“显山露水”背景下张家界永定城区建筑高度控制优化研究

姚春桂，左金友，吴吉林，陈洁，罗贤玉，蒋景正，蒋福全

（吉首大学 土木工程与建筑学院，湖南张家界 427000）

0 引言

由于城市化进程加快，城市整体建筑高度控制失衡，导致山水城市原有的自然山体景观和滨水景观特色难以彰显，城市整体风貌失控[1-2]。近年来，一种实现城市生态宜居的可持续发展理念——“显山露水”理念被提出并得到广泛研究[3]。该理念主要凸显整体空间格局与“山、水、城”一体的场所精神，提倡城市顺应自然地形发展，建立均质的城市形态；同时，要求一定程度上作为生态资源和公共资源的山、海、湖、河等，应该为公众服务，避免被建筑所遮挡。在“显山露水”理念下，控制城市建筑高度不仅能够展示自然山水与城市形象，而且具有保护生态环境，促进城市可持续发展的意义[4]。因此，探讨城市建筑高度控制的方法具有较强的现实意义与重要的研究价值。

国外城市高度控制大多以眺望视线为基础[5]。由于现阶段国外城市化发展整体较为缓慢，因此保护对象与城市发展之间的矛盾并不十分冲突，对建筑高度的管控大多是以景观保护和建筑外轮廊线为控制标准，以城市为整体，针对各个规划层面的差异性，采取不同的控制方法和控制手段，对建筑高度进行系统性、总体性和层级性的控制。国外对城市高度控制的理念和方法关注较早，在城市建筑高度管控方面有着较为成熟的经验[6]。

国内城市高度控制研究起步较晚，技术相对落后且管理缺位，对山地城市高度管控研究较少，各项指标因子定义不明确。近年来，随着城市化进程的不断推进，城市发展与环境保护之间的矛盾越来越突出，对建筑高度管控的关注度也日益提高[7]。我国目前对建筑高度的管控大致可概括为四个方面，分别是：分区高度控制、视线体系的城市高度控制、多因子分析的定性定量控制以及基于城市设计指引的高度控制[8]。

本文以张家界永定城区为例，在现有城市高度管控策略的基础上，对永定城区进行建筑高度控制研究，探寻山水与城市的最佳依存和互动格局，强化“山水城市”特色，以期为山水城市建筑高度控制优化提供技术参考和经验借鉴。

1 研究区概况与眺望体系建立

1.1 研究区概况

张家界市永定区位于湘西州东北部，地处张家界腹部，区域总面积约2174km2。该区背靠天门山系，四周七星山、崇山、向家山、桐门山、双峰山群山环绕；澧水河穿城而过，孕育了灿烂多姿的土家文化，区内有普光禅寺、湘鄂渝黔革命根据地纪念馆、老院子等一系列文物古迹。近年来，永定区依靠得天独厚的自然优势，旅游业迅猛发展，永定区城市面貌也开始改头换面，大量高楼拔地而起，对永定区“山—水—城”一体的格局造成了破坏。因此，对城市进行建筑高度控制，对于山水城市的景观资源保护显得尤为重要。

1.2 眺望体系建立

以“显山露水”为目的，将天门山和澧水河作为重点控制对象，沿澧水两岸选取若干视点眺望天门山，建立眺望体系[9]，为张家界永定城区的重点组团——南庄坪组团、官黎坪组团和永定组团的高度控制提供依据。

1.2.1 视点的选取

建筑高度是政府对地块开发和城市建设所作的开发条件或控制内容，往往通过自上而下的方式确定结果，缺乏自下而上的反馈。因此，本文增加了民意视角下对视点的选取，通过问卷调查，获取大众意见，再结合专家视角综合选取视点。

（1）专家视角选点

选取视点的基本原则：

①开放性。眺望点是开放的、共享的，可充分利用的城市空间；

②可达性。可供大量人群停留，环境宜人，可自由来去和移动的空间；

③舒适性。能提高观者舒适度以有利于欣赏景观的场所，具有享受景观的空间条件。

根据选点原则，沿澧水两岸每400m为间距，沿河大致均匀地选取了5个眺望点，主要为人流集中、视线良好的公共空间。

（2）民意视角选点

通过发放问卷，向市民征集个人心中最佳天门山观景点。共回收100份问卷，其中有效问卷93份。对问卷进行数据统计和分析，选出大庸桥公园等5个眺望点。

综合专家意见和民众的意愿，对以上10个眺望点进行筛选，最终确定6个眺望点（图1）。

图1 眺望点与视线通廊位置

1.2.2 视线通廊的选取

为了沟通山水，实现景观渗透、山水城一体，结合现状预留了六条视线通廊，分别是大庸路、大桥路、教场路、北正街、迎宾路、泰鼎路以及观音大桥（表1）。

表1 眺望点位置一览表

2 永定城区天际线现状分析

2.1 “山”——山体天际线现状分析

以所遴选的视点为基础，进行现状踏勘，观察到核心组团天际线基本由人工因素——建筑物、构筑物构成，山体轮廓线现状如下：

（1）建筑轮廓线呆板、平直，与山脊线变化不协调

从澧水北岸古人堤公园南望天门山，会被河对岸水榭花都住宅建筑遮挡1/2山体，山体轮廓线基本保持完整，但建筑轮廓线变化较单一，缺乏趣味性，没有契合山脊线起伏，形成优美的山与城呼应的天际线（图2）。

