分形理論在現(xiàn)代園林景觀設計中的應用

王珺潔+于海燕

摘 要：當前隨著科技的不斷發(fā)展和人們對審美需求的日益提升，現(xiàn)代社會對園林景觀設計有了更高的要求?，F(xiàn)代的景觀元素呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，以便滿足社會的多元化需求，大多數(shù)景觀元素已不能僅依據歐氏幾何學來分析，其呈現(xiàn)出來的形態(tài)多是非線性變換的分形特征。分形理論及其體現(xiàn)出來的藝術特征在現(xiàn)代園林景觀設計中得以廣泛運用，不僅豐富了設計理論，同時在設計手法上也發(fā)揮了重要作用。研究通過梳理分形理論與現(xiàn)代景觀設計的內在聯(lián)系，結合實際案例探討分形理論應用于現(xiàn)代園林景觀中的設計方法，使其能夠更好地服務于現(xiàn)代社會，同時豐富了現(xiàn)代園林景觀設計的理論與研究方法。

關鍵詞：分形理論；景觀設計；自相似性；幾何形態(tài)

現(xiàn)代園林景觀設計與城鄉(xiāng)規(guī)劃、建筑學、環(huán)境學等多種相關學科結合共同構成了整個人居環(huán)境系統(tǒng)。在具體的景觀設計過程中，它可以通過基地內人工構筑物等給游人以非常直觀的視覺體驗，同時還可結合基地文化元素等設計不同的造型來傳遞基地設計理念。隨著人們對現(xiàn)代景觀元素的審美不斷提升，設計師近年來日益重視將景觀美學藝術與幾何學元素進行有效結合，從而豐富景觀設計作品的藝術感。基于此，分形理論等現(xiàn)代數(shù)學方法的引入，在結合自然元素的基礎之上，合理融入幾何造型，正是由于分形理論具有獨特的“分維”特征，才使得景觀設計領域可用分形幾何等數(shù)學結構表述自然景觀的復雜和不規(guī)則規(guī)律[1-2]。它不僅能夠豐富景觀元素的形式，同時還在很大程度上提高了景觀作品的藝術價值。

一、分形理論的概念

“分形”一詞的概念最初是由美籍法國數(shù)學家曼德勃羅（B.B.Mandelbrot）于1975年提出。他認為，某種物體的其中一部分與整體在某種形式上存在類似的形態(tài)，即為分形。分形理論誕生之初，便與混沌理論和耗散結構論并稱為20世紀人類科學史上的三大發(fā)現(xiàn)。作為一門新興的學科，在分形理論建立之后，便不斷拓展至物理學、地理學等諸多學科，無論在理論還是實踐層面，均具有重要意義。

當前分形理論應用于人居環(huán)境學科的案例始于20世紀90年代，陳彥光等運用分形理論分析了旅游景觀要素的自相似特征，并結合分形學原理提出旅游景觀的設計原則[3]?？傮w而言，分形理論在國內景觀設計中仍屬于一個新鮮的概念，相關研究成果仍然是鳳毛麟角。截至目前而言，關于分形的概念仍未有統(tǒng)一的標準，相關領域學者通常列出一系列自身特征來闡述所研究對象的分形特征，通常具有如下共同點[4]：1.具有非常精細的內部結構，在非常小尺度的結構內存在整體的特征。2.不規(guī)則形狀，很難用傳統(tǒng)的歐式幾何理論來描述。3.具有一定程度的自相似特征，包括在形狀上的自相似和分維數(shù)統(tǒng)計下數(shù)據的自相似。

二、分形理論與現(xiàn)代園林景觀設計的內在聯(lián)系

早在分形理論出現(xiàn)之前，古代的設計師們便已結合宏觀、中觀和微觀等多種尺度下的分形角度展開景觀設計，例如北京故宮，在形態(tài)上具有非常強烈的分形結構。發(fā)展至今，園林景觀學界越來越關注景觀設計中的分形特征，但依舊尚未對分形理論在景觀設計中的應用做出系統(tǒng)的闡述?，F(xiàn)代園林景觀設計中體現(xiàn)分形特征的最顯著特點便是其自相似性。例如在景觀設計元素中的水景觀，其自身的聚合與分散及形狀均存在自相似，同時在水系各分支結構形態(tài)也均與主流水系保持相似特征，這便是分形理論的體現(xiàn)；另外在植物景觀中也同樣是以自相似的特征存在，每棵植物的分支均與其整個樹干在形狀上存在很強的相似性。

總體而言，分形理論在現(xiàn)代園林景觀設計中的實踐應用案例仍然較少。其中較具代表性的設計作品如北京土人景觀。俞孔堅團隊在沈陽建筑大學校園的稻田景觀設計中，便采用了自相似的分形原理，將相近的九個院落式建筑群進行空間定位和景觀設計，以使游人能直觀感受自身所在位置，該項目榮獲2015年度美國景觀設計師協(xié)會設計榮譽獎（ASLA，Design Honor Award）[5]。蔡梁峰則在《分形景觀空間設計》一書中明確指出[6]：分形學是上帝的指紋，自然的密碼，是通往景觀設計領域的鑰匙。利用基于自然的分形幾何學，使景觀設計的美學藝術與構成幾何有機結合，讓方案設計變得輕松有趣變化紛呈。該書側重從景觀鋪裝的角度闡述分形理論在景觀設計中的應用，并結合實際案例，通過三個大型公園的分形設計，從宏觀—中觀—微觀三個尺度探討分形理論在景觀設計中的應用價值。

