王建国：中国城镇建筑遗产多尺度保护的几个科学问题

导读

城镇建筑遗产由历史城镇、历史城区、历史街区、历史建筑和更加广义的具有适应性再利用价值的既有建筑等共同构成，通常具有多尺度连续、本体复杂广泛和环境多样的特性。揭示城镇建筑遗产多尺度保护的关键科学问题及内在机理，建构整体保护理论和方法，是世界各国共同面临的挑战和科学难题。论文从对共性科学问题的分析出发，系统探讨了城镇建筑遗产多尺度保护的基本学理、科学保护和精细保护、尺度效应、城市建筑形态成长的普适性、想象力与科技进步结合的可能性、城市设计和数据库成果呈现等问题，提出了相关创新见解，并以笔者团队完成的几个遗产保护案例进行了验证。本文认为，需要客观对待新陈代谢、有序演进的真实而鲜活的社会和城市场景；城市并非凝冻在某一历史阶段和高光时刻的艺术品，而是一个博物馆；多尺度保护的实践工作和运维管理，除了建筑遗产保护学的基本学理和方法，还可借助数字化城市设计及具有开放交互属性的数据库成果。如此，就有可能将中国历史城市-历史街区-历史建筑的保护事业推进到一个新的高度，并走向一个同时依托城市健康发展引导、历史文化信息精准传递、跨学科科技支撑的城镇建筑遗产多尺度保护的新时代。

本文字数：17281字

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作者 | 王建国

中国城市规划学会副理事长，东南大学建筑学院教授，中国工程院院士

关键词

城镇建筑遗产；多尺度保护；尺度效应；想象力；城市设计；数据库；中国

中华文明是世界上唯一没有中断且持续传承发展的人类文明，凝聚中华优秀传统文化的中国历史城镇和建筑是见证人类文明演进的基本物质载体之一。城镇建筑遗产是国家民族认同和文化自信的重要资源和物质载体。中国历史上各个时期留下了类型丰富、形式多样、内涵深厚、兼具科学和艺术价值的建筑遗产。党和国家高度重视历史文化保护工作。2022年是国家历史文化名城制度建立40周年。1982年2月8日，国务院公布了第一批24座国家历史文化名城。截至2022年4月，国务院共公布了140座国家历史文化名城^①；截至2021年底，住房和城乡建设部会同国家文物局公布了中国历史文化名镇312个，全国共划定历史文化街区超过1200片、确定历史建筑约5.7万处。较2016年年底，历史文化街区数量将近翻一番，历史建筑数量增长近5倍，大多数历史文化街区和历史建筑均已纳入法定保护对象名录。

一般意义上，城镇建筑遗产由历史城镇(城市)、历史城区、历史街区、历史建筑和更加广义的具有适应性再利用价值的既有建筑等共同构成。城镇建筑遗产通常具有多尺度连续、本体复杂广泛和环境多样的特性。揭示城镇建筑遗产多尺度保护的内在机理，建构整体保护理论和方法，是全球共同面临的重大挑战和科学难题。当前，对城镇建筑遗产保护的国际主流认识不仅涉及显性物质实体及空间的保护思想、政策、观念、体制、机制和方法，而且包含与遗产息息相关的人和社会维度上的历史文化、风土习俗、地域经济活动等内容。但从城市规划、建筑学、文物保护和工程实践方面看，一般还是首先从城镇建成环境中具有明确物理定义和尺度的有形客体开展的。

在改革开放后四十多年的快速城镇化进程中，城镇建筑遗产持续面临保护认识的价值偏差及保护与发展的尖锐矛盾。传统的分区分类分级保护模式，不同部门条块之间的顶层设计和管控统筹的缺乏，造成了文物保护与城镇规划建设的普遍脱离。此外，中国城镇建筑遗产具有明显不同于西方的形制、结构、材料尺度和工艺特点，还没有建立一套具有整体性和系统性的中国城镇建筑遗产保护的科学理论和技术方法体系。

01

为什么要通过多尺度来研究城镇建筑遗产的保护

城镇建筑遗产保护是历史文化保护传承的核心内容之一，也是最有中华优秀文化代表性和人们生活体验获得感的重要工作^[1-2]。

城镇建筑遗产基本涵盖了国家已经设立的历史文化名城和名镇、历史文化街区和历史建筑的范围。随着人们对遗产价值认识的不断深化和提升，除关注国家住房和城乡建设、文物为代表的各级部门法定设立的各类城镇建筑遗产保护外，今天人们还关注更加广义的遗产保护，如非法定的历史城区、街区、既有建筑的改造再利用和公共空间场所营造等。

1.1  以往城镇建筑遗产保护存在的主要问题

问题一：条块分割、各自为政。以往规划、住房和城乡建设和文物部门在不同尺度遗产对象的保护诉求、管理原则、保护方法，以及和城市经济发展建设工作关系的认识方面经常貌合神离，既没有建构互动和协同机制，也没有在同样是基于保护前提的价值评价、保护依据、对象确定等方面达成共识，没有形成“保护”和“传承”的科学整体认知。例如，历史文化名城和名镇保护规划多关注宏观尺度的城镇结构脉络和城市形态格局、中观尺度的历史文化街区的形态完整和街巷肌理及底线管控，所谓“致广大”；而隶属文物管理部门的各类建筑物、构筑物和各类历史遗址保护，多以分区分类分级定保的建筑物、构筑物和局部环境为主，所谓“入细微”。

问题二：工作方法过于单一刚性。过度关注自上而下的管控，缺乏与自下而上的社会自组织性相向而行。重底线管控、轻层级导控；重整体原则、轻个案分析；重简单刚性、轻多样包容。尚未能够完全建立城市层级性或者平行性(如规划、文保等)复杂系统顶层与基层(城镇-街区-建筑)之间的有效沟通、反馈和调适的机制。

