浅析城市规划专业课程体系中自然地理学的作用

梁会民 彭世揆 李志明

(1.南京林业大学风景园林学院,南京 210037;2.南京林业大学森林资源与环境科学学院,南京 210037)

高速发展的城市化进程带来了许多城市问题,如城市规模的过快增长和无序扩张,城市生态环境的恶化,城市综合防灾减灾能力的下降,城市的土地、环境、水等资源的透支等(周干峙,2006)。这些问题本身是一种复杂的城市现象过程,是城市系统失衡的一种表现,严重影响了城市的可持续发展。而这些问题的解决需要城市规划学、生态学、建筑工程学、地理学等相关学科和部门的合作与协调,也需要具有跨学科的理论知识和较强的实践技能的复合型城市规划人才的广泛参与。

复合型城市规划人才的培养是以完善的城市规划专业课程体系为基础的。因此,本文从自然地理学在城市规划学科体系中的作用和在城市规划分析中的应用的角度,分析阐述了自然地理学在城市规划专业课程体系中的作用和开设的必要性;并进一步提出了自然地理学在城市规划专业中实施教学的建议。

一、自然地理学在城市规划学科体系中的作用

城市规划学科是以城市为基本研究对象的综合性和实践性学科。城市规划研究的城市有其特有的组成结构、属性特征和发展演化规律。有学者从学科交叉的角度把城市规划学的发展划分为3个阶段,即人文学科占支配地位时期的古代城市规划学阶段、科技学科独立发展时期的近代城市规划学阶段、人文学科与科技学科交叉中的现代城市规划学阶段[1]。在城市规划学科体系的形成过程中,自然地理学作为自然科技学科之一,在学科背景、研究对象、学科性质、研究任务等方面对城市规划学科产生了深刻的影响。

(一)学科背景方面

目前,我国城市规划学科的发展背景包括建筑学、工程学、地理学、林学,不同学科背景的专业体系为城市规划培养了具有不同专长特色的人才。在地理学科基础上设置的城市规划专业,学制为4～5年。其特点是地理类、经济类、法规类课程较多,注重城乡区域规划理论的研究,在规划技术方面重点培养学生在社会调查、数据整理、地理信息分析、预测技术和遥感技术等方面的能力[2]。在其课程体系中,地理类课程主要包括自然地理学、人文地理学、经济地理学、城市地理学、地图学、地理信息系统等。这些课程为城市的特征和系统分析提供了理论和方法支持,而其中的自然地理学课程为其他地理类课程的学习和研究提供了理论和方法指导。因此,了解和掌握自然地理学的理论和方法,不仅有助于其他地理类课程和城市规划原理等规划课程的理论学习,而且有助于城市规划专业人才树立正确的人地观和科学的发展观,能够自觉地运用自然地理学的原理和方法指导城市规划工作。

(二)研究对象方面

城市规划学科的研究对象是以自然地理要素为本底的经过人类改造并复合了大量经济、政治、社会文化、技术、行为等要素的特殊的生态系统。所以城市具有自然、经济、社会、法律等多重属性,而后几种属性是以自然属性为基础的。尽管城市空间的纯自然痕迹非常少,但依然是深受自然规律约束和影响的地球表面空间的一部分。例如,城市的气候、水文、地形地貌等所表现出来的地域差异性,就深受自然地理规律的影响,并最终影响城市的形成和发展演化、城市的类型、城市的空间结构和形态等。这就要求城市规划的前期工作必须运用自然地理学的原理和方法,调查分析城市的自然条件和自然资源的特点,分析城市的自然属性特征和整体的生态环境状况及其对城市发展的影响,以准确地把握特定城市形成和发展演化的影响因素和机制,城市系统的组成、结构和功能特点,以及城市发展面临的问题和原因等,从而为城市问题的解决和城市未来发展战略的制定提供依据,为城市规划设计工作提供具体的指导。

