上海城市色彩的空間特征初探

沈 璐 SHEN Lu

1 研究背景

色彩雖然是城市的古老命題，但卻是現代城市研究中的新領域。色彩是客觀存在的，但色彩感知是主觀的。城市色彩具有傳遞城市精神、展現城市品牌、體現城市品質的重要作用，對影響民眾的美學感官起到潛移默化的作用，對持續提升城市風貌和城市品質具有長遠的意義。

1.1 落實上海新一輪總規的城市色彩要求

《上海市城市總體規劃（2017—2035年）》（以下簡稱“上海2035”）明確了上海邁向“卓越的全球城市”的總體目標[1]，建設令人向往的創新之城、人文之城、生態之城。國務院的批復中明確指出，“塑造城市特色風貌，做好城市設計，彰顯自然、傳統和現代有機交融，東西方文化相得益彰的城市特色”。

在邁向全球城市的過程中，“像繡花一樣精細”地規劃和管理城市正在成為上海品質化城市發展的新要求。在實施“上海2035”的過程中，要“牢牢把握高質量發展和高品質生活這兩大落腳點，在規劃的細化落實上下更大功夫，加強城市設計，重視城市色彩，讓城市少一些鋼筋水泥色調，多一些溫暖、時尚和富有吸引力的色調。要著眼整體協調性，補齊影響發展質量和整體水平的短板”[2]。那么，上海這座超大城市的色彩基底到底是什么樣？用什么方法可以獲得一張科學可信的上海城市色彩地圖？城市色彩是否具有空間屬性，是否與城市結構有關聯性？一張具有說服力的城市色彩地圖對上海城市色彩規劃編制和管理工作具有基礎性和開創性的重要意義。

1.2 超大城市色彩研究的技術困境

1.2.1 城市色彩理論研究演進

現代色彩學研究最早可以追溯到19世紀50年代德國數學家格拉斯曼（Hermann Günther Grassmann）發表的色彩定律，該定律分辨出了色彩三要素，即色相（hue）、彩度（saturation）和明度（value of lightness）。19世紀末，美國藝術家孟塞爾（Albert H. Munsell）基于色彩三要素，繪制了色立體，奠定了色彩學基石。進入20世紀，隨著新材料和新技術的運用，色彩學進入快速發展時期，在視覺領域和產品設計中都發生了革命性的變化。但直至20世紀六七十年代，色彩研究和色彩設計的主體才由藝術和商品進入城市環境領域，主要目的是為了解決過度工業化和商業化帶來的城市色彩問題[3]。

城市色彩的研究萌芽散落在地理學、建筑學、景觀學等多個學科門類中。20世紀60年代，色彩地理學首先由法國色彩學家朗克洛（Jean-Philippe Lenclos）①法國色彩學家讓·菲利普·朗克洛（Jean-Philippe Lenclos）提出的色彩地理學理論受到廣泛的傳播，得益于城市規劃領域在舊城保護方面的重視。20世紀60年代，在歐洲舊城保護的浪潮下，要求對傳統建筑色彩環境進行積極保留和修復。提出，將色彩與地理特征進行耦合分析，“一個地區或城市應有自己獨特的色彩特征，由自然地理條件和人文地理條件共同決定”，通過“選址、調查、取證、測色、歸納、編譜、總結”獲得“城市色彩特質”的方法，形成了當代城市色彩研究的基本方法[4]。20世紀70年代后，日本的城市色彩研究延續了法國色彩地理學理論研究和思想，并通過提升測色儀器的科技水平，改善城市色彩研究的實證水平和色彩科學的準確度[5-6]。20世紀90年代開始，英國景觀學界②色彩景觀理論是由英國景觀學家、格林尼治大學（University of Greenwich）景觀建筑學教授蘭開斯特（Michael Lancaster）提出的。蘭開斯特教授在《色彩景觀（Colorscape）》一書中闡述了色彩與空間、色彩與場所之間的關系，強調色彩彼此之間，以及色彩與環境之間的關系。發展了色彩景觀理論，主張“通過對環境中色彩因子進行控制性的設計來表現地域化、個性化的城市景觀”。幾乎同時，美國建筑學界專注討論建筑色彩環境，包括建筑的外部環境和內部空間的色彩問題③以美國伊利諾伊州皮奧里亞市布拉德利大學藝術系主任林頓（Harold Linton）教授和建筑師西薩·佩里（Cesar Peli）為代表的建筑色彩研究者，在《建筑色彩：建筑室內和城市空間的設計》（Color in Architecture Design Method for Building, Interiors and Urban Spaces）、《色彩研究》（Colour Consulting）和《組合設計》（Portfolio Design）等著作中，詳細闡述了“色彩是除建筑形式和建筑空間以外，與建筑設計密切相關的最重要要素”。。

