林廣思

風景園林設(shè)計拓撲布局法初探

林廣思

在風景園林專業(yè)中，基礎(chǔ)設(shè)計教學(xué)的難點無過于從設(shè)計概念到景觀形態(tài)的轉(zhuǎn)變。建筑或園林的概念性設(shè)計方案的推進常常是在拓撲思維下引導(dǎo)的。依托諾伯格—舒爾茨的存在空間和建筑空間的場所理論，本文提出了“拓撲布局法”。這是在整合各種空間尺度基礎(chǔ)上，以抽象的“點—線—面”作為基本元素，研究各功能要素的拓撲關(guān)系，形成空間上的布局，然后再投影到具象的場地上，轉(zhuǎn)化為具有真實尺度的景觀形態(tài)。

設(shè)計教育；園林教育；園林設(shè)計；拓撲思維

通常，設(shè)計類專業(yè)的設(shè)計課程都可以劃分為基礎(chǔ)設(shè)計和高級設(shè)計2個層次?；A(chǔ)設(shè)計需要把學(xué)生從懵懂的狀態(tài)引入到專業(yè)設(shè)計的殿堂，培養(yǎng)他們逐漸掌握本專業(yè)的基本的設(shè)計方法。設(shè)計入門訓(xùn)練作為學(xué)習(xí)設(shè)計的漫長而艱辛的過程中的第一步，對于一個學(xué)生的基本設(shè)計態(tài)度以及工作方法的養(yǎng)成具有重要的意義。

在風景園林專業(yè)中，基礎(chǔ)設(shè)計教學(xué)的難點無過于從設(shè)計概念到景觀形態(tài)的轉(zhuǎn)變。在過去的幾十年的風景園林專業(yè)教育中，教師們摸索出了一些成體系的教學(xué)方法，如美國馬薩諸塞大學(xué)阿默赫斯特分校（Umass Amherst）風景園林專業(yè)約瑟夫·S.R.沃爾普（Joseph S.R.Volpe）教授的“要素組合法”[1]以及賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計學(xué)院風景園林系阿魯·瑪瑟（Anuradha Mathur）教授和德利普·達·昆那（Dilip da Cunha）兼職教授的“景觀體驗法”[2]。這些設(shè)計訓(xùn)練的方式隨著各自的設(shè)計態(tài)度和重點而變化。

比較而言，約瑟夫·S.R.沃爾普教授是通過訓(xùn)練學(xué)生利用地形、水體、植物和構(gòu)筑物等風景園林要素制作小場地，如花園的模型，培養(yǎng)他們的空間能力；阿魯·瑪瑟教授等是通過攝影讓學(xué)生體驗景觀的空間與形態(tài)，使用圖解分析場地依附的各種時空和社會文化關(guān)系，然后制作模型從而孕育和發(fā)展設(shè)計的空間與形態(tài)。同樣，筆者多年來也致力于設(shè)計理論研究和設(shè)計教學(xué)實踐，逐漸摸索出“拓撲布局法”，本文對此進行詳實的介紹。

1 拓撲關(guān)系與抽象圖解

拓撲學(xué)是一種幾何學(xué)，但它不研究長度和角度等。在拓撲學(xué)中，圖形類似于橡皮做的，可隨意伸張、扭曲、拉伸、折疊，之后圖形變了，但其點、線、面等的數(shù)量及結(jié)構(gòu)關(guān)系不變[3]。這些研究幾何圖形在一對一的雙方連續(xù)變換下不變的性質(zhì)被稱為拓撲性質(zhì)。經(jīng)過拓撲變換的圖形與原圖形在結(jié)構(gòu)上相同，2個圖形被稱為拓撲同構(gòu)[4]。這意味著，1個拓撲同構(gòu)可以變化出豐富的空間布局形式。