三、分形理論應用于現(xiàn)代園林景觀中的設計方法

（一）豐富的分形尺度層級

景觀設計自身便存在著多個尺度的分形特征，游人進入某個景觀作品的過程中，隨著距離的遠近，從環(huán)境心理學角度來看，只有在視覺上與景觀自身處在相適應的尺度下，游客才能對景觀產生吸引力和興趣。因此，一個景觀作品設計的是否成功與游客在體驗過程中對于尺度的合理設置有著重要影響。建筑學家賽靈格勒斯關于分形學在建筑尺度層級的論述曾指出[7]：1.小尺度層面存在的自相似的規(guī)律是由多種矛盾元素組合而成，在視覺體驗上有種張力平衡；2.大尺度層面的秩序則與相對應的距離相關，只有保持一定距離和范圍，才可體現(xiàn)其自身的自相似性；3.小尺度與大尺度結合形成豐富的分形尺度層級，該結構存在很強的自相似。上述規(guī)律同樣對于現(xiàn)代園林景觀中對分形尺度分級具有很強的指導意義。

現(xiàn)代園林景觀設計受社會環(huán)境、文化藝術傳統(tǒng)以及所服務人群的影響，均存在風格各異的設計元素，分形理論應用于具體的景觀設計中則應當進行一定程度的轉化。由于現(xiàn)代園林景觀設計自身具有很強的復雜特征，同時又存在諸多隨機因素，所以通常情況下景觀空間內部會存在不太完全相似的形狀，即在各個分形尺度層級內并不存在較為完整的結構一致特征和相對顯著的形狀特征，因此在景觀設計中應當有所轉化并靈活運用[8]。例如巴塞羅那植物園景觀設計在空間組織上便運用了分形幾何的構圖法劃分若干個三角形的區(qū)域，植物即種植在這些劃分好的特定區(qū)域中。通過集地中海景觀和分形幾何式構圖以及經精心選擇色彩的材料于一體，從而使其成為地中海景觀的縮影，也成為地中海農耕景觀的一種回憶?？傊中卫碚撝械某叨葘蛹壖白儞Q、自相似特征等主要觀點在現(xiàn)代園林景觀設計中的應用前景十分廣泛，可使得現(xiàn)代人造景觀與自然景觀完美融為一體，突出景觀作品的獨特性。endprint

（二）自相似的景觀要素分形設計

水體、植物、建筑小品等相關要素是景觀整體環(huán)境的重點所在，景觀設計方案的成功與否，不僅應關注其與外在環(huán)境的和諧統(tǒng)一，同時還應考量其內部各景觀要素設計的合理性。

以較大尺度的景觀設計為例，通常而言山丘景觀是不可或缺的設計要素之一，在山丘中，大山丘之中存在有小山丘，而在小尺度下還會存在更小的山丘，整個山丘就是經隨機過程創(chuàng)造的自相似的分形特征；景觀空間要素中石材的設計同樣存在一定的分形特征，在形態(tài)特征上應存在把大尺度的景觀鋪裝微縮成小尺度的分形輪廓，其變化形態(tài)也存在高度的自相似特點；河流水系等水體景觀在設計中應蜿蜒曲折，與景觀地形保持一致；植物則更具有高度自相似的分形特征，不僅單體植物如此，而且在空間分布上也同樣保持其自相似性。總而言之，景觀要素中自然與人工構筑物應保持和諧一致的自相似特征，規(guī)劃設計中人工痕跡不應與自然對立，只有兩者相互襯托和點綴，才能保持景觀作品分形與整形之間的協(xié)調一致。

（三）園林設計與環(huán)境的分形同構

在現(xiàn)代園林景觀設計總體把控方面，除了上述各景觀要素的設計之外，更應從全局視角關注各景觀要素之間的關聯(lián)性，每個單獨的景觀要素設計不當均會影響到景觀作品的整體品質，只有將各景觀要素統(tǒng)一考量并加以強化，才可使整體景觀效果遠高于各獨立景觀要素疊加的效應[9]。現(xiàn)代園林景觀開展景觀設計之初，應對基地整體環(huán)境綜合考量，結合分形理論相關方法，總平面形態(tài)應保持某種形狀的遞歸趨勢，在一個大范圍的圖形內還應存在眾多相似的小圖形，進而基于分形理論生成相對復雜的非線性韻律景觀，例如可結合場地文脈挖掘其內在的文化元素，并不斷放大其文化分形，從而通過異質同構保持基地場地與周邊環(huán)境的和諧一致。

四、結論與展望

分形理論其形態(tài)的實質主要體現(xiàn)在自相似性以及不斷地重復和嵌套在不同的分形尺度層級內，然后通過非線性的多次迭代而成。該理論近年來不斷引起自然科學領域學者的關注并得以不斷應用，同時在環(huán)境設計領域也日益展現(xiàn)出其獨特的運用方向。研究通過梳理分形理論及其在景觀設計中的應用，提出在現(xiàn)代園林景觀設計中應用需注意的原則和手段。然而面對景觀設計這一復雜多樣的非線性學科，分形理論的應用就目前而言仍處于初步探索階段，未來隨著計算機技術以及虛擬現(xiàn)實等高科技的進一步發(fā)展，分形理論在園林景觀設計實踐中的應用將更加深入。

參考文獻：

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作者單位：

鄭州輕工業(yè)學院藝術設計學院endprint