传统村落空间肌理的参数化解析与重构体系

2024年6月12日发(作者：)

传统村落空间肌理的参数化解析与重构体系

吴宁;童磊;温天蓉

【摘 要】In this article, the concept of water-irrigated agricultural heritage

and its protection develop-ment course were analyzed. The course of

water-irigated agricultural heritage could be divided into there stages

which a re cognition, survey and exploration. These stages revealed the

protection develop-ment of water-irigated agricultural h eritage which was

from independent protection of the facilities of the ontology to the overal

protection and to the Regiona l protection. Combined with protection of

course derived the protection and development direction of the future of

water-irigated agricultural heritage, it hopes to provide reference for the

protection and development work of contemporary water-irigated

agricultural heritage.%针对当前主流规划设计手段缺乏有效“认知”和“延续”

传统村落空间肌理的技术方法，导致传统村落的空间肌理在更新改造过程中迅速消

亡或变异的问题，本文尝试将参数化技术引入村落空间肌理分析：首先将传统村落

空间肌理分解成道路、地块和建筑三大类要素；其次，为不同要素构建了能够表征

对象特征的参数集，即将肌理特征解析成若干个可度量的参数；在此基础上，提出

了适用于不同要素的参数化重构方法，以获得与原始村落相似的空间肌理。本研究

从定量化的视角解析并反演了传统村落空间形态构成要素的特征，旨在为传统村落

空间肌理的保护和传承提供全新的研究思路和技术支撑。

【期刊名称】《建筑与文化》

【年(卷),期】2016(000)004

【总页数】3页(P94-96)

【关键词】传统村落;空间肌理;参数化;解析与重构

【作 者】吴宁;童磊;温天蓉

【作者单位】衢州学院;浙江大学建筑工程学院;衢州学院

【正文语种】中 文

1.概述

近年来，在大规模新农村建设运动的影响下，我国传统乡村聚落（以下简称“传统

村落”①）空间肌理以令人扼腕的速度不断地消亡：大量具有浓郁乡村生活气息和

步行趣味性的传统街巷被拆除，自发生长多样性的地块分布格局和街道网格被单一

格网状路网与排列规整的公寓所取代，传统村落的乡土记忆消失殆尽[1]。虽然目

前规划界已认识到该问题的严重性，并已开始探索传统村落空间肌理保护和延续的

新方法[2-5]，但是现有的探索仍然停留在规划师主观经验主导的定性分析与设计

层面，缺乏一种具有普适性的、定量化的新规划设计方法用以“认知”和“延续”

