“顯山露水”背景下張家界永定城區建筑高度控制優化研究

姚春桂，左金友，吳吉林，陳潔，羅賢玉，蔣景正，蔣福全

（吉首大學 土木工程與建筑學院，湖南張家界 427000）

0 引言

由于城市化進程加快，城市整體建筑高度控制失衡，導致山水城市原有的自然山體景觀和濱水景觀特色難以彰顯，城市整體風貌失控[1-2]。近年來，一種實現城市生態宜居的可持續發展理念——“顯山露水”理念被提出并得到廣泛研究[3]。該理念主要凸顯整體空間格局與“山、水、城”一體的場所精神，提倡城市順應自然地形發展，建立均質的城市形態；同時，要求一定程度上作為生態資源和公共資源的山、海、湖、河等，應該為公眾服務，避免被建筑所遮擋。在“顯山露水”理念下，控制城市建筑高度不僅能夠展示自然山水與城市形象，而且具有保護生態環境，促進城市可持續發展的意義[4]。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的研究價值。

國外城市高度控制大多以眺望視線為基礎[5]。由于現階段國外城市化發展整體較為緩慢，因此保護對象與城市發展之間的矛盾并不十分沖突，對建筑高度的管控大多是以景觀保護和建筑外輪廊線為控制標準，以城市為整體，針對各個規劃層面的差異性，采取不同的控制方法和控制手段，對建筑高度進行系統性、總體性和層級性的控制。國外對城市高度控制的理念和方法關注較早，在城市建筑高度管控方面有著較為成熟的經驗[6]。

國內城市高度控制研究起步較晚，技術相對落后且管理缺位，對山地城市高度管控研究較少，各項指標因子定義不明確。近年來，隨著城市化進程的不斷推進，城市發展與環境保護之間的矛盾越來越突出，對建筑高度管控的關注度也日益提高[7]。我國目前對建筑高度的管控大致可概括為四個方面，分別是：分區高度控制、視線體系的城市高度控制、多因子分析的定性定量控制以及基于城市設計指引的高度控制[8]。

本文以張家界永定城區為例，在現有城市高度管控策略的基礎上，對永定城區進行建筑高度控制研究，探尋山水與城市的最佳依存和互動格局，強化“山水城市”特色，以期為山水城市建筑高度控制優化提供技術參考和經驗借鑒。

1 研究區概況與眺望體系建立

1.1 研究區概況

張家界市永定區位于湘西州東北部，地處張家界腹部，區域總面積約2174km2。該區背靠天門山系，四周七星山、崇山、向家山、桐門山、雙峰山群山環繞；澧水河穿城而過，孕育了燦爛多姿的土家文化，區內有普光禪寺、湘鄂渝黔革命根據地紀念館、老院子等一系列文物古跡。近年來，永定區依靠得天獨厚的自然優勢，旅游業迅猛發展，永定區城市面貌也開始改頭換面，大量高樓拔地而起，對永定區“山—水—城”一體的格局造成了破壞。因此，對城市進行建筑高度控制，對于山水城市的景觀資源保護顯得尤為重要。

1.2 眺望體系建立

以“顯山露水”為目的，將天門山和澧水河作為重點控制對象，沿澧水兩岸選取若干視點眺望天門山，建立眺望體系[9]，為張家界永定城區的重點組團——南莊坪組團、官黎坪組團和永定組團的高度控制提供依據。

1.2.1 視點的選取

建筑高度是政府對地塊開發和城市建設所作的開發條件或控制內容，往往通過自上而下的方式確定結果，缺乏自下而上的反饋。因此，本文增加了民意視角下對視點的選取，通過問卷調查，獲取大眾意見，再結合專家視角綜合選取視點。

