大数据下基于参数化技术的留园空间现代转译

（江南大学214000）

在中国园林史的研究过程中，早在上世纪，刘墩桢和陈从周先生使用正投影图和摄影，记录了留园的现况，郭黛姮、张锦秋和彭一刚先生运用正投影图和手绘透视图分析了留园的空间效果，不同于明代画学巨擎董其昌“园可画，画可园”，触发多数学者从山水画作中寻求造园的“古法”，此后针对园林空间分析逐渐趋于系统化、数据化。

明朝正德年间，苏州留院造园伊始，徐氏先祖徐朴为归老之际而”始创别业”。随后徐朴之孙徐泰进而修建，几经易主置为今日的“几处楼台画金碧，个中花石幻灵奇”的留园，而根据《园冶》中造园的选址，城市地、傍宅地，在“不可园也”的市井环境中，开池浚壑，理石掇山，营造出一个“有若自然”的城市山林。与时至今日的园林、景观等的建造大相径庭，目前许多园林实践若参照《园冶》置地造园且“搜土而下，令乔木参差山腰，蟠根嵌石，宛若画意”困难性不可计量，但模仿江南园林的营建始终没有彻底中断过，数量上，就远盛于康、乾时代，然而却仍难以实现张伦所谓的“庭起半丘半壑，听以目达心想”的造园意欲。

此外，随着四处兴建的各类楼盘、住区、院宅中所包含的园林拔地而起，园林景观成为了销售痛点，结合大数据下的各种空间处理构法和数据分析方法的大量运用，对于园林景观的审美及居住需求，使得古典园林的分析与诠释逐渐趋于全面，科学，客观，严谨，完善。尽管大数据的理性分析无法赋予园林温度，但定性的标准与量化的分析结果使人们在理解人文美学的基础上深层次感悟古人精巧的匠艺。

大数据下冗杂的资料经由各种不同的处理模式对应于不同的设计逻辑，设计场所和设计目标要求，因此文章根据不同的数据算法，从比尔·希列尔的空间句法、实时数据勘测、参数化运算等角度深入剖析园林数据，将以“主观愿望”为导向转变为场所适宜性为导向，因地制宜，客观、理性的结合地域文脉。

一、可见性的空间句法——可理解度分析

可见性运用定性和定量的方法对空间的逻辑结构关系进行分析和评价，将研究主体和关键点集中并限定于空间本身，剖析空间的本质，排除园林中其他实体元素在围合空间时其自身的造型、材质、色彩、肌理等特质的影响，抽离研究实体，降低辅助物的特质差异，聚焦于园林空间本体，基于科学，严谨，客观的分析和评价结果，探寻园林设计中空间自身及其构形等本质问题，寻找普适性原则和模式。空间可见性立足于空间自身独立的逻辑结构和相关延展，分析人们在基础认知层面对空间实体的可见性理解和主观意识对空间的感知体验所诱发的个人行为，追溯其深植的社会理法、功能文化、意指等属性。

希列尔所述的可理解度，于园林中体现在个体对建成的室内空间布局及园林景观庭院等建筑空间环境，因难以根据自身单一可移动的视点完成对于其整个空间系统的理解，因此需对空间系统进行大量的不断运动、浏览、记忆与观察，将所形成的无数个视觉片段经大脑数据分析、整合系统的空间关系图解，绘制出完整的空间构形关系。可理解度有不同的算法，即以空间中的整合度和连接值作为相关变量，以整合度和平均深度值作为相关变量，或是以拓扑半径和无限拓扑半径为相关变量等等几种观点。根据拓扑半径3集成度（Integration[HH]R3）和无限拓扑半径集成度（Integration[HH]）两个相关变量之间的关联系数计算园林空间可理解度时，空间系统中的相关变量经电脑Depthmap分析软件计算得出全部可理解度的均值方差若大于0.5，则空间中各个节点的联系程度，即空间中人流涌现、停滞、途经、聚集等行为的频率之间存在正相关性，由此空间的结构越明晰，空间关系简单，反之，空间变幻莫测，可识别性较低。