(三)学科性质方面

城市组成要素的多样性、城市问题的复杂性、城市规划的空间性决定了城市规划学科的性质具有交叉性、综合性和实践性等特点。尤其是进入21世纪以后,学科发展的多极延伸、交叉渗透和综合集群等更为突出和频繁,在研究成果和方法上各学科也在相互借鉴[3]。因此,只有适应城市建设和发展的需要,形成以规划学、地理学、建筑学、经济学、生态环境学、社会学、公共管理学、心理学等多学科为基础理论的,以对人居空间的控制与管理为特征的,以应用数学、统计学和计算机信息系统为基本手段的现代城市规划应用科学体系[4],才能既研究城市问题又支持城市的可持续发展,才能培养出既是城市系统分析师又是城市设计师的城市规划人才[5],也才能为城市规划专业寻找明确的发展方向,避免城市规划去物质化或唯空间论的极端。作为交叉源头学科之一,自然地理学能够在自然地理学原理指导、自然属性分析、自然资源与条件评价等方面提供指导,使地理学的地理调查和空间分析方法得到广泛的应用。

(四)研究任务方面

新的《城乡规划法》要求城市规划从原来的工程技术理性转向以公共利益为核心的对社会问题的关注,从“形态规划”转向“社会、经济、生态环境等的综合规划”[6]。而当前社会关注的最大问题就是人类社会的可持续发展。吴志强认为,中国的城市规划研究应该关注区域尺度的空间规划研究,回归“人的尺度”的城市规划研究、可持续的人居环境研究[7]。因此,城市规划学科的研究任务就是在科学的人地观和资源观的引导下,解决目前复杂的城市发展问题,营造适宜的人居环境,促进城市的可持续发展。

但是,城市的可持续发展面临着诸多困难:一方面,城市是人地关系最复杂的地方。城市的人口最密集、社会经济活动最集中和最强大、景观改变最剧烈,并且缺乏天然系统的自我调节功能。另一方面,城市是人类所有发展诉求的载体。人们期望在城市既能享受到高水平的经济、社会文化生活,又能享受到清洁优美的环境。因此,城市可持续发展的首要工作就是探索城市系统的基本组成、结构、功能、发展演化规律和时空分异特点等。这一任务需要自然地理学、城市地理学、城市生态学、城市社会学以及其他学科共同参与研究才能完成。

二、自然地理学在城市规划分析中的应用

(一)规划思想的指导

对城市规划具有思想指导作用的自然地理学的基本规律包括整体性规律、地域分异规律、人地协调发展规律。

1.整体性规律的指导

整体性和地域差异性是自然地理学的基本规律,也是空间地理事物的基本特征。自然地理环境的整体性是指自然地理环境各要素相互联系、相互作用、相互制约,形成了一个有机的整体;自然地理系统具有各单一组成部分不具备的统一的结构、功能和效应。整体性规律表明:组成系统的各要素并不是彼此孤立的,而是作为一个整体存在的,并在特征上保持协调一致,且与总体特征相统一;系统中任一要素的变化会导致其他要素乃至系统整体状态的变化,而且这种变化可能是“指数”性的变化。因此,整体性原则要求分析城市的各种影响因素时要全面,不可偏废任何一个因素;要从城市要素的整体组合和相互关系的角度分析这些因素及其影响;要把握城市系统的整体功能效应及其动态。

2.地域差异性规律的指导

自然地理环境的地域差异性是指自然地理环境整体及其各组成成分按照一定的方向发生分化的现象和规律(又称地带性),是自然景观多样性形成的基础。地域差异性规律表明:差异性是绝对的,地球上没有完全相同的2个地域存在,城市规划也不具有可复制性和移植性。因此,地域差异性原则要求在进行城市规划时,要具体分析城市的地域性和历史性,要因地制宜地制定城市发展战略和规划方案,不可盲目效仿。

3.人地协调发展规律的指导

人地协调发展规律是可持续发展理论的基础。人地协调发展规律是指人类社会与自然地理环境之间相互影响、相互作用的规律。一方面,自然地理环境对人类的诞生、演化,人种的形成,人口的分布,人的素质以及人类社会的发展等,都产生着深刻的影响;另一方面,人类改变了地表形态、物质循环、能量流动、生态平衡、自然地理过程速率等,从而对自然地理环境也施加了深刻的影响[8]。人地协调发展规律表明:人类社会的发展必须与自然地理环境的发展演化和资源的供应相适应;否则,人地关系将会走向对立。因此,人地协调发展规律要求在对地理环境的改造和城市建设的活动中,必须尊重自然规律,控制人口数量,提高人口素质,保护环境,改变资源利用观念和经济增长方式,使人口、资源、环境与发展相协调,从而最终实现城市的可持续发展和人类社会的可持续发展。

