基于GIS視線分析的城市建筑高度控制研究——以河池城西新區為例

代志宏,白胤

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基于GIS視線分析的城市建筑高度控制研究——以河池城西新區為例

代志宏,白胤*

內蒙古科技大學 建筑學院, 內蒙古 包頭 014010

在快速城鎮化進程中，為避免“千城一面”的出現，城市風貌顯得尤為重要。而城市建筑高度（天際線）是影響城市風貌的關鍵因素，因此本文對建筑高度控制方法進行探究。針對自然優美山水格局的縣城，在已有的城市整體高度控制辦法基礎上，運用GIS分析平臺，通過“基準模型+修正模型”的研究方法，系統探究河池城西新區建筑高度控制方法，為其控制性詳細規劃和城市設計中的建筑高度控制提供理論依據和技術支撐。以及為同類別的城市建筑高度控制研究提供參考。

GIS; 控規; 城市整體高度; 控制

隨著現代城市的快速發展，高層建筑的出現造成了對城市背景山體景觀的阻擋，影響自然山體與建筑形成的天際輪廓線，導致城市原有的自然山體景觀特色消失。城市整體建筑高度控制是城市控制性詳細規劃和城市設計中非常重要的組成部分，因此探討城市建筑高度控制的方法具有較強的現實意義與重要研究價值[1]。目前國內外對城市建筑高度控制研究的常用的方法主要有分區控制法、天際線定量分析法及眺望控制法，這些研究方法均是控規體系內建筑高度指標制定的重要依據[2]。隨著GIS技術的發展，利用GIS技術進行控制性詳細規劃及城市設計中建筑高度的控制研究已然成為可能。本論文以保護且合理利用自然山體景觀為初衷，重點在于如何利用現有的基礎數據在GIS 10.2技術平臺上，分析研究縣城內建筑高度的控制，從而滿足控制性詳細規劃和城市設計對建筑高度控制的要求。

1 城市建筑高度控制研究方法體系的建立

在當前的城市建設中，城市迅速發展，開始逐漸出現城市建筑高度控制研究的方法。目前，我國城市規劃領域中采用較多的高度控制方法是分區控制法、眺望控制法和天際線定量分析法。

分區控制法是目前我國最常用的一種建筑高度控制研究方法，此方法首先是確定其研究區域， 然后在其周邊劃分若干個控制區域，在每一個控制區域內確定其建筑控制高度。在研究劃分控制分 區時，往往以仰視角度作為參考依據，如圖1所示。用不同的仰視角度，計算出其控制面，以作為不同控制區域內建筑高度的最高值，從而得到分區域的建筑高度控制值[3]。

眺望控制法是從觀測點瞭望景觀區域時視線不受任何遮擋，對視線區域內的建筑高度進行控制，從而得到視線區域內的建筑控制高度值，如圖2所示。

天際線定量分析法：香港為保護維多利亞港兩岸重要的山體山脊線景觀，在其《規劃標準和準則》中，提出了“要對維多利亞港兩側的建筑高度進行控制，以保護維多利亞港兩岸的重要山脊線景觀。從兩岸主要人流匯聚的瞭望點觀察到山脊線應維持一個‘不受建筑物遮擋地帶’。指引建議設立一個20%至30%山景不受建筑物遮擋地帶”[4]，如圖3所示。

圖 1 以仰角為依據的分區控制法

圖 2 簡單眺望控制法

圖 3 香港的建筑高度控制城市設計導則

本文的建筑高度控制研究，借鑒已有的城市建筑高度控制方法的經驗，結合城市的自然山水格局，提煉出以“基準模型＋修正模型”為特征的研究方法體系[5]。首先，考慮縣城內自然山體景觀對城市建筑限高的重要影響，運用GIS軟件作為技術支撐，建立良好城市景觀廊道的基準模型。其次，在基準模型的基礎上，引入景觀美學原則以及考慮其現狀建筑狀態等限制條件，對基準模型進行局部修正，形成優美生動的天際線，從而建立城市高度控制的修正模型，使其更加符合城市現實條件和各種規劃意圖。

2 研究區域的現狀概況

城西新區地處河池市中心區西南，位于肯研河流域，北鄰河池市科研文教區，南至河池市六圩鎮肯研村，為河池市西南出入的主要門戶。規劃區東西兩側為綿延的山體，區內依山傍水，青山半抱，肯研河縱貫南北。蘭海高速位于城西新區南側，新區內建設完成的城西大道縱貫南北，323國道橫穿東西，交通區位條件十分優越。通過梳理現狀情況，總結出目前規劃區范圍內城市面臨的問題主要有三個方面。

