大數據下基于參數化技術的留園空間現代轉譯

（江南大學214000）

在中國園林史的研究過程中，早在上世紀，劉墩楨和陳從周先生使用正投影圖和攝影，記錄了留園的現況，郭黛姮、張錦秋和彭一剛先生運用正投影圖和手繪透視圖分析了留園的空間效果，不同于明代畫學巨擎董其昌“園可畫，畫可園”，觸發多數學者從山水畫作中尋求造園的“古法”，此后針對園林空間分析逐漸趨于系統化、數據化。

明朝正德年間，蘇州留院造園伊始，徐氏先祖徐樸為歸老之際而”始創別業”。隨后徐樸之孫徐泰進而修建，幾經易主置為今日的“幾處樓臺畫金碧，個中花石幻靈奇”的留園，而根據《園冶》中造園的選址，城市地、傍宅地，在“不可園也”的市井環境中，開池浚壑，理石掇山，營造出一個“有若自然”的城市山林。與時至今日的園林、景觀等的建造大相徑庭，目前許多園林實踐若參照《園冶》置地造園且“搜土而下，令喬木參差山腰，蟠根嵌石，宛若畫意”困難性不可計量，但模仿江南園林的營建始終沒有徹底中斷過，數量上，就遠盛于康、乾時代，然而卻仍難以實現張倫所謂的“庭起半丘半壑，聽以目達心想”的造園意欲。

此外，隨著四處興建的各類樓盤、住區、院宅中所包含的園林拔地而起，園林景觀成為了銷售痛點，結合大數據下的各種空間處理構法和數據分析方法的大量運用，對于園林景觀的審美及居住需求，使得古典園林的分析與詮釋逐漸趨于全面，科學，客觀，嚴謹，完善。盡管大數據的理性分析無法賦予園林溫度，但定性的標準與量化的分析結果使人們在理解人文美學的基礎上深層次感悟古人精巧的匠藝。

大數據下冗雜的資料經由各種不同的處理模式對應于不同的設計邏輯，設計場所和設計目標要求，因此文章根據不同的數據算法，從比爾·希列爾的空間句法、實時數據勘測、參數化運算等角度深入剖析園林數據，將以“主觀愿望”為導向轉變為場所適宜性為導向，因地制宜，客觀、理性的結合地域文脈。

一、可見性的空間句法——可理解度分析

可見性運用定性和定量的方法對空間的邏輯結構關系進行分析和評價，將研究主體和關鍵點集中并限定于空間本身，剖析空間的本質，排除園林中其他實體元素在圍合空間時其自身的造型、材質、色彩、肌理等特質的影響，抽離研究實體，降低輔助物的特質差異，聚焦于園林空間本體，基于科學，嚴謹，客觀的分析和評價結果，探尋園林設計中空間自身及其構形等本質問題，尋找普適性原則和模式。空間可見性立足于空間自身獨立的邏輯結構和相關延展，分析人們在基礎認知層面對空間實體的可見性理解和主觀意識對空間的感知體驗所誘發的個人行為，追溯其深植的社會理法、功能文化、意指等屬性。

希列爾所述的可理解度，于園林中體現在個體對建成的室內空間布局及園林景觀庭院等建筑空間環境，因難以根據自身單一可移動的視點完成對于其整個空間系統的理解，因此需對空間系統進行大量的不斷運動、瀏覽、記憶與觀察，將所形成的無數個視覺片段經大腦數據分析、整合系統的空間關系圖解，繪制出完整的空間構形關系。可理解度有不同的算法，即以空間中的整合度和連接值作為相關變量，以整合度和平均深度值作為相關變量，或是以拓撲半徑和無限拓撲半徑為相關變量等等幾種觀點。根據拓撲半徑3集成度（Integration[HH]R3）和無限拓撲半徑集成度（Integration[HH]）兩個相關變量之間的關聯系數計算園林空間可理解度時，空間系統中的相關變量經電腦Depthmap分析軟件計算得出全部可理解度的均值方差若大于0.5，則空間中各個節點的聯系程度，即空間中人流涌現、停滯、途經、聚集等行為的頻率之間存在正相關性，由此空間的結構越明晰，空間關系簡單，反之，空間變幻莫測，可識別性較低。

