卓志雄 李承康 黃望庭 吳瑜 胡建行 黃啟堂

福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院 福州 350002

濱水景觀空間是景觀設(shè)計中的重要組成部分，并且可以起到提升人居環(huán)境的作用[1-2]。天際線是城市設(shè)計的重要元素[3]，可以體現(xiàn)城市的立面整體形象。優(yōu)美的天際線會讓人加深對城市的印象，也會給人們帶來愉悅的感受，研究表明，天際線的曲折度越高，觀測者的愉悅感越高[4]。

縱觀當(dāng)前的濱水景觀設(shè)計，設(shè)計師基本停留在平面構(gòu)圖上的表達(dá)，忽視了景觀天際線的塑造。關(guān)于目前景觀天際線的研究，朱云辰等[5]運(yùn)用AHP層次分析法對濱水植物景觀及其配置進(jìn)行了評價；黃立等[6]以美學(xué)理論為基礎(chǔ)，對武漢沿江大道天際線的特征進(jìn)行了量化評價；焦麗麗[7]通過POE研究法對濱水景觀進(jìn)行評價，構(gòu)建了濱水景觀的評價框架；姚玉敏等[8]運(yùn)用公眾感知等方法針對濱水景觀的視覺環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價并與其他學(xué)者研究結(jié)果進(jìn)行對比分析，提出了濱水景觀的規(guī)劃與設(shè)計相關(guān)建議；鈕心毅[4]等以視覺影響分析為切入點(diǎn)，結(jié)合GIS模擬技術(shù)構(gòu)建了定量評價天際線的方法。以上研究方法受主觀因素的干擾，不能真正有效指導(dǎo)濱水景觀規(guī)劃設(shè)計。而曹迎春等[9]通過分形理論計算天際線的分形值并對比分析，得出優(yōu)美的天際線對應(yīng)的維數(shù)值也較高；戴德藝[3]運(yùn)用計盒維數(shù)對城市天際線維數(shù)值進(jìn)行計算的結(jié)果表明，天際線的維數(shù)值與城市的規(guī)模、影響力存在顯著正相關(guān)關(guān)系；嚴(yán)軍等[10]對南京市幕燕濱江立面進(jìn)行量化評估，認(rèn)為分形維數(shù)可作為評價景觀天際線的指標(biāo)。

分形幾何理論將不規(guī)則幾何形狀闡述為基本元素，成為量化自然中復(fù)雜圖案的客觀分析方法[11]。分形理論中的分形維數(shù)是對復(fù)雜、不規(guī)則形體的量化表達(dá)，是景觀天際線量化的重要參數(shù)[6]，分形理論在城鄉(xiāng)規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用[12]。利用分形維數(shù)對景觀天際線進(jìn)行分析，建構(gòu)針對濱水景觀天際線的量化分析評價方法，有助于濱水景觀的合理建設(shè)，塑造獨(dú)具一格的城市風(fēng)貌視覺形象。本文將分形理論引入都市濱水景觀天際線的研究中，利用分形維數(shù)對濱水景觀天際線進(jìn)行計算以及客觀分析，從而構(gòu)建針對濱水景觀天際線更精準(zhǔn)、更客觀的量化分析方法，為濱水景觀規(guī)劃設(shè)計提供合理有效的理論依據(jù)。

1 研究地概況及研究方法

1.1 研究地概況

閩江公園由南北兩園組成，全長約10.5 km，是中國國內(nèi)最長的都市江濱公園[13]。閩江公園南園景觀帶位于福州市倉山區(qū)閩江南岸，獨(dú)特的閩江流域文化特色和榕城風(fēng)情造就了閩江公園南園成為具有滿足游客休閑、游憩的開放型城市濱水綠地。與閩江公園北園相比，南園的景觀形態(tài)更趨于穩(wěn)定，因此，為了保證研究的穩(wěn)定性，本文選取閩江公園南園作為研究對象，全長約2.1 km。

1.2 研究方法

1973年，曼德布羅特 (Mandelbrot)提出分形理論 (Fractal)，分形幾何是一門以自然復(fù)雜形態(tài)為研究對象的幾何學(xué)[14]。復(fù)雜的圖案在一定程度上會被闡述成相似的幾何圖形，分形幾何可以揭示其規(guī)律并量化分析，是一種描述復(fù)雜形體的方法[15]。分形理論是以分形維數(shù)為量化參數(shù)，根據(jù)參數(shù)可以分析天際線的內(nèi)在規(guī)律，為天際線的分析評價提供了一種新工具[16]。分形維數(shù)的計算方法有多種方式，為了方便計算，計盒維數(shù)是被普遍使用的計算方法[17]。計盒維數(shù)通過劃分等邊形態(tài)相同的方形網(wǎng)格，用長度不一的方形網(wǎng)格去覆蓋被測量的物體，如果方形網(wǎng)格邊長r出現(xiàn)變化，則覆蓋有被測物體的方形網(wǎng)格數(shù)N(r)也會發(fā)生相應(yīng)的變化，由分形理論可得如下公式:

