城市近山地帶界殼特征解析與空間重構研究：多維價值導向下的城山邊界思考

邵 典

楊俊宴*

張鐘虎

孫盼迪

1 國土空間應對城市與生態自然邊界的思維模式及困境

當前的空間規劃體系通過三區三線的劃定來抑制城市的無限擴張及對生態環境的破壞，圍墻式的城市開發邊界線把城市建設用地與生態環境嚴格切分開[1]，變成建設用地、保護農田等拼貼而又相互孤立的板塊。然而在真實的國土空間中，城市與相鄰的山水林田湖草等生態資源是一個融合的整體，相互接壤的邊界地帶也并非一根清晰可見的線條，而是一條混合過渡帶，其在具備城市建設功能的同時也融合了周邊自然環境的生態屬性。傳統“一根線式”劃分國土空間要素的邊界切分方式[2]，是一種“算賬式”的思維模式，導致“界內是城市，界外是自然”，經常出現過度城市化、城市邊緣化等極端現象[3]。

上述問題在城市近山地帶尤為突出，例如，無序擴張建設造成生態的低勢位，土方的開挖及填平引起城市與生態系統的生硬對立；高強度、排兵營式的空間形態布局導致空間形態單調僵化，打破自然的山體地勢肌理；忽略了山地景觀特色營造，導致近山卻無感知、無景觀[4]。

針對這一問題，現有研究主要集中在生態、景觀和環境3個方面。李方正[5]、王嶠[6]等分別從生態適宜性、韌性城市等角度，針對生態脆弱及山地自身的復雜性等問題提出了評價設計策略；朱捷[7]、李敏稚[8]等聚焦于山地視覺景觀的營造，從景觀文化、景觀觸媒、景觀分層等不同視角探索山地城市的景觀設計方法；曾穗平[9]、曹珂[10]等則是把人工與自然因素相結合，探索沿山地帶的微氣候提升、空間場地改造等環境優化策略。目前，現有研究多以宏觀視角為出發點，對于山和城相交界的建設邊緣帶關注較少，而這往往是矛盾最為激烈的地帶。同時，現有研究多聚焦于山地生態或城市的某一視角，而近山地帶的敏感性和復雜性決定了我們需要以多目標為導向。

因此，本文在揭示近山地帶的空間本底邏輯與特征規律的基礎上，嘗試以界殼論作為切入點，將自然生態系統、宏觀視覺景觀、中觀布局形態、微觀公服職能作為近山地帶空間評價的基本價值導向，并建構多維界殼評價模型，以進一步對近山地帶進行特征解析，并指導后續的宏觀設計和空間設計(圖1)。

圖1 近山地帶的空間優化方法技術框架

2 城市近山地帶的空間本底邏輯與界殼特征

2.1 城市近山地帶的空間本底邏輯

城市近山地帶是直接與自然山體相連、坡度緩和、集中連片分布的城市建設用地，一般坡度在8°以內且面積大于2hm2，位于山地系統的邊界[11]。坡度緩和的山林地勢形態與依山就勢的城市建設模式造就了其復雜的形態風貌，這種自然與人工因素的相互碰撞造就了其復雜多元的空間形態本底。其中，山坡型、山夼型和山坳型是常見的3種形態模式。山坡型近山地帶的山地系統整體坡度緩和，建筑沿等高線順勢建設，是最常見的近山地帶形態模式，多分布于四川、重慶等多山地帶；山夼型近山地帶則位于兩山之間的緩坡谷地，可總結為兩山夾城之勢，如甘肅蘭州等城市；山坳型近山地帶則布局于山的拗口，形成一山相擁之勢，如臺灣九份等。

2.2 近山地帶的界殼化特征及界殼效應

近山地帶是城市與自然的過渡地帶，也是城市系統與生態系統的交界地帶，基于曹鴻興先生提出的界殼論[12]觀點可以發現，近山地帶呈現出明顯的界殼化特征。近山地帶構成了山、城2個系統之間的“周界”；其中承載城市與山地信息交流和能量交換的部分則稱之為“界門”或“通道”[13]，表現為自然地形、植被綠楔對城市的滲透過渡，山地景觀和城市景觀的相互交融，以及城市公共功能的定量承載、近山地區的可達性等；其中對2個系統啟動阻隔作用的則稱之為“界壁”，如阻擋景觀視廊的高層建筑、人流滯塞的封閉小區等(圖2)。

