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“以流定形”相关研究

“以流定形”相关研究

作者: 深度思考er | 来源:发表于2022-09-24 12:50 被阅读0次

    1.《智能城市建设大数据战略研究》

    城市规划建设的智能化应该基于数据分析和预测,包括对经济产业、生态环境、人口构成、交通方式,甚至市民生活和工作方式等城市中方方面面的发展变化进行理性预测,确定合理高效的交通组织方式、能源消耗和回收利用手段等,对将来城市中运行的各个系统进行情景规划,再将预测结果转换为城市发展战略与策略,进而指导城市空间形态与功能组织和建筑环境设计。这种基于未来需求的“以流定形”的城市建设方法,即从表层的形态挖掘其下的流动要素,从而制定和总结出城市发展模型和方法(吴志强,2015)是新型城镇化的理性前提。智能城市大数据技术正是破解城市中大大小小的、对内对外的、有形无形的“流”的关键,是使城市的规划建设更加科学理性的关键。

    2.《中国智能城市空间组织模式与智能交通发展战略研究》

    传统的非智能的城市所采用的都是“蓝图式”的、以结果为导向的规划建设手段,其规划策略多是规划师凭经验产生的,同时又过于偏重城市空间形态结构。这种缺乏理性的诊断结果对于决策是不够的,所以在此诊断结果基础上的城市规划和建设策略存在陷阱与易谬。最常见的是,人口规模预测过大往往导致基础设施的过度投资,形成巨大的资源浪费。
    智能城市的建造方式应当基于大数据分析和预测,对经济产业、人口构成、交通方式甚至生活和工作方式等城市生产、生活、生态方方面面的流变进行理性的预测,确定合理高效的交通组织方式、能源消耗和回收利用手段等,对将来城市运行的各个方面和各个系统进行情景规划,然后将此情景规划转换为城市发展战略与策略,进而指导城市空间形态与功能组织和建筑环境设计。同时,智能城市所提供的实时决策手段可以极大地提高城市对未来风险的适应能力,这种完全基于未来需求的城市建设手段相对容易实现城市的高效运转。

    3.《以“以流定形”为逻辑主线的城市设计方法论》

    https://www.163.com/dy/article/EELD6SDL0511DC8A.html
    城市设计的核心知识来源于建筑学、城乡规划学和风景园林学 ,这 3大学科都隐含了要素流动规律的重要内涵,源于其中的城市设计应以“要素流动规律决定城市空间形态”为自身方法论的主线,即“以流定形”。

    交通、物流与未来信息技术对应于人流、物流和信息流的技术革命是决定城市空间形态的核心技术。正如城市发展经历了马车时代、火车时代、汽车时代、电器化时代、信息时代,是以交通方式的变迁作为标志来划分的。未来可能是无人驾驶时代。要素的流动方式决定了城市资源和要素的组织模式及其空间形态。

    3)场所文脉理论。由于现代主义过分强调了机动车交通的便利和高效,忽视了人和自然要素的流动规律,造成了片面追求机动车运行效率的城市设计取向。1960年,凯文·林奇(Kevin Lynch)在《城市意象》中,通过对人们游走城市形成对城市认知的“心理地图”的研究,提出城市景观的 5 大要素:道路、边缘、地域、节点和标志,是场所文脉理论的典型代表。罗伯·克里尔(Rob Krier)在 1979 年出版的《城市空间》中,认为公众流动、停留的空间是城市设计的主要对象,主要包括了广场、街道及其交汇空间3大类。后来在学术界,城市设计甚至直接被认为是公共空间设计,即是公众流动空间的设计。扬·盖尔(Jan Gehl)1971年出版的《交往与空间》被公认为城市设计的经典名著,用丰富的实证研究分析了人在空间中流动与停留的规律,并提出适应人的感知与行为规律进行场所设计的理论与方法。

    6)城市空间数理模型理论。比尔·希利尔(Bill Hiller)等于1970年代提出“空间句法”的理论和方法,认为空间本身具有严谨的科学性和规律性,甚至可以用类似计算机语言将万物分解为“0”和“1”这样简单的方式加以计算,将连续空间分解为延伸长度和偏转角度这两个简单变量进行空间解读。而通过这种依赖计算机运算能力和算法准确性看似过于机械的分析工具,验证了城市整体空间的有机性。例如任何一点的变化,必然会引起全局的变化,即使这样的变化很微小,这在笔者和比尔·希利尔共同参与的苏州总体城市设计研究中得到了验证。城市公共空间就是各种要素的容器与流动的通道,正如容器的设计应该适应流体的特质,公共空间的设计——城市设计应该依据城市空间中要素的流动规律。