在中國古典園林中，普遍存在拓撲空間的現(xiàn)象，朱光亞歸納為向心、互否、互含等3種關(guān)系；它們又可以使用中國的太極圖統(tǒng)一表述，即黑白2部分是對立的互否，又都在各自2部分中包含了對方，此為互含，它們共處于一個圓中并繞圓心而分布，此為向心。朱光亞認為，這些拓撲關(guān)系同通過對稱、對位、軸線組織等手法建立起來的關(guān)系（通稱幾何關(guān)系）是不同的。拓撲關(guān)系在一定范圍內(nèi)，局部甚至總體變化時，關(guān)系不變，而幾何關(guān)系的任何局部的缺損或變形都使原有的關(guān)系喪失[4]。筆者受到的啟發(fā)是，拓撲關(guān)系具有較大的靈活性，便于修改和推敲方案，適合于由設(shè)計概念向形態(tài)語言生成的過程中使用。

在建筑設(shè)計中，建筑師對于概念性設(shè)計方案的推進常常是在拓撲思維下引導(dǎo)的。保羅·拉索（Paul Laseau）在《圖解思考—建筑表現(xiàn)技法》著作中示范了1個住宅從工程計劃到方案設(shè)計的過程[5]（圖1～4）。圖1是對住宅工程計劃的抽象。各項功能要求和功能間的相互關(guān)系均在圖中標明，并且標出各功能與其相互關(guān)系的等級，主要入口清晰醒目。各“圓圈”（bubbles）都無方位，因為工程計劃并不包括這些信息。只要功能間的關(guān)系不變，圓圈可以移向不同位置且不會改變圖面的基本信息。圖2表示出場地和氣候信息，確定各功能區(qū)的位置和方向，并且考慮了自然光和熱、視野、建筑入口及功能分區(qū)。圖3反映出適應(yīng)功能要求的空間尺度和形式。在這幅圖中考慮了功能要求和規(guī)劃網(wǎng)格。圖4著手確定結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和圍護物。圖紙附有充分而正規(guī)的說明，從此進入了方案設(shè)計階段。

1 功能間的基本關(guān)系Basic relationship between functions

2 位置和方向Position and orientation

3 空間的尺度和形式Scale and shape of space

4 圍合與構(gòu)筑Enclosure and construction

在風景園林設(shè)計中，諾曼·K. 布思（Norman K. Booth）在《風景園林設(shè)計要素》一書中展示類似的設(shè)計方法[6]。從確定場地上各區(qū)域的功能定位出發(fā)，理想功能模式圖解（Ideal Functional Diagram）是一個設(shè)計的圖形發(fā)展的起點，它與場地無直接的關(guān)系，不需要按比例繪制，只是將設(shè)計的主要功能與空間的關(guān)系，用圓圈或抽象的圖形表示出來；這些圓圈和抽象符號的安排，是建立功能與空間的理想關(guān)系的手段[6]（圖5）。設(shè)計的下一步是把所知道的場地資料和情況，在理想功能模式圖解的基礎(chǔ)上，用場地相關(guān)功能圖解（Site Related Functional Diagram）表示出來[6]。場地相關(guān)功能圖解顯示理想功能分析圖所有的信息之外，還應(yīng)該做到：1）功能區(qū)或空間必須表現(xiàn)精確的場地條件，包括場地周邊界面、通道和環(huán)境；2）功能區(qū)或空間必須依據(jù)它們近似的大小和尺度來繪制[6]（圖6）。

諾曼·K. 布思認為，一個理想功能模式圖解必須表達如下內(nèi)容：1）一個簡單的圓圈（bubble）表示一個主要的功能區(qū)或空間；2）功能區(qū)或空間彼此間的距離關(guān)系或內(nèi)在聯(lián)系；3）每個功能區(qū)或空間的封閉狀況（開放或封閉）；4）障礙物（barrier）或屏障（screen）；5）進入或來自各種功能區(qū)或空間的重要的視野（significant views）；6）功能區(qū)或空間的進出口；7）注解，即在圖上標注各種功能區(qū)或空間和屏障的名稱以及其他重要內(nèi)容；8）圖例，即在理想功能模式圖解上標注區(qū)域或空間之間的出入口（access point）、垂直屏障和視野（view）等符號[6]。