图2 水榭花都-天门山-澧水南岸

（2）建筑间距过密，没有留出足够的空间廊道

建筑间距过密，阻挡了山水之间的视线通廊，难以实现“抬头望山，低头探水”的空间格局，如在澧水北岸基督教堂南望天门山，河对岸金域滨江住宅高层建筑则阻断了山水通廊（图3）。

图3 金域滨江-天门山-澧水南岸

（3）山体轮廓线被建筑遮挡，破坏了山体天际线的完整性和连续性

存在高层建筑局部甚至完全遮挡山体的情况，如在澧水北岸大庸桥公园南望五组坡，高盛澧园高层建筑群遮挡了部分山体天际线，山与城关系不明显，特色难突出（图4）。

图4 高盛澧园-五组坡-澧水南岸

（4）建筑体量突兀，与远处山体轮廓线形成强烈对比

从滨河路北望回龙山，河对岸永定组团老城区——逸臣建材广场和商会大厦建筑体量大、层次不齐，与山脊线对比强烈。呆板大体量的建筑与灵动自然的山水不相协调，与山体轮廓线呼应不足（图5）。

图5 逸臣建材广场-回龙山-澧水北岸

2.2 “水”——滨河建筑轮廓线现状分析

沿澧水两岸观测城市天际线，发现总体建筑缺乏变化，山水联系不够密切，相关滨水建筑现状问题如下：

（1）建筑与水岸间缺乏绿地、趣味公共空间

由于防洪的需求，澧水两岸形成了硬质的防洪堤岸，滨水空间的趣味性以及景观性均较差，阻碍了人与自然的亲近活动（图6）。

图6 未充分利用滨水空间

（2）滨水建筑高度整齐，建筑立面大同小异，城市天际线单调

澧水两岸建成区多为住宅建筑，立面造型设计相似，高度一致，整体缺乏特色，从而形成了乏味单调的城市滨水天际线（图7）。

图7 整齐单调的滨水天际线

（3）滨水已建成项目未进行严格的高度控制，对背景山体遮挡较多

建筑多以中高层为主，突破山脊线高度，对山体造成遮挡较多，使人身在山水间，却难望山之绿、水之蓝。

（4）大量建设高层建筑，滨水空间压迫感强

沿岸高层建筑压水，对水面造成强烈压迫感，水资源利用不充分，滨水空间紧张。

3 永定城区建筑高度控制体系构建

3.1 永定城区建筑高度控制分析框架

本文基于多因子分析法和综合视觉影响法，构建了空间基准高度控制潜力模型以及空间形态修正限制模型，并利用GIS工具将这两个模型进行叠加，形成适合永定城区发展的总体建筑高度控制分区，指导下一层次的控制性详细规划[10]（图8）。

图8 山水城市建筑高度控制研究框架

3.2 基于限制模型的永定城区建筑高度控制

现代山水城市的山水格局包括山体背景的轮廓线及滨水地区的岸线。为了保证山体轮廓线的整体性和连续性，应对遮挡山体的建筑进行弱化处理。因此，将建筑高度控制的限制模型归纳为山体形态显现、滨水空间营造两种控制要素，采用视觉分析方法[11]，确定各体系需控制的因子及其控制的具体内容，并根据相关的理论和实践经验确定控制条件。

3.3 基于潜力模型的永定城区建筑高度控制

为了确保一定的投资开发效益，避免土地资源的粗放使用，建筑高度的控制需要通过设定一个最低值来确保土地资源的集约化利用。另外，为了防止城市在经济驱动下无节制地高空生长，确保城市居民的生活质量和城市生态环境的可持续，还需要设定一个上限来对建筑高度的发展加以控制。

从城市整体空间关系出发，顺应城市发展的客观规律，通过地块发展潜力分析，实现建筑高度在宏观尺度上的控制。土地区位是指土地在空间上与其他事物的关系，土地区位的特性是土地空间性和地域性的重要表现，也是土地本身具有的重要基本特征之一，土地区位条件越好，土地经济价值越大，相应的建筑高度也会越高；道路交通是城市经济活动的联系纽带，也是城市发展的根本性条件，区域的交通越发达，越能吸引社会经济活动驻足，建筑高度也会相应增高；公共服务设施越完善、生态环境越好，土地开发利用价值也越大，建筑高度也会越高。

