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【PR】基于混合审视方法论的规划空间分析体系与技术应对方案

2017-07-26 王欣 薛丽华 规划师杂志

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作者大连市城市规划设计研究院编研信息中心副主任王欣,大连市城市规划设计研究院主任工程师薛丽华在《规划师》2017年第5期撰文,城乡规划的本质是对空间资源这一复杂系统进行有效配置,而系统性的城乡空间分析则是确保规划前瞻性、合理性的重要技术支撑。文章基于混合审视方法论提出了“全局统筹分析+综合布局分析+专项设计分析”的多层审视分析体系构建方案及云平台动态模型的技术应对框架,呼应当前“在统筹上下功夫,在重点上求突破”的城市发展基调。

[ 关键词]混合审视方法论;空间分析;云平台;城乡规划

[文章编号]1006-0022(2017)05-0088-07 

[中图分类号]TU984.11 + 3 

[文献标识码]B

[引文格式]王欣,薛丽华.基于混合审视方法论的规划空间分析体系与技术应对方案[J].规划师,2017(5):88-94.

一   

混合审视规划空间分析体系

(一)混合审视方法论解析

城乡规划的本质是对空间资源这一复杂系统进行有效配置。而城乡空间系统性分析则是确保规划前瞻性、合理性的重要技术支撑。针对城市空间结构、功能布局所构建的一系列分析、模拟、预测和调控方法与技术的总和,可称为规划空间分析体系

科学的规划空间分析体系构建在与之适应的方法论理论基础之上。在城乡规划领域,综合规划方法论与分离渐进规划方法论代表了两种决策方向。前者强调宏观系统性,提出综合性、普遍性的规划应对策略;后者关注微观实用性,主张将全局性问题分解为具体问题逐一解决。埃齐奥尼综合了上述两种思路,在《Mixed-scanning: A Third Approach to Decision-marking》一文中提出了“第三种决策方法论” — 混合审视方法论。该方法论在综合规划框架下协同分离渐进的具体行动,由宏观战略层面的基本决策和微观执行层面的项目决策组成

综合规划要求无差别的全面分析,难以在城乡空间复杂系统中落实。分离渐进规划的实施以割裂整体为代价,忽视了城乡空间的系统性。而混合审视要求有重点、分层次地审视系统性问题,统筹总体发展目标,协同具体行动方案,适用于针对复杂系统的综合分析。混合审视的这一特性与中央城市工作会议提出的“在统筹上下功夫,在重点上求突破”的城市发展基调相呼应

(二)多层审视分析体系

基于混合审视方法论构建多层次、多尺度的审视体系是混合审视规划空间分析体系的基本内涵。为了合理、有序地实施规划管控,城乡空间被分解为多重规划体系,如在空间尺度上划分的城市规划区、中心城区与控制单元等,在城市功能上分类的历史文化街区、中央商务区、居住区和产业区等。

在混合审视视角下,多重规划体系具有宏观和微观二重属性:向上表现出微观要素性,某一层级规划空间是其上层相对宏观规划空间体系的构成要素之一;向下表现出宏观系统性,这一层级规划空间又是由其下层相对微观的规划空间要素所组成的系统。多重规划体系之间彼此嵌套、动态关联,绝非简单的等级从属关系。然而,在空间分析实践中多重规划体系往往被理解为定式的空间尺度和固化的层级关系,空间分析的系统性与科学性被削弱。

针对以上问题,笔者拓展了混合审视方法论的基本决策与项目决策框架,提出“全局统筹分析+综合布局分析+专项设计分析”的多层审视分析体系(图1)。


1.全局统筹分析

全局统筹分析立足上位规划,在宏观空间尺度上审视空间发展、功能定位与区域协同等基本决策问题,是“提高规划全局性”的客观要求。例如,划定城市增长边界,需要充分考虑城市远景规模并综合各类全局性空间规划。其核心分析要素包括空间、规模与产业三大结构,生产、生活与生态三大布局,以及规划、建设和管理三大环节。分析框架则是对宏观空间适宜性评价和限制性评价两方面分析结果的叠加及对政策、经济、文化等影响因素的综合。分析结果框定城市发展边界。

