基于數據分析的城市色彩規劃方法

柏志強（貴州大學建筑與城鄉規劃學院，貴州貴陽550025）

在近幾年城市建設當中，色彩規劃逐漸受到了人們的重視。在當前城市色彩規劃的過程中，大部分在具體實施中都是將地理學當中與色彩相關的內容作為基礎，并始終按照色彩要素分析、色彩區域定位、區域色彩控制的流程，完成對各個城市的色彩規劃[1]。但在規劃實施過程中，仍然存在諸多問題，從而無法達到預期的規劃效果。例如規劃色彩的研究對象較多，城市色彩包含了顏色的本身，同時也包含了不同城市、地區本身的人文因素與自然地理環境因素。因此在對色彩規劃時需要充分考慮到各種因素的影響，從而實現對城市整體面貌的精準表達。同時，大部分城市色彩規劃都是將色彩分析作為主要內容，缺少了定量的研究[2]。當前幾乎所有色彩規劃都制定了相應的推薦色譜，但目前并沒有一種統一的色譜研究方法。因此也沒有相應的調研數據庫形成，導致后續色彩規劃的難度進一步提高。因此，基于當前城市色彩規劃存在的問題，本文引入數據分析理論，對其進行更加深入的研究。

1 基于數據分析的城市色彩規劃方法設計

1.1 基于數據分析的色譜模型制定

通過相關調查可知，除了部分具有一定爭議的城市節點和地標性建筑以外，在城市中大部分人對城市的普通建筑結構在色彩品質上的優劣感受是相同的，對于兩類不同色彩的具體區分很難精準地把握[3]。因此，針對這一問題，本文使用數據分析方法，通過數據分析手段，對色彩之間的差異進行辨別。以某城市為例，選擇具有代表性的顏色，包括紅色、黃色、綠色、紫色、藍色、紅黃色、藍紫色、黃綠色等，對不同色彩的色相值進行統計，詳見表1。

從表1中不同顏色對應的出現數量可以得出兩個基本特征：首先，在高品質基調色彩當中幾乎不存在藍色、綠色、紫色、紅紫色等顏色，說明如果將這一部分色彩作為城市的主體色，會出現問題，應當限制其使用范圍[4]。其次，在被統計的色相當中，出現了紅色、黃色、黃綠色等顏色，但無論是在高品質色相當中，還是在低品質色相當中，紅色與黃色的占比均明顯高于其他色相。這一特點在我國大部分城市當中都具有相似特征。說明紅色與黃色是構成城市基調的主要顏色，并且應當被鼓勵出現在城市建筑當中。

表1 某城市高品質與低品質色相對比

通過對上述城市色彩規劃中的色相進行分析后，將其作為基礎對色譜模型進行構建。色彩色譜是由各種不完全獨立的色調組成的圖譜。因此，如果不對色譜圖進行處理，就不能直接應用于城市色彩規劃。本文在構建色譜模型時，采用色彩相關分析原則，對色相要素進行疊加，并將色彩視覺認知度P小于0.5的色相歸類為無色；將P在0.5～2范圍內的色相歸類為低彩色；將P在2～5范圍內的色相歸類為中彩色；將P大于5的色相歸類為高彩色，得到基于數據分析的色譜模型（如圖1所示）。

圖1 基于數據分析的色譜模型圖

同時，根據已確定的色相組群明度，以及彩度的范圍，能夠對其他色相值進行重新審視，將表1中的數據帶入到色譜模型當中后，紅色、紅黃、黃、黃綠等顏色明度和彩度區間都不相同。其中黃色屬于中彩度高明度色相，具有較好的品質。但其他上述界定的高品質色相并沒有與黃色在相同范圍內[5]。在實際應用中，完成對上述模型的構建后，再將模型當中每個組群對應的色彩進行還原，最后得出針對不同城市的基調色推薦色譜。

1.2 獲取城市基點色彩

將本文上述構建的基于數據分析的色譜模型作為依據，對城市基點色彩進行獲取，獲取來源不一定為城市當中重要的建筑結構或地標性建筑，其色彩應當是現狀色彩當中存在量最大的，并且能夠給觀者帶來舒適感的色彩。色彩本身應當具備一定的地域文化特征，從歷史保護的角度分析，對于城市當中歷史保護建筑，應當保持其原本的色彩面貌，并在其周圍建筑上，選擇從歷史建筑上提取到的色彩作為點綴，以此形成新建筑與歷史建筑的顏色呼應。與此同時，在對城市新建區域的色彩規劃時，需要考慮到基點色彩所在區域范圍內的功能性特征，并將地域情況與城市空間結構相關聯。根據不同城市的地域文化特色，以及城市色彩的時代性，綜合確定基點色彩。