式中，D0代表計盒維數(shù)值，N(r)為覆蓋有被測物體的方形所有網(wǎng)格數(shù)，r代表盒子邊長。

本文借助相機(jī)拍攝立面并進(jìn)行圖片完整拼接，將合成的立面圖導(dǎo)入AutoCAD軟件描繪出立面輪廓圖[9]。當(dāng)計盒維數(shù)中網(wǎng)格長度是1/2，1/4，1/8時，覆蓋的網(wǎng)格數(shù)N(r)也出現(xiàn)相對應(yīng)的變化(圖1)。由于計盒維數(shù)統(tǒng)計量巨大，為提高效率，通常用軟件計算盒維數(shù)，即借助Fractalyse2.4軟件計算景觀天際線的分形維數(shù)。通過計算獲取其維數(shù)值為1.183，且所得數(shù)據(jù)的雙對數(shù)坐標(biāo)呈現(xiàn)顯著聚合，存在顯著的線性關(guān)系，擬合系數(shù)在98%以上。

通過總體和分段提取植物群落、建筑立面以及整體風(fēng)貌輪廓進(jìn)行分形計算，從整體風(fēng)貌、植物輪廓、建筑立面3方面進(jìn)行量化分析。在人們對城市形態(tài)的認(rèn)知中，濱水天際線具有獨(dú)特的意義，并且天際線是人們可以通過肉眼感知到的城市風(fēng)格。本文基于分形理論，引入視覺感受分析(視覺感受可分為視覺層次、視覺斑塊、視覺色彩3個分析因子)[18]，主要從整體風(fēng)貌、植物群落、建筑立面和視覺感受4個要素對濱水景觀天際線進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體研究

通過提取閩江公園南園景觀風(fēng)光帶的天際線，并借助Fractalyse2.4軟件，計算出景觀天際線的分維值并分析各元素對整體風(fēng)貌的影響 (圖2)。

1)整體風(fēng)貌分析。南園整體風(fēng)貌天際線的分維值為1.183，而紐約、東京、香港的成熟天際線維數(shù)基本位于1.180～1.200[9]，與發(fā)達(dá)城市相比，南園濱水景觀天際線在一定程度上達(dá)到了成熟水平，但山脊線形趨于破碎化，應(yīng)加強(qiáng)山脊線的保護(hù)。以香港為例，香港規(guī)劃署制定方案要求20%～30%范圍的山景不被城市建筑遮掩[19]。

圖1 閩江公園南園立面計盒維數(shù)的提取

圖2 濱水景觀天際線提取與分形計算

2)植物群落輪廓分析。由圖2可知，植物群落的分維值為1.059，在構(gòu)成南園立面形象的要素中分形值最低，這是由于林冠線整體過于平緩，缺少連續(xù)起伏的特點(diǎn)。在后期提升改造中應(yīng)重視植物群落的搭配，合理的植物群落配置可以營造美妙的林冠線，變化有序的林冠線對景觀塑造作用尤其重要，豐富的植物群落也有利于生態(tài)穩(wěn)定[20]。

3)建筑立面輪廓分析。建筑立面輪廓分維值(1.178)偏高，對景觀序列產(chǎn)生了負(fù)面影響，打破了景觀節(jié)奏，節(jié)奏的過快變化降低了趣味性體驗。北側(cè)建筑均過度偏高，整體上缺少層次的錯落感。較高的建筑分形維數(shù)體現(xiàn)在城市垂直空間差異化規(guī)劃，城市設(shè)計應(yīng)塑造建筑天際線波峰、波谷，強(qiáng)化標(biāo)識性天際線高度[3]。

2.2 分段研究

分段分析中，研究區(qū)域總長為2.1 km，故以100 m為單位分成21個分段，自南向北依次編號為T1—T21(圖3)。提取各分段天際線計算出維數(shù)值(表1)，統(tǒng)計得出分形變化趨勢折線圖 (圖4)。