圖2 近山地帶界殼模型

近山地帶界殼不僅對城市系統與山地系統起到了邊界阻隔的作用，同時也為物質、景觀、生態等要素在城市與山地系統間的流動提供了媒介。因此，近山地帶不僅體現出劃分物質形態與規劃意識的邊界效應，同時也體現了系統共享的開放效應與互動效應。當下國土空間規劃只保留了其邊界效應，而忽略了系統之間的開放互動，界殼特征是殘缺的。需要應用界殼方法促進山地與城市系統之間的雙向流動，實現空間重構。

3 近山地帶的多維界殼評價模型與空間重構方法

3.1 近山地帶范圍界定

從山體接壤的城市建設用地邊界向城市建成區方向做500m(一個常規街區的寬度)近山緩沖范圍，劃定緩沖區內坡度范圍在8°以內的近山地帶，基于現狀街區邊界形成近山地帶。其中，根據中國已有建設用地適宜性評價中的坡度因子分級情況，通常認為8°以內是適宜建設的范圍[11]，如超過則需考慮山體防洪、生態敏感等問題，不能保證山城系統的開放性，因此不在本文的研究范圍內。當然，也有研究表明，在部分坡度大的城市，可將這一指標限制在15°以內[14]。

3.2 近山地帶多維界殼的價值內涵及指標選取

近山地帶作為城市建設用地銜接山地生態空間的邊界帶，具備銜接生態空間向城鎮空間過渡過程中的生態功能滲透、城鎮建設強度管控、山地景觀滲透等多重作用，單一視角無法應對近山地帶的復雜特征。當下研究發現，從生態滲透視角建構的邊緣交融區可以有效消解城市與生態系統的二元對立，從生態保護紅線、永久基本農田反控城市開發邊界的形態[15]；從視覺視角可以控制城市建設，彰顯城市開發邊界景觀風貌[16]；從功能視角可以通過管理單元的分類型管控和多情景塑造來引導城市開發邊界的發展[17]。綜合前人研究觀點和近山地帶的特點問題，本文提出4種價值維度。

1)自然生態系統思維，考慮山體巖土的坡位保護，以及山體生態系統向城市的延續滲透，選取“巖土坡位保護性”和“生態系統延續性”為評價指標。

2)宏觀視覺景觀思維，保證近山地帶山地特色景觀向城市開放，充分保留觀山廊道，選取“觀山面域彰顯度”和“垂山廊道通透度”為評價指標。

3)中觀布局形態思維，考慮城市空間形態肌理、高度與山勢的有機融合，成為一個整體，選取“建筑肌理順勢性”和“豎向形態開放性”為評價指標。

4)微觀公服職能思維，改變山城獨立分割的現狀，實現城市與山體功能的多元互動，選取“功能承載多樣性”和“近山邊界可達性”為評價指標。

3.3 近山地帶的多維界殼評價模型建構

多維界殼評價模型是指從多種維度對系統之間的界殼開放程度進行評價量化的模型，對于近山地帶的評價能夠從多種角度評價城市系統與山體系統之間的開放程度，適用于“城市存量片區”或對“已完成的城市設計方案”的地帶。

1)多維界殼評價指標算法建構。

界殼論的開放度概念可以對系統邊緣界殼相互融合滲透的程度進行量化評價，近山地帶作為山體自然系統與城市人工系統的界殼，承擔著系統交換和系統護衛的功能。從結構上講，界殼由界壁(W)和通道(P)組成。設系統的周界記為L，其周長為l，定義界殼開放度ρ為通道寬度p與周長l之比，即：

ρ=p/l

這里的p和l不僅可以表征長度，也可以引申為高度、寬度、面積、體積、厚度或密度，二者之比可以表征界殼的開放程度。

基于上述多維界殼評價指標，本研究邀請科研高校、政府部門、企業單位的相關行業專家，通過專家打分法得到各項界殼因子的影響權重，進而量化得到街區尺度下近山地帶的城市建設和山地系統的協調程度(表1)。

表1 多維界殼評價指標算法

2)空間引導分區界定與界阻點判定。

每個街區的獨立評價難以綜合反映地區現狀問題，因此需要進一步找出核心問題并進行空間落位，包括以下2個步驟。

(1)空間引導分區界定，對近山空間的問題及優化提供多維價值導向。由于各項評價指標之間的算法存在差異，因此不同指標之間數值的絕對大小差異并不能反映真實問題，所以通過K-means多元聚類對街區各項界殼開放度的評價結果劃定出5個等級，以等級來反映界殼的開放度情況。進而對相鄰的薄弱界殼街區進行面域融合，得到密集連片的薄弱界殼區域，最后4種維度的薄弱界殼區域疊加生成空間引導分區。以此能夠切中要害地找出該區域內的界殼短板，并制定相應的優化策略。

