基于GIS平臺(tái)的城市建筑高度控制初探——以貴州省湄潭縣為例

王婧逸，向穎，楊光（重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，重慶　400045；中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京　00044）

基于GIS平臺(tái)的城市建筑高度控制初探——以貴州省湄潭縣為例

王婧逸1，向穎2，楊光1
（1重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，重慶400045；2中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100044）

城市建筑高度控制對(duì)城市風(fēng)貌和空間形態(tài)的塑造至關(guān)重要，GIS（地理信息技術(shù)）是一種可定量為城市高度提供控制依據(jù)的重要技術(shù)手段。貴州省湄潭縣中心城區(qū)核心地塊城市設(shè)計(jì)以GIS為平臺(tái)，構(gòu)建“因子評(píng)價(jià)+模型修正”的高度評(píng)價(jià)體系，對(duì)城市建筑高度進(jìn)行控制，從而探討GIS技術(shù)在城市物質(zhì)形態(tài)三維空間塑造的運(yùn)用。

城市高度控制；單因子評(píng)價(jià)；多因子綜合評(píng)價(jià)；GIS；城市風(fēng)貌；空間形態(tài)

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2015.02.035

0　引言

城市建設(shè)的高度控制是城市設(shè)計(jì)中控制城市風(fēng)貌和空間形態(tài)的重要手段之一，一般是在城市總體設(shè)計(jì)的控制之下，通過一些定量定性的技術(shù)手法確定某一區(qū)域的建筑高度范圍，再綜合藝術(shù)審美、市場(chǎng)調(diào)整、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方因素，綜合得到優(yōu)化后的城市三維空間，實(shí)現(xiàn)人工建筑與自然山水和諧共生的美好城市形象。

國(guó)外對(duì)城市建筑高度控制的技術(shù)手段的關(guān)注多集中在眺望景觀視線和城市天際輪廓線兩方面。英國(guó)1938年就開始對(duì)倫敦圣保羅大教堂及倫敦大火紀(jì)念塔周邊環(huán)境進(jìn)行高度控制，提出了戰(zhàn)略性眺望景觀保護(hù)的政策和程序；法國(guó)巴黎運(yùn)用紡錘形（視域扇面法）控制對(duì)建筑的高度進(jìn)行控制，并將其納入法定城市規(guī)劃的法律規(guī)范中；德國(guó)斯圖加特市對(duì)高層建筑布局進(jìn)行專項(xiàng)規(guī)劃，對(duì)建筑密度、建筑層數(shù)、高度和屋頂坡度等指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)控制［1］。

目前國(guó)內(nèi)比較常用的有視線分析、多因子評(píng)價(jià)和綜合分析。視線分析一般以景觀要素的視覺分析為依據(jù)，通過對(duì)城市重要視覺平臺(tái)、視線點(diǎn)、視線通廊、天際輪廓線等重要控制因素進(jìn)行分析研究，從而對(duì)控制區(qū)域或建筑高度進(jìn)行劃分；多因子評(píng)價(jià)法是提取某一城市或地區(qū)高度控制的重要評(píng)價(jià)因素影響因子（如歷史文化、道路容量、區(qū)域環(huán)境、城市形象等），賦予權(quán)重值并建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和體系，得到高度分區(qū)的擴(kuò)展模型；綜合分析法運(yùn)通常結(jié)合視線分析、多因子評(píng)價(jià)、空間模擬等多種控制方法對(duì)樣本進(jìn)行分析，得到比較全面周詳?shù)母叨瓤刂祁愋停ū?）。

表1　國(guó)內(nèi)部分城市高度控制方法

可以看出，國(guó)內(nèi)對(duì)城市高度控制的基本原則大多還是從景觀美學(xué)的效果出發(fā)，在感性的層面確定城市高度的控制，在定量引導(dǎo)上尚缺乏一定的理性技術(shù)支持，如僅憑借主觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行高度分析，其結(jié)果往往是圖面效果尚佳但實(shí)際結(jié)果差強(qiáng)人意。而隨著城市發(fā)展與建設(shè)要求的日益提高，GIS（地理信息系統(tǒng)）的切入可以在一定程度上彌補(bǔ)城市高度控制在精準(zhǔn)性、明確性方面的缺陷。GIS平臺(tái)通過充分采集、管理、分析城市中地形、建筑、景觀等要素，打破二維空間的束縛，用數(shù)字信息將空間物質(zhì)真實(shí)還原，通過模擬的三維模型進(jìn)行建筑高度分析控制，從而使規(guī)劃更加精確化、合理化。本文以GIS技術(shù)為平臺(tái)，《貴州省湄潭縣中心城區(qū)核心地塊城市設(shè)計(jì)》為例，通過對(duì)湄潭縣城的城市建筑高度控制，探討GIS技術(shù)在城市物質(zhì)形態(tài)三維空間塑造的運(yùn)用。

