淺談分形理論在城市規劃中的研究

殷 韜 朱 榮 (江南大學設計學院 江蘇無錫 214122)

分形理論作為一個全新的理論概念，由于它不同與傳統歐幾里得幾何理論，在20世紀下半葉開始受到眾多各行業的科學家的關注。并且成為多個學科研究的課題，在八十年代后新發表的關于分形理論方面應用研究的論文占有關文獻的37.5%。現代城市發展理論在基于分形理論的研究方式下，也走向了全新的領域。

一、城市分形理論概念的提出

分形理論的創始人曼德博羅在早期就對英國的城市形態進行了分形維數的研究，在這之后巴迪、弗蘭克豪澤、阿林豪斯等人運用分形理論分別對城市形態、結構、生長、交通和凈化機制進行了研究。1991年巴迪發表《作為分形的城市模擬生長與形態》一文，標志著分形城市概念的萌芽。國內關于分形城市的研究的標志是1992年李后強、艾南山發表的《具有黃金分割特征和分形性質的市場網絡》。他們通過利用Clark模型和Shewatt模型研究了城市人口空間的分布特征。陳顏光、劉繼生在根據城市體系分形理論的推理中，研究了城市道路交通網絡的分析特征。

分形的主要特征可以概括為：①局部與整體的自相似性，②整體上的不規則性，③無特征尺度和標度特性。

自相似性是分形理論的主要屬性，例如山巒的蜿蜒起伏，閃電復雜的分岔，雪花的形態，都體現出局部形態與整體形態的相似。對于城市中的分形現象，就如凱葉在其著作《分形漫步》中所說：當我們走進某個城市扇形區時，可以看到居住用地、工商業用地、開放空間和空閑地等用地類型。但每一種用地都不是純粹的一類用地，當我們走進以工商業用地為主的街區，大致相當于之前的街道的時候，我們還可以看到住宅用地、工商業用地、開放空間和空閑地。因此，城市的形態發展也體現出在布局功能上的自相似性。城市分形形態的變化規則經過簡化，可以明顯的反應在城市道路系統的分形變化之中。城市道路網其實就像一片樹葉，樹葉的葉脈在大尺度上的關系是按照各自方向孤立伸展，并無聯系，但是到了更小一級的細小樹葉結構葉筋上，發現各個臨近的葉脈通過錯綜復雜的葉筋彼此相互聯系，并且放大的倍數越高，聯系的細節越多。城市道路中各種主干道、次干道、街巷道路、小徑等在城市分形研究中體現出類似葉子的特征。

二、不同地區的城市分形特點

城市分析特征在古代城市發展中體現得尤為突出，歷史城市主要以步行為主，住宅密集并且等級森嚴，不同地區的城市有著各自特點。

1.歐洲古代分形城市特征

歐洲城市可以分為三次迭代構成：道路、建筑、廣場。并且建筑多以單體為主，廣場為城市的中心。以小馬路、林蔭大道與大街構成道路網，用廣場，寬闊馬路、紀念碑，教堂作為公共空間，同時由此產生城市邊緣與街道十字路口。這種街區層次顯得不確定與矛盾，再加上城市以磚石建筑為主，形成極強的適應性，這種多元分化的次序能接受不規則的城市結構形式，但是整體與局部的相似性主要體現在道路系統的連接功能上。

2.中國古代分形城市特征

不同于歐洲城市中國城市的是3～4次的迭代方式，最有代表性的形式就是北京的四合院，整個就是一個小的建筑群，建筑由游廊相互連接，并且分割成多個主次庭院空間，庭院空間內又有小徑連接相對的建筑。中國古代城市以“里坊制”為標準發展而來，這種形式在平面圖上可以表現為由眾多小方形組成的分形布局的大正方形。每個小方形都是一個類似以墻分隔的四合院圍合空間，整個城市也是用城墻圍合，小的正方形圍合空間與大的城市空間有著極強的相似性。通過對這些圍合空間的分解，可以得到中國古代分形城市的三個概念：圍護、定向、軸線。

3.現代城市分形特征

相比古代城市類似樹葉形態的分形特征，以現代主義為基石的現代城市規劃，分形形態特征少，現代主義的城市建設以摧毀傳統城市結構，改以大尺度建筑來代替城市局部形態的方法。它把人類活動簡單的分為四大功能：居住、工作、游憩、交通，忽視了城市地域特征與民族傳統特點。導致了已建空間的同化。例如勒·柯布西耶在《明日之城市》的前言中強調：“一個城市，它代表人類能夠掌控自然，它是人類針對自然的活動”并且宣稱：“我們必須消滅街道”。在柯布西耶的《三百萬人口的現代城市》中，大量建造大尺度的高層建筑，交通網絡也不遵循任何尺度，并且忽視了人行道與步行街區的分布，整個城市缺失層級上的互補。這種柯布西耶利用“幾何基礎”進行城市設計，排除了民眾還有世界上無限多樣的文化特征是城市基礎來源的重要性。在現代主義這種機械的宣揚中，首當其沖的歐洲城市不可挽回的失去了城市內部通過街道產生的高度連接性。歷史城市中包含的復雜的人性化功能特征被簡單的幾何特征所限制，傳統熱鬧的街道也隨之消失。

三、分形城市中的要素

分形城市的特征可以簡單的體現在對人性尺度的尊重與關注與城市道路的連接性上。現代城市由于關注于空洞、無差別、無語境化的萬能空間，所以城市在形態上體現出斷裂性、松散性。由于現代城過度關注對幾何學角度，未能像古代城市那樣創建城市不同組件之間的聯系預計城市與人之間的聯系。中世紀歐洲與古代中國分形城市主要以人類活動為中心來思考，它們的連接性遠遠豐富與現代城市。

通過對古代分形城市的剖析，可以把城市網絡分化成三個要素：節點、連接、層級。節點：是人類活動的場所，例如公園、廣場、教堂、商店等。節點分布于城市的各個地段。連接：它是節點之間相互關系的紐帶，連接至發生在互補的節點之間，而非相似節點之間。從而區分出城市網絡的層次。層級：合理的城市網絡是通過不同規則的有序的分形連接組織起來，并且是隨著歷史發展而逐漸建立起來。

四、結語

古代城市經過近千年或者百年的發展形成分形的特征，城市發展的形式是人與自然的共同推進的結果，合理的城市形態有利于人自身的發展。分形理論在城市理論中的研究是人從新認識了人與自然的聯系，現代城市強調對自然的征服與對機械的依賴而不利于城市的可持續性。分形城市理論通過對古代城市發展的研究揭示了現代城市問題產生的根源，有利于未來生態可持續城市形態的發展。

[1]Serge Salat.城市與形態——關于可持續城市化的研究[M].中國建筑工業出版社.2012.9

[2]黃勇.城市空間形態的分形研究[D].蘭州大學碩士學位論文.2006.5[3]陳彥光.分形系統的空間復雜性研究[D].北京大學博士學位論文.2004.6作者簡介：