这种传统空间肌理。

2.参数化解析与重构

2.1 技术路径

针对上述问题，本文从纯粹的形态学角度出发，将参数化技术引入空间肌理分析，

尝试以定量化的方式去提取、概括村落空间肌理的内在特征，然后将提取的参数值

代入参数化设计平台，让计算机依据现有特征参数快速、动态地重构出近似于原始

肌理的村落空间方案。该研究力求以定量化的方式揭示村落物质空间结构背后隐藏

的内在规律，旨在探究参数化技术在延续村落空间肌理方面的规划应用可行性。

参数化解析与重构的技术路线如图 1所示：

（1）解析，分别针对道路、地块和建筑三要素，选定能够反映各自空间肌理特征

的参数集，并从原始村落空间中提取出各个参数的数值；（2）重构，针对道路和

地块，直接将前述提取的各参数值代入

CityEngine（以下简称“CE”，是本研究所依托的参数化设计平台）内建的相关

生成模块，而针对建筑则还需先创建基于CGA（Computer Genterated

Architecture）的生成规则（一种计算机脚本），而后将其参数值代入规则，并由

这些模块和规则自动生成新的空间肌理（规划方案）；（3）将新方案与原村落肌

理进行比较，若相似则证明空间肌理解析成功，整套参数及规则可直接应用于规划

设计，反之则调整参数集、参数值和生成规则，重复上述步骤。

2.2 村落空间肌理的参数化解析与重构

参数化解析与重构是指将空间要素的各个特征转化为参数化语言，包括具体的参数、

参数值、程序规则等。如将一条道路的弯曲形态转换成弧段长度、转弯角度2个

参数，当平均弧段长度越短、转弯角度越大，则说明该道路越弯曲，反之则说明道

路越直，因此这些参数的不同数值蕴含了空间要素的特征差异。

（1）道路解析与重构

城乡路网具有多种不同的形态，如方格网式、有机式、图形式、巴洛克式等。然而，

参照遗传基因学的说法②，不同形态的路网事实上具有相同的基因，这里所说的基

因是指实质控制路网的基本参数，它们对于所有路网相同或相似。但基因序列的不

同造成了路网表象上的差异，这里的基因序列从参数化角度来看即为基本参数的不

同数值。

基于上述研究思路，我们参照CE平台的路网生成规则，提取了方格网形、放射形

和有机型3种路网的基本参数，如表 1所示。

由表 1可以看出，参数化解析的分析角度与传统分析方法相似，均是从道路长度、

宽度、偏角和交叉口这几个方面来描述路网的特征，但不同的是该方法将这几个方

面进一步细化成若干个子参数，每个子参数不仅能够独立表示路网的某一特征，而

且所有子参数统一起来构成了完整路网生成规则的重要组成部分。也就是说，参数

化道路重构是依赖于这些参数，根据这些参数的具体数值并运行其内置的生成规则，

才得到相应的路网方案。图 2展示了不同参数值重构得到的三种不同路网形态。

（2）地块解析与重构

本文所研究的地块是与单体建筑尺度所对应的小尺度地块，而非街区层面的大尺度

地块。之所以这样定义是因为该地块是为后续生成单体建筑服务的。此外，本文的

地块分割并非依据权属，这是因为中国农村土地受世代分家不断分割和“寸土必争”

的强烈私有观念影响，用地多不规则，难以用参数化技术来模拟。因此本文中的现

状村落地块是根据建筑、地块之间的关系，并遵循矩形最优原则进行分割的。

根据CE平台中提供的地块分割方式，将地块分割分成递归分割、内退分割和骨架

分割三类（如图 3所示）。其中递归分割是不断执行二分法得到近似方格网状的

地块划分，该类分割方法应用最为广泛；内退分割是沿道路后退一定距离，并对后

退形成的环状用地进行垂直道路的细分，此方法一般应用于建筑沿街布局的区域；

骨架分割是先以骨架线将地块分成两部分，然后分别对各个部分沿骨架线垂直方向

分割，此方法一般应用于“户户临路”的别墅区。

1|技术路线图（图片来源：作者自绘）

表1|道路的基本参数（图片来源：作者自制）参数（英文名） 参数（中文名） 含

义共有参数Snappingdistance 捕获距离 若一个新节点与已存节点的距离小于该

值，则该新节点被已存节点合并。Minimalangle 交叉口最小角度 交叉口处任意

两路段的夹角需大于该值。Streettocrossingratio 交叉口比率 该值等于主干道上

的节点总数除以主干道上的交叉口数。该值越大，则街区越大。

Developmentcenterpreference 发展中心偏好 该值越大，则中心区的节点越密

集，反之则中心区与郊区的节点密度差别越小。

Angleoffsetofmajor/minorstreets 主/次路段的附加偏角 该值将作为主/次路段

生长时，附加在原定偏角上的附加偏角。Numberofstreets 道路的段数 一次生成

的路段总数。Patternofmajorstreets 主路模式 分方格网形、放射形、有机形三

类。Patternofminorstreets 次路模式 分方格网形、放射形、有机形三类。

Long/Shortlength 长/短路段的平均长度 该值定义了长/短不同类型路段的平均长

度。Long/Shortlengthdeviation 长/短路段的长度变量 该值定义了长/短不同类

型路段的长度可变范围。Widthofmajor/minorstreets 主/次路宽度 主/次路段的

平均宽度。Widthdeviationofmajor/minorstreets 主/次路宽度变量 主/次路段

的宽度变量。Sidewalkwidthofmajor/minorstreets 主/次路人行道宽度 主/次路

段的人行道平均宽度。Sidewalk width deviation of major/minorstreets 主/次

路人行道宽度变量 主/次路段的人行道宽度变量。有机形特有参数

gle 有机形道路的最大偏角该值定义了一条路段生长的可行范围，其

角度值在[gle,Proposedangle+gle]

区间。放射形特有参数CitycenterX/Y 城市中心X/Y坐标 该坐标点将作为放射中

心。gle 放射形道路的最大偏角 该值定义了一条路段生长的可行范围，

同上。StreetAlignment 路段对齐模式 有放射形、向心、随机三种类型。

Long/Shortlength 长/短路段的平均长度 该值定义了长/短不同类型路段的平均长

度。Long/Shortlengthdeviation 长/短路段的长度变量 该值定义了长/短不同类

型路段的长度可变范围。

2|不同参数值重构得到的不同路网形态（图片来源：作者自绘）

3|CE中三种不同的地块分割方式示意（图片来源：作者自绘）

4|建筑重构示例（图片来源：作者自绘）

表2|地块的基本参数（资料来源：作者自制）参数（英文名） 参数（中文名） 含

义3者共有参数lotAreaMin 地块最小面积 控制分割地块面积的最小值。

lotWidthMin 地块最小边长 地块任一条边长的最小值。若某地块有一边小于该值，

则该地块停止再分割。该参数权限比lotAreaMax更大。irregularity 不规则度递

归、内退分割2者共有参数控制每次分割时两个子地块的面积差异度，范围

[0.0,1.0]。若值为0.0，则分割线从中点进行划分。值越大，则分割线偏离中点距

离越远，得到两子地块面积差异越大。alignment 对齐方式 在地势不平坦时有效，

控制与地形的对齐方式，有“跟随地形、最低点对齐、最高点对齐、平均高程对齐”