    城市是个复杂巨系统,由处于运动中的人、货物、生物、水、交通工具、城市垃圾、资本、信息等各种流体以及容纳它们的建筑、生境、河道、道路、市政基础设施、通信系统等空间容器构成。各种流体的运动方式和运行状态决定了空间容器的空间形态,而城市设计正是研究最佳城市空间形态的学科。

    “流”有两层含义:一是运动的物质,即流体;二是流体的运动。“流”不应只简单地理解为“流动”,甚至机械地理解为要素在空间位置上的变化,而应指科学意义上的“运动”,即“所有变化”,包括社区人口结构的迭代、建筑与设施的衰败等。

    城市设计的研究方法遵循“要素流动规律决定城市空间形态”的城市形态形成规律,从要素流动规律研究出发推进城市空间形态的研究和设计工作。由于城市设计涉及的要素庞杂,在工作流程上遵循“从要素分解到系统耦合”的总体逻辑,并通过实证校验,评价研究与设计的中间成果,循环上升的往复推进这一进程,逐步逼近“最优空间形态”,直到达到各利益攸关方均可接受的最终结果。

    从城市设计目前学科发展所涉及的主要领域而言,城市设计应主要关注人流、生态流、物流、产业流、信息流等5类要素。

    1)人流。人的活动是城市设计关注的核心要素。伴随区域间资源流动的频率加快,不同地域乃至不同国家间人的交往也愈加频繁。多样的流动空间以及具有普适性和本土特色的公共空间逐渐成为城市活动的重要载体,这些空间所发挥的职能和精神内涵通过空间设计得以展现。不同的族群可能有较为相似的物质需要和物理需求,但同时有更差异化的文化习惯和诉求。现代城市设计在对城市公共空间形态的塑造中如何在国际化背景下满足人们的普适性要求,同时保留和培育多样性成为重要课题。
    2)生态流。生态要素的跨区域流动使城市与区域、城市与乡村的物质交换跨越了任何固定的城乡空间模型可以涵盖的范围,促使城市设计者跨出形态研究的藩篱,广泛地与各生态学科合作,通过多学科的交叉研究不断修正对空间形态的理解。城市设计中,面对生态要素流,将区域作为流域来审视的方式有助于问题的分析和理解,流域边界则以主要生态要素运行范围来确定,分析生态要素活动规律并提出设计策略和措施。利用区域生态资源协作,对城乡空间进行优化,尽量降低人的活动对自然生态环境原有运行方式的干扰。
    3)物流。物流指为人的活动提供后勤保障的各种物资,按照流动要素的性质与规模,在世界城市系统中呈等级网络分布。全球联系的日益加强,交通技术的不断发展加速了交通网络的发育与重构,推动资源在城市间的共享越发便利。独立的城市或乡村不再需要提供完整的社会资源,城市活动所需的各种资源由越发广泛的“区域”甚至全球网络提供。物流对城乡空间形态的影响也跨越了从区域到微观的城市节点空间等各个层次。
    4)产业流。生产要素的流动使城市的发展资源供给不再局限于城市本身或周边乡村,区域协作所形成的产业分工在很大程度上决定了城市及乡村的空间形态。经济发展依赖产业,产业发展吸引资源与人口的聚集,又带来生态环境的压力,在一系列相互联动的关系中,城市形态与生产要素的流动不停地相互影响。严格意义上讲,生产要素是结合了人、物流、资本、信息等要素的复合体,但它对城市的生产功能尤为重要,因此受到城市设计的特别关注。

    5)信息流。随着通信技术和信息网络的飞速发展,城市物质空间的布局越发受到信息流的深刻影响。信息流使资源配置的空间维度跨越到了全球层次,同时引导着人流、物流、产业要素流的区域分布。随着信息技术、人工智能、大数据等现代技术的加速发展与运用,一个与城市实体空间相镜像、耦合的虚拟空间加速发育,虚拟空间的活动越发影响实体空间的构建。

    遵循“以流定形”原则的城市设计方法通常包含以下具有内在逻辑次序的主要模块,在实际工作中,这些模块经常往复运行、反复求证,以取得最优解。

    1)影响要素分解。首先需要识别与城市空间态密切相关的关键要素,将单要素的运行分离出来进行分析。例如滨水区城市设计中的要素流主要包括水流、人流、车流。而水流是该研究中生态流的主体和核心研究对象,应分层次、分要素的系统分析丰水期与枯水期的水位、流速、流向等水文特征,以及地形影响下形成的河、湖、洼、塘、沟、渠、湿地等地貌特征。因为水体大小、形态、水质、水流状态等特性决定了是否适宜开展航运、游船、皮划艇、垂钓、游泳、冬季滑冰等丰富的水上或冰上活动,而对这些要素的研究和对活动类型的最终抉择引导设计师设计出最佳的水体形态、驳岸形态和与水体空间密切相邻的堤内空间的形态。