根據金鼎的《中國古典園林空間構形及可理解度之量化分析》，利用depthmap對留園平面圖采用軸線法求解空間可理解度（Intelligibility）得出留園中部景區空間可理解度約為0.198.使用算法的不同，亦會導致數據結果存在差異，金鼎使用軸線法得出的數據弊端在于因平面圖中軸線的長度代表園林空間中一點所能看到的最遠距離，等價于一個一維軸線小空間，軸線法利用覆蓋整個空間的最優軸線，將其作為一個節點計算各個節點（軸線）的句法變量，從某種程度上解決復雜空間的分割問題，但軸線分析中“最少且最長”的限制條件過于單一，在面對復雜空間時其分割的唯一性無法解決。因此，需對比于躍在《基于可見性的留園空間構形分析》中采用的可見圖解分析——使用連接值和整合度作為影響空間可理解度的兩個因子，計算其相關度的值。

整合度的計算方式：RA（相對不對稱值）=2（MD-1）/（n-2）MD為深度值，n為系統的節點數目。整合度R=1/RA，RRA是對整合度進行的標準化，用公式表達為：RRA=RA/Dn（Dn的推算略），據此，于躍得出的可理解度為0.163772[3]。

在空間句法理論中，針對空間系統的可理解度，希列爾認為可理解度反映出一個可知空間對于未知空間在不同程度上能進行有益引導，因此缺乏空間理解度的系統，將無法串聯空間并整合入同一空間系統。希列爾認為這些模糊的可見連接將誤導主體對整體系統地位的認知。

在城市規劃設計領域中，由于城市空間尺度關系冗雜，需兼顧不同的功能及大量城市居民的起居。因此在設計過程中為避免不必要的混亂和交通壓力等干擾，通常排除可理解度過低的城市空間布局。但在園林設計中，如《園冶》所述：“斯十畝為宅，余五畝，可效司馬溫公‘獨樂’制。”用地規模有限，但視覺效果卻需巧奪天工，從可理解度的角度，對空間的走向、遮擋關系、單體布局、表皮圍合等方面進行相應的調整，以達到“不妨偏徑，頓置婉轉”，適當降低園林空間的可理解度，從而使游人因為延長游園路線或往復徘徊或登高遠眺增加觀景體驗，逐步建立整個園林空間構形的視覺影像系統，以形成比實際尺度更加開闊的空間感受。

二、建筑格局微氣候——溫濕度與日照時長分析

奇普·沙利文在《庭院與氣候》中寫到“歷史上偉大的環境設計是玄學、被動式設計和藝術三者微妙而又徹底的結合。過去偉大的微氣候設計是通過直覺、常識和與自然密切聯系創造出來的。”

與西方景觀園林相同，江南古典園林在游賞與調息的同時，同樣是人類獲得舒適的補償性手段，兼具調節氣候的特質。實際在園林中，各個場所的命名、匾額、題詞等賦予文化內涵的景觀節點，均暗含著微氣候設計的相關原理。

園林中溫度、濕度、氣流、輻射等的改變，致使局部氣候調整，加以運用則可在造園時通過對地形、植被、地表、建筑形態等要素的改善，營造出舒適的微氣候。

留園地處“東方水城”蘇州，河網密布，溫潤多雨，蘇舜欽《滄浪亭記》談到旅居吳中的境況：“始僦舍以處，時盛夏蒸燠，土居皆褊狹，不能出氣，思得高爽虛辟之地，以舒所懷，不可得也。”而沈復在《浮生六記》其中一卷寫到“時當六月，內室炎蒸，幸居滄浪亭愛蓮居西間壁，板橋內一軒臨流，名曰我取，取‘清斯濯纓，濁斯濯足’意也；”留園中建筑群落的建造改變了日照時長，而其內部園林路徑的蜿蜒曲折，山林洞谷，疊石理水從地形的構景中使“置身其中者，有不六月寒生。”