（1）專家視角選點

選取視點的基本原則：

①開放性。眺望點是開放的、共享的，可充分利用的城市空間；

②可達性。可供大量人群停留，環境宜人，可自由來去和移動的空間；

③舒適性。能提高觀者舒適度以有利于欣賞景觀的場所，具有享受景觀的空間條件。

根據選點原則，沿澧水兩岸每400m為間距，沿河大致均勻地選取了5個眺望點，主要為人流集中、視線良好的公共空間。

（2）民意視角選點

通過發放問卷，向市民征集個人心中最佳天門山觀景點。共回收100份問卷，其中有效問卷93份。對問卷進行數據統計和分析，選出大庸橋公園等5個眺望點。

綜合專家意見和民眾的意愿，對以上10個眺望點進行篩選，最終確定6個眺望點（圖1）。

圖1 眺望點與視線通廊位置

1.2.2 視線通廊的選取

為了溝通山水，實現景觀滲透、山水城一體，結合現狀預留了六條視線通廊，分別是大庸路、大橋路、教場路、北正街、迎賓路、泰鼎路以及觀音大橋（表1）。

表1 眺望點位置一覽表

2 永定城區天際線現狀分析

2.1 “山”——山體天際線現狀分析

以所遴選的視點為基礎，進行現狀踏勘，觀察到核心組團天際線基本由人工因素——建筑物、構筑物構成，山體輪廓線現狀如下：

（1）建筑輪廓線呆板、平直，與山脊線變化不協調

從澧水北岸古人堤公園南望天門山，會被河對岸水榭花都住宅建筑遮擋1/2山體，山體輪廓線基本保持完整，但建筑輪廓線變化較單一，缺乏趣味性，沒有契合山脊線起伏，形成優美的山與城呼應的天際線（圖2）。

圖2 水榭花都-天門山-澧水南岸

（2）建筑間距過密，沒有留出足夠的空間廊道

建筑間距過密，阻擋了山水之間的視線通廊，難以實現“抬頭望山，低頭探水”的空間格局，如在澧水北岸基督教堂南望天門山，河對岸金域濱江住宅高層建筑則阻斷了山水通廊（圖3）。

圖3 金域濱江-天門山-澧水南岸

（3）山體輪廓線被建筑遮擋，破壞了山體天際線的完整性和連續性

存在高層建筑局部甚至完全遮擋山體的情況，如在澧水北岸大庸橋公園南望五組坡，高盛澧園高層建筑群遮擋了部分山體天際線，山與城關系不明顯，特色難突出（圖4）。

圖4 高盛澧園-五組坡-澧水南岸

（4）建筑體量突兀，與遠處山體輪廓線形成強烈對比

從濱河路北望回龍山，河對岸永定組團老城區——逸臣建材廣場和商會大廈建筑體量大、層次不齊，與山脊線對比強烈。呆板大體量的建筑與靈動自然的山水不相協調，與山體輪廓線呼應不足（圖5）。

圖5 逸臣建材廣場-回龍山-澧水北岸

2.2 “水”——濱河建筑輪廓線現狀分析

沿澧水兩岸觀測城市天際線，發現總體建筑缺乏變化，山水聯系不夠密切，相關濱水建筑現狀問題如下：

（1）建筑與水岸間缺乏綠地、趣味公共空間

由于防洪的需求，澧水兩岸形成了硬質的防洪堤岸，濱水空間的趣味性以及景觀性均較差，阻礙了人與自然的親近活動（圖6）。

圖6 未充分利用濱水空間

（2）濱水建筑高度整齊，建筑立面大同小異，城市天際線單調

澧水兩岸建成區多為住宅建筑，立面造型設計相似，高度一致，整體缺乏特色，從而形成了乏味單調的城市濱水天際線（圖7）。

圖7 整齊單調的濱水天際線

（3）濱水已建成項目未進行嚴格的高度控制，對背景山體遮擋較多

建筑多以中高層為主，突破山脊線高度，對山體造成遮擋較多，使人身在山水間，卻難望山之綠、水之藍。

（4）大量建設高層建筑，濱水空間壓迫感強

沿岸高層建筑壓水，對水面造成強烈壓迫感，水資源利用不充分，濱水空間緊張。

3 永定城區建筑高度控制體系構建

3.1 永定城區建筑高度控制分析框架

本文基于多因子分析法和綜合視覺影響法，構建了空間基準高度控制潛力模型以及空間形態修正限制模型，并利用GIS工具將這兩個模型進行疊加，形成適合永定城區發展的總體建筑高度控制分區，指導下一層次的控制性詳細規劃[10]（圖8）。

