徐 龍

（德州市建筑規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 德州 253000）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程和社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們在追求物質(zhì)生活水平的同時(shí)也在追求精神文明建設(shè)。城市化進(jìn)程使城市人口數(shù)量劇增，早期建設(shè)的城鎮(zhèn)社區(qū)大多不能滿足現(xiàn)階段城市發(fā)展的需求，亟需改造。老舊城鎮(zhèn)社區(qū)的改造工作除了解決隱患問題以外，還需要結(jié)合城市發(fā)展步伐對城市景觀進(jìn)行升級改造。作為舊城改造項(xiàng)目中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，景觀設(shè)計(jì)能夠提升城市的面貌，是實(shí)現(xiàn)綠色城市可持續(xù)發(fā)展不可或缺的一部分[1]。眾多專家、學(xué)者也對舊城景觀改造工程進(jìn)行了深入的研究，例如劉玥含[2]以西安為例分析了舊城改造中色彩提升的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，韓鋒[3]從生態(tài)共生角度分析了廣州市某地水系景觀的開發(fā)和保護(hù)。為進(jìn)一步提升社區(qū)融合條件下的舊城景觀設(shè)計(jì)質(zhì)量，滿足城市發(fā)展需求，該文從理論角度入手分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)在社區(qū)融合舊城景觀改造中的應(yīng)用，并采用AHP 分析法構(gòu)建評價(jià)模型，建立評價(jià)體系，具體研究內(nèi)容如下。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)分析

目前，基于虛擬現(xiàn)實(shí)圖像處理（Virtual Reality）的技術(shù)逐漸在建筑師的工作，尤其是室內(nèi)建筑中得到了廣泛應(yīng)用[4]。其優(yōu)勢在于，一方面能使設(shè)計(jì)師的建議更可視化，另一方面能使建筑師和客戶之間形成可靠的在線對話[5]。計(jì)算機(jī)屏幕（2D 模型）上顯示的三維景觀（3D 模型）的機(jī)理在于這些元素與開發(fā)的邊緣相結(jié)合，創(chuàng)造出了場景的透視和深度錯覺。在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)3D 元素的亮度強(qiáng)度取決于照明、立面的紋理和顏色，設(shè)計(jì)工作中對合并對象的美學(xué)評估取決于所考慮場景的地理位置、現(xiàn)有景觀和氣候條件（例如空氣清潔度和濕度）、開發(fā)類型、陽光以及一年中的時(shí)間。

在社區(qū)融合舊城景觀設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)現(xiàn)狀地形利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立模型，并在模型空間中對設(shè)計(jì)范圍進(jìn)行修改，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。將評估視圖的修改程度用表示，又被稱為建筑解決方案美學(xué)變化系數(shù)。

根據(jù)定義，系數(shù)描述了在24h 尺度和年度尺度（太陽位置）上確定的時(shí)刻t中2 個(gè)視圖p 和r 之間景觀的適應(yīng)性變化，其計(jì)算如公式（1）所示。

式中：Fp（t）為p 視圖下全局適應(yīng)值（發(fā)光）；Fr（t）為r 視圖下全局適應(yīng)值（發(fā)光）。

適應(yīng)度又被稱為亮度的能量值，由第k個(gè)場景元素（或通過具有均勻亮度的不同簇）在時(shí)刻t提供，估計(jì)為其面積與亮度分量之和的乘積，如公式（2）所示。

式中：ck（t）為第k個(gè)區(qū)域集群；lb（t）為背景亮度；lcf（t）為星團(tuán)顏色和紋理的色度；ls（t）為陰影亮度；∪為亮度算子求和符號。

所討論場景的瞬時(shí)適應(yīng)度值如公式（3）所示。

根據(jù)公式（3）可得時(shí)間區(qū)間（0，t）內(nèi)場景亮度的平均能量值估算，如公式（4）所示。

根據(jù)公式（3）和（4），在適當(dāng)修改后，能夠根據(jù)如下描述的程序（算法）評估建筑解決方案的美感，并對現(xiàn)有景觀的變化進(jìn)行研究。

ε（p，r）的歸一化值可供設(shè)計(jì)者選擇一個(gè)最接近之前設(shè)置條件的參數(shù)。例如如果一個(gè)物體要支配周圍環(huán)境，則ε（p，r）值應(yīng)該遠(yuǎn)超過1，而當(dāng)它是一個(gè)與現(xiàn)有環(huán)境相協(xié)調(diào)的物體時(shí)，ε將取接近1。

