基于視線分析的古城周邊建筑高度控制研究
——以大同古城南側建筑高度分析為例

溫曉蕾

（大同市規劃設計院 山西 大同 037000）

0 引言

中國的歷史文化保護經歷了從對單體建筑的保護到對歷史街區的整體規劃保護的過程。目前，對于歷史風貌的保護和控制主要集中于重點景觀點周邊、歷史街區及古城或歷史城區范圍內，對古城邊界處的建筑高度控制關注度極少。邊界處的城市空間作為新舊交接的過渡地帶，其建筑高度控制的必要性逐漸顯現，應避免建筑高度失控對古城內風貌景觀完整性構成的潛在威脅[1]，以及統一的限高標準導致邊界處形成統一單調的城市天際線。以重點關注古城周邊建筑高度控制為出發點，結合大同古城南城墻周邊建筑高度的實例，提出此類城市空間建筑高度控制的方法。

1 建筑高度的控制方法

目前，國內外對古城內建筑高度控制的方法主要有分區控制法、眺望控制法、建筑外輪廓控制法。

（1） 分區控制法：分區控制是目前國內采用的最普遍的高度控制方法，特別是對傳統城區的保護上。該方法總體的原則是：首先確定保護區域，其次在保護區域的周圍確定控制區域，然后將控制區域劃分為若干個小區域，在每個小區域里確定建筑物的控制高度。一般越接近保護區域，對建筑物的限制越嚴格。北京舊城區的保護規劃就是一個非常典型的例子。這種高度控制比較簡單明確，可實施性較強，控制效果顯著，但一般不考慮眺望視廊等因素，控制深度不夠。

（2） 眺望控制法：眺望控制是針對重要控制點之間的眺望視線的不受遮擋，首先設定眺望點、眺望對象和眺望區域，眺望區域分為前景區域和背景區域，通過對兩個區域內建筑高度的限制達到眺望視線的通透性，但由于眺望點的選擇較為復雜，增加了實施難度。

（3） 建筑外輪廓控制法：建筑外輪廓控制法是通過對街道兩側建筑物的高度控制營造適宜的街道空間尺度。

2 視線分析方法

視線分析方法是以視感覺原理為基礎，通過視線控制基本原理，對于研究物體進行觀測，并用視知覺原理來分析的手段和方法[2]。人在觀賞景物時，由于視點、視線和視角的不同，會產生不同的感受。按視覺感應原理，視距（D）和建筑高度（H）的關系決定著觀賞景物的不同視角和空間感：當D/H=1，仰角45°時，為欣賞景物細部的觀賞視角，且空間閉合感極強；當D/H=2，仰角27°時，為欣賞景物最為清晰的觀賞視角，空間圍合度適中；當D/H=4，仰角14°時，為欣賞包括背景在內的風景全貌的觀賞視角，且空間圍合的特性趨于消失，得到開敞的空間感[3-4]。

視線控制原理見圖1，建筑物遮蔽關系評價公式如下：

圖1 遮蔽關系示意圖

其中：

h 為遮擋物相對視點的高度；

H 為參照物相對視點的高度；

L1 為視點至遮擋物的距離；

L2 為遮擋物至參照物的距離；

L 為視點至參照物的距離；

X 為開蔽參數；

X=1 時，參照物被完全遮蔽，遮擋物占去全部空間，表現為遮擋物吞食參照物；

X=2 時，參照物占空間的上半部分，遮擋物占空間的下半部分，表現為參照物在半開敞中吸收遮擋物；

X>3 時，參照物占大部分空間，遮擋物幾乎不存在。

由此公式，可以根據要達到的遮蔽效果選擇開蔽參數，進而得出距離遮擋物不同距離的參照的高度指標，得到變形公式為：

H=（X*L*h） / L1

3 大同古城南城墻南側建筑物高度視線分析控制

3.1 通過觀測者由古城內向南眺望的方式對建筑高度進行控制

由于古城內的開闊區域（如廣場、道路等）在視覺上最容易受到外圍建筑物的影響，另外，城墻能夠控制身在古城中的人的視線，將城墻外的現代建筑物障之于人的視線之外，因此可以利用城墻的構成空間和屏障作用，達到控制古城外建筑物高度的目的，進而實現身在古城內的人的視覺不受古城外圍建筑物的影響的目的。