圖3 以100 m為單位進(jìn)行分段

表1 T1—T21段分形維數(shù)數(shù)值

圖4 分維值變化趨勢折線圖

2.2.1 整體風(fēng)貌分析

通過調(diào)研及結(jié)合圖4發(fā)現(xiàn)，分維值從中心向兩端逐漸上升，T1—T7段的分維值在1.200上下波動，呈現(xiàn)均勻水平起伏變化，從T7段開始出現(xiàn)下滑趨勢，且 T8—T14段整體分維值都低于1.100，T15段開始出現(xiàn)上升的趨勢，在T16段達(dá)到最高值 (1.179)，在T19段從一個較高的水平急速下降之后又呈現(xiàn)回升的趨勢。南園風(fēng)光帶整體分形維數(shù)波動相對較小，節(jié)奏韻律較佳。

2.2.2 植物群落影響因素分析

植物群落的分維值呈現(xiàn)較平緩的波動，說明各段的分維值差異小，但整體分形值不是很高。分維值在T4段出現(xiàn)急劇上升的情況，峰值達(dá)到1.199，并且在T19段出現(xiàn)最低值 (1.061)。植物群落輪廓偏平緩變化，林冠線缺少變化顯得單調(diào)，未達(dá)到理想的視覺體驗效果。影響植物群落分維值變化的因素是由植物種植配置不合理造成的。植物配置不合理的原因主要是忽略了郁閉度和林相結(jié)構(gòu)兩個因素。

1)植物郁閉度。合理的郁閉度可以提升濱水景觀天際線的美感。T16段植物分維值為1.101，T7段分維值為1.119，T16段的分維值較低是由于植物種植過于緊湊所致。濱水空間植物種植合理才能調(diào)整景觀天際線達(dá)到較為優(yōu)美的程度。

2)植物林相結(jié)構(gòu)。南園的林相結(jié)構(gòu)比較單一，各段主要植物元素為落葉喬木和常綠喬木，這直接導(dǎo)致植物群落分維值偏小。T18段 (分維值1.076)以落葉喬木為主，林相組成部分單一，形成的林冠線較平直顯得單調(diào)。而T4段 (分維值1.199)為復(fù)層林，植物元素有不同種類的針葉林、闊葉林，呈現(xiàn)的林冠線起伏變化、錯落有致，這也是T4段分維值大于T18段的原因。景觀良好的群落基本都擁有優(yōu)美的林冠線[21]。

2.2.3 建筑分維值影響因素分析

建筑分維值波動較大，分維值在T16段出現(xiàn)最高值 (1.207)，在 T10段出現(xiàn)最低值(1.082)。在T16～T18段建筑分維值偏高，主要由于橫江路融僑觀邸居住區(qū)的高大建筑拉高了分維值，導(dǎo)致天際線整體分維值也偏高。建筑分維值的變化受建筑高度和立面造型的影響。

1)建筑高度。高度是建筑分維值的重要影響因素，通常高大的建筑具有較高的分維值，但分維值高不能完全說明景觀天際線具有愉悅的欣賞性。T16段中融僑觀邸居住區(qū)中高大的建筑提高了該段的分維值 (1.207)，但是破壞了濱水景觀天際線的節(jié)奏，對濱水景觀立面天際線產(chǎn)生了不良的影響。

2)建筑立面。復(fù)雜的立面形式會表現(xiàn)出美妙的可視化性和較高的偏好性。T3段的兩棟高樓與居民樓組成的輪廓形式較簡單，缺少變化導(dǎo)致分維值較低 (1.154)，而T7段 (1.2169)馬榕小區(qū)建筑輪廓高低有變化，錯落感較好，因此，T7段分維值比T3段高一點(diǎn)。

2.2.4 視覺感受分析

1)視覺層次。城市往往因為中心地區(qū)地價昂貴，周邊區(qū)域地價便宜，從而出現(xiàn)建筑高度中心高周邊低的分布。受一些政策的影響，經(jīng)常出現(xiàn)局部建筑群落凸顯的形態(tài)，這樣的視覺景觀體現(xiàn)建筑輪廓的層次感，豐富的建筑層次加上自然山體和植物顯現(xiàn)出多維度的層次感，形成優(yōu)美的視覺體驗。南園中的融僑觀邸和馬榕小區(qū)兩個核心區(qū)域為中高層建筑，其他基本為低層住宅和工業(yè)用地，從獲取的輪廓圖發(fā)現(xiàn)南北兩側(cè)高、中間低的視覺層次，秩序感較強(qiáng)烈 (圖2)。