四种选择。内退分割特有参数lotAreaMax 地块最大面积 控制分割地块面积的最

大值。forceStreetAccess 临街度 控制地块与道路相邻的概率，范围[0.0,1.0]。该

值越大，则越多的地块与道路相邻。cornerWidth 转角宽度 控制道路转角处地块

的转角长度，值为0.0时则无转角。cornerAngleMax 转角最大角度 控制允许生

成转角的最大角度。只有当道路转角值小于该参数时，该转角才被允许生成。骨架

分割特有参数offsetWidth 内退宽度 控制地块边界内退的垂直距离。值越大，则

内退越多。subdivisionRecursive 内部是否递归分割 对于内退之后的内部区域，

控制其是否进行递归分割。该值为true，则继续分割。simplify 简化程度该值控

制所有细分地块的节点数量，范围[0.0,1.0]。该值越小，则细分地块节点越多，但

保持与道路垂直；反之则节点越少，与道路大多不垂直。cornerAlignment 转角

处对齐方式 控制转角处地块细分时，分割线的对齐方式，有按道路长度、道路宽

度对齐两种方式。

表3|建筑的基本参数（图片来源：作者自制）参数（英文名） 参数（中文名）含

义Height 高度(最小/最大/平均值)控制建筑的总高度。roofStyleRatio 各屋顶类

型的百分比 控制各种屋顶类型的百分比，有平顶、单坡、双坡、四坡、金字塔形

五种类型。shapeRatio 各平面形状的百分比 控制各建筑平面形状的百分比，有一

字形、L形、U形、回字形、同类组合、异类组合六种类型。BuildingDepth 建筑

进深(最小/最大/平均百分比)控制建筑平面外接矩形的面宽和进深，其中百分比为

建筑进深/面宽占地块最大内接矩形进深/面宽的百分比。BuildingWidth 建筑面宽

(最小/最大/平均百分比)

根据三种分割方式下地块特征的共性与差异，将地块基本参数确定为13个，如表

2所示。其中lotAreaMin和lotWidthMin两个参数主要用于控制地块的平均面

积，irregularity控制地块分割的不均匀程度，使地块显得更加自然、贴近真实，

而alignment用于控制分割后地块与起伏地面之间的对齐方式。

（3）建筑解析与重构

CE系统中并没有专门生成三维建筑形态的模块，所有建筑需要由用户自定义CGA

生成规则来驱动生成。因此在解析建筑时需根据村落中建筑的实际情况提炼参数，

并编写生成规则。

由于本研究是基于宏观视角，需解析的是建筑群体的整体肌理特征，而非拘泥于繁

复的建筑细节。因此，我们将建筑单体的特征概括成以下几个方面：面宽、进深、

高度、平面形状、屋顶形式。表 3显示了这些特征参数的名称和含义。

针对研究对象（即某传统村落）的现状情况，统计出上述每个参数的平均值、最大

值、最小值或百分比。例如，屋顶类型、平面形状按照不同类型所占的百分比来统

计，比如某村统计出双坡屋顶的建筑占总建筑数的80%，L形建筑占总建筑的30%

等等。之后，在CityEngine平台中利用CGA语言进行编程，构建建筑生成规则，

并将上述统计得出的这些数值作为变量传入规则，用以控制每栋建筑的生成。由于

导入规则的变量往往是一个在最小、最大值限定范围内的一个浮动值，具有一定的

随机性，当多个不同参数的数值浮动变化时，可以生成形态各异、错综复杂的村落

建筑群，从而重构出乡村复杂而有韵味的建筑空间肌理（如图 4所示）。

3.总结

本文将传统村落空间形态分解成道路、地块、建筑三大构成要素，并分别探讨了各

个要素的参数化解析与重构方法。本文并未企图涉及村落空间设计的方方面面（如

功能、文化、经济、风俗等等），而是通过关注空间要素现状形态的定量化特征以

及如何反演这些特征，以期能为传统村落空间肌理的保护与传承提供全新的研究思

路和技术支撑。

注释：

① 本文所述“传统村落”不仅仅代表被列入国家、省、市级传统村落名录的村落，

而是泛指所有在空间形态上保持自下而上的自组织特征的村落。

② 德国的斯卢特（Schlter,1899）提出了“形态基因”的理论，其后康泽恩

（,1960）学派对“形态基因”理论作了进一步的发展。

参考文献:

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年会论文集,2009[C].