    2)单要素流分析。研究和判断这些关键要素的运行规律、状态和发展趋势。以滨水区城市设计中的人流研究为例,研究参与场所活动的人群特征、活动类型是城市设计的关键。分析不同滨水功能区(商业区、居住区、码头区、工业区)的活动特征;分析不同年龄、性别、职业、特定活动类型等特征人群对滨水空间的使用偏好;分析不同时间段滨水空间人流的聚集规模、流动方向、分布特点;分析水上运动、滨水休闲、滨水观景等不同活动方式对水面、亲水、临水、近水、远水眺望等与水的水平位置关系,以及由地形和滨水建筑物、构筑物形成的高差等形态特征都应进行分要素、分系统研究。

    3)复杂要素流耦合。人流、车流、物流、日照、风向、水流、潜在污染要素等城市设计关注的单要素流之间具有复杂的相互制约关系,多要素流耦合是在充分的单要素研究基础上,在有限空间内以最优的方式布局具有不同空间竞争关系和合作关系的不同要素。例如在一段 24 m红线宽度的街道断面内如何同时保障舒适的步行空间、绿化空间,必要的车行空间和停车空间,以及沿街商业外摆空间是一个追求帕累托最优的空间形态问题。如何设定不同要素流对空间争夺中的优先等级和最低保障水平是要素耦合中的关键,而以关怀人和协调人与自然和谐关系这两条主线为中心的价值观,是协调复杂要素之间耦合关系的轴心。

    4)“流”“形”耦合。要素流塑造城市形态,城市形态又影响要素流的运动,这是城市不断交互进行的两种典型作用。在进行要素耦合过程中,反复进行要素流与空间形态的耦合是推进城市设计工作的主要驱动力,也是进行后续校验的工作核心。以车流为例,为了追求最高的可达性和最低的地面占有率,同时要考虑交通性道路与生活性道路对车速的不同限制,将在具体设计中反复验证不同级差组合、结构形式、路网密度的道路布局形式,高架、平地、隧道等立体布局方式。在这一研究过程中,路网形式和车流运动方式相互制约、互为因果,同时把人流、生态流、物流等其他要素流的“流”“形”耦合过程结合起来研究,获得最安全、便利和舒适的“人车分流”或“人车混流”的效果。

    5)空间校验和时间校验。城市设计的效用校验是整个方法体系中的必要环节。由于每个城市设计都针对一个特定且唯一的空间位置和环境,依赖一个特定时间的社会、经济和资源复合条件,因此校验城市设计的空间效果和时间效果是同等重要的两个方面。例如在“立体城市”设计探索中,更充分地利用地下空间安排物流系统和交通网络,甚至商业等聚集大量人流的公共空间,促进城市空间和建筑空间融合发展,这些努力将提升城市空间价值,但立体城市建设对场地的深度改造也可能带来更大的环境影响和工程造价。如何选择最优的多系统耦合方式,实现最小的工程量,达到最大的空间价值,是评价空间形态设计优劣的重要标准。同时,因为巨大的城市建设工程历时数年甚至数十年,通常还进行分期建设,不同阶段的预期经济、社会和环境效益也是进行城市设计评价的重要标准。

    4.《空间规划中的“以流定形”:空间关系-空间活动-空间网络 》

    https://www.sohu.com/a/350300414_468661
    作为城市规划理论基础的地理学和城市科学中一个重要发展趋势,是“流空间”理论的兴起:以网络和流诠释空间要素间的关系,以“中心流”替代“中心地”。吴志强院士基于流空间理论,对中国的城市规划提出了“以流定形”的设想:依靠智力创新的“智力城镇化”道路与依靠资源环境、廉价劳动力的“体力城镇化”道路,智力城镇化道路是未来中国的必然选择;中国的规划支撑城镇化发展,探讨支撑我国城乡规划发展走向理性与科学的新的范式:以“流”定“形”——从表层的形态挖掘其下的流动要素,从而制定和总结出城市发展模型和方法。

    我国所提出的“一带一路”倡议,是为适应世界经济发展结构变化,形成更加有利于共同发展的空间联系结构;而“交通强国”的国家战略,实际上与“一带一路”倡议具有紧密关联,通过交通网络建设和增强交通建设能力,在国际要素流动的空间体系中发挥主导作用。这些实际上是“以网络和流诠释空间要素间关系”在政治与经济领域中的折射。

    融合协同性内容讨论问题的语境与传统交通分析方法有很大的差异,其对空间构造分析的重视远超于交通流量化分析。基于OD的交通分析理论由于相关工作深度限制和自身局限,很难适应这种空间构造分析,促使我们以空间活动系统研究替代网络交通流分析,其讨论问题所遵循的逻辑是“空间中的关系-空间中的活动-空间中网络”。

