基于地理設計理念的新型城市設計思路探索

管雯君 陳汭新

(佛山市城市地理信息中心，佛山 528000)

1 地理設計的概念和產生背景

1.1 地理設計的概念

地理設計(Geodesign)是一種設計和規劃方法，這種方法將設計方案的創作與基于地理環境分析、系統思考和數字技術應用的影響分析模擬耦合在一起，是設計與地理學結合的產物，是對這個世界的一種基于科學理念的干預方式，它是種既存的觀念，也是一種新的創見［1-3］。

1.2 產生背景

2008 年以來，地理設計(GeoDesign)成為國外規劃設計和GIS 領域的熱門話題，其基本思想是“將地理分析帶入設計流程，使最初的設計草圖可即刻進行適用性評價”，其重點在于“在設計流程中掌握并運用地理信息”，而不僅限于前期的分析和對設計的事后評估。地理設計的近代淵源被認為是麥克哈格(Ian McHarg)所著的《設計結合自然》，該書提出“設計應充分考慮社會與自然問題”，并通過引入多學科研究方法，創建出一套完整的景觀和規劃設計工作方式。2008 年在美國召開的“GIS 與設計中的空間概念”會議首次提出地理設計的概念。2010 年，首屆“地理設計峰會”在美國環境系統研究所公司(下稱ESRI)總部召開，到2013 年已舉辦四屆，成為推動地理設計發展的最重要的學術會議。最早的地理設計工具是ESRI 在20 世紀90 年代初發布的ArcCad，目前較成熟的工具是ESRI 在2006 年發布的ArcGIS 擴展模塊ArcSketch。地理設計處于設計與地理信息系統的綜合交叉區域，在信息化時代，地理信息系統的海量數據和分析優勢將對城市規劃領域造成重大影響，它在包括城市設計在內的多個尺度的設計領域有著廣泛的前景［4-5］。在“新常態”的背景下，傳統的從二維到三維城市設計的編制技術將逐漸向二三維實時同步設計轉變。

2 地理設計的技術體系

2.1 技術特點

(1)實時三維場景作業:三維場景作業是一種呈現潛在設計思維最直觀的方法，即設計師可以在真實的三維地理場景中添加道路或者建筑(圖1)，建筑和道路可以直接在模型庫中獲取，對于設計方案可以隨時保存和修改。

圖1 三維地理設計操作界面示意圖

(2)空間分析模型:對于三維的城市設計方案可以實現實時瀏覽和漫游，實現任意視角觀察和調整，可以對建筑的屬性進行查詢并進行各種空間分析，如日照分析、建筑高度分析等等(圖2)。

圖2 實時模型日照分析示意圖

(3)快速回饋機制:快速的回饋草圖方案的效能，將使設計師或規劃師盡快的調整方案的合理性，可以將多個方案進行同屏對比分析(圖3)，它意味著提供更多頭腦風暴協作時有助討論與決策的有效信息。

(4)支持二三維一體化設計的運作方法:可以在原有二維圖紙(如控制性詳細規劃)的基礎上進行三維城市設計，實現二三維聯動的成果展示平臺，使二維土地利用規劃和三維城市設計方案有效結合起來(圖4)，使城市設計方案更容易得到實施和展現。

2.2 技術框架

“四類人、六模型、三循環”的體系框架(圖5)。

“四類人”明確了參與地理設計的相關人員，包括:

(1)本地居民:他們扮演兩個基本角色，一是提出地理設計的基本需求，二是審核最終設計方案帶來的影響;

(2)地理科學家:包括自然和社會科學家在內，諸如地理學家、水文學家、生態學家以及經濟和社會學家等;

(3)規劃設計人員:包括規劃師、城市設計師、風景園林師、建筑師、土木工程師等;

(4)信息技術人員:包括信息處理及地理信息科學(GIS)應用專家等［6］。

“六模型”明確了地理設計必須回答六個問題，包括:(1)表達模型:如何描述研究區域?在內容、空間和時間上描述所研究的區域;(2)運作模型:研究區域如何運作?明確要素間相互的結構和功能關系;(3)評估模型:研究區域是否工作正常?評估研究區域的現行狀態;(4)變化模型:如何改變該研究區域?確定何時、何地、通過什么政策和行動進行改變;(5)影響模型:改變提案將如何對該區域造成影響?預測改變可能導致的結果;(6)決策模型:如何對該區域進行改變?解答應該如何被改變。