其一、自然山水環境利用不夠充分。城西新區的地勢東南高，西北低，中部肯研河穿城而過，新區兩側具有優美的自然山體景觀資源。但分析現狀情況，城市天際輪廓線單調乏味，缺乏變化，建筑豎向起伏平緩，而且城區與山水之間的關聯較弱。

其二、新建建筑布局缺乏規劃，未考慮協調新城與舊城關系。目前，城市發展迅速，城西新區漸漸出現少許中高層建筑，在以低層、多層建筑為主的城西新區呈現孤點式、散亂的布局狀態，對原來的城區風貌構成威脅。

其三、濱水空間建筑高度缺乏引導。現狀肯研河兩岸的建筑布局待于整合，且建筑高度不一，城市的開放空間、濱水空間、景觀視線都缺乏整體布局設計。

3 河池市城西新區的城市建筑高度控制圖制作

3.1 基準模型——操作步驟

3.1.1 基礎數據準備基礎數據準備主要是通過對現狀基礎地形資料、現狀建筑CAD資料以及研究對象相關的規劃控制要求等內容進行總結梳理，提煉出對本文建筑高度控制研究有用的數據資料，整理成文件夾留作備用。

本次研究首先確定建筑高度控制區域范圍，為河池城西新區，研究范圍為578.67 hm2。了解城西新區的現狀規劃布局情況，利用已有的現狀CAD圖紙，對不同層數高度的現狀建筑進行圖層梳理，以便后期輸入到GIS平臺中建立現狀建筑模型，之后通過梳理現狀地形圖CAD整理高程點，導入GIS地理信息系統，制作現狀場地模型，在此基礎上疊加現狀建筑模型，制作現狀模型，為之后的GIS研究分析提供一定的基礎資料。

3.1.2 選取觀山點與瞭望點根據現有城市建設情況，控制城市中的建筑高度，首先應合理選取觀山點與瞭望點。保護自然山體景觀資源，明確周邊可觀的山體及其風貌特色，保證山體景觀在城市開放空間中不受建筑的遮擋,這些城市開放空間即可作為瞭望點,主要包括城市的公共空間、主要道路交叉口、以及與山體景觀之間的視線廊道[6]。也就是說,在對自然山體景觀保護的條件下,應選取對視線具有導向作用且視線大量匯集的活力節點作為觀山點和瞭望點。本文選取的4個觀山點與10個瞭望點如圖4、圖5所示。

圖4 觀山點位置

圖5 瞭望點位置

3.1.3 制作通視分析，篩選合適的瞭望點結合城西新區山體地形對各個瞭望點進行可見性分析，并沿地面高度起伏整體抬高1.65 m以模擬人眼視高，從而使結果更加真實。通過GIS模擬構建可視廊道，以可見山體的山脊線20%作為判斷依據，結合GIS制作的現狀模型對山體視廊進行篩選，從而獲得合格的瞭望點。

首先，利用GIS軟件中的天際線工具，基于地表面生成瞭望點觀察到的山體天際輪廓線。同時利用要素折點轉點功能生成天際線多個折點，再賦予天際線上每一個折點高度值h，使每一個折點向下偏移高度值0.2 h，利用GIS中的構造視線功能，將偏移后的點與瞭望點連接得到視野面上的建筑高度控制線[1]，用偏移后的高度控制線與現狀建筑建立通視分析（紅色為不可見，綠色為可見），以此來判斷哪些為合格的瞭望點。篩選結果如下：

可見瞭望點：瞭望點1、瞭望點2、瞭望點3、瞭望點4、瞭望點5、瞭望點6、瞭望點7、瞭望點8、瞭望點9。

不可見瞭望點：瞭望點10。

圖6 瞭望點的通視分析

3.1.4 制作GIS建筑高度控制模型運用GIS軟件中的創建TIN功能，利用瞭望點與可觀山體20%山脊線形成的視線，如圖7所示，生成一個建筑高度控制面。利用GIS中漁網功能，建立點圖層，使其生成與控制面一致的高程h1及生成與地表TIF模型一致的高程h2，之后進行減法運算（h2-h1），從而得到單一瞭望點控制區域內的建筑高度值[7]，利用GIS軟件中的可視化效果，制作出單個點的建筑控制高度圖紙，以瞭望點2為例，結果如圖8所示。