问题三：保护与发展存在尖锐矛盾。历史城镇和建筑遗产保护遭遇跨尺度、多尺度和整体性如何处理的空前挑战。在快速城市化进程中，大多数中国历史城市和城镇形态都发生了城市建成区整体层面上，而不是局部性的肌理和异质性的改变，而且跨越了从宏观到微观的多个城市尺度。在保护与发展做不到“正和博弈”双赢的情况下，经济发展往往成为博弈胜者：在一些已经列为名城、名镇、历史文化街区等的城镇和片区，城市经济发展的单一导向仍时常引发“建设性破坏”，导致城镇历史信息不可阅读、破碎紊乱，自然格局和城镇街巷形态脉络中断^[3-4]。

问题四：对中西方遗产保护的“和而不同”缺乏科学认识^[5]。在相关国际宪章、宣言、建议和中国一系列保护政策、法规、条例、规定颁布实施的背景下，中国历史文化名城名镇、历史文化街区和建筑遗产保护思想、保护观念和实践水平有了很大提高，但是，如同《遗产保护学》一书所言，“科学虽无国界，文化却有差异，这金风玉露一相逢，便惹来麻烦无数”。遗产保护是中西方具有共识的底层逻辑，但对什么是“原真性”和“地域文化”等核心观念的认识和看法，理解差异甚大。即使在国外，“原真性”在现实社会场景中如何全面认识也一直众说纷纭，莫衷一是^[5]。通过中国木构建筑的修缮乃至落架大修、大运河申遗等实践，中国学者提出了具有中国特色的遗产保护概念，并与西方语境中的“原真性”同中有异，中国及其所代表的东亚文化如何在与西方不同的地理、气候、自然物产和相关的地域文化演进中找到自己的城镇建筑遗产保护的合理路径和科学方法，是今天必须要回答的问题。

1.2  多尺度保护的三个层次及延伸解读

是否有可能重构这种多层级、多条线和多尺度保护的协同和整体性？在先前，可能这会得到一个否定的回答。但在当今“万物皆数”的时代，基于对科学问题的凝练研判，多尺度城镇建筑作为有机体的“标度对称性”和“尺度效应”变量是有可能被整体认知的，即是说，应该研究并建立城市-街区-建筑多尺度相似性及差异变量可在同时性维度上被观察、认知、分析、综合的整体建构。

从语义上，多尺度可以包含无明确量纲的无穷细分尺度。但概括说，城镇建筑遗产主要由历史城镇(城市)、历史街区和历史建筑与更加广义的具有适应性再利用价值的既有建筑等三个层次的内容构成。 

 

尺度一指称城镇的自然山水、历史格局和风貌特色，对应的是城镇地理尺度，及人的集聚流动、多元生活体验等；

 

尺度二指称城镇各类历史街区的保护再生和适应性利用，对应的是社区尺度，及人居生活、生产和文化活动与社区环境等；

 

尺度三指称建筑遗产的保护、改造和利用，对应的是建筑物、构筑物和建筑群。

延伸来讲，关于多尺度，从物理空间层面考察，城镇发展历史上的城市形态-建筑形态还可以有两种多尺度的诠释：

 

一是从物理尺度的大小和物理对象规模来划分，就是前文所述的历史城镇-历史街区(片区)-历史建筑(构筑物)三个层次的多尺度理解，遗产概念加入只是对上述多尺度形态构成在属性上的细分界定；

 

二是从城市平面形态角度来区分多尺度。包括历时性的城市各类街路形成的城市脉络、城市结构、城市空间肌理。通过不同历史年代和时期的城市地图，研究者可以识别出历史城市在演进中平面形态的明显尺度变化。亦即可以分别出中古时代、近代和现代主导性的不同尺度和肌理特征形成的多尺度城市形态。如从西方基于人行和住宅单元产权地块的中世纪城市密实的不规则街区地块，到更加适合于公共马车的街路改扩，再到20世纪初汽车出现后的城市更大尺度的几何格网地块组织^②。

城镇形态演进的历史因缘包括自变量和因变量两个方面：自变量包括气候和自然地理环境的变迁、生产力和生产关系改变、城市功能日益复杂、城市人口剧增^③、城市社会组织方式进步、交通出行方式改变等。从城市设计和建筑学角度，因变量就是城市和建筑形态在组织和肌理上的应变和回应：包括前工业时代城市建立在步行尺度和可达性基础上的小尺度密织街区组织方式；在近现代对应城市功能和交通方式改变而发生的尺度变大，因为城市功能集聚、交通方式改变、产权地块变大、建造技术进步和建筑安全规范等，建筑形态发生容积率和高度加大，街区建筑组织则由细致密织发展到中大尺度的地块分区等(图1)。

▲ 图1 | 北京天安门广场、国家大剧院和历史街区

资料来源：谷歌地球。

1.3  城市作为生命有机体的遗产多尺度保护整体认知

多尺度保护就是要将不同尺度、不同类别、适合不同保护方式的城镇建筑遗产载体对象看成是一个互为因果、互通共融和有机关联的整体，进而揭示并建构其多尺度保护的内在机理。

有学者认为，城市形态的起始动因和深层结构有三种：宇宙模式、机器模式和有机模式^④。宇宙模式表达了城市最早的规划设计与自然环境、宇宙天象等的关系，机器模式呈现了城市发展运行需要遵循的基本组织结构和协同效率，而有机模式则将城市看成有机体，并将城市的发育、生长和壮大与生命复杂系统联系在一起。今天，宇宙模式模拟天象的规划设计方法已近乎玄学，风水学中融合科学观察方法的规划设计理念还在局部场景有限使用；机器模式广泛应用于规划设计中的便捷性和流动性考量，以及城市的运维管理，是城市是否具有经营效率的保障；而包括笔者在内的更多学者还是认为城市可以被看作是一个经络相通、血脉相连、枝干叶共荣的生命有机体，并且可以一定程度上兼容前两种模式的优点。

在北京老城总体城市设计中，笔者曾经绘制过一张北京老城作为参天大树的有机体分析图，以此解释北京历史城市何以优秀，并大致上总结出四个方面与北京作为生命有机体的属性直接相关——一是山水格局：背靠燕山、面对泰山、西拥太行西山水系、东连运河；二是都城规制：中轴引领、三套圈层、内九外七、左祖右社、九坛八庙；三是理想城市：民为邦本、钟楼鼓楼、东市西市、胡同网络、院落体系；四是大国首都：与时俱进、总部云集、盛世舞台、首善之都、面向未来^⑤(图2～图4)。

