基于视线分析的古城周边建筑高度控制研究——以大同古城南侧建筑高度分析为例

温晓蕾

（大同市规划设计院 山西 大同 037000）

0 引言

中国的历史文化保护经历了从对单体建筑的保护到对历史街区的整体规划保护的过程。目前，对于历史风貌的保护和控制主要集中于重点景观点周边、历史街区及古城或历史城区范围内，对古城边界处的建筑高度控制关注度极少。边界处的城市空间作为新旧交接的过渡地带，其建筑高度控制的必要性逐渐显现，应避免建筑高度失控对古城内风貌景观完整性构成的潜在威胁[1]，以及统一的限高标准导致边界处形成统一单调的城市天际线。以重点关注古城周边建筑高度控制为出发点，结合大同古城南城墙周边建筑高度的实例，提出此类城市空间建筑高度控制的方法。

1 建筑高度的控制方法

目前，国内外对古城内建筑高度控制的方法主要有分区控制法、眺望控制法、建筑外轮廓控制法。

（1） 分区控制法：分区控制是目前国内采用的最普遍的高度控制方法，特别是对传统城区的保护上。该方法总体的原则是：首先确定保护区域，其次在保护区域的周围确定控制区域，然后将控制区域划分为若干个小区域，在每个小区域里确定建筑物的控制高度。一般越接近保护区域，对建筑物的限制越严格。北京旧城区的保护规划就是一个非常典型的例子。这种高度控制比较简单明确，可实施性较强，控制效果显著，但一般不考虑眺望视廊等因素，控制深度不够。

（2） 眺望控制法：眺望控制是针对重要控制点之间的眺望视线的不受遮挡，首先设定眺望点、眺望对象和眺望区域，眺望区域分为前景区域和背景区域，通过对两个区域内建筑高度的限制达到眺望视线的通透性，但由于眺望点的选择较为复杂，增加了实施难度。

（3） 建筑外轮廓控制法：建筑外轮廓控制法是通过对街道两侧建筑物的高度控制营造适宜的街道空间尺度。

2 视线分析方法

视线分析方法是以视感觉原理为基础，通过视线控制基本原理，对于研究物体进行观测，并用视知觉原理来分析的手段和方法[2]。人在观赏景物时，由于视点、视线和视角的不同，会产生不同的感受。按视觉感应原理，视距（D）和建筑高度（H）的关系决定着观赏景物的不同视角和空间感：当D/H=1，仰角45°时，为欣赏景物细部的观赏视角，且空间闭合感极强；当D/H=2，仰角27°时，为欣赏景物最为清晰的观赏视角，空间围合度适中；当D/H=4，仰角14°时，为欣赏包括背景在内的风景全貌的观赏视角，且空间围合的特性趋于消失，得到开敞的空间感[3-4]。

视线控制原理见图1，建筑物遮蔽关系评价公式如下：

图1 遮蔽关系示意图

其中：

h 为遮挡物相对视点的高度；

H 为参照物相对视点的高度；

L1 为视点至遮挡物的距离；

L2 为遮挡物至参照物的距离；

L 为视点至参照物的距离；

X 为开蔽参数；

X=1 时，参照物被完全遮蔽，遮挡物占去全部空间，表现为遮挡物吞食参照物；

X=2 时，参照物占空间的上半部分，遮挡物占空间的下半部分，表现为参照物在半开敞中吸收遮挡物；

X>3 时，参照物占大部分空间，遮挡物几乎不存在。

由此公式，可以根据要达到的遮蔽效果选择开蔽参数，进而得出距离遮挡物不同距离的参照的高度指标，得到变形公式为：

H=（X*L*h） / L1

3 大同古城南城墙南侧建筑物高度视线分析控制

3.1 通过观测者由古城内向南眺望的方式对建筑高度进行控制

由于古城内的开阔区域（如广场、道路等）在视觉上最容易受到外围建筑物的影响，另外，城墙能够控制身在古城中的人的视线，将城墙外的现代建筑物障之于人的视线之外，因此可以利用城墙的构成空间和屏障作用，达到控制古城外建筑物高度的目的，进而实现身在古城内的人的视觉不受古城外围建筑物的影响的目的。