圖7 利用視線進行建筑高度控制的示意圖

圖8 瞭望點2的通視分析及建筑限高圖

Fig.8 The general view analysis and the building limit chart of the lookout point 2

按照上述方法，利用Modelbuilder模型，依次對城西新區剩余的8個瞭望點進行模擬計算，從而得到剩余8個瞭望點的建筑高度控制方案，如圖9所示。運用GIS系統中的合并功能，對9個建筑限高方案的結果進行綜合計算，再通過GIS中的空間連接功能，得到城西新區基于視線分析的建筑高度控制方案[8]，如圖10所示。

圖9 剩余瞭望點的通視分析以及建筑限高圖

圖10 GIS制作的建筑限高模型

3.2 修正模型——天際線修正

通過利用GIS軟件進行定量化的研究分析，可以得到一個初步的建筑高度控制圖紙，它是一個較為理想狀態下的高度控制方案。但在實際規劃工作中，城市建筑高度控制除了和城市山體景觀有關，還與實際的現狀建筑高度、規劃建筑的設計、規劃土地性質等因素有關，同時還應考慮城市優美的天際輪廓線。因此，基于河池市城西新區的實際建設情況與景觀美學原則的基礎上，本次研究進行以下模型修正[9]，如圖11所示。

圖11 瞭望點8的天際線修正

3.3 最終制作的城市建筑控制高度圖

綜合考慮多個影響建筑高度的因素，本文最終制作出城西新區城市建筑控制高度圖。利用GIS的視線分析得到的建筑限高圖紙，其準確性直接影響最后制作的城市建筑控制高度圖紙。在得出多個瞭望點的視線控制建筑限高圖后，需要通過GIS的合并、空間連接等工具對數據進行匯總整理，并且對其進行可視化效果表達，從而形成了整個城市的建筑高度控制圖。同時，考慮現有建筑高度與景觀美學原則對天際線的要求，對基礎模型進行修改，對不能滿足要求的建筑高度加以修正，直到滿足其天際線的要求，如圖12所示。

圖12 最終制作的城市建筑控制高度圖

4 結語

目前我國城市發展迅速，為了避免出現“千城一面”現象，城市的風貌特色具有較強的重要性，而城市建筑高度是影響城市風貌特色的重要因素之一。基于GIS平臺提出了“基準模型+模型修正”的研究框架，其意義在于綜合城市現狀山體景觀資源的保護利用，提出了基于GIS的山體景觀視線控制城市建筑高度的可能性，并通過定量的方式獲得了數據化的成果，使城市空間的發展更加科學、客觀和有據可依。基準模型的意義在于建立城市建筑高度控制的發展趨勢，而修正模型在于將基準模型的建筑高度發展趨勢結合景觀美學原則與現狀建筑情況進行合理修正，從而形成具有自然生動、層次豐富城市天際線的城市建筑限高意向圖，以為其控規與城市設計中的建筑高度提供一定的參考。因此，基于GIS平臺的山體景觀視線控制建筑高度的研究方法，對山水格局的城市建筑高度研究具有重要的研究價值與意義。

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Study on the Height Control of Urban Buildings Based on the Analysis of GIS Sight——Taking the New West District in Hechi City as an example

DAI Zhi-hong, BAI Yin*

014010,

In the process of rapid urbanization, in order to avoid the emergence of "one side of a thousand cities", urban style is particularly important. The urban building height (skyline) is the key factor affecting the urban landscape, so this paper explores the control method of building height. Aiming at the counties with natural and beautiful landscape pattern, based on the existing methods of urban overall height control, this paper systematically explores the method of building height control in Hechichengxi New Area by using GIS analysis platform and the research method of "benchmark model + revised model", which provides theoretical basis and technical support for controlling the building height control in detailed planning and urban design. It also provides a reference for the study of height control of similar urban buildings.

GIS; control regulations; urban overall height; control

TU984

A

1000-2324(2019)03-0468-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.024

2018-06-12

2018-08-03

代志宏(1992-),女,碩士研究生,主要研究方向為城市規劃設計. E-mail:1605422179@qq.com

Author for correspondence. E-mail:784764092@qq.com