▲ 图2 | 北京老城-街区-建筑遗产多尺度连续性

▲ 图3 | 北京历史遗产空间结构草图

▲ 图4 | 北京历史地图叠合

资料来源：《北京老城总体城市设计》。

从对北京老城的分析结果，可以看出中国城镇建筑遗产多尺度保护理论的整体认知和初步建构：整体与部分经络相通、血脉相连，生长遵循依存共生的内在机理，不同尺度城市-建筑形态之间有时具有适用于“标度对称性”的生物学属性和自相似分形(fractal)的几何属性^⑥。

02

科学保护和精细保护

如何不断加深认知、辨识、干预并优化一个复杂巨系统？认识遗产保护终极目标和渐进目标的关系、辨识出进化趋势和大致方向是第一步。亦即，首先就是回归认知客观世界的科学常识的“第一性原理”。很多城市都非常强调整体保护、全面保护和系统保护历史城镇和建筑遗产，无疑对提高遗产保护的各方共识非常有益，但这三种保护要求总体强调“自上而下”单向的管控理念和保护工作，同时也包含着人们坚信城市作为复杂系统必然具有可控的确定秩序。然而，在中国已经进入城镇化下半程并以存量为主的城市发展和品质提升的今天，可能更需要的是科学保护和精细化保护。

2.1  科学保护和精细保护的基本学理和实践价值

科学保护强调的是以复杂科学认识为基础的遗产保护。城市复杂系统为客体，既有整体性秩序和多系统交互，也有因尺度不同和遗产客体属性不同的保护重点和方法技术的差异。城市一直处于自身演化进程中，处理好“岁月留痕”和“旧貌新颜”的关系，对城市新陈代谢的成长性的客观认识包含着科学保护的基本内涵，而保护的整体性、全面性和系统性恰恰应该建立在多尺度保护的科学认知基础上。

不仅如此，越来越多的实证了“绣花功夫”的遗产保护成功案例，正在成为社会保护共识萌生的触媒，人们最有生活体验和美誉获得感的细节局部和精细化保护实践，同样也可以对“上位”的保护策略、原则和操作产生影响，“四两拨千斤”，在“个体即主体”的数字时代尤其如此。笔者曾提出，历史城市公共空间设计提升要讲“三品”，即品位、品相、品质，也是讲的“精细保护”。如此，历史城镇和建筑遗产保护中的“自上而下”的秩序建构，以及治理引导的管控理性，就和“自下而上”的社会自组织、城镇局地实践、基于社会约定俗成的个体“用中保”和“保中用”的日常性目标诉求与价值理性融合在一起。虽然不同历史时期、不同发展阶段、不同文化背景、不同社会体制可能会出现二者不完全对等的博弈。但是，这却是千百年来古今中外城镇发展演进的真实场景和底层逻辑(图5)。

▲ 图5 | 大理古城街道

在建筑遗产保护领域，“科学保护”和“精细保护”一直占据了驾驭性的主导地位。建筑保护的第一性原理就是要通过科学合理的技术干预，使其“延年益寿”，并在安全范围内适应性再利用，同时标示出历史年轮印痕，成为“石头写成的史书”的注脚。科学保护的底层逻辑是基于科技进步，通过遗产价值评估(广义遗产)、结构性能检测、建筑材料经年累月使用后形成的材料性能现状及退化机理揭示等，综合分析研判该建筑按现状自然发展的“剩余寿命”，从而针对如何延长“剩余寿命”定制科学技术干预方式和操作机制。常见的干预方式包括：对建筑结构退行性老化采取必要的加固补强、局部变更、构件撤换，木结构还可以采用落架大修方式；对建筑材料针对其各种现有或者潜在的“病害”，结合今天的建筑遗产活用功能和环境性能提升要求，采取正向的、同时还要符合低碳绿色要求的技术干预，达到建筑性能的优化和提升。历史城镇保护的重要基础就是首先要把建筑遗产科学地保护好，镌刻时代、岁月留痕的丰富建筑展品是城市作为“博物馆”的最重要的馆藏珍宝。

2.2  科学保护和精细保护的底层逻辑及其科学意义

整体保护、系统保护和全面保护作为国家顶层设计层面的要求，极具统领性和指导性，掌控全局、制定政策基准，必须是抓大放小。但是，到了具体的城市和城镇的遗产保护实践中，只是“传声筒”般的执行就远远不够了。

中国有一句“路是人走出来的”的名言。经济学家哈耶克也曾经讲过一个“乡间小路”的故事。一开始田野间并没有路，每个人按照自己的认识和尝试走出不同的路，经过后来的叠加互动，形成多数人后来共同选择认同的小路。后来哈耶克将这种“自发演化的秩序”作为基本的研究价值取向。日本东京大学曾经做过的一个实验也与之相似：实验人员在培养皿里放了一张微缩地图，上面是东京市和它周围36个卫星城市的位置。实验人员把一摊阿米巴虫放在东京市的位置上，然后在东京附近那些卫星城市上，放上阿米巴虫爱吃的食物。一天之后，实验人员发现，阿米巴虫竟然修建出一张完整的交通网络，这张网络跟东京当时的复杂路网结构高度相似^⑦。同样说明了自发演化的秩序有时或许比“人为设计的秩序”更有效率。

生命有机体特征应该要包容在日益被工具理性笼罩的城市治理和智慧城市的视野中。面对未来城镇发展的不确定性，适度容错，有时生点小病预警一下也并非全是坏事，预防性保护的基本原理就是“治小病，防大病”。历史上没有建筑师的建造活动却完成了全世界绝大多数的建筑，确定无疑的场景预设及其全知全能的设计者是不存在的。在这个意义上讲，城镇-街区-建筑遗产多尺度保护在整体性建构上，必须要回答和有效回应“多尺度”之间是否存在共通的内在机理和价值理性，寻找到作为“深层结构”的底层逻辑，而同时又要包容多元性选择的“表层结构”的自组织特性。事实上，今天很多遗产保护的国际宪章、宣言或建议，抑或各国具体的保护法规、标准的治理依据，都应建立在梳理分析、提炼改造无数“自发演化的秩序”后的条理化、规格化和体系化的基础上。