城市色彩研究的誕生主要是應對舊城改造色彩秩序的重建。由此發展形成的理論和實證[7]基本限定在建筑、建筑群，以及建筑周邊的景觀環境；與之相應的研究方法和手段在城市微觀范圍已經非常成熟，但由于受到色彩主觀判斷的影響，色彩研究需要受到非常嚴格訓練的色彩專家才能勝任。在城市宏觀層面，尤其是超大城市的整體城市印象方面，由于研究對象的體量和數量超大，現有的城市色彩認知方法基本無法滿足。

1.2.2 上海城市色彩內容范疇

城市色彩因素包容廣闊，并且借助各類形式的物理載體，存在于城市的方方面面。因此，城市色彩是實體要素通過人的視覺反映出來的相對綜合和整體的色彩面貌，是城市空間內所有可見物體的綜合色彩特征。按照城市空間特征，城市色彩可以分為自然環境色、人文環境色和人工環境色等類型。自然環境色主要包括：土地、山體、巖石、植被、江河湖海等；人文環境色主要包括：歷史文化傳統中偏好和禁忌的色彩，以及與此相關的日常服飾和節慶活動的裝飾物色彩等；人工環境色主要包括建筑物構成的固定色、構筑物等構成的臨時色，以及交通工具等構成的流動色，其中建筑物是城市中最重要的人工環境色。

上海與紐約、東京、倫敦在城市色彩方面具有一定的可比性：均位于北緯30°—50°之間，是中等光亮、地形平坦的超大城市。因此，這幾座超大城市都具有“全色相、高明度、低彩度”的城市基調色④城市基調色是指城市物質空間呈現出的整體色彩印象。。從自然環境要素來講，一方面，上海受海洋性氣候影響，四季分明、空氣氤氳，與高光亮城市相比，中等光亮的照度使得城市呈現的色彩與天空色的反差較小，城市輪廓線不明顯；另一方面，河網縱橫、藍綠交織，但缺乏明顯的山體作為城市的背景色。從人文環境色而言，城市的復雜程度決定了城市色彩的復雜程度，包括城市規模和人口規模、歷史演進、人文流變等，超大城市難以形成單色相的城市基調色。因此，人工環境色是超大城市色彩中最主要的構成要素；建筑公共立面的色彩所形成的整體印象是超大城市色彩現狀中最主要的考量因素。

2 城市色彩評估的感性方法和理性路徑

城市色彩研究的最終目標是營造令人愉悅的城市色彩環境。自中華復興之際，蔡元培先生即提出“美育興國”的理念，力求國家風尚能有兼容并包、融合中西、承繼傳統、創造當代的美育體系。作為城市研究的組成部分，城市色彩研究需要運用理性的技術方法，構建明確的價值理性和系統的工具理性，將復雜的、感性的城市色彩進行抽象化、數據化、圖示化表達，以把握超大城市色彩的全貌。

2.1 大數據勾勒市域城市色彩全貌

本文研究范圍為上海市域陸域范圍，總面積為6 833 km2；重點研究范圍為城市開發邊界內已建成的區域。筆者使用了230余萬條帶有地理信息的城市街景影像數據。街景照片的優勢是賦予城市景觀以地理坐標，即將城市景觀與城市空間進行銜接。