    空间活动系统分析涉及四个基本问题:

    1.如何定义空间

    传统交通规划根据问题对象的不同,采用两种不同的方法定义空间。对于城市交通规划,采用交通分区定义空间,一般忽略分区内部的流动,将分区之间的交通流映射到交通网络之上。对于区域交通规划,以城市作为节点,将城际交通映射到区域交通网络之上。

    新的空间规划体系面对的空间结构比传统规划要复杂,包含了:城市、市域、都市圈、城市群等多个空间层级。这意味着过去日常空间活动为主体与城际空间活动为主体这样两种分离讨论的问题,在空间活动系统分析中需要在新的空间层级结构中加以适度统一。

    事实上,通勤等日常空间活动的时变规律,与商务、游憩等活动为主体的城际空间活动的时变规律有很大的差异。当我们需要按照新的国土空间层级研究问题时,如何通过层级化空间分区适度分离不同时变规律的流动,是一个需要明确的问题。利用移动通信信令数据在比较广泛的空间范围内获得空间的职住关联信息,采用复杂网络理论中的“社区发现”算法,能够识别空间职住关联网络的模块化结构。据此可以将空间划分为一种层级结构:模块内部具有较强的通勤活动内聚性,模块之间则是跨区通勤,以及商务、游憩等空间联系。

    采用这种方法所确定的空间联系模块化结构,在城市群尺度中显示出很强的核心-边缘结构特征,即由若干元素相互联系构成的一种中心紧密相连、外围稀疏分散的特殊结构。而在特大城市内部亦能够识别出一定规模的核心-边缘结构。

    2.关注哪些“空间中的关系”

    城市/都市圈/城市群中的空间活动,可以采用其背后发挥作用的社会和经济关系来加以诠释,例如企业关联网络、产业关联网络等。在部分不需要深度归因分析的情况下,也可以采用更为直接的职住空间关联关系、公共服务设施的可达性覆盖等来表述空间中的关系。

    这类空间中的关系是社会活动的产物,包括企业选址活动、居住迁移活动、就业选择活动、外来人口迁入活动等,同时也受到既有和历史城市空间、交通网络等的影响。

    3.如何描述“空间中的活动”

    对于空间中的活动的描述,与所依托的信息环境具有紧密关联。基于移动通信信令数据,我们可以获得用户在空间中活动的部分信息,可以采用信息点、活动点、驻点、锚点等概念,模糊但正确地反映对象活动空间的基本情况。

    相比于空间活动所产生的流动量,我们更加关心行为主体的空间活动模式,以及在行为个体活动模式相互作用下所产生的空间活动系统状态。因此我们需要寻找一种不同于OD的表述方式,即对于行为个体行为模式,以及基于锚点和驻点的行为模式集计特征的表述。

    对于单个行为主体,采用兴趣值(访问某个空间位置的频率与逗留时间的乘积)来表征空间维度上的活动模式,采用信息熵来表征时间维度上的活动模式。而对于在某个空间区域中集聚的行为主体(例如居住在这一区域的个体、就业在这一区域的个体等),则需要采用某种方式(兴趣值结构类别、活动空间尺度等)定义其集计特征。

    4.如何研究“空间中的网络”

    站在空间规划立场上,交通网络是塑造“流空间”的重要政策工具,也是实现空间正义的重要手段。

    对城市空间活动系统的分析包括:

    空间活动系统的评估——发现现有系统(交通系统、公共服务设施分布、城市空间结构)所存在的问题。

    城市空间活动系统归因分析——空间中的关系与空间中的活动的关联关系将给出内在因果关系的线索,在此基础上的循证分析,将揭示城市发展内在的动力机制。

    城市空间系统状态预测——空间活动系统状态预测主要讨论不同空间活动模式(为便于理解,可以不太准确地将空间活动模式定义为:基本两点一线、宅在家中、空间活跃)的行为主体结构的空间分布演化,以及由于这种演化所造成的交通网络上流动结构的变化。

    5.《新时代国土空间规划的几个基本问题》

    http://www.mtc.zju.edu.cn/2020/0901/c57731a2353136/page.htm
    岳教授主要从国土空间规划背景与内涵和新时代国土空间规划的基本问题两大方面进行阐述。其中,基本问题有:一是“双评价 ”:无用论 VS 万能论;二是“三区三线”:内生与嬗变;三是发展要素:先布棋盘 VS 先布棋子;四是国土空间用途管制及规划响应路径。

    建立“以流定形,形流相生”的发展要素规划思维,“流”在空间化过程修正“形”,通过“形”和“流相互作用进一步优化彼此,让“流”更有效率,让“形”更加合理,“流”和“形”是一种相生关系。

    6.《基于“以流定形”的城市交通空间分析逻辑》

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