根据金鼎的《中国古典园林空间构形及可理解度之量化分析》，利用depthmap对留园平面图采用轴线法求解空间可理解度（Intelligibility）得出留园中部景区空间可理解度约为0.198.使用算法的不同，亦会导致数据结果存在差异，金鼎使用轴线法得出的数据弊端在于因平面图中轴线的长度代表园林空间中一点所能看到的最远距离，等价于一个一维轴线小空间，轴线法利用覆盖整个空间的最优轴线，将其作为一个节点计算各个节点（轴线）的句法变量，从某种程度上解决复杂空间的分割问题，但轴线分析中“最少且最长”的限制条件过于单一，在面对复杂空间时其分割的唯一性无法解决。因此，需对比于跃在《基于可见性的留园空间构形分析》中采用的可见图解分析——使用连接值和整合度作为影响空间可理解度的两个因子，计算其相关度的值。

整合度的计算方式：RA（相对不对称值）=2（MD-1）/（n-2）MD为深度值，n为系统的节点数目。整合度R=1/RA，RRA是对整合度进行的标准化，用公式表达为：RRA=RA/Dn（Dn的推算略），据此，于跃得出的可理解度为0.163772[3]。

在空间句法理论中，针对空间系统的可理解度，希列尔认为可理解度反映出一个可知空间对于未知空间在不同程度上能进行有益引导，因此缺乏空间理解度的系统，将无法串联空间并整合入同一空间系统。希列尔认为这些模糊的可见连接将误导主体对整体系统地位的认知。

在城市规划设计领域中，由于城市空间尺度关系冗杂，需兼顾不同的功能及大量城市居民的起居。因此在设计过程中为避免不必要的混乱和交通压力等干扰，通常排除可理解度过低的城市空间布局。但在园林设计中，如《园冶》所述：“斯十亩为宅，余五亩，可效司马温公‘独乐’制。”用地规模有限，但视觉效果却需巧夺天工，从可理解度的角度，对空间的走向、遮挡关系、单体布局、表皮围合等方面进行相应的调整，以达到“不妨偏径，顿置婉转”，适当降低园林空间的可理解度，从而使游人因为延长游园路线或往复徘徊或登高远眺增加观景体验，逐步建立整个园林空间构形的视觉影像系统，以形成比实际尺度更加开阔的空间感受。

二、建筑格局微气候——温湿度与日照时长分析

奇普·沙利文在《庭院与气候》中写到“历史上伟大的环境设计是玄学、被动式设计和艺术三者微妙而又彻底的结合。过去伟大的微气候设计是通过直觉、常识和与自然密切联系创造出来的。”

与西方景观园林相同，江南古典园林在游赏与调息的同时，同样是人类获得舒适的补偿性手段，兼具调节气候的特质。实际在园林中，各个场所的命名、匾额、题词等赋予文化内涵的景观节点，均暗含着微气候设计的相关原理。

园林中温度、湿度、气流、辐射等的改变，致使局部气候调整，加以运用则可在造园时通过对地形、植被、地表、建筑形态等要素的改善，营造出舒适的微气候。

留园地处“东方水城”苏州，河网密布，温润多雨，苏舜钦《沧浪亭记》谈到旅居吴中的境况：“始僦舍以处，时盛夏蒸燠，土居皆褊狭，不能出气，思得高爽虚辟之地，以舒所怀，不可得也。”而沈复在《浮生六记》其中一卷写到“时当六月，内室炎蒸，幸居沧浪亭爱莲居西间壁，板桥内一轩临流，名曰我取，取‘清斯濯缨，浊斯濯足’意也；”留园中建筑群落的建造改变了日照时长，而其内部园林路径的蜿蜒曲折，山林洞谷，叠石理水从地形的构景中使“置身其中者，有不六月寒生。”