因此，通过文献论证与经验总结[2，12-14]，本文选取了土地区位、道路交通、公共服务设施、自然生态四类要素作为一级因子以及土地价格等10类二级因子作为分析要素。用AHP法确定各因子权重，拟从这四方面构建建筑高度潜力模型。

3.3.1 AHP法

AHP法（层次分析法）是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。该方法自1982年被介绍到我国以来，以其定性与定量相结合处理各种决策因素的特点，以及系统灵活简洁的优点，迅速在我国社会经济各个领域，如城市规划、能源系统分析、经济管理、科研评价等得到了广泛应用。

3.3.2 建筑高度潜力模型单因子及权重计算

（1）在深入分析问题的基础上，将决策的目标、考虑的因素和决策对象按相关关系分为最高层、中间层和最低层，构建了层次结构模型。

（2）通过各因素之间的两两比较，确定合适的标度，采用1—5分标度法，结合专家打分最终得到判断矩阵。其中，元素i和元素j的重要性之比：aji=1/aij。

（3）利用判断矩阵计算各因素对目标层的权重。

首先，将每一列向量归一化：

利用所求得的λ进行一致性分析，CR＜0.1，说明数据通过一致性检验，判断矩阵构造合理。具体建筑高度潜力模型单因子权重见表2。

表2 建筑高度潜力模型单因子及权重

3.4 潜力模型下城市总体高度分区图

（1）划分地块

为了获得有意义的评价结果，本研究遵循与控制性详细规划地块划分尽可能协调一致的原则，以支路网为边界，划分研究地块单元，进行因子评析。

（2）因子评价内容

首先，需要对单个地块进行打分，为避免不同因素的作用结果不同，导致之后的叠置分析难以进行，各单项得分以统一的1—5的分值进行打分。

在土地区位方面，选择土地价格与用地性质作为二级因子。一般情况下，土地价格越高，建设高层建筑的可能性越大；用地性质方面，商务用地与居住用地建筑高度较高，而公共管理与公共服务设施用地建筑高度较低。

在道路交通方面，选择道路可达性与公交可达性作为二级因子。地块周边路网越密集、道路等级越高则道路可达性越好，距离交通枢纽越近则公交可达性越好，相应的地块经济价值则越高，越适宜建设高层建筑。

在公共服务设施方面，越靠近区域中心，设施利用效率、便捷性越高，周边地块建筑高度也越高。

在生态环境方面，选择高程、坡度、坡向、地形起伏度、水文状况作为二级因子，越靠近生态敏感区建筑高度越低。

综合各项因子的影响，将各地块评分结果与相对应的因子权重值进行加和计算，最终所得的加权分值即为该地块建筑高度控制的多因子综合评价得分。

最后，基于多因子综合评价结果，结合研究区现状和发展目标，将数据分布划分不同等级。对应分值越高，高层建筑建设的动因越大，反之越小，得到综合因子评价图（图9）。

图9 潜力模型建筑高度控制

利用GIS分析工具，得出上述潜力模型建筑高度控制方案：张家界市主城区高度由组团中心向外逐渐降低，由山体向外、水体向外逐渐升高。其中，较高的建筑主要分布在永定组团南部、南庄坪组团中部以及官黎坪组团北部。

3.5 永定城区总体建筑高度控制

运用GIS，将限制模型和潜力模型高度控制结果进行叠加，在重叠区域取最小值，并与张家界市土地利用总体规划进行叠加分析，最终得到张家界市永定城区总体建筑高度控制分区模型（图10）。下一阶段控制线详细规划则可根据地块内部建筑高度差异进一步细分。

图10 张家界永定城区总体建筑高度分区

分析可知，建筑高度整体趋势由水体向外逐渐降低，越靠近山体越低，在组团中心附近较高。而低层建筑应该靠近子午坡与回龙山公园一侧，高层建筑多分布于南庄坪南侧区域与官黎坪组团火车站东侧区域。

4 永定城区建筑高度控制优化策略

4.1 “显山”——山体形态显现

永定区主要的山体景观是天门山系延绵的山脊线，因此要保证其在城区重要的开敞空间观景不受影响，创造优美的天际线。这些开敞空间主要包括城市重要的公园广场、门户空间及主要的景观大道。视点选择应结合专家意见与民意调查，以达到城市高度控制上下共识的效果（表3）。