根據視覺感應原理，當觀測者位于古城內某處開闊區域邊緣向南城墻外眺望時，距離南城墻越遠，所采用的仰角越小，觀測到南城墻外建筑群的可能性越大，即該處對南城墻外建筑群高度的要求越嚴格。并且，當D/H=4，仰角14°時，為欣賞包括背景在內的風景全貌的觀賞視角，且空間圍合的特性趨于消失，得到開敞的空間感。大同古城南城墻內側綠化帶和環路的寬度大約為將近50m，環路北側設有寬度不同的綠化帶，因此，模擬行人漫步于環路仰視南城墻及周邊景觀時的體驗，即選取南城墻內48m 處為觀測點進行視線分析，既可以較好地滿足視覺要求又能兼顧古城外圍建設用地緊張的情況。

為了達到在所選觀測點處看不到南城墻南側建筑物的效果，即通過南城墻將其外圍建筑物完全遮蔽的效果，在建筑物遮蔽關系的變形公式H=（X*L*h） / L1 中取X=1，根據L1=48m，h=城墻高度-觀測者高度=12m-1.6m=10.4m，可以得出H=(10.4*L) /48，即相對應的建筑物最高高度=(10.4*L) /48+1.6。由于南城墻外側約300m 范圍內主要為環城綠化帶及護城河，僅極少數作為游覽設施的仿古類建筑，此類建筑的高度一般較低，可以滿足視線控制要求。重點分析距城墻300m以外區域的建筑高度控制。根據建筑物最高高度=(10.4*L) /48+1.6，即距離南城墻300 米處的建筑物限高為77m，距離南城墻400m 處的建筑物限高為98.7m，距離南城墻500m 處的建筑物限高為120.3m。

3.2 通過觀測者由南城墻向外眺望的方式對建筑高度進行控制

為了在視覺上減少外圍建筑物對古城整體環境的影響，保證古城具有良好的視覺開敞效果，通過觀測者在南城墻上以14°仰角向遠處眺望，將建筑物高度控制在視線之下（見圖2）。建筑物的最高高度為：H=L*tan14°+h+1.6，其中，h 為城墻高度，1.6m 為觀測者視線高度。

圖2 眺望示意圖

根據以上公式可以得出距離南城墻不同距離的建筑物的最高高度，即距離南城墻300m 處的建筑物限高為88.4m，距離南城墻400m 處的建筑物限高為113.3m，距離南城墻500m 處的建筑物限高為138.3m。

3.3 高度控制分析

通過對第3.1 和3.2 節中2 種控制方式得出的結果進行對比，發現3.1 節采用的控制方式對建筑物高度的控制較為嚴格，即只要建筑物高度滿足第一種控制要求，觀測者由南城墻向外眺望的視野就比較開闊。因此，在實際控制中采用通過觀測者由古城內向南城墻外眺望的方式對南城墻南側建筑物的高度進行控制。

通過對比該片區現狀建筑高度與相對應的視線分析結果，發現有3 棟約100m 的居住建筑的高度略超出限定高度，處于350～400m 控制線之間，即87.8～98.7m 限高之間，對視線影響較小，其他區域的建筑滿足視線分析要求（見圖3）。

圖3 南城墻外建筑高度分析圖

4 結語

從一種新的視角，即以人的視域觀感為出發點，以城墻作為評價支點，充分利用城墻對周圍建筑的屏障和吸收作用，將城墻作為營造古城空間圍合感的載體，在此基礎上，對城墻外的建筑高度進行分析，保護古城的景觀視覺環境，減少外圍高層建筑的負面視覺影響，較大程度地考慮了人的主觀感受和視覺需要，可作為城墻外圍相關地塊更新改造時的建筑高度控制提供參考。但提出的控制方法是以具有營造圍合空間感的線性參照物且區域內部具有開闊空間為基準，開闊區域的缺乏會在一定程度上阻礙觀測點的選擇。另外，人在城市中的景觀感受也不僅僅取決于建筑高度，同時受建筑物的體量、外立面、色彩、特色裝飾等的影響，因此，在實際操作中盡可能用多種方式進行檢驗和評價，以最大限度地保護古城景觀風貌不受外圍建筑的影響。