進(jìn)一步，假設(shè)建筑解決方案的美學(xué)評估將基于場景發(fā)光的評估。引入景觀中的物體改變場景的照明，除場景照明外，引入額外的陰影長度取決于開發(fā)元素的高度和太陽在天空中的位置。

高度為hB的景觀（或樹木）B在時(shí)刻t的影子長度根據(jù)公式（5）確定。

式中：ds（t）為t時(shí)刻的影子長度，m；φ（t）為t時(shí)刻太陽光的入射角。

而陰影的方向?yàn)?80+d（t），其中d（t）為對應(yīng)于太陽在天空中的局部位置，即時(shí)刻t太陽在天空中運(yùn)動的天文角度。

根據(jù)上述機(jī)理，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行舊城景觀改造的程序如圖1 所示。

圖1 景觀設(shè)計(jì)程序示意圖

3 舊城景觀創(chuàng)新設(shè)計(jì)評價(jià)體系

3.1 評價(jià)體系的建立

層次分析法（AHP）是指將決策有關(guān)的內(nèi)容分解成目標(biāo)、評價(jià)和方案等層次，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析和相關(guān)決策的一種運(yùn)籌學(xué)方法[6]。AHP 分析法在20 世紀(jì)70 年代初期由美國匹茲堡大學(xué)運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·塞蒂（T.L.Saaty）提出，是一種從多目標(biāo)綜合評價(jià)方法中提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。發(fā)展至今，AHP 分析法已經(jīng)成為一種較為成熟的評價(jià)決策方法，其最大特點(diǎn)是在對復(fù)雜決策問題的本質(zhì)和影響因素等內(nèi)在或外在關(guān)系進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，僅需運(yùn)用一定的信息（定量信息）即可使決策思維過程數(shù)學(xué)化、定量化，并以此為基礎(chǔ)為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、復(fù)雜化以及無明顯結(jié)構(gòu)特征的多目標(biāo)復(fù)雜問題提供漸變的決策方法。其優(yōu)勢是可根據(jù)不同的應(yīng)用條件建立不同的評價(jià)因素，并根據(jù)實(shí)際情況確立針對相應(yīng)因素的評價(jià)指標(biāo)。而在基于社區(qū)融合的舊城景觀設(shè)計(jì)過程中，除去一般景觀設(shè)計(jì)內(nèi)容，還需要考慮現(xiàn)狀條件改善、居民需求、歷史文化保留以及價(jià)值觀念等很多細(xì)節(jié)，該方法能夠較好地對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量[7]。

根據(jù)AHP 分析法，將社區(qū)融合舊城景觀設(shè)計(jì)評價(jià)體系分為3 各層次。第一層，設(shè)計(jì)方案的競爭力；第二層，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指南層；第三層，指標(biāo)輸出層，包括方法創(chuàng)新、材料創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)和文化等方面。先將對評價(jià)因素在層次間的相對重要性打分的專家系統(tǒng)進(jìn)行量化。再根據(jù)AHP 分析法給出一系列標(biāo)度值和相對重要性矩陣，其中重要性矩陣與公式（6）有關(guān)。

式中：n為評價(jià)因素的數(shù)量；Xik為第i個(gè)到第k個(gè)因子的重要性的縮放值。

單個(gè)因素的權(quán)重如公式（7）所示。

最大特征值計(jì)算如公式（8）所示。

一致性檢驗(yàn)計(jì)算如公式（9）所示。

一致性比率CR如公式（10）所示。

式中：RI為隨即一致性指標(biāo)均值。

RI在對舊城景觀改造設(shè)計(jì)評價(jià)中的取值見表1。

表1 隨即一致性指標(biāo)均值RI 取值

3.2 評價(jià)指標(biāo)