中国是文明古国，大多数城镇都有特定的生物气候条件、山川地理环境、历史文化积淀和经济发展进程及其所带来的特征属性。笔者从1994年出版由全国一流专家编撰的包含450个设市城市的《中国城市地图集》以及《中国城市建设史》《中国建筑史》和《幻方》等的阅读中，深切感受到中国历史城镇及其包含的地理、文化、经济、交通区位信息的丰富浩瀚和形态的千姿百态。历史文化名城名镇保护虽然不见得都要做到“一城一策”，彼此绝对不可复制和参考，但肯定不是只有整体保护、系统保护和全面保护这样“放之四海而皆准”的要求那么简单，如果加上科学保护和精细保护，就比较实事求是、符合客观事实了。

03

多尺度保护中的“尺度效应”问题

3.1  “尺度效应”与不同尺度遗产保护实践中的“和而不同”

历史城镇-街区-建筑遗产多尺度保护存在多系统协同的挑战和难题。通常，除了前述“自上而下”的保护管控体制和机制问题，还有“尺度效应”问题。中国历史城镇和建筑遗产保护需要协同联动多个保护系统，既关注不同尺度的保护机理的相通性，又要关注因“尺度效应”原理导致的保护工作重点和方法的差异性。

“尺度效应”概念源自气动效应，后广泛应用于生态、水文、机械、土木、建筑等科学领域。该原理讲的是，只讲逻辑而不管尺度，无条件推理和无限度外延，不同尺度之间简单相互推断甚至建立通用关系，会产生研究结果的谬误^⑧。不同尺度的城市-建筑形态由于“尺度效应”的作用，观察、认知、分析、研究和规划设计的科学方法其实是有差异的^[6]。也就是说，不同尺度城镇建筑遗产的保护特点、保护方法和保护技术存在异同，笔者多年前在中国古代城市形态的研究中已经发现了这一点^[7]。

建筑或建筑群尺度：当在建筑(或者是单体为主的局部环境)尺度时，只要做到对其“博物馆式”的凝冻保护就可以了，人们不仅可以在建筑“内部”，而且可以在建筑的“外部”整体观察并形成价值认识；街区聚落尺度：这一尺度包括历史上各类小城镇、或历史城市中的城市片区、历史街区和历史地段等，这就需要考虑居民的生活活动、因人而异的建筑性能和人居环境改善提升的诉求，人们对其的认识是“内部”为主，“外部”为辅；城市地理尺度就不能不更多考虑城市的社会经济发展、城市的创新力和竞争力，不能不考虑现代城市必须具有的集聚密度、交往密度、功能密度和与之相匹配的建设强度和环境载体容量，在真实场景中，人们绝大多数情况下只能通过局部来观察体验城市。

城镇建筑遗产保护工作，就要从城市到单体建筑遗产对象的多尺度视角建立体制和机制保障，而其重要的科学基础，是不同尺度遗产对象之间的内在保护机理的揭示、历史信息的精准传递、基于连续性(成套)的保护技术方法，同时也要包容不同尺度遗产对象的保护方式的差异性。通过不同尺度的遗产内在相通的保护机理、保护侧重、“和而不同”的保护原则和方法，即可建构起整体的城镇建筑遗产多尺度保护的基础框架。

3.2  保护实践的研究和探索

在宜兴丁蜀古南街历史文化街区适应性保护案例中，笔者团队就针对历史文化街区、民居建筑聚落和单体建筑采用了多尺度保护机理相通、保护方法和而不同的技术路线，取得良好成果。保护工作首先对接了《宜兴历史文化名城保护规划》及《宜兴蜀山古南街历史文化街区保护规划》，并针对传统民居结构安全隐患、空间功能矛盾、居住环境恶劣状况、建筑风貌破坏、节能意识薄弱等突出问题，依托国家科技支撑计划项目，研发出公众可参与的历史街区性能化保护规划设计方法，以及街区-建筑尺度的空间形态可视化自动生成方法，基本解决了城镇建设发展和历史街区风貌保护之间存在的典型问题。在民居建筑尺度层面，针对建筑性能提升和改造利用，研发了保证结构安全性能的“联体共生结构”防倒塌的技术方法、空调设备加装技术工法和节地直埋式市政管线安装施工技术等，实现了传统民居建筑生活环境性能的整体提升，成果获得两项国家发明专利。同时，通过示范工程建设、建筑风貌导则引导、菜单式建筑构件展陈，让居民了解保护与改造的细节；通过居民座谈会，顾问团等形式加强居民参与意识，共同进行街区与建筑风貌改造^[8]。作为科技部项目示范案例的意义还在于，古南街历史文化街区的保护再生，留住了90%的原住民，重新激活了原先已经濒临失传的乡土文化民俗^⑨(图6～图9)。

▲ 图6 | 古南街历史建筑保护再生对策评估

资料来源：《宜兴丁蜀镇历史文化街区古南街保护改造》。

▲ 图7 | 古南街保护改造项目分布

资料来源：同图6。

▲ 图8 | 古南街保护改造后街景

资料来源：许昊皓摄。

▲ 图9 | 依山傍水的古南街鸟瞰全景

资料来源：许昊皓摄。

04

历史城市-街区建筑形态的时代发展变迁问题

4.1  世界城市历史演进中建筑形态的生长规律简析

史实表明，城市建设发展具有一定的内在规律，其中物理尺度就是一个对规律具有穿越周期、相对硬核的影响要素。

城市发展历史过程中的新陈代谢、修补完善、改建扩建屡见不鲜。虽然中国城市与以欧洲为代表的西方城市差不多，都作为文明载体、历史文化和生活场景呈现的舞台，但具体城市形态的组织方式受到自然地理、生物气候、宗教和文化的影响而“同中有异”。在特定的城市生态足迹范围内的因地制宜、就地取材等，也决定了中西方建筑材料、建筑结构和建造方式选择具有较大的差异。基于对自然气候地理、建筑材料、结构构造、文化传统和社会体制等的考察和研究，笔者发现，中西方古代城镇的街区建筑容积率比较相近，但文艺复兴以后中西方就很不相同了。