2.1.1 圖片分割

計算機深度學習是城市色彩的大數據研究中不可或缺的技術工具。在處理230余萬張街景圖片時，先使用手動模式將圖片中的空間要素進行分離，如建筑、植栽、行人、交通工具、街道家具、店招店牌等，將不同的類型圖形賦予各自不同的屬性標簽并進行標記；再引入計算機學習算法，生成圖片分割成果。通過場景分割（scene parsing）將街景影像中的建筑公共界面部分單獨切割出來（見圖1）。建筑公共界面的色彩是人工環境色最重要的組成部分，構成超大城市的基調色。

通過統計每個位置上建筑在整個視野中的占比，構成“建筑視野率（V）”。上海市域建筑視野率的中位數是0.384，上限值是0.726，下限值是0.098。通過剔除視野中建筑比例過低的數據，篩選出V＞0.098的有效數據，作為下一步建筑色彩分析的基礎數據庫。

2.1.2 色彩還原

圖像顯示中最常用的色彩顯示方式為RGB混色模式，RGB色彩空間體系通過對紅（R）、綠（G）、藍（B）3個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加得到各式各樣的顏色。但是RGB模式的最大局限性在于對不同光照條件下的色彩呈獨立不相關狀態，無色彩還原能力。同樣的原理還適用于CMYK混色模式。

HSV色彩模式是基于色相（H）、彩度（S）和明度（V）的色彩空間模式。HSV模式中色彩的連續性強，具有較好的色彩還原可能性（見圖2）。運用自動白平衡（AWB）算法，對50%中性灰在各個色溫下的色彩表現進行預處理，對HSV色彩通道進行矯正，獲得紅色增益（rgain）和藍色增益（bgain）參數，擬合色彩偏移矩陣（見圖2），對圖像進行處理，使所有街景圖片還原到不受光線影響下的情況，并使照射于不同光線下的海量圖片具有可比性。

2.1.3 圖像基調色的獲取

經過圖片數據切割和色彩還原后，按照像素進行色彩解析，統計每一張圖片的色相、彩度和明度在色立體中的坐標向量。運用中位切分算法（median-cut algorithm），獲取每張圖片的基調色，將圖像色彩看作是色彩空間中的長方體（VBox）來進行圖像切分（見圖3）。選出“體積×包含像素數”最大的長方體，將其代表的HSV色彩值作為該圖像的基調色。

2.1.4 區域基調色的總結

在上海全域建成區范圍內，以20×20 m網格為單位，按照圖像的地理信息進一步對數據進行歸納，計算每個網格代表的區域內的基調色。通過k均值聚類算法（k-means clustering algorithm），將網格區域內的基調色進行離散點聚類，將色相、彩度和明度3個變量分別進行聚類，形成3個聚類中心點，最終形成一個HSV值，即網格區域內的基調色。在上海市域空間上進行可視化處理，形成上海第一張“市域城市色彩地圖”（見圖4）。

2.2 追本溯源， 還原城市色彩形成過程

圖1 街景照片的圖像切割Fig.1 Image slicing of streetscape

圖2 HSV數值矯正（以上海外灘5號日清大樓為例）Fig.2 Correction of HSV values(case of Bund 5)

圖3 中位切分法獲取圖片基調色Fig.3 Color tone matching by median-cut algorithm

上海城市色彩面貌的形成與空間演變歷程密不可分[9]。正是在中西文化參與、空間分片式拓展、建造技術與審美不斷更替的城市建設過程中，形成今天上海復雜的城市色彩面貌，我們稱之為“海派色彩”，可以分為“起”“承”“轉”“結”等階段。在上海城市發展的每一個重要時期，城市色彩在城市空間拓展的過程中，逐漸增加了復雜程度，同時通過規范城市空間秩序，形成有一定秩序感的色彩總體意象。