1　項(xiàng)目概述

湄潭縣城位于貴州省北部，遵義市東南部，是中國(guó)著名茶鄉(xiāng)和西南地區(qū)重要綠色產(chǎn)品生產(chǎn)基地。本案例是在 《湄潭縣縣城總體規(guī)劃 （2010-2030）》（以下簡(jiǎn)稱總規(guī)）的指導(dǎo)下，對(duì)總規(guī)所確定縣城中心城區(qū)核心地塊進(jìn)行研究，包括老城區(qū)、中國(guó)茶城組團(tuán)、中城組團(tuán)、西城片區(qū)的中心片區(qū)、糧管所組團(tuán)、南江組團(tuán)的部分區(qū)域，規(guī)劃面積約為5.52km2。梳理現(xiàn)狀，目前規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)的建筑面臨的問題要表現(xiàn)在以下三點(diǎn)。

1.1顯山露水的自然環(huán)境不夠突出

湄潭縣城坐落在茶山中，湄江河穿城而過，依山傍水的山水格局是縣城得天獨(dú)厚的自然條件。城市可形成以湄江河為底界面、人工建筑為主體界面、背景山體為自然界面的層次分明的天際輪廓線。但就現(xiàn)狀而言，湄潭縣城城市輪廓線單調(diào)失序，豎向起伏平緩，前后層次不明，城區(qū)和山水的對(duì)話不足。如何進(jìn)行高度規(guī)劃控制，使城市的天際線起伏優(yōu)美生動(dòng)自然，與山水融為一體，是本次規(guī)劃需重點(diǎn)解決的問題。

1.2高層建筑布局缺乏規(guī)劃，影響舊城風(fēng)貌

城市的發(fā)展推動(dòng)了湄潭縣城的建設(shè)，近年來(lái)，湄潭縣城涌現(xiàn)出不少高層建筑，在以低層、多層建筑為主的舊城區(qū)呈現(xiàn)孤點(diǎn)式、散亂的布局狀態(tài)，對(duì)傳統(tǒng)的縣城風(fēng)貌構(gòu)成威脅。如何化解從城市拓展與轉(zhuǎn)型時(shí)期的矛盾，高效配置城市空間資源，集約用地，協(xié)調(diào)新城與老城的關(guān)系，成為湄潭縣另一個(gè)亟待解決的問題。

1.3濱水空間建筑高度缺乏引導(dǎo)

湄潭縣城沿著湄江河帶狀延伸發(fā)展，因此濱水走廊的景觀變得尤為重要。而現(xiàn)狀湄江河兩岸建筑高度參差不齊，建筑風(fēng)格缺乏統(tǒng)籌，城市的開放空間、親水平臺(tái)、景觀視線尚缺乏周全的考慮。再加上濱水空間是城市土地利用價(jià)值較高的地區(qū)，在日后的城市建設(shè)中，勢(shì)必面臨著高強(qiáng)度的項(xiàng)目開發(fā)，若不對(duì)濱水區(qū)的建筑高度加以引導(dǎo)控制，則難以形成尺度宜人的濱水空間和良好的城市輪廓。

綜上所述，科學(xué)、合理地對(duì)城區(qū)內(nèi)部建筑高度進(jìn)行控制，使其既能和諧地融入山水格局，又能統(tǒng)籌老城的風(fēng)貌，并有效促進(jìn)新城的建設(shè)和發(fā)展，對(duì)湄潭縣的生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展都有重要意義。

2　湄潭縣建筑高度控制方法體系的技術(shù)路線

本次研究在結(jié)合上述湄潭縣建筑高度的主要問題的基礎(chǔ)上，以GIS為平臺(tái)，結(jié)合上位規(guī)劃和城市山水格局，提出“因子評(píng)價(jià)+模型修正”的評(píng)價(jià)體系（圖1）。