圖8 山水城市建筑高度控制研究框架

3.2 基于限制模型的永定城區建筑高度控制

現代山水城市的山水格局包括山體背景的輪廓線及濱水地區的岸線。為了保證山體輪廓線的整體性和連續性，應對遮擋山體的建筑進行弱化處理。因此，將建筑高度控制的限制模型歸納為山體形態顯現、濱水空間營造兩種控制要素，采用視覺分析方法[11]，確定各體系需控制的因子及其控制的具體內容，并根據相關的理論和實踐經驗確定控制條件。

3.3 基于潛力模型的永定城區建筑高度控制

為了確保一定的投資開發效益，避免土地資源的粗放使用，建筑高度的控制需要通過設定一個最低值來確保土地資源的集約化利用。另外，為了防止城市在經濟驅動下無節制地高空生長，確保城市居民的生活質量和城市生態環境的可持續，還需要設定一個上限來對建筑高度的發展加以控制。

從城市整體空間關系出發，順應城市發展的客觀規律，通過地塊發展潛力分析，實現建筑高度在宏觀尺度上的控制。土地區位是指土地在空間上與其他事物的關系，土地區位的特性是土地空間性和地域性的重要表現，也是土地本身具有的重要基本特征之一，土地區位條件越好，土地經濟價值越大，相應的建筑高度也會越高；道路交通是城市經濟活動的聯系紐帶，也是城市發展的根本性條件，區域的交通越發達，越能吸引社會經濟活動駐足，建筑高度也會相應增高；公共服務設施越完善、生態環境越好，土地開發利用價值也越大，建筑高度也會越高。

因此，通過文獻論證與經驗總結[2，12-14]，本文選取了土地區位、道路交通、公共服務設施、自然生態四類要素作為一級因子以及土地價格等10類二級因子作為分析要素。用AHP法確定各因子權重，擬從這四方面構建建筑高度潛力模型。

3.3.1 AHP法

AHP法（層次分析法）是指將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標（或準則、約束）的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序（權數）和總排序，以作為目標（多指標）、多方案優化決策的系統方法。該方法自1982年被介紹到我國以來，以其定性與定量相結合處理各種決策因素的特點，以及系統靈活簡潔的優點，迅速在我國社會經濟各個領域，如城市規劃、能源系統分析、經濟管理、科研評價等得到了廣泛應用。

3.3.2 建筑高度潛力模型單因子及權重計算

（1）在深入分析問題的基礎上，將決策的目標、考慮的因素和決策對象按相關關系分為最高層、中間層和最低層，構建了層次結構模型。

（2）通過各因素之間的兩兩比較，確定合適的標度，采用1—5分標度法，結合專家打分最終得到判斷矩陣。其中，元素i和元素j的重要性之比：aji=1/aij。

（3）利用判斷矩陣計算各因素對目標層的權重。

首先，將每一列向量歸一化：

利用所求得的λ進行一致性分析，CR＜0.1，說明數據通過一致性檢驗，判斷矩陣構造合理。具體建筑高度潛力模型單因子權重見表2。

表2 建筑高度潛力模型單因子及權重

3.4 潛力模型下城市總體高度分區圖

（1）劃分地塊

為了獲得有意義的評價結果，本研究遵循與控制性詳細規劃地塊劃分盡可能協調一致的原則，以支路網為邊界，劃分研究地塊單元，進行因子評析。

（2）因子評價內容

首先，需要對單個地塊進行打分，為避免不同因素的作用結果不同，導致之后的疊置分析難以進行，各單項得分以統一的1—5的分值進行打分。

在土地區位方面，選擇土地價格與用地性質作為二級因子。一般情況下，土地價格越高，建設高層建筑的可能性越大；用地性質方面，商務用地與居住用地建筑高度較高，而公共管理與公共服務設施用地建筑高度較低。