圖4 上海城市色彩地圖Fig.4 Shanghai city color map

2.2.1 開埠前水墨淡彩，富有整體感的色彩印象

“起”，即海派文化的醞釀期。海派文化遙遠的承襲源于春秋時代的吳越文化。一方面，海派文化傳承了吳越文化親水性的特點，本質是一種動態文化，是以不斷地改變自己的內涵和存在方式為前提，故變異性就成為海派文化的一大特征。另一方面，吳越文化具有開放氣質，上海西聯內陸、東瀕大海，自建城以來就是一個中原文化、閩粵文化與吳越文化交融匯通之地。

直至晚晴時期，上海城市色彩由封建等級秩序和建造技術所決定，色彩類型相對統一。本土民居扎根地理環境、氣候條件和建筑材料技術，以四合院為雛形演繹出粉墻黛瓦的絞圈房子，材質以粉墻、黛瓦、青磚為主，基本以5YR—5Y的暖色相為基調色，明度不小于8.0，彩度小于0.5，是適合水邊建筑的配色方式；點綴色從自然環境中獲得靈感，建筑構件部分運用G與BG類的“水色”。與樸素的傳統民居色彩不同，晚清時期重要的園林建筑和公共建筑使用了大面積的紅色木漆和紅色清水磚等材料，基調色色相基本為5R正紅，輔以金色紋飾點綴，形成了作為江南重鎮的上海色彩繁華端莊的一面（見圖5）。

2.2.2 租界時期海派雜糅，多元色彩的開端

“承”，即海派文化的生成期。海派文化正式形成是在19世紀后期，繁榮于20世紀二三十年代，受到商品經濟、移民人口、西學東漸和租界影響4個因素的共同作用。西方文化輸入中國，無論是物質文明、制度文明還是精神文明，都以上海最為突出，大多先傳到上海，然后由上海擴散到中國其他城市，成為近代中國西學東漸的主要基地，奠定了上海城市色彩多元融合的海派特征（見圖6）。

公共租界的城市建設帶有中西合璧的海派色彩。外灘標志性的公共建筑多為灰色和米色的天然石材建造。居住建筑方面，公共租界單元以石庫門建筑為代表。石庫門建筑以較高彩度的紅磚為主要材料，改變了上海水墨淡彩的基調色。

法租界集聚了當時品質較高的住宅區，建設了大量的花園洋房和獨棟公寓，比其他居住建筑類型都更為自由的選址以及跨越時空、文化糅雜的建筑形象，產生了具有近代特點的浪漫主義和消費主義特征，多采用奶白色、咖啡色、灰綠色等具有歐洲風格的中低彩度色系。

2.2.3 解放后簡潔樸素，計劃經濟影響下的城市色彩

“轉”，即海派文化的轉折期。海派文化在計劃經濟時代發生了變異。該時期，上海的城市風格發生改變，從外向、商業型城市轉變為工業、內向型城市。建國初期，處于國民經濟恢復時期的上海，為配合生產城市建設，解決亟待改善的居住問題，在當時的城市邊緣和規劃區外圍規劃和建造了一批工人新村。最初的工人新村為低層或多層的行列式建筑，多采用灰白色涂刷墻面，一部分坡屋頂建筑采用了青瓦或紅瓦。同時，在市中心和各衛星城鎮中心也建造了一批公共建筑，建筑形式受國際主義風格影響，造型簡潔，色彩樸素。城市整體基調色并沒有較大改變。

2.2.4 改革開放后多元拼貼，再度復合化的色彩格局

“合”，即海派文化的更新期。改革開放后，海派文化迎來了自我更新的新時期，上海進入城市發展的快車道，高層建筑的比重大幅度增加。虹橋經濟技術開發區、陸家嘴中心區、古北新區等一批重點新區先后建設，商品房小區出現，采用水泥、瓷磚、玻璃幕墻等大量非天然材質，開始出現一些較高彩度的建筑色彩，如紅色瓷磚、藍綠色鍍膜玻璃等，色彩更加豐富，城市色彩基調發生了很大的變化，城市基調色秩序缺失，形成建筑形式紛亂、土洋混雜的局面。由于規劃和建設“一次成型”，出現了“色彩斑塊”現象。