根据视觉感应原理，当观测者位于古城内某处开阔区域边缘向南城墙外眺望时，距离南城墙越远，所采用的仰角越小，观测到南城墙外建筑群的可能性越大，即该处对南城墙外建筑群高度的要求越严格。并且，当D/H=4，仰角14°时，为欣赏包括背景在内的风景全貌的观赏视角，且空间围合的特性趋于消失，得到开敞的空间感。大同古城南城墙内侧绿化带和环路的宽度大约为将近50m，环路北侧设有宽度不同的绿化带，因此，模拟行人漫步于环路仰视南城墙及周边景观时的体验，即选取南城墙内48m 处为观测点进行视线分析，既可以较好地满足视觉要求又能兼顾古城外围建设用地紧张的情况。

为了达到在所选观测点处看不到南城墙南侧建筑物的效果，即通过南城墙将其外围建筑物完全遮蔽的效果，在建筑物遮蔽关系的变形公式H=（X*L*h） / L1 中取X=1，根据L1=48m，h=城墙高度-观测者高度=12m-1.6m=10.4m，可以得出H=(10.4*L) /48，即相对应的建筑物最高高度=(10.4*L) /48+1.6。由于南城墙外侧约300m 范围内主要为环城绿化带及护城河，仅极少数作为游览设施的仿古类建筑，此类建筑的高度一般较低，可以满足视线控制要求。重点分析距城墙300m以外区域的建筑高度控制。根据建筑物最高高度=(10.4*L) /48+1.6，即距离南城墙300 米处的建筑物限高为77m，距离南城墙400m 处的建筑物限高为98.7m，距离南城墙500m 处的建筑物限高为120.3m。

3.2 通过观测者由南城墙向外眺望的方式对建筑高度进行控制

为了在视觉上减少外围建筑物对古城整体环境的影响，保证古城具有良好的视觉开敞效果，通过观测者在南城墙上以14°仰角向远处眺望，将建筑物高度控制在视线之下（见图2）。建筑物的最高高度为：H=L*tan14°+h+1.6，其中，h 为城墙高度，1.6m 为观测者视线高度。

图2 眺望示意图

根据以上公式可以得出距离南城墙不同距离的建筑物的最高高度，即距离南城墙300m 处的建筑物限高为88.4m，距离南城墙400m 处的建筑物限高为113.3m，距离南城墙500m 处的建筑物限高为138.3m。

3.3 高度控制分析

通过对第3.1 和3.2 节中2 种控制方式得出的结果进行对比，发现3.1 节采用的控制方式对建筑物高度的控制较为严格，即只要建筑物高度满足第一种控制要求，观测者由南城墙向外眺望的视野就比较开阔。因此，在实际控制中采用通过观测者由古城内向南城墙外眺望的方式对南城墙南侧建筑物的高度进行控制。

通过对比该片区现状建筑高度与相对应的视线分析结果，发现有3 栋约100m 的居住建筑的高度略超出限定高度，处于350～400m 控制线之间，即87.8～98.7m 限高之间，对视线影响较小，其他区域的建筑满足视线分析要求（见图3）。

图3 南城墙外建筑高度分析图

4 结语

从一种新的视角，即以人的视域观感为出发点，以城墙作为评价支点，充分利用城墙对周围建筑的屏障和吸收作用，将城墙作为营造古城空间围合感的载体，在此基础上，对城墙外的建筑高度进行分析，保护古城的景观视觉环境，减少外围高层建筑的负面视觉影响，较大程度地考虑了人的主观感受和视觉需要，可作为城墙外围相关地块更新改造时的建筑高度控制提供参考。但提出的控制方法是以具有营造围合空间感的线性参照物且区域内部具有开阔空间为基准，开阔区域的缺乏会在一定程度上阻碍观测点的选择。另外，人在城市中的景观感受也不仅仅取决于建筑高度，同时受建筑物的体量、外立面、色彩、特色装饰等的影响，因此，在实际操作中尽可能用多种方式进行检验和评价，以最大限度地保护古城景观风貌不受外围建筑的影响。