郑颖 曹福存
摘要:分形的自相似性特征与景观结构有异曲同工之处。在分形理论研究的基础上,以大连市旅顺口区景观设计为例,探寻分形理论在景观设计中的应用方式,通过对分形理论在景观总体规划布局、景观形态、景观空间层次中的应用研究,让景观设计与场地环境有机结合,并使景观空间形态呈现出多元化形式。
关键词:分形理论;应用;景观设计
20世纪下半叶,随着科学技术的发展,出现了一批新的科学概念和思潮,并形成了新学科和新理论,分形理论就是其中之一。分形理论加深了人类对于世界的认知,它的形成对各个学科发展来说,意义深远闭。在景观设计领域,分形理论改变了“欧式几何学”景观设计线性的表现形式,提出了一种非线性的形态概念,使现代景观设计呈现出多元化的特点。
现如今,打造生态景观成为当代社会群体关注的焦点。景观的自然化和生态化能够增加人们的审美情趣,使人们获得极致的审美体验。分形理论的运用为景观设计提供了很好的思路,明确了景观设计的方向,为景观设计注入了新的发展动力。
1分形理论概述及其在景观设计中的应用
1.1分形理论的含义及特征
分形属于几何的范畴,分形理论是描述混沌运动直观的几何语言。分形和混沌共同存在于非线性中,对于非线性活动来说,分形更为复杂,属于切合实际生活的数学。分形理论的倡导者Mandelbrot在1975年创造了“分形”(Fractal)这个词,用以描述自然界中各个尺度上都存在着细节信息的形状。他创造的这个词来自拉丁语“fraatus”,反映了破碎、片段和不连续性。
對于分形来说,自相似性为其最显著的特征。在现实生活中,存在很多形状非常独特的个体,这些个体部分与总体非常相似,但是相对于整体来说,个体又很小。分形这一独特的属性,基于物体形态、作用等方面将同种个体部分和部分、部分和总体之间的相似之处展现得淋漓尽致。老子说过:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”这一言论揭示了万物的孕育过程,其中“道”对于万物的形成起到了关键作用,也从侧面阐述了分形的这一特性。
分形自相似性特点主要表现在以下2个方面:①局部和总体具有相似性。②局部和总体存在部分相似性,却不完全相同,伴随着社会的发展,越来越多的要素会对其产生影响,它是非线性因素影响下形成的分形特点。大自然中存在着的许多事物都体现着“分形”特征,例如跌宕起伏的山川、河流、植物根茎叶、人体经脉等(图1)。
随着计算机技术快速发展,我们可以通过“Frac-tal”软件计算生成得到分形图形。对于分形图形来说,其全部分形曲线长度以及细度都是不可计量的。此外,分形中的曲线拥有不光滑性这一特征,该特征决定了它在欧几里得里的复杂性凹。而看似复杂的结构,其实是利用非常简单的规则反复迭代生成的结果。
1.2分形理论在景观形态设计中的应用
通过对自然山水的探究,得到了很多不规则的形态,并将分形理论运用至园林建造中。在原有自然环境的基础上,一方面模拟自然的状态,另一方面在掌握自然状态及其内部构造的状况下,创造出接近自然状态的园林景观。在中国传统园林中不,规则的自然形体如园林内曲折的水岸线、假山、纵横交错的游园小径、亭、台、楼、榭等,都具有明显的分形特征。此外,相似形、重复几何等都广泛地运用在园林中。漏窗几何形态的重复应用,体现了不同几何形态间存在内在逻辑关系的分形特征。中国传统式园林中的景观要素体现了自相似性的分形特点。
1.3分形理论在景观总体规划布局及景观空间层次的应用
在景观总体布局中,居民、工业、农业等用地并非特定用地,它们之间都是相互嵌套分布的。此外,城市中的道路分布,犹如生长的植物茎叶,城市的主干道和次干道、街景小道之间彼此都是相互贯通,相互联系的。纵观已经形成和发展中的城市,自然已形成了自相似性的分形特征。在进行景观总体规划布局时,首先从原有场地整体空间环境出发,然后将所有的制约因素作为已知条件,并根据分形理论中自相似性的特征,利用分形形成条件,将景观中相关的部分紧密融合在一起,使景观各部分能够达到异质同构的效果,并和四周环境相适应。以分形理论为参考,能够更好地把握场地内各个空间功能的分布规律,做出更合理的规划设计。