圖1　“因子評(píng)價(jià)+模型修正”的評(píng)價(jià)體系

首先，在城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)，剔除出已經(jīng)建成的且質(zhì)量較好的地塊，其余可建設(shè)用地納入建筑高度的控制范圍（圖2）。其次，綜合分析現(xiàn)狀的區(qū)位、歷史、文脈、交通、生態(tài)等因素，選定建筑高度的影響因子，并分別針對(duì)影響城市高度建設(shè)的因子進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)，進(jìn)行單因子的修正，綜合單因子因素，得到多因子的打分和高度分布。最后，在高度理論值確定的基礎(chǔ)上，加入城市現(xiàn)狀的經(jīng)濟(jì)發(fā)展訴求以及自上而下的規(guī)劃要求，對(duì)其他的局部影響因素，包括生態(tài)安全等原則，在空間上對(duì)基準(zhǔn)模型進(jìn)行論證及修正，最終得到適宜的高度評(píng)價(jià)值。

圖2　可進(jìn)行開發(fā)控制范圍示意圖

3　湄潭縣建筑高度控制

3.1影響因子的選定

湄潭縣有不少歷史文化遺產(chǎn)，如茶文化中心、“天下第一壺”建筑、浙大廣場(chǎng)等。歷史文化因素應(yīng)納入評(píng)價(jià)因子內(nèi)。此外，湄潭縣新城是湄潭縣開發(fā)建設(shè)的一個(gè)新區(qū)，提高土地利用效益，平衡好開發(fā)強(qiáng)度與城市生活品質(zhì)的關(guān)系，也是高度控制關(guān)注的重點(diǎn)，因此與土地開發(fā)強(qiáng)度密切相關(guān)的交通容量、土地區(qū)位、經(jīng)濟(jì)成本等因素也是重要的影響因子。同時(shí)考慮到湄潭縣依山傍水的自然條件，豐富而優(yōu)美的天際輪廓線和顯山露水的建筑輪廓共同組成了城市形象，因此城市形象也納入考核的因子內(nèi)。綜合以上分析，本研究初步形成由文脈、交通、用地性質(zhì)、環(huán)境和城市形象等5項(xiàng)一級(jí)因子和13項(xiàng)子二級(jí)因子構(gòu)成的建筑高度評(píng)價(jià)體系框架（圖3）。

圖3　建筑高度評(píng)價(jià)體系

3.2指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、分值及權(quán)重的確定

本研究客觀地綜合了有關(guān)文化遺產(chǎn)保護(hù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)管理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)科學(xué)研究等領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的經(jīng)驗(yàn)與判斷，確定因子權(quán)重值見表2。

表2　建筑高度指標(biāo)體系

4　城市核心區(qū)建筑高度控制策略

4.1單因子評(píng)價(jià)

4.1.1文脈干擾因子

以當(dāng)?shù)匚奈锉Ｗo(hù)等級(jí)和保護(hù)級(jí)別為主要依據(jù)，對(duì)地塊的文脈因子進(jìn)行評(píng)價(jià)。文物保護(hù)價(jià)值越大，保護(hù)等級(jí)越高的地方，其文脈干擾因子越小，其高度應(yīng)該越低。

4.1.2道路容量因子

以地塊周邊的道路性質(zhì)、道路等級(jí)、道路數(shù)量為依據(jù)，對(duì)地塊的道路容量因子進(jìn)行評(píng)價(jià)。景觀大道兩旁的地塊應(yīng)該控制其高度，對(duì)有兩條道路相交的地塊可以考慮建筑作為地標(biāo)適當(dāng)調(diào)高其高度。

4.1.3用地性質(zhì)因子

以土地的經(jīng)濟(jì)性和交通的可達(dá)性為依據(jù)，對(duì)不同用地性質(zhì)的地塊分別賦值，其中商業(yè)用地最高，為10分，體育用地最低，為2分。

4.1.4環(huán)境干擾因子

以城市的生態(tài)多樣性、地質(zhì)條件、地塊的坡度利用為依據(jù)，對(duì)地塊的環(huán)境進(jìn)行打分。城市的生態(tài)多樣性越好的地方，其環(huán)境干擾因子越小，其高度應(yīng)該越低。