2.综合布局分析

综合布局分析解决基本决策与项目决策之间的中观布局问题,以规划范围内各类空间要素及其互动关系为审视重点,落实全局统筹并指导专项设计,提高空间内部布局的合理性与集约度。例如,分区、控规等各层级用地规划的空间布局问题,需要协调生产空间的集约利用、生活空间的优化布局和生态空间的保护管控。分析框架落实“精明增长”与“紧凑城市”理念,从构成城市诸多要素、结构、功能和容量等方面入手,集成“三生空间”适应性评价,综合各类专项规划内容。分析结果指导本区域的用地布局、服务设施配置及建设指标的分配。

3.专项设计分析

专项设计分析服务项目决策,着眼实际用地的详细设计和具体项目的空间选址,是综合布局在微观实际空间上的具体落实。以详细规划中的总平面设计为例,分析要素包括现状建设、地形地势、地质构造等场地建设条件,公共服务设施、基础设施和道路交通等区位条件,以及综合地价与建设成本等经济条件。分析框架涵盖了建设需求性分析、用地适建性分析、景观分析与视觉模拟等。分析结果直接运用于场地详细布局和空间形态塑造并指导建筑形体设计。

多层审视分析体系强调在规划空间上的联动嵌套,从宏观到微观是逐层解析的过程,从微观到宏观则是逐级集成的关系。实践中各层次规划都要面对基本决策和项目决策问题,不同尺度、不同类型规划的空间分析应结合规划实际构建多层审视分析体系,这一点是混合审视方法论的基本要求。

(三)混合集成分析方法

“混合集成”是混合审视规划空间分析体系的核心方法。空间规划的混合集成分析方法来源于麦克哈格的生态规划思想。其在《设计结合自然》一书中阐述了基于土地适应性分析的土地利用分析途径,提出了针对多重空间影响因子的叠加集成分析方法,包括建立关系矩阵、绘制因素图与叠加合成等具体方法。这一分析方法赋予了规划空间分析体系科学属性

构建空间分析模型是混合集成分析方法的实现手段。在进行多层审视实践时,通过对城市诸要素的空间特征、分布规律和空间相互作用机制进行混合集成分析发现其内在关系,综合科学理论、经验知识和专家判断提出空间分析模型,通过现有数据定量计算、定性评估与检测修正,模拟和预测城市空间发展趋势。

二    

 混合审视规划空间分析的技术实现途径

(一)混合审视方法论与规划信息化

混合审视方法论早在 1967 年就被提出,但空间信息技术的相对滞后制约了该方法论的实践应用。在基本决策层面,由于缺乏海量信息的获取、处理和分析能力,无法实现真正意义上的综合性全局考量。在项目决策层面,抽样调查的局限和信息反馈的滞后无法保证规划结论的客观性。

规划信息化旨在增强规划的科学性,是空间信息技术在城乡规划领域的创新应用体系。近年来,大数据、互联网、云计算与空间技术结合,规划信息化进入了云平台、智慧化的新阶段。在这一背景下空间信息的获取与集成运算的能力与速度大幅提升,多层混合集成分析具备了一定的技术基础。以下笔者将具体阐述基于云平台动态模型的混合审视规划空间分析的技术实现途径 ( 图 2)。


(二)云平台动态模型框架体系

云平台动态模型在内容上按照多层审视分析体系归类技术资源。云平台动态模型的体系框架构建如下:以“云GIS”为核心整合“大数据”资源,形成规划云平台,支撑动态模型框架的运行和演进,服务个案模型的应用与反馈。云平台动态模型从整体上支撑区域统筹分析,若干动态模型的关联集成支撑综合布局分析,个案动态模型支撑专项设计分析。这种类似蜂窝结构的框架体系,在技术上有效对应多层审视分析体系的解析与集成关系,具备模块化、集合性与开放性等特点,在实践中兼具策略普遍性和方法针对性的双重优势。云平台动态模型所涉及的云计算、“云 GIS”和“大数据”应用日臻成熟,人工智能的发展也提供了更多的技术可能,可以说云平台动态模型具备了技术实现基础(图3)。