可見，諾曼·K. 布思的理想功能模式圖解類似于建筑設(shè)計中常用表達建筑空間關(guān)系的功能泡泡圖或氣泡圖或圈框圖，這是一種表達建筑空間功能關(guān)系的廣泛使用的圖解方法，是拓撲空間關(guān)系的表達。這種設(shè)計方法首先分析場地現(xiàn)狀，然后使用點、線、面等抽象元素，以拓撲的方式形成理想功能模式圖解；接著，在設(shè)計場地完全一致的圖形上，轉(zhuǎn)化理想的功能的拓撲關(guān)系，生成場地相關(guān)功能圖解和概念草圖（Concept Plan）。

2 基于點線面空間體系的拓撲布局法

風景園林設(shè)計本質(zhì)是對空間要素的組合。因此，如何理解風景園林或景觀中存在的要素，決定了風景園林設(shè)計的路徑。約瑟夫·S.R.沃爾普教授把風景園林的要素分為地形、水體、植物和構(gòu)筑物，形成了通過要素組合為景觀空間的教學(xué)方法[1]。阿魯·瑪瑟教授把景觀理解為空間序列、場景（Scene）、表面（Surface）和材料（Material）等從四維到一維的層次，發(fā)展出以景觀體驗生成景觀形態(tài)語言的教學(xué)方法[2]。他們的教學(xué)方法在小場地的設(shè)計訓(xùn)練中是非常有效的。筆者關(guān)心的是，能否找到一種跨域空間尺度領(lǐng)域的更加廣泛的設(shè)計訓(xùn)練方式？

5 理想功能模式圖解Ideal functional diagram

6 場地相關(guān)功能圖解Site related functional diagram

諾伯格—舒爾茨撰寫的《存在·空間·建筑》提供了一種對廣闊建成和自然環(huán)境的認識體系，描述了從人類認知上的存在空間（existential space）到生存上的建筑空間（architectural space）的要素和層級關(guān)系[7-9]（表1）。諾伯格—舒爾茨是在知覺心理學(xué)的研究成果基礎(chǔ)上，參照拓撲關(guān)系，如近接（Proximity）、分離（Separation）、繼續(xù)（Succession）、閉合（Closure、內(nèi)部—外部）、連續(xù)（Continuity）等關(guān)系，總結(jié)了存在空間的要素：中心（Centre）亦即場所（Place，近接關(guān)系）、方向（Direction）亦即路線（Path，連續(xù)關(guān)系）、區(qū)域（Area）亦即領(lǐng)域（Domain，閉合關(guān)系）[10]（圖7）。存在空間是人對生存環(huán)境認知的心理結(jié)構(gòu)，是比較穩(wěn)定的知覺圖式（schema）體系，亦即環(huán)境的“形象”（image）；建筑空間是存在空間的具體化[10]。當環(huán)境不適應(yīng)人的活動，或者人們需要更加清晰或有意義的存在，就需要付之于營造，創(chuàng)造“建筑空間”，因此這里所言的“建筑”并非是“房子”（building），而是“營建”或“營造”[11]，建筑空間實質(zhì)是建成環(huán)境。

表1 《存在·空間·建筑》的存在空間和建筑空間的要素與層級一覽表Tab. 1 The elements and levels of existential space and architectural space in Existence,Space amp; Architecture by Christian Norberg-Schulz