留園空間中不同區域大相徑庭，其中根據留園的下墊面物理特性可否直接接受太陽輻射，可將其劃分為直接接受太陽輻射的無綠植等或建筑遮蔽的“熱區域”和陰影林蔭區及水域、綠地區的“冷區域”兩部分。留園中，熱區域一般為下墊面比熱容較大的硬質鋪裝區、假山坡體及水域部分等。由于這一特點，留園園林面積指數層面，“熱區域”面積占比6%的水域主要集中在中部景觀區域，四周由建筑空間圍合，逐漸演變為園林內獨特的氣候區域，形成了典型的園中園。而留園中的“冷區域”——山體，其15% ～ 45%的山體坡度所形成的陰陽立體空間，豎向拓展了植物物種的豐富程度，增益植物的生長以及微氣候氣流的循環，致使小氣候環境的形成。

微氣候的產生，直接作用于與外界溫濕度的差異，根據連先發《蘇州古典園林微氣候營造分析研究》中，對7月28日留園內部進行實測結果顯示靠近山林處實測溫度要低于當日氣象溫度，且溫度變化較為舒緩，佐證了留園微氣候的存在。除太陽輻射對微氣候的影響之外，土石材料自身的白晝儲熱、夜幕散熱的熱惰性進而穩固了園內宜人的微氣候。此外，太陽輻射熱量因石頭的導熱系數低，致使偶有洞石深處，陰翳涼爽。適逢盛夏，石山與水域的結合，水面微風輕揚，山石亦可遮陰納涼，則成為了炎炎夏日文人雅士品茗消暑的絕佳之處。

園中園的外圍建筑同樣對建筑周邊的小氣候具有調節改善的功用。郭黛姮和張錦秋兩位先生對留園入口序列的分析廣為人知，兩位先生在《蘇州留園的建筑空間》中描寫“留園是建于住宅后的園林。當年園主經常從內宅入園，為接待賓客游園，不得不沿街設置大門，從兩座住宅之間穿行而入。”因此意趣無窮、起承轉折的留園入口便置于建筑群中，然而五十多米的入口走廊卻也處理的自然多趣，巧妙利用空間大小、方向和虛實變化，一系列空間相互轉換的對比手法，使游園內的微氣候也發生了微妙的變化。就建筑單體而言，《園冶》認為建筑應“軒楹高爽，窗戶虛鄰”；不旨在“納千頃之汪洋、收四時之爛漫”，且將自然的風和陽光等氣候因素在空間中引用到極致，造景與借景的同時，營造舒適的建筑內部小氣候。白居易的《草堂記》中描述，“洞北戶，來陰風，防祖暑也；敞南殼，納陽日，虞祁寒也。”借建筑靈動的空間形式以達到“爽借清風明借月，動觀流水靜觀山”的效果，因此，建筑的走勢與門洞的位置也是營造園林內部微氣候的重要因子。

與連先發進行的定點實測數據不同的是，在大數據的處理中，運用rhino軟件中的參數化grasshopper程序，可以對任意地點的任意時間對建筑群進行日照、熱輻射、光影變化等模擬計算。在此，對留園中的建筑群進行冬至日的日照模擬，通過ladybug插件調取蘇州地區的日照文件，經程序調試，輸入冬至日數據，ladybug自動生成太陽軌跡，模擬當日的日照情況，并進行數據統計分析，結果顯示，即使寒風冷冽，游園的觀賞路徑依舊伴有和煦暖陽。同理，建筑群內部中庭則常年陰涼清爽，亦可作為夏季消暑降溫的絕佳之處。

墻體的圍合與園林建筑所構成的留園空間系統中宜人的庭院微氣候，形成所謂“園中有園，自成氣候”以及風水學中“山環水抱，藏風聚氣”的理念且被運用的惟妙惟肖。園林內部不同的空間尺度相互穿插轉換，巧妙結合熱輻射及風力氣壓，帶動周遭氣流循環更迭，使園林內的微氣候更加舒適。

三、結語

大數據下的園林設計方法的探尋強調在前人對園林的營造與美學研究的基礎上，植入邏輯與理性的分析，充分發揮數據的客觀事實性，科學的分析與評價。文中不同的數據處理手法，呈現出了一個既陌生又真實的留園，將早已熟知的一些園林美學、造園手法加以科學化、客觀化，在轉譯空間的基礎上，大數據解析使“巧于因借，精在體宜”的美學精髓，有理可循，解釋留園中各種園林空間處理手法的潛在意義，以及園林中的人文設計理法，使其在客觀的數據分析下，思索古典園林的空間品質，轉化至當代建筑設計中，從而成為園林空間設計的普遍章法。