1.规划云平台

云平台是当下信息化技术热点,在规划领域有两种发展趋势:一种是内向云平台,支持云计算、海量用户和海量数据存储,能够实现规划信息的汇集共享与专业技术协同;另一种是外向云平台,运行于互联网环境的参与式规划平台。本文提及的规划云平台主要基于前者建立,为动态模型提供计算资源和云计算服务,包括应用云与大数据云。

(1)应用云。

应用云是基于“云GIS”的服务层。地理信息系统GIS支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模与显示,辅助解决复杂的规划和管理问题。云计算基于互联网模式,实现分布式计算和网络计算的延伸。“云 GIS”则是二者结合的产物,将空间数据、功能与应用部署于以云计算为支撑的平台上,使 GISWeb 应用以更加简便、高效的形式服务规划设计用户端。应用云具备针对大数据云的处理能力,是动态模型的服务环境

(2)大数据云。

大数据云是数据层,包括数据本身及数据获取、驱动的应用系统。大数据覆盖全部调查对象,弥补了抽样调查数据造成的结论偏差。作为多样性资源载体的大数据云不仅包括空间信息、时间信息与属性信息等矢量数据,还涉及经济、社会、文化等方面的官方和非官方信息。例如,地图 POI “兴趣点”、LBS 人迹地图、热力图和拥挤查询等服务,直观反映区域活力与人群聚集度,可应用于公共服务设施布局、职住平衡和人口分布等规划分析。

2.动态模型

在实践中,规划分析模型往往针对个案一事一议地研究,忽视了对同类模型的归纳与总结。推动模型的动态扩展和优化调整是当下研究的新方向。笔者所提出的动态模型建设构想强调以规划云平台为支撑,给予分析模型自身分化与进化的能力(图4)。


(1)动态运行机制。

在规划云平台系统下,动态模型可提供模型构建和计算服务,功能包括专题模型框架、空间数据服务、分析工具组件和分析结果输出。动态模型兼顾了规划分析的共性与个性,用户可以选择专题模型框架直接分析,也可以自主安排分析组件、增减评价因子,从而实现对模型的自主调整。云平台将会记录个案模型,在反馈机制下专题模型框架随着个案积累逐步修正与优化。

(2)专题模型库。

动态模型专题模型库包括个案分析模型及基于个案的专题模型框架。在整体构架方面,横向上对应混合审视规划空间分析体系形成“全局统筹分析+综合布局分析+专项设计分析”的层次结构,纵向建立对应方法的技术结构,形成规划实践应用与专业技术的系统性联系。

(3)分析工具组件。

工具组件是动态模型GIS基本功能的模块化组织,将分析模型框架技术节点上的GIS基本功能集成为通用的工具组件,降低技术门槛以适应没有GIS背景的规划师对动态模型的使用要求。

三   

混合审视方法的应用实践

(一)全局统筹分析 — 以“多规融合”城市增长边界划定为例

“多规融合”是大连市加强城乡空间管控,实现“一张蓝图干到底”的重要举措。不同于“三规合一”强调“三规”建设用地边界的吻合,“多规融合”则基于混合审视规划方法协调各类空间规划的规模、边界与秩序,通过“全局统筹分析”划定包括刚性生态安全边界和弹性动态平衡边界在内的城市增长边界。刚性生态安全边界是基于城市生态安全和粮食安全而确定的基本生态格局的底线,需保证城乡山水格局与生态网络的完整性和延续性。弹性动态平衡边界是根据不同规划期限内城市人口规模预测而推算出的城市用地规模,具备根据战略调整、经济波动和重点项目变更而动态调整并维持总量平衡的能力。在“全局统筹分析”层面,城市增长边界的划定涉及各类空间规划的边界统筹和专类空间规划的要素评价