(二)规划内容的分析

1.城市自然条件的分析

自然条件是城市规划和建设的基本条件和物质基础。作为外部因素,自然条件会影响城市的形成和发展、城市景观的结构和形态、城市的职能、城市的文化和特色、城市的工程建设以及其他的社会经济生活[9]。城市自然条件包括地质、气候、水文、地形地貌、生物、土壤等条件。

(1)城市地质条件的分析包括建筑地基及其承载力分析、地质地貌灾害类型(如滑坡、泥石流、崩塌、湿陷、水土流失、冲沟、地震、火山等)及其影响的分析等,从而为城市和项目的选址、工程设计和可行性分析、城市总体设计以及城市防灾减灾规划等提供依据。

(2)城市气候条件的分析主要包括太阳辐射、气温、降水、湿度、大气环流状况、风向、能见度的分析等,从而为城市的整体布局和各类功能区(如城市居住区设计中建筑的日照标准、间距、朝向、防风与通风等)的设计、城市污染防治设计、城市排水与防洪设计等服务。

(3)城市水文条件的分析包括水系类型、分布、水源补给、水情要素(水位、流量、流速、水温、结冰、泥沙等)、水文动态、水文地质条件的分析等,从而为城市和项目的选址以及城市规模的确定服务,为城市形态、基础设施(如港口、桥涵工程、堤坡、给排水工程等)、绿地系统、防洪的设计以及城市生产生活的安排等提供依据。

(4)城市地形的分析主要包括地形类型和形态的分析,如坡度、坡向、面积、体积(山体体积与挖方体积)、起伏、切割、地形特征点、可视性分析等,可以借助GIS进行,从而为城市布局、城市平面结构和空间布置、城市排水和防洪规划等提供依据。

(5)城市生物条件的分析主要包括生物特别是植物的种类、分布、结构、功能、动态和生态系统平衡性的分析等,从而为城市园林绿化和景观设计提供指导,进而对优化城市生态环境、降低城市“热岛效应”和“雨岛效应”产生影响。

(6)城市土壤条件的分析主要包括土壤类型、土壤的理化特性和肥力及其利用改造问题的分析等,从而为城市园林绿化、景观设计以及城市环境防治和人体健康服务等提供指导。

自然条件对城市规划的影响会因地而异,相对来说,地质、气候、水文、地形地貌这4种因素的影响更为直接和明显。因此,在城市自然条件的分析中,要注意因地制宜,抓住主导因素;同时,由于同一条件的影响有两面性,所以要注意区别分析。

2.城市自然资源的评价

城市自然资源包括土地资源、水资源、气候资源、生物资源、矿产资源等。城市自然资源的评价可以与自然条件的分析相结合进行。

(1)城市土地资源的评价主要包括土地数量、分布、等级和分类的评价等,从而为城市总体规划中的用地安排提供服务。

(2)城市水资源的评价包括水资源的数量、质量、水能价值及其影响的评价等,从而为城市人口规模和生产规模的确定、城市生活和生产用水的保障和安全、城市供水和防污的规划、城市水电能源的供应以及城市工程建设等服务。

(3)城市气候资源的评价主要包括光能、热量、风能、降水的评价和大气成分资源的数量、质量、分布、利用价值的评价以及经济技术可行性的评价等,有利于促进城市建设的生态化和可持续化。

(4)城市生物资源的评价主要包括城市植物种类、数量、分布、结构和功能及其多样性状况的评价等,从而为园林系统规划和景观设计提供依据。

(5)城市矿产资源的评价对矿业城市非常重要,矿产的数量、质量、分布、组合状况、开发的难度和开发时序等是评价的重点。城市矿产资源的评价为城市规模、产业结构、空间布局和城市经济可持续发展的规划提供了依据。