4.1.5城市形象因子

以城市的景觀功能、視線走廊、城市中心區(qū)風(fēng)貌建設(shè)為主要依據(jù)，對(duì)城市地塊的形象進(jìn)行打分。其中三大城市中心為城市的經(jīng)濟(jì)形象的核心展示片區(qū)，分值較高。

4.2多因子綜合評(píng)價(jià)

在 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中將以上評(píng)定的各單項(xiàng)因子分值加權(quán)相加，得到的最后分值為最終評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。整個(gè)數(shù)據(jù)的分布范圍在4.5～9.45之間，按等值法將數(shù)據(jù)分布的范圍劃分八個(gè)等級(jí)：所在等級(jí)越高，高層建筑建設(shè)可能性越大，反之越小。由此最終構(gòu)成了湄潭縣新城的城市高度評(píng)價(jià)體系（圖4、圖5）。

圖4　多因子疊加分析圖

圖5　多因子綜合評(píng)價(jià)圖

5　城市核心區(qū)建筑高度控制的引導(dǎo)及修正

通過以上單因子和多因子的評(píng)價(jià)體系，大體上可以得到一個(gè)初步的建筑高度分區(qū)圖。這個(gè)分區(qū)圖是在GIG平臺(tái)上綜合得到的定量化研究，是一個(gè)較為理想的高度分布方案。但在實(shí)際規(guī)劃工作中，城市天際線的美感和層次感除了和建筑高度有關(guān)，還與實(shí)際建設(shè)情況、規(guī)劃建筑的分布、建筑風(fēng)格、建筑排列方式等因素有關(guān)，因此，基于湄潭縣城的現(xiàn)實(shí)情況，本研究進(jìn)行以下修正。

5.1建筑高度對(duì)上位規(guī)劃的回應(yīng)

城市風(fēng)貌因歷史文脈、用地屬性、建筑風(fēng)格、交通狀況會(huì)呈現(xiàn)不同的風(fēng)格。在本研究中，規(guī)劃區(qū)范圍按照歷史屬性和上位規(guī)劃（《湄潭縣縣城總體規(guī)劃》（2010-2030年）），可分為四個(gè)城市風(fēng)貌片區(qū)：A-老城片區(qū)——原城市中心地帶，規(guī)劃多居住和商業(yè)，建筑風(fēng)格以新中式和中式為主；B-西城及糧管所片區(qū)——規(guī)劃多居住用地，建筑風(fēng)格以現(xiàn)代簡(jiǎn)約風(fēng)為主；C-中心城片區(qū)——規(guī)劃為新城行政、商業(yè)、娛樂中心，以現(xiàn)代風(fēng)格為主；D-南城片區(qū)——規(guī)劃以居住休閑為主，回應(yīng)自然山水面貌，建筑風(fēng)格以現(xiàn)代為主（圖6）。因此，針對(duì)不同的分區(qū)，建筑高度的劃分也應(yīng)有所不同：老城區(qū)綜合發(fā)展，以“保護(hù)為主，改建為輔”，商住結(jié)合，多層、高層均可；西城及糧管所片區(qū)采用復(fù)合空間模式，沿街采用“底商上住”的建筑類型，以多層建筑強(qiáng)調(diào)城市主要視線軸；中心城片區(qū)突出其作為城市新的中心商務(wù)區(qū)的地位，以多高層為主，沿河部分采用高低錯(cuò)落的建筑形式，自然回應(yīng)對(duì)地形的處理；南城片區(qū)以住宅為主，以實(shí)際開發(fā)需求為主。

5.2建筑高度與經(jīng)濟(jì)利益的協(xié)調(diào)

建筑高度和地塊的經(jīng)濟(jì)利益息息相關(guān)。在進(jìn)行建筑高度控制時(shí)，公眾利益和經(jīng)濟(jì)利益是需平衡的重點(diǎn)，往往山水環(huán)境優(yōu)美、交通方便的地段，既是公眾休閑的好去處，也是開發(fā)商青睞的寶地，因此合適的建筑開放強(qiáng)度和方式就尤為關(guān)鍵。湄潭縣城除了有一般的商業(yè)用地、居住用地等普通地塊，還擁有環(huán)境優(yōu)美的濱河地帶和臨山地帶，因此，本研究綜合利益驅(qū)動(dòng)、布局地點(diǎn)、建筑平面形式等因素，對(duì)不同地段的建筑類型分布進(jìn)行控制（表3）。