可見，諾伯格—舒爾茨的理論對于風景園林規(guī)劃與設(shè)計具有整體性和操作性的意義。該理論描述了“點—線—面”的空間設(shè)計格局與元素；另一方面，“點—線—面”也可以理解為是對于“點—線—面—體”等形式要素的再簡化，即點、線、面在特定條件或空間尺度中可以以“體”的方式呈現(xiàn)。在規(guī)劃與設(shè)計之中，這些抽象的“點—線—面”可以逐步加入具體的設(shè)計功能或要求，演化為“場所與節(jié)點、路線與軸線、領(lǐng)域與地區(qū)”等具象的空間類型和環(huán)境要素。在特定的場地上，“景”與構(gòu)筑物（點）、道路與視線通廊（線）、活動區(qū)域（面）應(yīng)該成為風景園林設(shè)計的重要內(nèi)容。

依據(jù)結(jié)合諾伯格—舒爾茨的存在空間和建筑空間的理論，借鑒拓撲學(xué)把物體簡化為點、線、面的方法，筆者將其整合為風景園林設(shè)計教學(xué)中的“拓撲布局法”。在大尺度的場地總平面圖中，某些景點或構(gòu)筑物可以簡化為點的元素、道路與視線通廊看成線的元素、活動區(qū)域就是面的元素。這些點與線，還可以在深化設(shè)計中即小尺度的場地上，演變?yōu)槎嗑S的空間[12]。此外，面（區(qū)域）還可以借鑒拓撲學(xué)中的“四色地圖”現(xiàn)象，使用4種或以上的同態(tài)的空間布置[3]。

2015年秋季學(xué)期，筆者主持的風景園林規(guī)劃與設(shè)計課程的題目是某高校的校園綠地改造設(shè)計，場地面積約9.74hm2。在詳細地描述、分析和評價場地及所在區(qū)域的現(xiàn)狀環(huán)境之后，學(xué)生明確了擬解決的設(shè)計問題，形成了設(shè)計概念以及基本的功能分區(qū)，然后通過理想功能模式圖解，實現(xiàn)了從設(shè)計概念到設(shè)計形態(tài)的轉(zhuǎn)換（圖8、9）。與諾曼·K. 布思的理想功能模式圖解相比較，我們教學(xué)中的理想功能模式圖解強調(diào)了線性要素在場所和區(qū)域之間的連接，這些線性要素最終會轉(zhuǎn)換為場地的道路網(wǎng)絡(luò)。

7 中心、方向和區(qū)域Centre, direction and area

8 某校園綠地設(shè)計理想功能模式圖解The ideal functional diagram of green space for a proposed campus

9 某校園綠地設(shè)計總平面圖The green space plan for a campus proposals

3 結(jié)論與討論

上述可見，基于對風景園林要素或空間的認知，設(shè)計師或教師可以發(fā)展出相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計方法。本文的拓撲布局法以抽象的“點—線—面”作為基本元素，研究各功能要素的拓撲關(guān)系，完成功能空間的布局，然后再投影到具體的場地上，轉(zhuǎn)化為具有真實尺度的景觀形態(tài)。這樣的方法可以在各種尺度的景觀空間迭代執(zhí)行，逐步推進各階段設(shè)計方案的發(fā)展。

關(guān)于園林中的“點”“線”“面”，夏昌世和莫伯治有過精彩的論述。他們認為，園林的空間結(jié)構(gòu)是以自然空間為主，需要追求風景“點”、“面”的造型格局，建筑是園內(nèi)景色的“點綴物”，從屬于自然空間環(huán)境，園內(nèi)布景的安排，始終是通過一條“動態(tài)”的游覽路線組織的[13]；這些不同主題內(nèi)容的“景”安排在一個園內(nèi)，是園內(nèi)風景線的情節(jié)和內(nèi)容，經(jīng)過有機的組織、有節(jié)奏的安排，構(gòu)成風景線的總體[14]。通常，古代造園常用的一些景物有水形、水岸、山石、景栽和建筑等，表達自然界風景的特征[14]。但是，夏昌世和莫伯治認為，中國的造園結(jié)構(gòu)是由許多大小不同的“景”組織起來的，這些“景”是由各種景物組織成的景物空間，每一景物空間依托于特定的主題，將主題內(nèi)容襯托出來，景物空間滲透著人的“感情移入”，具有詩情畫意的境界[14]。