(三)规划分析方法的指导

城市规划的方法包括定性分析方法、定量分析方法、定性与定量结合的分析方法。自然地理学为城市规划提供了以下的方法指导。

1.地理调查法

“观察—分析—表述”,即肉眼观察、描述归纳、文学式表述,这是萌芽时期和初创时期的地理学研究方法。尽管目前遥感(RS)和全球定位系统(GPS)的技术日益广泛应用,但对变化性资料和微观资料的采集来说,只有采用传统的地理调查方法,即到现场实地调查、拍照、问询,才可做到科学详尽。

2.地理比较法

自然地理学的整体性规律和地域差异性规律为地理比较法提供了理论依据。在对城市的分析中,横向和纵向的比较研究对探寻城市的发展演化机制、制定科学合理的城市发展战略有直接的指导作用。

3.地图方法和GIS方法

地形图和现状规划图为新规划方案的形成提供了底图和现状定性定量的信息,是城市规划设计必需的图件资料;同时,图上作业法也是城市规划方案形成的常用方法之一。GIS是空间分析的良好工具,可以接受多种格式的海量实时数据,可以基于空间特征和属性特征进行数据处理和空间分析并输出图表结果,所以在城市用地动态研究、城市景观结构研究、地形分析、可视性分析、缓冲分析和统计分析等方面得到越来越多的应用。

三、自然地理学在城市规划专业中的教学实施

(一)作为必修课或选修课独立开设

在城市规划专业的课程体系中,自然地理学可以作为48学时的必修课或32学时的选修课开设,实施独立教学。自然地理学课程可以分为概论和实践分析2个模块:前者概要介绍自然地理要素的基本组成、结构、时空分布、运动等基本规律;教学中要尽量把讲授与讨论相结合,要注重多媒体演示的运用;这部分教学的学时可以占到计划学时的2/3左右。后者要结合城市规划原理课程内容介绍自然地理学基本规律的应用和自然地理分析;根据教学内容可以安排1～2次近距离的城市自然条件、自然资源和人地关系的调查实践和分析活动;这部分教学的学时可以占到计划学时的1/3左右。

(二)作为城市社会实践调查课程的一部分实施

陈前虎先生曾提出将城市规划社会实践设计分为3个环节:观察与认知城市的环节、理解和认识城市的环节、引导和改造城市的环节[6]。所以自然地理学的教学内容也可以作为城市社会实践调查课程第一阶段的教学和实践内容予以实施。在城市社会实践调查课程的理论教学中,可以分2次简要介绍自然地理学的基本原理、自然条件分析以及自然资源评价的内容和方法;在城市社会实践调查课程的实践教学中,可以同时进行城市自然条件和自然资源的实践调查,最后把城市自然条件分析和自然资源评价作为城市规划社会实践设计的一项内容撰写课程报告。

综上所述,自然地理学课程的开设或内容的纳入对城市规划专业课程体系建设的完善具有其他课程不可替代的作用。因此,无论是学校还是教师,都要在认识上重视自然地理学教学内容,把自然地理学纳入到城市规划专业的课程体系中;都要根据各院校城市规划专业的特色,以必修课程或选修课程的形式,或者作为城市社会实践调查课程的一部分,落实自然地理学的教学,从而为学生奠定扎实的自然地理学理论知识和方法技能的基础。

[1]王磊荣,王选庆.从学科交叉的角度重新认识城市规划理论的发展[J].西北农林科技大学学报:社会科学版,2003,3(2):73-77.

[2]张军,殷音,鹿未雨.城市规划专业培养方案探讨[J].东北农业大学学报:社会科学版,2008,6(4):20-22.

[3]邹兵.关于城市规划学科性质的认识及其发展方向的思考[J].城市规划学刊,2005(1):28-30.

[4]崔英伟.我国城市规划教育体系创新构想[J].规划师,2004,20(4):12-15.

[5]李翅.风景园林类高校城市规划专业教育的特色研究[J].中国林业教育,2009,27(3):16-19.

[6]陈前虎.《城乡规划法》实施后的城市规划教学体系优化探索[J].规划教育,2009,25(4):77-82.

[7]吴志强,于泓.城市规划学科的发展方向[J].城市规划学刊,2005(6):2-10.

[8]刘南威,郭有立,张争胜.综合自然地理学[M].3版.北京:科学出版社,2009:150-175.

[9]李德华.城市规划原理[M].3版.北京:中国建筑工业出版社,2001:49-68.