圖6　不同城市風(fēng)貌的分區(qū)示意

表3　建筑平面形式研究

5.3建筑肌理對(duì)城市空間的影響

建筑高度控制是在豎向上控制城市生長(zhǎng)，但城市的風(fēng)貌空間是三維的，除了垂直方向的控制，水平方向的控制也不可缺少。建筑肌理包括建筑的平面形式、建筑密度、建筑組合方式等，對(duì)城市空間豐富性的塑造也至關(guān)重要：不同的建筑布局會(huì)產(chǎn)生不同的街巷空間、視線通廊，點(diǎn)式高層、板式中低層、低層合院等不同類型建筑會(huì)形成不同的城市輪廓，疏密不一的建筑密度會(huì)影響城市空間聚合程度。因此，本研究對(duì)湄潭縣城的建筑肌理進(jìn)行了研究，提取湄潭縣城四類典型的建筑平面形式，結(jié)合不同地段，對(duì)其進(jìn)行控制和引導(dǎo)，塑造豐富的城市空間環(huán)境（圖7）。

綜上所述，在考慮綜合各項(xiàng)因素的情況下下，本研究得到了最終高度分區(qū)圖（圖7）。整個(gè)規(guī)劃地塊分為6個(gè)高度分區(qū)：一級(jí)地區(qū)，高度評(píng)分為0～4.5分，高度上限不超過12m；二級(jí)地區(qū)，高度評(píng)分為4.5～5.0分，高度上限不超過21m；三級(jí)地區(qū)，高度評(píng)分為5.0～5.5分，高度上限不超過27m；四級(jí)地區(qū)，高度評(píng)分為7.5～9.0分，高度上限不超過60m；五級(jí)地區(qū)，高度評(píng)分為9.0～10.0分，高度上限不超過100m。

圖7　建筑肌理規(guī)劃分布

從高度分區(qū)圖可以看出，濱江老城區(qū)的建筑多以保留的多層為主，除商業(yè)用地外，其余建筑不得超過36m；湄江河新城地區(qū)建筑高度不得超過45m，以多層為主，小高層為輔；“天下第一壺”周邊第一排建筑高度不得超過其基座地面高度。這樣的結(jié)果可以較好協(xié)調(diào)人工建筑與自然山水的關(guān)系，新城與舊城的天際輪廓線可以較為平緩地銜接，并突出了城市的重要景觀節(jié)點(diǎn)（圖8）。

圖8　湄潭縣新城城市高度分布規(guī)劃圖

6　結(jié)論

GIS平臺(tái)的“因子評(píng)價(jià)+模型修正”構(gòu)架原理，其意義在于綜合城市發(fā)展的多種因素，提出了城市豎向發(fā)展的可能性，并通過定量的方式取得了數(shù)據(jù)化的成果，使城市發(fā)展的三維空間更加科學(xué)、客觀和有據(jù)可依。但同時(shí)也應(yīng)注意到，城市的發(fā)展應(yīng)是“技術(shù)+藝術(shù)”的完美結(jié)合。實(shí)際規(guī)劃工作中，特別是山水特色顯著的城市規(guī)劃中，除了應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡\(yùn)用GIS得到城市高度分區(qū)，也應(yīng)充分尊重山水環(huán)境，考慮規(guī)劃結(jié)果的空間藝術(shù)感和自然的和諧關(guān)系，塑造生態(tài)自然的城市形態(tài)。

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Discussion on Urban Building Height Control based on GIS Platform

Urban building height control is vital to urban shape and spatial form，and GIS is an important technical tool for urban height control.The core area design in Meitan county of Guizhou is GIS platform-based，the high evaluation system of"assessment factor+model updating"is established to control urban building height，so GIS technology is applied in three dimension space of urban physical form.

urban height control；single factor evaluation；multiple factors comprehensive evaluation；GIS；urban scape；spatial form

TU929

A

1671-9107（2015）02-0035-05

2014-10-16

王婧逸（1989-），女，重慶人，碩士研究生，主要從事城市設(shè)計(jì)工作。