在道路交通方面，選擇道路可達性與公交可達性作為二級因子。地塊周邊路網越密集、道路等級越高則道路可達性越好，距離交通樞紐越近則公交可達性越好，相應的地塊經濟價值則越高，越適宜建設高層建筑。

在公共服務設施方面，越靠近區域中心，設施利用效率、便捷性越高，周邊地塊建筑高度也越高。

在生態環境方面，選擇高程、坡度、坡向、地形起伏度、水文狀況作為二級因子，越靠近生態敏感區建筑高度越低。

綜合各項因子的影響，將各地塊評分結果與相對應的因子權重值進行加和計算，最終所得的加權分值即為該地塊建筑高度控制的多因子綜合評價得分。

最后，基于多因子綜合評價結果，結合研究區現狀和發展目標，將數據分布劃分不同等級。對應分值越高，高層建筑建設的動因越大，反之越小，得到綜合因子評價圖（圖9）。

圖9 潛力模型建筑高度控制

利用GIS分析工具，得出上述潛力模型建筑高度控制方案：張家界市主城區高度由組團中心向外逐漸降低，由山體向外、水體向外逐漸升高。其中，較高的建筑主要分布在永定組團南部、南莊坪組團中部以及官黎坪組團北部。

3.5 永定城區總體建筑高度控制

運用GIS，將限制模型和潛力模型高度控制結果進行疊加，在重疊區域取最小值，并與張家界市土地利用總體規劃進行疊加分析，最終得到張家界市永定城區總體建筑高度控制分區模型（圖10）。下一階段控制線詳細規劃則可根據地塊內部建筑高度差異進一步細分。

圖10 張家界永定城區總體建筑高度分區

分析可知，建筑高度整體趨勢由水體向外逐漸降低，越靠近山體越低，在組團中心附近較高。而低層建筑應該靠近子午坡與回龍山公園一側，高層建筑多分布于南莊坪南側區域與官黎坪組團火車站東側區域。

4 永定城區建筑高度控制優化策略

4.1 “顯山”——山體形態顯現

永定區主要的山體景觀是天門山系延綿的山脊線，因此要保證其在城區重要的開敞空間觀景不受影響，創造優美的天際線。這些開敞空間主要包括城市重要的公園廣場、門戶空間及主要的景觀大道。視點選擇應結合專家意見與民意調查，以達到城市高度控制上下共識的效果（表3）。

表3 天門山主要視點及其控制原則

對山體景觀的視線控制，應保證山體背景在控制區域內能夠相對完整。由于自然山體山脊線曲折多變，視線不可能僅僅停留在一個高度，而應該隨山脊線高度的變化而變化，研究引入視覺影響模型[1]，并借助GIS天際線分析工具，模擬觀測者視野中的山脊線，動態控制建筑物對背景山體的遮擋程度，從而推算允許建筑 高 度 值[12，15]。

根據攝影原理，當觀測物在垂直方向比重超過2/3，則可以推測該物體全貌。基于此，研究確定選取山體上部的1/3為山體輪廓線的保護區，建筑高度控制區為山體下2/3部分的開發建設區域（圖11）。對于城市標志性建筑可適當調整。