評價(jià)指標(biāo)是指對某項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行評價(jià)時(shí)的角度，是社區(qū)融合背景下舊城改造設(shè)計(jì)評價(jià)體系的基礎(chǔ)。為保證評價(jià)體系真實(shí)有效，評價(jià)指標(biāo)的選取須遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、獨(dú)立性、代表性、靈敏性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性等原則[8]。在此基礎(chǔ)上并結(jié)合工程實(shí)踐，該文確立了社區(qū)融合舊城景觀設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)，見表2。其中一級指標(biāo)共4 項(xiàng)，包括視覺指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、舒適度指標(biāo)以及心理指標(biāo)，二級指標(biāo)合計(jì)15 項(xiàng)。該評價(jià)指標(biāo)的確立主要是從審美、舒適度、安全心理和功能等多方面考慮的，并針對社區(qū)融合條件下的舊城景觀改造設(shè)計(jì)，增加了“自然條件的利用”“環(huán)境改善程度”和“歷史文化保留程度”等指標(biāo)。所建立的指標(biāo)根據(jù)各自特點(diǎn)劃分為4 個(gè)不同的一級指標(biāo)。AHP 分析法的優(yōu)勢為可根據(jù)不同的應(yīng)用條件建立不同的評價(jià)因素，并根據(jù)實(shí)際情況確立針對相應(yīng)因素的評價(jià)指標(biāo)。

表2 評價(jià)指標(biāo)及其含義

4 案例分析

4.1 工程簡介

該項(xiàng)目為綜合性住宅區(qū)項(xiàng)目，場地現(xiàn)狀為棚戶區(qū)，本期共開展5 地塊的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。規(guī)劃用地性質(zhì)為住宅+幼兒園+商業(yè)+配套的綜合性用地項(xiàng)目。住宅計(jì)容建筑面積為230356m2，商業(yè)建筑面積為8000m2，幼兒園計(jì)容建筑面積為3311m2，其他配套計(jì)容積率建筑面積為3577m2。該項(xiàng)目中，組團(tuán)與組團(tuán)之間通過道路和景觀軸、生活軸有機(jī)相連，形成了具有生命力的社區(qū)空間模式。該項(xiàng)目配套公建主要結(jié)合附近公園及湖景，將美術(shù)館、劇場、幼兒園以及一定的配套商業(yè)結(jié)合在一起，帶動商業(yè)人流的同時(shí)也為片區(qū)人流提供了更便利的道路。

4.2 計(jì)算機(jī)融合舊城改造景觀設(shè)計(jì)與評價(jià)

該項(xiàng)目1#地塊規(guī)劃示意圖如圖2 所示。該項(xiàng)目在景觀設(shè)計(jì)階段通過計(jì)算機(jī)技術(shù)建立三維數(shù)字模型，并對設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬。該數(shù)字模型的建立不僅能夠?qū)λ婕皟?nèi)容的色彩要素、空間條件和環(huán)境條件等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃，還能夠根據(jù)太陽的位置實(shí)時(shí)展示景觀的光影效果。實(shí)踐證明，計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠在舊城景觀改造中發(fā)揮自身優(yōu)勢，輔助設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。

圖2 1#地塊規(guī)劃示意圖

完成設(shè)計(jì)工作后，采用AHP 分析法對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)所得一級指標(biāo)的綜合評價(jià)指數(shù)見表3。由表3可知，該項(xiàng)目中環(huán)境因素的綜合評價(jià)指標(biāo)最高，其原因在于項(xiàng)目周邊存在已建成公園。該次舊城改造設(shè)計(jì)中，由于景觀部分充分利用了現(xiàn)狀條件，因此景觀豐富且具有層次感。且視覺效果也較好，其原因在于項(xiàng)目所在地區(qū)四季分明。通過計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行社區(qū)融合景觀設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了樹木、景觀等的作用，使該項(xiàng)目的平面布局更合理、色彩更豐富。

表3 該項(xiàng)目一級指標(biāo)綜合數(shù)值

5 結(jié)論

該文以社區(qū)融合的舊城景觀設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，通過理論分析和案例研究等方式，對社區(qū)融合背景下的舊城景觀創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入分析，所得結(jié)論如下：1）從理論角度分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)在舊城景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并確立了計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助下社區(qū)融合舊城景觀設(shè)計(jì)的步驟。2）采用AHP 分析法，建立了針對社區(qū)融合的舊城景觀設(shè)計(jì)評價(jià)體系，確定了評價(jià)指標(biāo)。并通過實(shí)際案例分析表明該方法具有較好的適用性。該文研究對今后社區(qū)融合背景下的舊城景觀設(shè)計(jì)具有一定的借鑒價(jià)值。