中国传统建筑以木结构为代表，城镇主要由以单层民居为主的街巷胡同形态组成，容积率基本上小于1^⑩。这一容积率小于文艺复兴后西方城镇的容积率，特别是西方近现代普遍的6层建筑围合式街区的城市容积率。由于地理、气候、资源禀赋和社会发展的巨大差异，中国及以“稻作文化”为代表的东亚等国家的历史文化与历史城市保护模式和重点，注定与欧美国家不完全一样。需要客观认识先前中国历史城市长大变高的问题，认识历史城镇保护需要实事求是的科学态度。

考察历史，城市发展中新生与衰亡、作为基底的建筑平均高度变高、容积率提高是一种普遍的新陈代谢现象，是城市发展规律所致。以巴黎老城(小巴黎)建筑高度管理为例：1784年为22m，1859年为25～30m，1967年变成中心区31m、外围各区37m、城外45～50m(图10)。伦敦老城历史上以圣保罗大教堂为最高建筑。为保证伦敦在全球的国际竞争力，1962年后城市逐渐长高，2012年建的碎片大厦(The Shard)高达309m。大城市需要一定的建设容量保证功能的集聚和效率，反映了现代城市的基本属性。为此，笔者团队做了欧洲和中国、日本、韩国典型古城的容积率对比分析。简单结论是，欧洲大城市周边式6层的建筑街区，建筑覆盖率达到50%时，容积率可以做到3甚至更多。根据航片研究，巴塞罗那、柏林、罗马、巴黎和伦敦老城典型街区地块内容积率大致在2.6～3.6之间，平均超过3(图11)。笔者团队还研究了欧洲24个中小历史城市的街区地块容积率，其基本也达到了1.8～3.4之间。经统计发现，北京、南京、苏州、首尔和京都的典型街区地块内容积率大致在0.4～1.1之间，平均约0.7(图12)。这个差距是非常大的，因为现代城市的中央商务区(CBD)的容积率一般也就在2.5～6之间。英国剑桥大学马丁教授领导的研究团队早年曾对城市建设强度进行过卓有成效的研究，其对美国纽约曼哈顿建筑开发强度的实验性研究表明，当周边式建筑街区布局占地50%、平均7层时，其开发强度与高层建筑沿街后退(21层)街区布局相当。

▲ 图10 | 巴黎老城鸟瞰

▲ 图11 | 巴塞罗那、巴黎、伦敦、罗马、柏林历史街区容积率比较

资料来源：黄妙琨绘制。

▲ 图12 | 北京、南京、苏州、首尔、京都历史街区容积率比较

资料来源：黄妙琨绘制。

这就是说，欧洲城市的周边式建筑街区基本可以保证现代城市的功能组织要求，不需要通过“拆一建多”方式实现城市升级转型。相比之下，中国历史城市由于容积率过低，难以满足现代城市集聚效率，除少数小城市(镇)外，一般不可能整个城市保留下来。尤其是对于像南京、北京这样的历史古都、南京明城墙内古城面积约42km²，北京二环(城墙)内62km²。苏州古城面积有14km²，是中国最早唯一要求“全城保护”的历史文化名城，老城建筑高度除了法定遗产保护区，全城建筑高度均规定在24m及以下的管控梯度内，此举一定程度上保护了老城风貌，但平均容积率仍然偏低。苏州后来在东西两侧分别发展新区，新区中心的城市活力明显优于老城区。

4.2  中国历史城市和建筑长大变高的客观性和必然性

中国历史城市的街区建筑容积率在不到1的客观情况下，除了疏解城市功能，理论上很难实现现代城市的功能密度、能级要求、活力强度和运维效率。除非发展缓慢，或因规模很小而作为博物馆保留下来。同时，中国由于受到日照规定的强制要求，作为城市形态基底的大量性住宅类建筑不可能做成周边式街区布局，所以即使多层或者小高层住宅做足，容积率一般也就在1.5～1.8左右，达不到欧洲大城市、乃至小城市的建设强度。所以，中国大部分历史文化名城都采用建筑高度梯级保护，日本的京都老城建筑高度控制也采用“10m-15m-20m-31m-45m”的梯级方法。

研究表明，中国除了小城市(镇)外，中大型历史城镇实现全城整体保护实际上是做不到的，建筑逐步长大变高有其历史的必然性。当然，中国一些中西方文明互鉴的具有近现代城市形态的城区，如澳门历史城区和上海浦西历史城区，就功能转型而言，城市转型和保护相对容易，历史街道“永不拓宽”的前提之一，是有必要的建筑容量、双车道或组织机动车单行的路网密度(图13)。

▲ 图13 | 澳门历史城区

尽管如此，由于过去几十年的粗放发展，中国历史城市留存的老街区和老建筑已经不多。因此，选择富含历史文化、技术和艺术价值的历史城区、历史街区和历史建筑，做好价值评价，按照科学保护和精细保护要求做到“应保尽保”是必须的。

4.3  南京老城建筑高度的城市设计管控引导

为规范南京老城建筑高度的无序增长，结束“放气球+主观判断”等方式决定建筑高度的传统管控方式，笔者团队曾先后于2003年和2015年完成了二轮专题研究。在2015年开展的老城建筑城市设计高度管控引导研究中，研究团队客观分析了南京老城高层建筑出现的必然性和历史缘由，通过对老城所有5569个产权地块是否适合建高层的属性参数建模，构思出相似性迭代计算的技术路线，同时辅助以田野调查和百度词频搜索等研究手段，得出基于产权地块精度的南京老城建筑高度管控的初始数据库成果。考虑城市一直处于动态发展的现实场景中，笔者团队与控规编制团队还合作进行了每一个地块可建容积率的复核校正，并合理处置历史遗留问题，最后形成结合控规成果的南京老城建筑高度导控的数据库“一张图”成果，并获国家发明专利，科学而有效地导控了后来老城新建建筑的高度决策^[9]。成果实施6年来，南京老城遏制了高层原先自发蔓延生长的趋势，保护了老城高低错落的城市形态和几条重要的天际线，从根本上解决了以往高层建筑管理缺乏科学依据的状况(图14～图17)。