(2)界門阻塞點判定(以下簡稱“界阻點”)，它是導致系統界殼之間無法開放的關鍵“病穴”。基于傾斜攝影數據和現場調研，針對空間引導分區內的薄弱環節綜合判斷矛盾焦點，包括生態界阻點、視覺界阻點、形態界阻點、功能界阻點及其組合界阻點等類型。界阻點的判定有助于將優化調整的矛頭直接指向山、城建設的矛盾突出地塊，對癥下藥。此外需要說明的是，不同區位條件下開放度并不一定都是越開放越好，因此在界阻點判定中需要篩除掉部分類型的地塊，如封閉式工廠、具有保密性質的科研單位、軍事單位等。

3.4 近山地帶界殼重構的實踐邏輯

首先，在既有劃線的基礎上，將城山邊界的一根線改變成一條有寬度的城山過渡帶，并提出明確的發展目標與評價要求以指導下一步的設計工作，包括邊界處的城山景觀格局、發展目標、生態評價等。進而，在宏觀設計和詳細設計階段，通過劃定空間引導分區，明確近山地帶的更新調整重點并聚焦關鍵問題，包括在景觀結構、生境網絡、眺望視廊、近山風貌引導、豎向坡位控制等方面做出引導。并結合界阻點對局部場景進行空間設計，針對界阻點自身問題的不同，通過多維界殼評價數據分析找出問題根源，采取生態景觀營造、公共綠地整治、環山步道設計、建筑形態布局等方式對癥下藥。同時，針對不同近山地帶類型及矛盾焦點，提出不同的建設模式和空間形態組合方式，為下一步的空間形態設計提供依據(圖3)。

圖3 近山地帶界殼重構的邏輯框架

4 案例研究：威海孫家疃地帶的多維界殼評價與空間重構

4.1 威海孫家疃近山地帶的現狀問題

威海位于山東省膠東半島東端，地形起伏緩和，屬于谷寬坡緩的波狀丘陵區，近山地帶在威海極為常見。孫家疃便是其中典型之一，連綿的城山環抱格局兼具城市與山地特征，并且在圍墻式的城市開發邊界和毫無二致的城市開發模式下，建筑“一刀切”式的控制方法造成城市和山體截然分開、山海城景觀格局被遮擋等諸多空間問題。這些問題在一定程度上反映了我國城市山地城市所面臨的共性難題。

4.2 近山地帶多維界殼評價

結合多維界殼評價模型中提出的指標算法(表1)，對孫家疃識別出的40個近山街區從生態、視覺、功能、形態4個維度進行開放度測算(表2)。所用數據來源為威海自然資源和規劃局提供的矢量地形圖數據及業態POI大數據，并結合最新的1:2 000遙感影像對現狀建設情況進行校核。

表2 孫家疃片區街區多維界殼開放度水平

4.3 空間引導分區劃定及界阻點識別

1)空間引導分區劃定。

通過聚類分析得到孫家疃片區4個維度界殼的薄弱區域(圖4)，疊加并連綿成片后最終形成7類空間引導分區：生態修復區、形態優化區、功能開放區、形態-功能復合優化區、生態-形態復合優化區、視覺-形態復合優化區、生態-視覺-形態復合優化區(圖5)。

圖4 孫家疃近山地帶4個維度界殼的薄弱區域

圖5 孫家疃近山地帶的空間引導分區類型判定

可以發現，孫家疃近山地帶多是住宅和低端工廠，由于住宅的無序高密開發模式導致山體被住宅侵占包圍，城市建成區和山體涇渭分明，致使缺少景觀通廊控制。同時，部分低端制造業工廠分割城市和山體，城市公共空間不斷被擠壓，近山地帶失活。因而導致了孫家疃近山地帶以形態優化區、視覺提升區等空間引導分區為主的特征。

2)界阻點判定。

以孫家疃東部片區為例，空間引導劃定之后，根據每個街區內4個維度的界殼開放度數值，結合實地調研，綜合判斷該地區的生態、視覺、形態、功能等界阻點類型。這些界阻點并非涵蓋了整個地塊，有些是居住組團、老舊廠區，也有的是破壞景觀視廊、三維形態的某個高層建筑，或導致交通不可達的某個T字路口等。

例如，37號街區內存在多類界阻點(圖6)，街區南側為了建造聯排別墅導致超過45%以上的巖土被開挖，生態破損嚴重。街區內的50m高層住宅與周邊形態差異巨大且直接嵌入山坳腹地，在形態上破壞了隨坡就勢、小而錯落的整體形態關系。并且，建筑是東西向排布，面寬超過330m，導致多處觀山點的視線廊道被遮擋。此外，街區內的道路多為斷頭路，可達性差且缺乏通山的慢性步道，以及對外開放的公共服務空間，導致難以形成與近山空間的功能共享和活力互動，降低了近山地帶的空間活力。