圖11 視覺影響模型原理

在GIS中利用地形數據、土地利用數據、道路數據、視點數據建立3D分析模型。（1）利用天際線分析工具，計算出眺望點能觀察到的可視區域范圍，并生成該點觀測到的天際線。（2）根據張家界永定組團、官黎坪組團以及南莊坪組團周邊的山體環境，確定從視點眺望山體的保護范圍，并將模擬得到的山脊線高度下調1/3，確保城市背景輪廓線連續完整，再次根據眺望點和山體高度控制線生成景觀視線控制范圍內的高程值。（3）根據視點和山體高度控制線，生成整體視線控制范圍內的高程值。（4）將視線控制面板轉換為柵格數據，從待測地塊的當前柵格高度值中減去視線控制面柵格高度值，得到控制地塊的建筑控制高度。（5）將多個控制視點的最小值進行疊加，得到完整城市山地景觀視距內建設用地建筑高度控制值（圖12）。

圖12 限制模型下建筑高度控制

由于山高的變化和地形的起伏，以及各眺望控制要求的差異，各地塊建筑高度控制值不同。通過綜合疊加的山體景觀視線建設高度可以看出，通廊視域內，由山體至河岸建筑高度逐漸降低，靠近山體的建筑高度較高。

4.2 “露水”——濱水資源保護

張家界市是一個沿澧水發育的帶型城市，市域水系以澧水和溇水為主，張家界市城區共有八大組團和一個功能新區，均沿河布局，澧水作為張家界市的紐帶，聯系八個組團，是永定區重要的水資源。本文從兩個方面對濱水建筑進行高度控制：（1）澧水沿線建筑高度控制，擬形成梯臺式關系；（2）對城市核心區的濱水建筑進行高度控制，以形成優美的天際線（圖13）。

圖13 濱水建筑與河道寬度的關系

4.2.1澧水沿線建筑高度控制

在濱水通廊保護中，要注意兩岸建筑與河道寬度的尺度比例控制。研究表明，當H/D比值為1/4～1/2時，天際線感知最為強烈，多為河道岸線[16]。澧水河是一條非常重要的生態廊道，因此，本文將按照河道岸線控制兩岸建筑高度，即H/D比值為1/4～1/2，形成梯形的建筑關系。為保證濱水景觀的通透性和層次性，首排建筑高度不超過12m，濱水空間的建筑群布局不宜過密，以實現水資源的共享[17]。

4.2.2 天際線控制圖

分別計算極大值點與兩側極小值點之間水平距離△L左、△L右，以及左右極小值點與該極大值點的天際線上高度的差值△H左、△H右，△H/△L值更加直接反映出標志性建筑的顯著程度[18-19]，這是計算標志性建筑在天際線上顯著程度的指標。當△H/△L的折角θ為25°～30°時，天際線曲線的曲度較小，整體表現出較為平緩的節奏，給人一種橫向緩慢舒展的感覺，較為適合老城風貌區；當天際線折角θ為45°～60°時，天際線整體曲線的曲度較大，整體表現為急促的態勢，給人一種向上的沖力，較為適合展現新城蓬勃向上的意象。永定組團為老城區，天際線折角θ在25°～30°為宜，而南莊坪為新城區，因此天際線折角θ處于45°～60°為宜。根據這兩點規則，進一步細化老城區和新城區的建筑高度（圖14）。

圖14 濱水范圍的高度控制

5 結語

城市化進程日益加快帶來了一系列問題，美化城市人居環境、打造獨特的景觀特色成為人民群眾的美好生活追求。這要求城市建設的空間發展模式由外延粗放擴張轉向內涵品質提升。本文在“顯山露水”城市高度控制理念指導下，基于城市的發展潛力與重點景觀要素控制，以張家界永定城區作為研究對象，利用視線綜合模型與因子分析法，構建潛力模型與限制模型。一方面，對傳統限定區劃內建筑高度嚴格控制，另一方面，為綜合考慮城市未來建設發展提供動態彈性指標，提出既適應永定城區發展需求，又能形成豐富城市輪廓線的城市總體建筑高度策略。但由于城市建設極其復雜，受到多樣因素的影響，本文在構建相關因子指標及確定山體保護范圍等方面仍存在一定的局限與不足，未來還需要更豐富的研究和實踐來進一步完善。