在對基點色彩獲取時，由于當前并不存在中國顏色體系，因此需要對不同空間中的色彩進行轉換。當前數據分析軟件能夠識別的常見色彩體系包括RGB和HSV，兩種色彩體系都是從光源色的加色模式，對不同色彩進行描述。為方便城市色彩規劃的具體應用，實現兩個色空間之間的自由轉換，假設（r，g，b）表示為顏色紅、綠、藍的坐標，其對應的取值范圍為[0,1]。假設max表示為（r，g，b）的最大值，min表示為（r，g，b）的最小值，為在HSV色空間上找到（r，g，b）對應的數值，則以其中紅色為例，得出如下公式：

公式（1）中，r'表示為在HSV色空間當中的紅色坐標。按照上述計算思路，可對不同色空間的色彩進行相互轉換，以此確保最終獲取到的城市基點色彩統一。

1.3 城市色彩邊界及色彩區域劃分

將城市本身的自然特征條件作為依據對城市色彩進行邊界劃分，任何城市都需要根據其所在區域的自然環境條件對色彩進行約束。對于自然環境區域的劃分中，自然形成的色彩需要與區域要素的色彩劃分出明顯的界限。對于城市的行政和功能區域而言，對其色彩邊界劃分時，需要根據行政區具體的空間面積以及功能區域未來的發展進行分區。這部分的分區方式與上一種邊界的特征，不需要明顯地體現。對于一個城市的整體結構，其色彩分區應當包括區域以及區域之間的邊界，以及區域與自然環境之間的邊界。在色彩邊界上存在與色彩基點相似參數化特征的色彩，并在城市的特殊邊界例如河岸、城市綠化等邊緣形成邊界。同時，邊界的色彩需要與自然環境相協調。因此，需要將邊界上要素色彩作為城市色彩當中的一個參數，結合本文上述構建的模型，在參數對應的色彩范圍內進行選擇，完成對城市色彩邊界和區域的劃分。

2 對比實驗

本文通過上述論述，從理論角度方面實現了對基于數據分析的城市色彩規劃方法的設計。為進一步驗證該方法在實際應用中的效果，選擇將其與常規城市色彩規劃方法應用到相同的城市規劃建設當中，對兩種規劃方法的理論與實踐層面的區別進行探究。兩種方法在實際應用中，均能夠對城市色彩的主色調進行準確選擇，因此本文綜合其特點以及實驗結果的直觀性，選擇將兩種規劃方法，分別在各個區域上對色彩的量化控制作為評價內容。假設某城市區域范圍內主色調當中，共包含五種不同的色度顏色，將其分別標號為RGB01、RGB02、RGB03、RGB04和RGB05。選擇將五個不同色度顏色的規劃面積總和作為對比指標，已知該城市區域標準要求的五個色度顏色的規劃面積分別為125.1km2、96.3km2、97.3km2、84.6km2、103.4km2。分別利用兩種規劃方法對其進行實際應用，并將規劃完畢后，上述五個不同色度顏色的總面積進行計算，并將其與標準規定當中面積進行對比，將其差值作為量化控制誤差記錄（詳見表2）。

表2 兩種規劃方法實驗結果對比表

根據表2可知，本文的規劃方法量化控制誤差與傳統規劃方法的量化控制誤差相比明顯更小，說明本文的規劃方法在實施時，能夠對城市色彩進行有效的量化控制，并且在實際應用中能夠針對城市總體到片區，再到街道、建筑等分層級進行量化控制，局部色彩的控制是充分服從整體效果的。因此，通過對比實驗證明，本文提出的基于數據分析的城市色彩規劃方法在實際應用中能夠實現對色彩的有效量化控制，理清各個顏色機構與城市區域范圍之間的邏輯關系，達到常規規劃方法無法達到的效果。

3 結語

對于具有明顯歷史特征的城市而言，其主色調的管理和控制是十分必要的，合理的色彩規劃能夠實現對城市特色的延續和強化。因此，本文基于城市色彩管控需要，結合數據分析提出一種全新的規劃方法，并通過實驗驗證的方式，證明了該方法能夠達到常規規劃方法無法達到的效果，將該方法應用到各個城市或地區當中可為其色彩規劃提供參考。