圖6 孫家疃東部片區37號街區的界阻點類型判定

4.4 界殼重構：近山地帶建設的優化策略與模式探討

1)以多維價值為導向的城山空間優化目標。

在發展目標制定階段，對該地帶從生態、形態等不同價值維度提出不同優化目標與實施策略，具體包含生態修復區、形態-功能復合優化區、生態-視覺-形態復合優化區等7個區域。例如，分布于孫家疃北部的生態修復區，北側現狀山體巖石裸露，提出提升針闊混交林面積，選取黑松、側柏等當地植被的目標策略；西側的視覺-形態復合優化區，高密度的住宅群落遮擋了城市望棉花山的景觀視廊，局部高層破壞了近山地帶的景觀形態，提出打造與城市相連的生態景觀廊道等目標策略。

2)基于空間引導分區的景觀形態優化。

在明確優化目標的基礎上，聚焦片區尺度，對各片區的景觀結構提出具體的優化方法。以東部片區為例，提出“一帶四廊多簇”的景觀結構優化方案(圖7)。其中，“一帶”為近山界殼開放帶，打造沿棉花山的生態開放帶，以起到連接山地與城市的作用，并通過增設多處界殼開放點打通山城聯系，形成一條可“呼吸”的生態帶。“四廊”為垂直于棉花山方向的4條復合廊道，彰顯隨坡就勢、錯落有致的近山風貌，將慢行生態綠地進一步延伸向城市，并形成開敞的觀山景觀視廊。“多簇”為多維界阻修復簇群，針對界阻點集中的街區提出具體的更新優化要求，指導下一步景觀空間的詳細設計。

圖7 空間形態優化

3)基于界阻點的景觀空間詳細設計。

針對界阻點自身的特征問題，在量化評價結果的基礎上對癥下藥，采取空間景觀詳細設計以解決不同問題。例如，大量巖土開墾、豎向形態突兀的37號街區，為了防止生態被進一步破壞，將原本的住宅置換為綠地，并將挖湖的巖土填平北側的擋土墻，打造坡地公園；沿軸線兩側置入觀山服務等業態類型；同時，在高層建筑前打造山景生態村，實現高度的逐層下降以順應地勢地形。除此以外，還包括39號街區的坡地步道設計以打通城與山的活力，29號街區的空中廊橋設計來提高觀景扇面，以解決垂山廊道阻斷、山體景觀遮擋問題等(圖8)。

圖8 近山空間詳細設計

4)建設模式與空間形態組合。

針對威海近山地帶生態肌理破碎、景觀廊道堵塞、功能開放不足等問題，提出4種建設模式及對應的空間形態組合方式。

(1)嵌山葉狀模式：生態肌理自然延續(圖9)。適用于山坳型近山地帶的建設，以生態綠地為葉面、建筑為葉脈，使山地系統的生態綠地充分滲透進建設用地，能夠應對生態系統延續性不足、形態肌理破碎等問題。

圖9 嵌山葉狀型

(2)隨坡就勢模式：覆土植被最小破壞(圖10)。適用于山坡型、山坳型近山地帶建設，沿等高線對建筑進行形態布局，以達到最小的土方工程量，控制山地覆土植被的破壞。

圖10 隨坡就勢型

(3)垂山通透模式：山體景觀最大彰顯(圖11)。適用于山坡型、山夼型近山地帶建設，垂山通透型建筑布局需在建筑之間打造面向山地的景觀視廊，以確保城市和山地之間的景觀互動，應對山地特色不顯、建筑遮擋等視覺景觀問題。

圖11 垂山通透型

(4)有機生長模式：山城功能良性互動(圖12)。適用于山坡型、山坳型近山地帶建設，基于山地系統的自然稟賦，在近山地帶合理布局公共性功能的建筑，以達到山地資源的最大化利用。

圖12 有機生長型

5 結語

界殼論為城市近山地帶的空間優化提供了新的解決思路，通過威海實踐，讓我們對于多維界殼評價模型的現實意義有了更大的信心，也有一些總結與反思。如何豐富和完善多維界殼評價模型，如何將這一套評價方法和優化策略與當前的空間設計實踐場景深度結合起來，并嵌入既有的規劃管理工作流程中去，這些問題都值得進一步探索。本文提出的多維界殼評價與重構，不僅為探索應對近山地帶復雜環境的新途徑，更為拋磚引玉，推動城市與山地環境的共融、共生。

注：文中圖片均由作者繪制或拍攝。