▲ 图14 | 南京老城风貌感知景观体系

资料来源：《基于风貌保护的南京老城城市设计高度研究》。

▲ 图15 | 高度相似参照计算多因子赋值

资料来源：同图14。

▲ 图16 | 南京老城建筑高度产权地块管控“一张图”

资料来源：同图14。

▲ 图17 | 南京老城天际线(山水城林)

资料来源：黄晓明摄。

05

科技进步新开拓的多尺度保护知识边疆

数字时代正在飞速发展，通过手机终端等可穿戴式电子设备，移动互联网、万物互联与具有确定地理信息的城镇建筑遗产的价值揭示、意义传播和形象呈现，正在发生“戏剧性握手”。

5.1  建构基于科学问题、可获最大公约交集的遗产价值评价系统

由于人们对于历史城市和历史街区的主观价值判断难免存在个体差异(视角和维度的差异，权重判断等)，而当对保护理念、保护方式乃至保护对象选择确定的“因人而异”达到一定的临界阈值，保护工作实际上很难开展。这时，往往谁大(位高权重)、谁高(专业大咖)、谁投资(如开发商或者城投机构)、谁实施(如城建部门)就谁说了算。如果有了新的科技工具，就可以搁置非本质性的争议，同时，通过外接专家系统校核校正，便可就特定的保护对象形成客观理性和主观评价融合的相对一致的认知。例如，笔者团队和荷兰代尔夫特大学联合研发的用于甄别遴选保护对象的动态决策支持系统(Dynamic Decision Support System，DDSS)软件，就是一个可外接专家系统校核、广义历史建筑遗产价值识别认定的决策系统。

该系统可将文物保护单位、历史建筑、三普文物点、风貌建筑和一般建筑统一进行评估，建立评价指标，确定保护等级，纳入统一的保护流程。研究确定了建筑遗产价值评估及其优先级排序的基本算法，包括因子数值标准化、因子总值计算、相似系数计算和整体计算流程等，建立了从评估到修缮全过程的建筑遗产价值评估体系。基于这套已获软件著作权的评价系统，重新建构了一套基于共性科学问题认知和评估的中国城镇建筑遗产保护方法和工作流程(图18)。 

▲ 图18 | 强调科学性与可控性的城市建筑遗产适应性保护流程

资料来源：王建国，朱光亚，陈薇，等.国家自然科学基金资助项目成果报告:中国城镇建筑遗产适应性保护和利用的理论和方法[Z].2017-02-18。

5.2  数字技术进步带来遗产认知的迭代升级

通过数字技术，人们已可较以往获得更加精准、更加整体、更多维度、更深层次的历史城市以及与保护相关的信息，从而大大提升对城市历史文化的认识、特别是与人群、个体活动、认知体验相关的认识。

今天的城市面对的主要是“陌生人社会”以及有效的交往互动。随着机动车交通、特别是公交捷运系统的发展，城市市域较之历史上已有数倍乃至百倍的扩大。现代主义规划大师和建筑家认识到现代城市的规模扩大将带来人际关系的根本性改变，通过设置功能和效率的主导需求，同时将人及人群需求抽象化，建构了以《雅典宪章》功能分区为基础、“人群”作为认知精度的城市设计范型。

但是，基于个体精度的需求十分复杂而多样，彼此的关注维度也常常不同，早年科技对此难以应对。今天，城市全尺度、全空间、全时段的人群流动、逗留、锚定和其时空分布的数据信息的捕捉、治理和集成处理已经成为可能，人们获得整体而具有个体精度信息的能力实现了很大提升。多源大数据及其交叉验证、加上概率论和统计学的学理判断，可以帮助人们做出更加科学的城市设计决策。

当下数字算力还在指数级提升，城市形态“一果多因”中的“多因”互动作用机理就会因算力瓶颈突破而可能被进一步揭示。如此，人们就可获得更为清晰和更为完整的对城市复杂系统的认识，从黑箱到灰箱乃至局部的白箱。过去对于环境的认知，可能是长宽高的物理空间，加上时间的维度。在数字化时代，更多维度的大数据信息已经被“可视化”：如人们不仅可以看到在时间中的活动和空间选择，能看到转瞬即逝的变化是怎么发生的。于是，获得了更精准把握城镇发展演进的“自变量”和“因变量”关系的认识，从而可以更加从容地应对城市复杂系统演进的“不确定性”。当然，个人隐私暴露等也存在社会伦理问题，亟待应对和解决。

在北京老城总体城市设计中，团队就运用了建筑空间大数据、LBS大数据、POI大数据、街景人工智能分析交互平台等数字化分析技术，进而挖掘与发展潜在历史感知节点，完善与织补中轴线南北空间的体验连续性。城市设计统筹了老城的各种优势要素与基本要素，形成全覆盖的古城历史感知网络，为进一步保护工作提供科学依据，“都市计划的无比杰作”的美景或许可以在数字化时代获得再现(图19～图20)。

▲ 图19 | 北京历史文化资源点包络图

资料来源：同图4。

▲ 图20 | 北京老城历史文化资源感知强度分布

资料来源：同图4。

06

把握好“应然”理想和“实然”现实的关系，才能实现想象力驱动的科学进阶

要做好城镇建筑遗产保护，如何把握“应然”理想和“实然”现实的关系非常关键。笔者认为，在“应然”的理想图景(乌托邦)和“实然”的复杂场景之间、理想图景想象力和现实解题科学性之间，存在某种趋近真理的专业思考和实践创新的张力。尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》一书中曾认为，人类自远古时代直到今天，创造出光辉灿烂的文明，背后最深层最根本的动力，在于发生在大约7万年前的、以想象力为驱动的认知革命(cognitive revolution)^[10]。

现代科学前沿发展研讨中的头脑风暴、中国很多城市探讨的各种发展战略，以及组织编制的各种概念规划(竞赛)，都与想象未来场景的能力，亦即想象力(imagining)直接相关。想象力并非幻想，也并非是自问自答的“另辟蹊径”和“弯道超车”那么简单，而是根植于观察力(seeing)和行动力(doing)的基础，需要能够解释这些未来场景形成过程中为什么需要这些观察和行动干预的科学原理^[11]。想象力是创新起始阶段的重要呈现形式，规划成果的刚性和强制性首先是建立在科学前提与城市演进场景动态反复拟合基础上的。历史文化保护和城镇建筑遗产保护再生，需要真心实意传承保护中华优秀文化的人文情怀，但更需要对未来理想场景的想象力，需要行稳致远的严谨科学认识、科学论证和科学方法论。