依據(jù)夏昌世和莫伯治的理論，約瑟夫·S.R.沃爾普教授通過地形、水體、植物和構(gòu)筑物等景觀要素組合為景觀空間的教學(xué)方法，可以產(chǎn)生景物空間的設(shè)計，但是還沒有涉及景物空間之間的組合布局以及景物空間的文化主題。筆者提出“風景園林設(shè)計拓撲布局法”盡管試圖解決景物空間之間的組合布局的難題，但是依然沒有涉及景物空間的文化主題的生成。在這個方面，阿魯·瑪瑟教授的“景觀體驗法”，能夠培育個體的精神體驗和便于圖解場地的文脈，在產(chǎn)生小場地的設(shè)計方案的文化主題方面具有潛在的優(yōu)勢。

注釋：

圖1～4來源自參考文獻[5]；圖5、6來源自參考文獻[6]第306頁和第307頁；圖7來源自參考文獻[10]；圖8、9為周詩樂繪制。表1根據(jù)《存在·空間·建筑》相關(guān)內(nèi)容整理而成。

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（編輯/劉昱霏）

A Topological Composition Method in Landscape Design

LIN Guang-si

In the field of landscape architecture, the main difficulty in the basic design teaching is the transformation from concept to form. The development of conceptual design is often directed by topological thinking in an architecture or landscape project. Based on the place theory of the existential space and the architectural space of Christian Norberg-Schulz, this paper puts forward the method of “topological composition”. This method is based on the integration of various spatial scales, with the abstract “point-line-plane” as the basic element, thereby studying the topological relations of the functional elements, in order to produce a spatial composition, then fit it to a specific site and transform it into a landscape form with the real scale.

design education; landscape education; landscape design; topological thinking

廣東省本科高校高等教育教學(xué)改革項目“基于設(shè)計研究理論的風景園林設(shè)計教學(xué)研究與實踐”;華南理工大學(xué)研究生教育教學(xué)成果獎培育項目（教育研究類）“風景園林研究生設(shè)計研究能力培養(yǎng)研究”;華南理工大學(xué)學(xué)位與研究生教育改革研究項目（重點）“風景園林規(guī)劃與設(shè)計課程教學(xué)改革”

Fund Items: the Higher Education Reform Project of Undergraduate Colleges in Guangdong Province: Teaching research and practice of landscape design based on the theory of design research; the Cultivation Project of Postgraduate Education Achievement Award (Teaching Research Category) of South China University of Technology: A study on the cultivation of landscape graduate students’ capability for design research; the Degree and Postgraduate Education Reform Research Project (Priority) in South China University of Technology: The teaching reform of landscape planning and design studio

TU986

A

1673-1530(2017)09-0113-05

10.14085/j.fjyl.2017.09.0113.05

2017-07-14

修回日期：2017-08-08

林廣思/1977年生/男/廣東人/博士/華南理工大學(xué)建筑學(xué)院風景園林系教授/亞熱帶建筑科學(xué)國家重點實驗室/廣州市景觀建筑重點實驗室/本刊副主編/研究方向為風景園林規(guī)劃設(shè)計及其理論（廣州510641）

LIN Guang-si, who was born in 1977 in Guangdong province, Ph.D., is a professor of Landscape Architecture of Department of Landscape Architecture, School of Architecture, South China University of Technology,and a Fellow of State Key Lab of Subtropical Building Science (SKLSBS) and a Fellow of Guangzhou Municipal Key Laboratory of Landscape Architecture (GZMKLLA),deputy chief editor of this journal. His research fouses on landscape planning, design and theory (Guangzhou 510641).