進入21世紀，上海城市的建成范圍趨于穩定。一系列重點項目的落地及以重工業為主導的制造業的快速發展，成為城市建設的主要動因。城市格局呈現出近域蔓延與軸向延伸的空間特征，初步形成大都市區的空間框架。城市建設進入品質提升時期，建筑設計、景觀設計水平大幅提高，世博會、臨港、前灘、虹橋等為代表的重點地區具有較好的色彩品質。新建建筑以冷色調和灰度色為主，建筑改造、建筑刷新同步進行。同時，改革開放初期的高彩度色彩隨著時間的推移，出現色彩老化、暗淡的情況，反而使城市色彩得到了明度和彩度上的調和。

圖5 開埠前基調色、輔助色和點綴色示意Fig.5 Basic, auxiliary and embellishment color before 1842

圖6 租界時期上海城市基調色、輔助色和點綴色示意Fig.6 Basic, auxiliary and embellishment color in concession era

2.3 情景調研捕捉地區性色彩特點

大數據支撐的“上海全域色彩地圖”和城市發展史推演下的城市色彩演進，都是借用理性工具進行上海全域色彩總結和空間分析。但是站在人的尺度和人的視角，城市色彩更多表現的是視覺感性。

人工測色是傳統的色彩調研方法，非常成熟，被大量使用，但其缺陷和不足也是不可回避的。首先，該方法對測色人員的色彩專業水平有較高的要求，在現場色卡比對的過程中，會遇到天氣、照度、溫度的多重影響。其次，團隊成員的色彩認知差異是不可避免的，色彩心理學顯示，人的情緒也會對色彩判斷產生影響。再次，當遇到反光材料和漸變色的建筑立面時，人眼辨識的主觀性大大提升，影響客觀判斷。最后，在以一個色彩總結建筑群色彩，并作為街坊的基調色時，最終結果受到測色人測量建筑表面的位置、順序和直觀印象的疊加影響。

但是，一定范圍內的人工測色調研，在收集地區色彩問題、形成地區色彩印象方面，有著大數據不可替代的作用。2018年6月—8月，5個調研小組共15人，以街坊為基本單位開展調研，采用NCS1950 Index色卡，完成外環線以內地區的測色和拍攝工作，生成“外環線內（中心城）城市色彩地圖”（見圖7）。人工調研一方面對大數據生成的“上海全域色彩地圖”的準確性進行校核；另一方面通過人的視角的觀察，發現和梳理城市色彩問題，包括色彩和配色與建筑高度、面寬、材質、界面，以及建筑色彩與店招店牌、街道家具等輔助設施的關系等。

2.4 線上互動了解公眾色彩喜好

為了詳細獲取公眾對上海市建筑的感知情況，采集上海16個市轄區中106個街道、107個鎮的街景圖，以微信“H5頁面”為載體，通過兩兩隨機配對的方式為用戶提供對比圖，讓用戶選擇更喜歡的一個，再通過算法，將用戶的選擇擬合成每一張圖片的得分，與圖片本身的色彩構成進行對比分析，找出關聯性。共收到11 115次用戶返回數據。

將互動游戲中的每張圖片計算得到的感知得分以圓形半徑表示，半徑越大，感知評分越高。將圖片中的建筑主題色色相與感知評分形成直方圖，可得感知評分較高的顏色是赭石、米黃等；色相區域位于5YR—5Y；明度大于6.0；彩度小于1.5（見圖8），即受到公眾喜愛的色彩分布范圍。公眾喜愛的建筑色彩與借助大數據和調研法取得的城市基調色是基本吻合的。從色彩角度證實，城市影響人的審美，而人的選擇也塑造了城市的風貌和氣質。

3 上海城市色彩的空間特征

“上海市域城市色彩地圖”呈現了一幅千姿百態的“拼貼畫”。在此基礎上，結合上海城市空間結構建構色相、明度和彩度與空間布局的耦合關系，進一步分析上海城市色彩空間特征。