留园空间中不同区域大相径庭，其中根据留园的下垫面物理特性可否直接接受太阳辐射，可将其划分为直接接受太阳辐射的无绿植等或建筑遮蔽的“热区域”和阴影林荫区及水域、绿地区的“冷区域”两部分。留园中，热区域一般为下垫面比热容较大的硬质铺装区、假山坡体及水域部分等。由于这一特点，留园园林面积指数层面，“热区域”面积占比6%的水域主要集中在中部景观区域，四周由建筑空间围合，逐渐演变为园林内独特的气候区域，形成了典型的园中园。而留园中的“冷区域”——山体，其15% ～ 45%的山体坡度所形成的阴阳立体空间，竖向拓展了植物物种的丰富程度，增益植物的生长以及微气候气流的循环，致使小气候环境的形成。

微气候的产生，直接作用于与外界温湿度的差异，根据连先发《苏州古典园林微气候营造分析研究》中，对7月28日留园内部进行实测结果显示靠近山林处实测温度要低于当日气象温度，且温度变化较为舒缓，佐证了留园微气候的存在。除太阳辐射对微气候的影响之外，土石材料自身的白昼储热、夜幕散热的热惰性进而稳固了园内宜人的微气候。此外，太阳辐射热量因石头的导热系数低，致使偶有洞石深处，阴翳凉爽。适逢盛夏，石山与水域的结合，水面微风轻扬，山石亦可遮阴纳凉，则成为了炎炎夏日文人雅士品茗消暑的绝佳之处。

园中园的外围建筑同样对建筑周边的小气候具有调节改善的功用。郭黛姮和张锦秋两位先生对留园入口序列的分析广为人知，两位先生在《苏州留园的建筑空间》中描写“留园是建于住宅后的园林。当年园主经常从内宅入园，为接待宾客游园，不得不沿街设置大门，从两座住宅之间穿行而入。”因此意趣无穷、起承转折的留园入口便置于建筑群中，然而五十多米的入口走廊却也处理的自然多趣，巧妙利用空间大小、方向和虚实变化，一系列空间相互转换的对比手法，使游园内的微气候也发生了微妙的变化。就建筑单体而言，《园冶》认为建筑应“轩楹高爽，窗户虚邻”；不旨在“纳千顷之汪洋、收四时之烂漫”，且将自然的风和阳光等气候因素在空间中引用到极致，造景与借景的同时，营造舒适的建筑内部小气候。白居易的《草堂记》中描述，“洞北户，来阴风，防祖暑也；敞南壳，纳阳日，虞祁寒也。”借建筑灵动的空间形式以达到“爽借清风明借月，动观流水静观山”的效果，因此，建筑的走势与门洞的位置也是营造园林内部微气候的重要因子。

与连先发进行的定点实测数据不同的是，在大数据的处理中，运用rhino软件中的参数化grasshopper程序，可以对任意地点的任意时间对建筑群进行日照、热辐射、光影变化等模拟计算。在此，对留园中的建筑群进行冬至日的日照模拟，通过ladybug插件调取苏州地区的日照文件，经程序调试，输入冬至日数据，ladybug自动生成太阳轨迹，模拟当日的日照情况，并进行数据统计分析，结果显示，即使寒风冷冽，游园的观赏路径依旧伴有和煦暖阳。同理，建筑群内部中庭则常年阴凉清爽，亦可作为夏季消暑降温的绝佳之处。

墙体的围合与园林建筑所构成的留园空间系统中宜人的庭院微气候，形成所谓“园中有园，自成气候”以及风水学中“山环水抱，藏风聚气”的理念且被运用的惟妙惟肖。园林内部不同的空间尺度相互穿插转换，巧妙结合热辐射及风力气压，带动周遭气流循环更迭，使园林内的微气候更加舒适。

三、结语

大数据下的园林设计方法的探寻强调在前人对园林的营造与美学研究的基础上，植入逻辑与理性的分析，充分发挥数据的客观事实性，科学的分析与评价。文中不同的数据处理手法，呈现出了一个既陌生又真实的留园，将早已熟知的一些园林美学、造园手法加以科学化、客观化，在转译空间的基础上，大数据解析使“巧于因借，精在体宜”的美学精髓，有理可循，解释留园中各种园林空间处理手法的潜在意义，以及园林中的人文设计理法，使其在客观的数据分析下，思索古典园林的空间品质，转化至当代建筑设计中，从而成为园林空间设计的普遍章法。