表3 天门山主要视点及其控制原则

对山体景观的视线控制，应保证山体背景在控制区域内能够相对完整。由于自然山体山脊线曲折多变，视线不可能仅仅停留在一个高度，而应该随山脊线高度的变化而变化，研究引入视觉影响模型[1]，并借助GIS天际线分析工具，模拟观测者视野中的山脊线，动态控制建筑物对背景山体的遮挡程度，从而推算允许建筑 高 度 值[12，15]。

根据摄影原理，当观测物在垂直方向比重超过2/3，则可以推测该物体全貌。基于此，研究确定选取山体上部的1/3为山体轮廓线的保护区，建筑高度控制区为山体下2/3部分的开发建设区域（图11）。对于城市标志性建筑可适当调整。

图11 视觉影响模型原理

在GIS中利用地形数据、土地利用数据、道路数据、视点数据建立3D分析模型。（1）利用天际线分析工具，计算出眺望点能观察到的可视区域范围，并生成该点观测到的天际线。（2）根据张家界永定组团、官黎坪组团以及南庄坪组团周边的山体环境，确定从视点眺望山体的保护范围，并将模拟得到的山脊线高度下调1/3，确保城市背景轮廓线连续完整，再次根据眺望点和山体高度控制线生成景观视线控制范围内的高程值。（3）根据视点和山体高度控制线，生成整体视线控制范围内的高程值。（4）将视线控制面板转换为栅格数据，从待测地块的当前栅格高度值中减去视线控制面栅格高度值，得到控制地块的建筑控制高度。（5）将多个控制视点的最小值进行叠加，得到完整城市山地景观视距内建设用地建筑高度控制值（图12）。

图12 限制模型下建筑高度控制

由于山高的变化和地形的起伏，以及各眺望控制要求的差异，各地块建筑高度控制值不同。通过综合叠加的山体景观视线建设高度可以看出，通廊视域内，由山体至河岸建筑高度逐渐降低，靠近山体的建筑高度较高。

4.2 “露水”——滨水资源保护

张家界市是一个沿澧水发育的带型城市，市域水系以澧水和溇水为主，张家界市城区共有八大组团和一个功能新区，均沿河布局，澧水作为张家界市的纽带，联系八个组团，是永定区重要的水资源。本文从两个方面对滨水建筑进行高度控制：（1）澧水沿线建筑高度控制，拟形成梯台式关系；（2）对城市核心区的滨水建筑进行高度控制，以形成优美的天际线（图13）。

图13 滨水建筑与河道宽度的关系

4.2.1澧水沿线建筑高度控制

在滨水通廊保护中，要注意两岸建筑与河道宽度的尺度比例控制。研究表明，当H/D比值为1/4～1/2时，天际线感知最为强烈，多为河道岸线[16]。澧水河是一条非常重要的生态廊道，因此，本文将按照河道岸线控制两岸建筑高度，即H/D比值为1/4～1/2，形成梯形的建筑关系。为保证滨水景观的通透性和层次性，首排建筑高度不超过12m，滨水空间的建筑群布局不宜过密，以实现水资源的共享[17]。

4.2.2 天际线控制图

分别计算极大值点与两侧极小值点之间水平距离△L左、△L右，以及左右极小值点与该极大值点的天际线上高度的差值△H左、△H右，△H/△L值更加直接反映出标志性建筑的显著程度[18-19]，这是计算标志性建筑在天际线上显著程度的指标。当△H/△L的折角θ为25°～30°时，天际线曲线的曲度较小，整体表现出较为平缓的节奏，给人一种横向缓慢舒展的感觉，较为适合老城风貌区；当天际线折角θ为45°～60°时，天际线整体曲线的曲度较大，整体表现为急促的态势，给人一种向上的冲力，较为适合展现新城蓬勃向上的意象。永定组团为老城区，天际线折角θ在25°～30°为宜，而南庄坪为新城区，因此天际线折角θ处于45°～60°为宜。根据这两点规则，进一步细化老城区和新城区的建筑高度（图14）。

图14 滨水范围的高度控制

5 结语

城市化进程日益加快带来了一系列问题，美化城市人居环境、打造独特的景观特色成为人民群众的美好生活追求。这要求城市建设的空间发展模式由外延粗放扩张转向内涵品质提升。本文在“显山露水”城市高度控制理念指导下，基于城市的发展潜力与重点景观要素控制，以张家界永定城区作为研究对象，利用视线综合模型与因子分析法，构建潜力模型与限制模型。一方面，对传统限定区划内建筑高度严格控制，另一方面，为综合考虑城市未来建设发展提供动态弹性指标，提出既适应永定城区发展需求，又能形成丰富城市轮廓线的城市总体建筑高度策略。但由于城市建设极其复杂，受到多样因素的影响，本文在构建相关因子指标及确定山体保护范围等方面仍存在一定的局限与不足，未来还需要更丰富的研究和实践来进一步完善。