2)視覺斑塊。視覺斑塊分為自然視覺斑塊和人工視覺斑塊，自然視覺斑塊是由山體、植物群落等構(gòu)成，人工視覺斑塊是由建筑物、構(gòu)筑物等組成。自然和人工視覺斑塊兩者的面積比例和空間關(guān)系可以反映人工和自然的結(jié)合關(guān)系，自然視覺斑塊占有比例較大時，視覺體驗將會較佳。以香港為例，建筑和植物依山靠水，建筑與背景山體輪廓此起彼伏，十分具有節(jié)奏感，形成的天空、山體、建筑群、水體4大視覺斑塊形成互相交映的效果 (圖5)。結(jié)合圖2、圖3發(fā)現(xiàn)南園中植物群落斑塊過渡較平緩，在T16～T21段，建筑輪廓過度高出了背景山體，破壞了人工和自然視覺斑塊和諧共生的關(guān)系，城市設(shè)計應(yīng)強(qiáng)調(diào)人工斑塊和自然斑塊的關(guān)系。

圖5 香港島自然與人工視覺斑塊關(guān)系

3)視覺色彩。視覺色彩主要體現(xiàn)在建筑和植物上，色彩能表達(dá)環(huán)境的信息，能夠讓人觸景生情，賦予天際線歸屬感、場所感等。視覺色彩要考慮色彩基調(diào)，各區(qū)域總體色彩面積要與環(huán)境協(xié)調(diào)融合且有主次之分。色彩還應(yīng)注重地域性，例如一些古城可以采用黑白灰色彩搭配，與環(huán)境互相襯托。色彩也要考?xì)夂驐l件，炎熱地區(qū)應(yīng)以冷色調(diào)為主，給人清爽感覺，寒冷地區(qū)要以暖色調(diào)為主，給人溫馨的氣氛。以T18段為例，建筑以淡黃色為主體色彩，蒼黑、冷灰、紫紅為點(diǎn)綴色，考慮到氣候條件，色彩可偏冷色更能訴說炎熱城市的情感需求。局部玻璃窗戶采用較清淡的水色顯得活躍，并與建筑形成虛實關(guān)系。植物色彩以深綠為主，少量的淡黃、紅紫作為點(diǎn)綴色。植物色彩的視覺沖擊較為明快，但彩色類植物較少，色彩層次較單一。

3 結(jié)論與優(yōu)化建議

3.1 結(jié)論

閩江公園南園濱水景觀天際線 (分維值1.183)已經(jīng)具有較成熟的水準(zhǔn)，景觀立面形象在一定程度上達(dá)到了優(yōu)美的可視化。建筑立面和植物群落對天際線產(chǎn)生影響，建筑立面 (分維值1.178)的影響尤其顯著。

植物群落林冠線過于平直顯得單調(diào)，導(dǎo)致植物分維值低，植物應(yīng)合理種植，從而保持濱水景觀天際線優(yōu)美的視覺體驗效果。

建筑的立面造型和高度是影響天際線分維值的重要因素。南園中部分高大的建筑影響分維值偏高(分維值1.178)，過快的節(jié)奏變化干擾了視覺體驗。

在視覺感受上，建筑過度高出了背景山體輪廓，使山脊線形趨于破碎化，香港規(guī)劃署要求山景不被高層建筑遮掩的方案可以作為后期規(guī)劃設(shè)計的借鑒依據(jù)；色彩中植物以深綠為主，色彩層次較單一。

3.2 優(yōu)化建議

1)針對分形維數(shù)較低的地段，在后期的改造中應(yīng)重視植物配置，力求疏密有致，合理搭配植物調(diào)整植物群落林相結(jié)構(gòu)，以期形成具有層次變化的濱水景觀天際線。

2)未來城市設(shè)計中應(yīng)重視建筑立面形式的表達(dá)，建立天際線動態(tài)監(jiān)測機(jī)制，將建筑高度控制在合理范圍內(nèi)，使建筑立面具有錯落感和層次感，體現(xiàn)建筑與周圍自然環(huán)境和諧融合，保持變化有序的濱水景觀空間序列。

3)視覺感受強(qiáng)調(diào)天際線波峰、波谷的層次關(guān)系，形成較活潑的而富有運(yùn)動感的起伏韻律。組合的斑塊要交相輝映而不是互相削弱，體現(xiàn)城市的發(fā)展與自然和諧共生的關(guān)系。色彩方面要充分考慮地域、人文、氣候、情懷等因素。