3.1 色相空間結構

從中心城范圍內來看，暖色與中性色調構成的城市色彩布局比較集中，主要位于浦西的內環內，尤其是歷史風貌保護區和歷史風貌保護街坊；冷色調構成的城市色彩布局比較分散、均質，其中7.5B—10B相對集中在陸家嘴商務區和南京西路—靜安寺商務區內（見圖9）。

3.2 明度空間結構

明度是色彩所表現的明暗程度。黑色的明度最低，級別為0；白色的明度最高，級別為10；在0—10之間均勻分為10個明度階級。0—3為低明度；4—6為中明度；7—10為高明度。根據色彩地圖可知，上海市域城市基調色的明度在中明度6.0以上，明度變化區間較小，形成高明度的城市色彩基調。主城區和新城的明度較外圍組團相對較低，處于6.0—7.4之間；開發邊界外的平均明度在8.0以上，屬于高明度區間；城市開發邊界內的明度較城市開發邊界外低，前者比后者平均低2.5左右，色彩的城鄉二元結構較明顯（見圖10）。一般來說，城市色彩中保持較高的明度比較容易達到高品質色彩的特征。

圖7 基于色彩調研的外環線內“城市色彩地圖”Fig.7 Color map based on atlas survey

圖8 市民喜歡的色彩范圍Fig.8 Citizens' favorite color based on H5 survey

圖9 上海中心城色相概率分布圖Fig.9 Distribution of hue within the outer ring road

3.3 全市呈現低彩度， 與城市格局耦合度高

彩度表示色彩的鮮艷程度。上海市域建筑色彩彩度總體較低，一般處于0.3—1.5的低彩度區域。彩度空間布局呈現明顯的組團式，與城市功能結構耦合程度高（見圖11），呈現以下特征：一是新城核心區的彩度為市域范圍內最低，其次為主城區內的黃浦江濱江地區和城市副中心；二是主城區內的黃浦江南段地區，浦東部分的彩度明顯大于浦西，北段相反；三是蘇州河沿岸彩度顯著低于黃浦江沿線；四是發展較成熟的城市副中心，如虹橋、花木、中山公園等，彩度明顯高于周邊地區，集聚效應明顯；五是地區中心的彩度與周邊地區相比，顯示度并不明顯。

圖10 上海城市色彩明度分布圖Fig.10 Distribution of lightness value

圖11 上海城市色彩彩度分布圖Fig.11 Distribution of saturation

4 結語

隨著城市空間的發展，產業經濟帶來色彩技術的發展，社會結構引發色彩審美的變遷，生態環境影響城市色彩的背景，最終綜合反映在色彩空間形態上，使城市空間格局呈現不同的特征，成為城市空間轉型的視覺落腳點。從包豪斯時代開始，色彩即成為藝術和工匠的共同紐帶，從而產生新的職業門類“設計師”。格羅皮烏斯強調“設計師不是單純的產品創作者，而是這個社會中重構城市的重要一員”。如果延展包豪斯的概念，那么色彩規劃的目的不僅僅是美化城市可見的物質表面，而是建立一種思維方式“在研究當下的基礎上，利用過往已知的知識和能力，為城市生活提供面向未來的答案”。事實上，色彩折射了當代城市中社會、經濟、文化、歷史和藝術的綜合性問題，如果我們尋求答案，必須再次出發，找到當代藝術、工藝、科技、政策的結合點。

本文通過理性和感性的方法，對上海城市色彩進行全域全覆蓋的研究，繪制了上海第一張“市域城市色彩地圖”，為上海城市色彩的收集、空間分布的分析提供數據基礎。在此基礎上開展了上海市城市色彩規劃，呈現以下4方面的特點：一是從主觀感受轉變為科學表達，使用統一的數字化色彩表達語匯；二是賦予城市色彩以地理空間屬性；三是從單體色彩方案轉變為規劃管控，將城市色彩規劃納入城鄉規劃體系，融入各層級的法定規劃，具有更好的落地性；四是從模糊概念轉變為準確的控制要素，通過城市設計、控詳規劃、附加圖則轉化為規劃管理語言。城市色彩規劃正向著數據化、科學化、精細化方向發展，為上海城市精細化管理夯實基礎。