)，能夠滿足規(guī)劃管理和建設(shè)實施的要求。

3.3 成果表達(dá)的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的城市設(shè)計方案的成果表達(dá)往往局限于效果圖和設(shè)計導(dǎo)則，表達(dá)的信息量十分有限，難以實現(xiàn)信息共享［9］。而三維地理設(shè)計可以將成果直接放入三維設(shè)計系統(tǒng)，隨時隨地可以多維度地實時觀察設(shè)計成果，實現(xiàn)多方案對比、建筑屬性查詢等功能，用戶可以根據(jù)需求任意從系統(tǒng)中截取效果圖片或者任意設(shè)置路徑將相應(yīng)三維動畫視頻導(dǎo)出，能滿足信息共享和動態(tài)更新的需求。

4 結(jié)語

地理設(shè)計(Geodesign)的宗旨在于從學(xué)術(shù)上打破地理學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)、景觀設(shè)計學(xué)、建筑學(xué)等學(xué)科之間的界限，并從技術(shù)上對城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計所面臨的問題提出解決方法［10］。在當(dāng)今中國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入“新常態(tài)”的背景下，城市設(shè)計即將進(jìn)入嶄新的信息化時代，此時地理設(shè)計(Geodesign)的出現(xiàn)是一種適時的契機(jī)，它將為我們解決城市設(shè)計中的諸多問題提供一個行之有效的方法論。然而，未來城市設(shè)計如何更好地結(jié)合地理信息和計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計手段的真正創(chuàng)新和實踐，值得規(guī)劃師更深入去探討和鉆研。

圖6 傳統(tǒng)城市設(shè)計過程示意圖

圖7 三維地理設(shè)計過程示意圖

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［4］朱雪梅主編.城市設(shè)計在中國［M］.華中科技大學(xué)出版社，2009.

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［7］徐苗.城市意象的秩序和意義［J］.規(guī)劃師，2003，19(53).

［8］張楠.城市故事論——一種后現(xiàn)代城市設(shè)計的建構(gòu)性思維［J］.城市發(fā)展研究，2004，11(5).

［9］劉宛.城市設(shè)計實踐論［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006

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