如果想象力能够与最大似然估计的观察结果和目的性行动干预相融合，就能实现科技进步。例如，在西湖东岸景观提升规划设计研究中，笔者首先凝练出“泛舟西湖”动态随机视点与静态城市景观之间可能存在概率关联的科学问题，然后构思出GPS+概率统计+经典视觉美学评价相结合的全新解题技术路线^[12]。以往人们主要从“西湖十景”的静态视点和苏堤、白堤等线性移动视点出发，开展西湖景观的优化设计，从未直面湖面动态随机视点观景的研究优化问题，或许是湖面存在无穷多、且随船行而变的视点，如果用确定性的研究思路，景观评价实际上无法开展。这时笔者却想能否运用应对“不确定性”的概率趋近的方法思路。实际操作中，笔者团队在西湖总平面图打上了方格网，并在每个格网交点采用GPS定位，同时做这些格网交点的景观美学主观评价，并用形容词极差法赋值(理论上格网可以无限细分，评价精度也会随之增加，但这有一个时间、精力和算力的边际成本问题。实际上方法和模型建立才是最重要的)，如此，通过力所能及尽可能多的可精确定位的湖面视点样本，运用贝叶斯原理建构了动态随机视点与景观主观评价的关系，然后经由类似回归分析的等视线表达，大致便可明晰西湖东岸景观相对于湖面视点的优劣分布，进而提出西湖游船的路线改进方案。如此，设计便将基于动态随机视点的景观优化与包含有限容错的总体正确结果形成一个拟合闭环(图21～图24)。

▲ 图21 | 等视线与杭州城市地图的叠合

资料来源：《西湖东岸城市景观规划》。

▲ 图22 | 西湖景观提升效果

资料来源：同图21。

▲ 图23 | 基于车船人不同观景分析的运河景观评价

资料来源：《京杭大运河杭州段两岸城市景观提升工程》。

▲ 图24 | 京杭运河杭州段景观提升效果

资料来源：同图23。

在京杭大运河杭州段两岸城市景观提升工程项目中，通过调研，笔者发现线性廊道遗产景观的观赏效果主要取决于车、船和人行三种方式，于是想象并界定出车、船、人三种不同的线性遗产廊道的观览场景，分别通过三种观览主体的移动速率、视点位置和视点高度，建立与运河两岸景观的观景关系^[13]。同时，规划设计突破了常规对于城市景观的单因子定性的研究方法，引入了景观视觉关注度的概念，初步建立了车、船、步行不同运动导向下人对遗产廊道景观视觉评价的多因子定量互动模型，将“景”和“观”联系起来，全新建立了遗产景观廊道动态观览和互动模拟的城市设计方法。最后，团队还综合了京杭运河杭州段和西湖景观两项研究关于建筑限高影响的成果，提出了杭州主城区建筑高度分区和管控的科学建议，上述成果先后获得两项国家发明专利。 

概括讲，想象力驱动的科技创新对于遗产保护实践是一个重要突破。作为基础与应用结合，历史、文化、艺术与科学融合的遗产保护科学领域，需要凝练科学问题。缤纷万千的现实表象并非毫无因果关系的一地鸡毛，所以需要科学的洞察力，需要深度思考研究(设计)对象表象呈现与表象内涵的关系，揭示表象呈现背后的底层逻辑并建立认知框架，回归“第一性原理”，最后做到跨学科、跨专业的多尺度保护实践的集成创新。

07

城市设计和数据库使遗产多尺度保护成果的整合成为可能

因“尺度效应”的作用，不同尺度的遗产保护实践工作存在实际操作层面的差异。那么，如何建构“自变量”与“因变量”，或者说相互关联耦合的协同性和整体性呢？除了体制机制和政策规章，通过多次实践探索发现，确保多尺度保护成功的关键主要是两个方面：一是城市设计，二是数据化成果，特别是开放的具有可持续优化属性的数据库成果。

“城市设计主要研究城市形态的建构机理和场所营造”^[14]。城市设计在城镇建筑遗产多尺度保护中，基于历史文化、社会发展和物理环境，发挥着不同尺度保护对象之间协调和协同的作用。虽然多尺度保护在政策、体制、机制和科技等方面都很重要，《威尼斯宪章》《华盛顿宪章》和《西安宣言》等系列遗产保护的国际文件对此也给与了强调，但这些文件的条款、保护体制和机制的建议，还是要建立在遗产多尺度保护的基本学理和整体技术方法系统之上。对此，笔者认为城市设计是一个很好的技术工具。作为城市规划与建筑设计之间的桥梁、粘合剂或者“减震器”，城市设计可以发挥笔者曾建构的“云、网、线、点”城市形态认知系统中的“云下织网、网上连线和线上结点”的作用^[15-16]。

从前述研究和实践的成果看，基于全体数据和“新数据”拟合的城市设计成果和数据库成果，就是笼罩覆盖城镇建筑遗产多尺度保护的“云”。基于多源大数据技术，可以重新认识我国历史文化名城名镇和历史街区的保护本质，在数据的挖掘、交叉验证、精度辨析和治理集成的基础上，再做基于经典规划设计原理和数据库成果的双向校核的城市-街区-建筑遗产和历史文化保护的专业工作，就会更加精准科学，事半功倍。

不同尺度之间的历史文化保护核心内容和成果需要遗产信息的精准传递、上下前后的整体关联并相互校核校准。人居环境本来就是一个多尺度的“连续统一体”(Continuum)，遗产保护工作没有理由、也不应该完全由不同部门、不同条线在不同侧重和不同尺度“泾渭分明”地开展。承续弘扬中华优秀历史文化，只有在多尺度共有的内在机理揭示和把握的基础上，加上各个尺度的科学保护工作及其内容成果信息整合统一在开放包容的数据库中，才能从根本上提升中国城镇建筑遗产保护的水平，并保证健康正向发展。