1.边界统筹

2.要素综合

(1)景源热度评价。

景源综合评价模型框架指标体系在人文价值、环境水平、利用条件与规模范围等4组基本评价因子的基础上引入了“吸引力”评价。“吸引力”参考了某互联网平台提供的“拥挤查询”数据,基于景区范围内 9:00 ~ 17:00 的平均拥挤度分布特征对比景点“吸引力”。按照规划景源分值作为影响权重,运用热力分析工具组件对景源空间分布进行综合计算,得到景源热力图。景点热度较高的区域应划入核心景区基本范围。

(2)建设影响修正。

核心景区须排除不利建设因素。从视觉影响、环境影响两方面进行评价,评估景区边缘的建设影响。对景源热力图和负向建设影响评价的最低值与最高值进行分析,分配权重,通过栅格叠加综合两方面影响生成分析结果。经规划分析论证,提取结果图中的某阈值作为等值线,即需划出核心景区的范围边界。

参考景源要素综合评价模型分析结果,规划对核心景区的范围进行了细化、优化。推而广之,要素综合评价模型还可应用于自然保护区中林地、基本农田等生态要素管控边界划定的具体分析中。

(二)综合布局分析 — 以产业组团集约布局、居住片区有机更新为例

1.产业组团集约布局

案例是大连典型近郊区产业组团的总体规划。在“全局统筹分析”视角下该近郊区作为外围功能组团,既是传统产业转型升级的先导区,又是“三生”空间的过渡区,被赋予了 “生态、科技、创新”的主题定位。混合审视空间分析的重点、难点在于产业用地的“综合布局分析”,结合区域现状发展情况、顺应产业集聚趋势完成工业、科研用地的优化调整与集约布局,具体通过产业发展综合评价实现。

(1)现状产业综合评价。

核心竞争力是产业发展的根本动力,现状产业综合评价模型框架依据产业竞争力理论建立,形成了由4个方面11类评价因子构成的指标体系,包括发展前景方面的门类一致性、生长周期、带动水平;综合能力方面的产值、就业人数和纳税总额;竞争效益方面的人均产值、企业地均产值;区位条件方面的交通条件、环境条件与配套服务。评价方法运用主成分分析法,将复杂的变量降维处理,提取累积贡献率大于80%的关键少数指标,权重取主成分方差贡献率。按照计算结果将企业划分为龙头企业、优势企业、一般企业和建议搬迁企业。

工业用地适宜性评价指标体系由交通条件、服务条件与工业基础条件构成正向影响因素。为了避免工业生产对生态环境和居住质量的不良影响,将生态廊道、自然岸线和居住区等因素作为负向影响因素。考虑到生态、科技、创新的互利关系,科研用地将生态因素作为正向影响因素,增加基础设施的负向影响因素。上述因素的影响半径根据技术规范结合实际调查结果修正后确定。因子权重运用德尔菲法,综合企业调查问卷及专家建议确定。使用用地适宜性评价工具组件(欧氏距离分析、栅格加权叠加分析)分级处理获得评价结果 —产业用地适宜性评价分析图(图5)。运用“混合集成”综合现状产业综合评价结果和产业用地适宜性评价结果,完成了近郊区产业优化及集约布局方案,形成了“一心、两带、两集群”的产业规划空间发展结构。这一“综合布局分析”基本模型框架在同类规划中得到广泛应用、反复修正并持续优化。


2.居住片区有机更新

以旧城居住片区某单元控制性详细规划为例,上位规划明确以居住为主导功能,要求提升环境品质,完善公共服务设施,改善基础设施,营造良好的人居环境。从经营城市的理念出发,有机更新是此类规划的主题,混合审视的关键在于平衡城市公共利益与土地经济效益。有机更新基于符合价值规律的“综合布局分析”,结合更新潜力评价提出综合性整体更新方案。更新潜力评价模型框架包括区位价值评价和更新潜力评估。