圖3 多方案同屏分析示意圖

圖4 二三維同步設計示意圖

“三循環”明確了地理設計的完整過程，包括(1)自上而下順向循環一:從表達模型到決策模型，回答為什么要開展此項研究;(2)自下而上逆向循環二:從決策模型到表達模型，回答怎樣開展此項研究;(3)自上而下順向循環三:從表達模型到決策模型，回答做什么、在哪里、何時做的問題。

圖5 地理設計應用框架示意圖

3 新型三維地理設計與傳統城市設計的區別

3.1 設計方法的轉變

傳統的城市設計是在二維的基礎上形成修建性詳細規劃方案，再根據相關規劃的要求將二維的設計方案圖紙轉換成三維的效果圖紙并附上城市設計導則(圖6)。而三維地理設計是在三維的地形地貌場景中加入三維建筑模型進行設計，設計的場景更加直觀、真實，對于現狀的道路、邊界、節點、標志物等城市要素把握更加準確［7-8］。

3.2 技術平臺的轉變

對于傳統的城市設計，設計階段主要還是在圖紙和CAD 軟件中進行操作，后期的效果圖和三維的視頻動畫往往是依賴另外的技術平臺，對于設計方案不能做到同步修改和更新。屬于“一次性城市設計”的范疇，這樣的技術平臺往往經不住反復的推敲，與二維的控制性詳細規劃往往會產生沖突，可實施性較差。新型三維地理設計可以實現二三維聯動的設計環境，其技術平臺是基于GIS 的二次開發軟件，相比CAD 而言能容納海量的數據，能實現二三維一體化設計和實時動態更新，使城市設計不僅僅局限于空間表達，能夠滿足規劃管理和建設實施的要求。

3.3 成果表達的轉變

傳統的城市設計方案的成果表達往往局限于效果圖和設計導則，表達的信息量十分有限，難以實現信息共享［9］。而三維地理設計可以將成果直接放入三維設計系統，隨時隨地可以多維度地實時觀察設計成果，實現多方案對比、建筑屬性查詢等功能，用戶可以根據需求任意從系統中截取效果圖片或者任意設置路徑將相應三維動畫視頻導出，能滿足信息共享和動態更新的需求。

4 結語

地理設計(Geodesign)的宗旨在于從學術上打破地理學、城鄉規劃學、景觀設計學、建筑學等學科之間的界限，并從技術上對城鄉規劃設計所面臨的問題提出解決方法［10］。在當今中國社會經濟發展進入“新常態”的背景下，城市設計即將進入嶄新的信息化時代，此時地理設計(Geodesign)的出現是一種適時的契機，它將為我們解決城市設計中的諸多問題提供一個行之有效的方法論。然而，未來城市設計如何更好地結合地理信息和計算機技術，實現設計手段的真正創新和實踐，值得規劃師更深入去探討和鉆研。

圖6 傳統城市設計過程示意圖

圖7 三維地理設計過程示意圖

［1］［美］凱文·林奇著.方益萍，何曉軍譯.城市意象［M］.北京:華夏出版社，2001.

［2］高源.美國現代城市設計研究［M］.東南大學出版社，2006.

［3］王世福.面向實施的城市設計［M］.中國建筑工業出版社，2005.

［4］朱雪梅主編.城市設計在中國［M］.華中科技大學出版社，2009.

［5］北尾靖雅.城市協作設計方法［M］.上海:上海交通大學出版社，2010.

［6］陳匯凱.適應性城市設計——一種實施的曾社設計理論及應用［M］.中國建筑工業出版社

［7］徐苗.城市意象的秩序和意義［J］.規劃師，2003，19(53).

［8］張楠.城市故事論——一種后現代城市設計的建構性思維［J］.城市發展研究，2004，11(5).

［9］劉宛.城市設計實踐論［M］.北京:中國建筑工業出版社，2006

［10］董慰.城市設計框架及其模型研究［D］.哈爾濱工業大學博士學位論文，2009