城市设计与数字化成果的结合，构成了城镇建筑遗产多尺度保护在系统整体建构方面的主线。在此基础上，就可以更好对接历史文化名城保护规划国家标准和相关政策文件要求。数字时代的城市设计已经可以初步做到“城市多重尺度的全链空间体验性把握”^[17]。如此，就有可能将中国历史城市、历史街区和历史建筑的保护——这个关系到中华文化传承和身份认同的宏伟大业推进到一个新的高度，并迈入一个同时依托城市健康发展引导、基于历史文化信息精准传递、跨学科科技支撑的城镇建筑遗产多尺度保护的新时代。

08

结语和讨论

通过城镇建筑遗产多尺度保护的学理研究和工程实践，人们可以获得跨学科和领域的知识穿越和融通，遗产保护的理论基石、理念方法和技术工具因此也获得了相应的知识进阶。这些知识可以一定程度上深化和改造人们既有的遗产保护认知和认识，使得可以更好地选择历史文化传承保护和相关城镇-街区-建筑遗产保护的方向和总体技术路线。

“公众参与”保证了“以人民为中心”的伦理正确，始终是遗产保护工作的核心内容，“人民城市人民建”应该基于真实可靠、样本充分的个体和社群的意愿和诉求。同时，城镇-街区-建筑群-建筑单体等多层级、多尺度遗产客体均存在于中华优秀历史文化的生命有机体中，不同层级和尺度的遗产客体保护之间存在相融相通的内在机理，同时也存在因“尺度效应”引发的具体保护方式和技术对策的“和而不同”，这是城市发展底层逻辑和规律所决定的。

城镇建筑遗产多尺度保护需要依循第二代设计方法论的基本原理。对于多尺度保护的复杂系统，如果采用简单的任务导向递归方式，不同尺度容易失调甚至脱节，因此需要采用目标明晰但可微调、过程动态调适、进取妥协并存、工作持续优化的保护方式。这就是第二代设计方法论的基本原理，该方法论针对的是边际限定不甚明确、目标也非终端式的工作任务。笔者早年曾据此提出过现代城市设计具有双重过程的属性，延伸之，遗产保护就是一个价值理念和创意主导的专业设计和社会参与合作融合的双重决策过程。遗产保护工作涉及方方面面，交流、争执、协商、合作必须建构在一个带有负反馈环节的保护工作的过程中，这种反馈应该是及时的，而不是过度延迟、甚至严重滞后的。

城镇建筑遗产不同尺度主体的细分生态位及特定的保护利用适配度，可以借助持续的规划设计优化和开放交互性的数据库平台而合理获得。需要客观对待新陈代谢、有序演进的真实社会和城市场景，城市不是凝冻在某一历史阶段和高光时刻的艺术品。不同时代遗产的凝冻、拼贴和并存是城市的本质属性，每一代人都曾经为城市发展做出过积极的创造性工作，同时也留下需要“断舍离”的遗憾和不足，要做的是把每个时代见证历史的典型性的城镇建筑遗产精华保存在城市这个“博物馆”中。使得城市可阅读、可记忆、可体验、可活化、可再生。

2021年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的意见》，住房和城乡建设部和国家文物局发布了《关于加强国家历史文化名城保护专项评估工作的通知》。前不久，中宣部、文旅部和国家文物局又印发了全面加强历史文化遗产保护的通知，人们终于看到先前由于管辖条线不同、管控尺度不同、物理对象不同、保护标准和技术条例不同等引发的历史文化遗产保护屡遭破坏等突出问题，今天在国家层面有了彻底解决的希望。对此，笔者充满期待。

注释及参考文献（上滑查看全部）

注释

① 《国务院关于同意将江西省九江市列为国家历史文化名城的批复》(国函〔2022〕25号)，中国政府网，2022-04-02。② 1886年，德国卡尔·奔驰发明汽车、20世纪初福特公司制造出“T”型汽车，汽车开始进入家庭。③ 工业革命后人类社会的出生率开始大于死亡率，如英国人口平均寿命从18世纪中叶的35岁增长到19世纪中叶的50岁。

④ 参见K. Lynch. A Theory of Good City Form. Cambridge，MA: MIT Press，1981，73-98，延伸解读可参见科斯托夫的《城市的形成——历史进程中的城市模式和城市意义》和王建国的《现代城市设计理论和方法》等。

⑤ 参见《北京老城总体城市设计》项目文本，主要完成人为王建国、吴晨、杨俊宴、陈薇等，2019。

⑥ 标度对称性是无特征尺度现象的主要特征。对动力系统作标度变换可以找出不变量。在数学上可以看成是不断重复的迭代映射，在生物学上可以看成是自我复制。标度变换的自相似和自然界广泛存在的螺旋结构相联系。本文这里主要参考的是城市作为有机体标度对称性的生物学表述。分形通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状可以分成数个部分，且每一部分都(近似地)是整体缩小后的形状”，即具有自相似属性。该概念于1973年由芒德勃罗在法国首次提出。——参考百度百科。

⑦ 参见：《得到》APP：张江《复杂科学27讲》。

⑧ 尺度效应，原是一种气动效应。此效应是一种客观存在而用尺度表示的限度效应，该效应表明只顾逻辑而不管尺度，无条件推理和无限度外延，不同尺度之间简单相互推断甚至建立通用关系，会产生研究结果的谬误。——参考自百度百科。

⑨ 规划设计团队主要成员：王建国、陈薇、鲍莉、穆保岗、李海清、唐芃、沈旸、李新建等。

⑩ 团队根据航片做了北京、南京、苏州、首尔和京都的典型历史街区容积率研究，总体在0.4～1.1之间。

⑪ 小巴黎：指大环城公路以内的巴黎城市，面积105km2，人口200多万。参见百度百科。

⑫ 县城一般在2～5km2之间，如平遥古城面积2.25km2、大理古城面积3km2、常熟古城面积约3km2。

⑬ 项目团队主要成员：王建国、叶斌、高源、张愚、吕晓宁等。

⑭ 杭州西湖和京杭运河杭州段景观提升项目团队主要成员：王建国、杨俊宴、陈宇、沈旸、徐宁等。

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本文来源：城市规划

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