对于景观分形来说,不但包括结构方面的分形,还包括设计全过程的分形。在对景观总体空间进行把控时,必须重视分形局部要素之间的相关性,这是因为其局部的发展能够对总体产生很大影响。整体的体现远远高于各个部分相加的效应。强化各个空间的塑造,打造多重景观层次,类似于中国古代城郭的空间建筑布局形式,层层推进,根据空间功能不同,调整不同空间尺度大小,逐一递增或递减,形成不同景观外轮廓形。无论从整体布局还是身处景观空间中,都会强烈感受到局部空间和整体的关联性。
2应用设计实践——以“大连市旅顺口区江西街道山沟村景观设计”为例
2.1项目现状
本项目场地位于大连市旅顺口区江西街道山沟村。其中南面为人工水库,周围处于待开辟的状态,虽然环境非常优美,但是交通较为不便,人流量小。景观设计面积为6.8hm2(图2)。
2.2项目定位
如何创造自然的空间成为人们放松的场所,逃离城市的喧嚣,享受自然的生活是项目设计的主要目的。除了形式方面能够让人类获得极致的体验,在功能方面也可以达到人类的各种需求,净化了人类的精神世界,缓解了人类过快的生活步伐。本方案旨在建造成自然和人类有机共存的和谐空间。
2.3设计概念引用分形特征
2.3.1设计概念——生命的绿叶。绿叶预示了生命的存在。而且叶片的形成过程,茎、叶的生长分布具有明显的分形特征,也正符合场地的自然环境。
2.3.2设计分析引用分形特征。叶片中,茎、叶组织关系是整体与部分的有机结合,将其具有的自相似性特征运用到初步设计中。
道路设计(图3):除了要考虑到场地的可达性,提供休闲散步的环道也是整个场地景观道路设计一个重要考虑。在道路设计时,运用茎、叶生长的变化,将场地内每个空间通过道路连接起来,使整个道路网成为连接每个空间的纽带。
绿色空间设计(图4):首先分析原地形的自然环境特点,根据茎、叶间组合规律,将场地内斑块间的交错分布用相似形的方式联系起来,让原生态的山地区与人工水库区更好地融合。
水体景观设计(图5):在整体规划布局时,将地势低洼区域大小不等的小水坑与水库相连,形成保护生态环境的人工——自然生态系统。
2.3.3分形理论在方案设计概念与总体设计思路中的表达。利用“叶片”简单而优美的形态,以“叶片”内茎与叶的组织结构,在原有场地的基础上,根据现有场地的环境特征,并运用分形理论的概念将原生湿地与人工湿地联系在一起构成总体景观骨架,使其与周边环境紧密融合,打造更具魅力的自然景观。
2.4分形理论在场景设计中的应用
2.4.1分形理论在景观平面布局中的应用。本方案在平面布局规划设计(图6)时,首先,根据等高线呈现出的东西高四周低的分布规律和场地的环境特征;其次,要充分考虑到该场地的多样性和复杂性;然后,按照地形轮廓将“叶”的形态特征运用到场地设计中,充分运用“叶”内茎叶的生长特性,以及每个叶片自相似性的特点,将它们重复迭代、相互嵌套、组合,把握好场地尺度层次感,设计出一套植物茎脉网络体系。通过这套植物茎脉网络体系的构建,使其随着地形坡度变化延展或伸缩。从平面上看似一个新的生命覆于地表,创造出自然的新秩序。
2.4.2景观局部空间的分形设计。场景一:曲水留芳(图7)。中心轴上的水景人工湿地由缠绕的“叶片”而来,道路似茎脉穿插其中。運用分形中各要素之间组合的规律特征,将整个景观空间自然地划分为5个人工湿地区,这5个人工湿地区由大小不同的人工湿地构成了特殊的空间体验,提高了公众的参与性,体现出互动的特点。
场景二:水木明瑟。用一种变化着的形式,从概念中提取灵感,使整个场地中穿插着绿地和湿地,每个空间形成叶片状柔美的形,对叶片形成的自然景观形状进行划分,使其变为人工湿地以及绿地这2部分。绿地重点依附于草地而存在,由于北面都是山地密林,南面是水库,此地的这片“叶子”变得格外凸显了,成为一个自然的大广场,游乐在其中,视野十分开阔,呈现出一个视觉层次丰富、疏朗有致的景观。
3结语
探索分形理论在景观设计上的应用,有助于我们立足一种新的思维方式思考场地的内部环境、周边环境、场地规划、空间设计等。在对景观进行设计时融入分形这一理论,不但能够使设计更趋人性化以及科学化,还有利于构建人与自然和谐的环境氛围。
(收稿:2017-01-20)