区位价值评价指标体系由服务条件、交通条件、环境条件与负向影响 4个方面的 15 类影响因子构成。影响因子数据来源于现状空间矢量数据和地图POI。各类要素的空间影响范围可参考服务半径、影响半径等标准加以确定。要素的影响权重因需求而异,总体上与居民年龄相关,如25~30岁(未婚青年)的居民注重住地的可达性,30 ~ 45 岁( 有学龄子女 ) 的居民对义务教育服务需求强烈,65岁以上(退休)的居民更加关注医疗设施的完备及广场、公园、绿地等活动场所的近便。因此,因子权重体系根据人口年龄构成与问卷调查结果综合确定。使用区位综合评价等工具组件 ( 欧氏距离分析、核密度、栅格重分类和栅格加权叠加 ) 计算,具有递减半径的要素采用欧氏距离分析,基本配套要素采用核密度分析,经归一化运算得到相对区位价值评价图。

从理论上看,区位价值与房价成正比,为验证以上结论的科学性,用该区域房价空间分布数据对区位价值评价图进行了校准。房价空间分布数据来自某互联网房产交易平台消息,经空间转化、纠偏得到。通常容积率是区位价值的一种量化表达形式,与本地区近期实施的更新项目容积率进行比较,可将区位价值表达为规划容积率区间(图6)。



(三)专项设计分析 — 以滨海区域景观利用评价为例

案例是位于大连半岛西北端远离城市且依山面海的外围滨海生活组团。大连全域拥有 1370 余公里的海岸线,但其中的生活和旅游岸线只有8%。在“全局统筹分析”层面,这一景观条件优越的生活组团被定位为“滨海休养小镇”。“综合布局分析”框定了建设用地、路网主干和建设指标。“专项设计分析”以滨海景观高效利用、滨海空间开放共享为目标,基于景观利用评价优化生活空间布局。

(1)视域范围提取。

景观利用评价基本模型框架基于视觉分析理论,分析规划区内所有视点对于特定视域范围内景观对象的视觉可见性。首先需要确定有效视域范围。根据美国林务部在1995年提出的三级视距研究结果,人的视觉感观在中观空间范围内,0 ~ 550m 范围内为近景、550 ~4200m范围内为中景、4200m以外为远景。远景区域的物体几乎很难被看清,可不作为分析对象。案例海域的几处主要景观岛屿分布于距岸线4200m以内,属于内中景和近景,规划将这一范围内的海面、岛屿与岸线作为景观分析视域范围。

(2)观景效果分级评价。

获得视域范围空间数据之后,提取海岸线、地形数据,对视域范围的海面进行网格化处理,获得视域空间数据。使用景观可见性分析工具组件 (景观面域分析 ) 计算获得初步评价结果,客观反映规划区域不同位置对于近景及中景海域的可见程度(视域范围面积大小)。结合实地感观将用地分为四级:一级为海景最佳区域,视域范围最大,观海视野最好、效果极佳;二级为海景良好区域,观海视野较好、海景局部有遮挡;三级为海景可见区域,观海视野一般、海景遮挡较多;四级为海景不可见区域,海景被完全遮挡(图7)。


规划结合观景效果分级评价,综合建筑高度因素优先将广场、公园与绿地等公共开放空间布置在一级区,保证优质海景资源的开放共享;将各类公共服务、居住和旅游等用地布置在二、三级区,以实现地尽其景,发挥最大效益;将其他用地布置于四级区。由此,规划形成以景观为主导的“一心、三轴、三区、多节点”的滨海区域生活空间优化布局形式。除对海景资源的评价外,景观利用评价模型框架还可分化为山体底景、城市背景评价模型。

文章全文详见《规划师》2017年5期

基于混合审视方法论的规划空间分析体系

与技术应对方案

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