城市设计的美学与科学

王辉

0 引言

建筑与城市设计类学科发展经历了从传统重视历时与规范性，到现代重视共时语言的客观描述与主体表述，再到当代视野拓展后的多维系统分析的演变趋势。在城市设计实践与研究中，人们也从传统关注物质空间形态的完善，发展到强调空间、社会、生态等多要素综合品质的整体创造。

这一趋势既源自于当代城市现象问题复杂度的不断提升，同时也得益于人们的科学研究与实践能力的逐步发展。在认识与方法层面，城市复杂系统成为阐释城市空间状况的基本关键词，城市设计与研究也越来越重视技术领域的综合性与复杂性，有着鲜明的强调向外拓展、注重实证与交叉的科学性特征。另一方面，建筑与城市设计工作一直在为人们的空间环境构想理想目标与行动方案，其中一项重要内容就是关于空间美学价值的评价与创造，设计美学也是设计类学科的一项核心议题。

21 世纪以来，全球人居环境的各种共性问题不断凸显，同时信息技术等各种新技术带来了人类生存状态与生活方式的急剧变革。面向未来，城市设计需要成为一个更为完整的系统，其中既涵盖了美学这一传统内核问题，又要借助新科学技术进行拓展与挖掘。我们需要使理性形式获得感性内容，使潜能变为实在；又要使感性内容或物质世界获得理性形式，令千变万化的客观世界呈现出和谐的法则[1]。这既是新阶段城市设计学科价值论及方法论等基础理论再建构的需要，同时也是未来以人为中心的美好城市环境建设的需要。

从这一视角出发，笔者以城市设计的美学与科学为题进行了一系列探索，下面就从基础理论框架以及技术与机制这两方面进行简要介绍。

1 理论框架

城市美学理论是城市设计的基础理论，主要研究城市空间环境之美以及相关审美活动的基本规律。笔者在《城市美学》一书中系统构建了城市美学的理论框架（图1），围绕城市“美”这一核心问题，城市美学理论有客体、主体、历史、形式、创造5 项内容，它们共同构成了城市美学的研究框架[2]。

1 《城市美学》封面，引自参考文献[2]

首先，城市美的对象具有多样性与综合性，其中既包括文化、技术等内在影响要素，也包括自然山水、开敞空间、建筑等多种外在客体对象，我们需要从审美活动相关的角度厘清城市审美要素系统。其次，城市之美由人来认知并进行审美活动，我们需要研究人们如何感知城市空间并形成审美认识。再次，城市之美是随着时代发展逐渐形成的，我们需要关注城市美的历史发展、挖掘城市美学特征演化的内在机制。另外，城市之美与艺术形式相关，在满足形式美基本规律的同时也有着自身的形式逻辑，我们需要将主客观相统一剖析种种形式规律。最后，城市美的形成需要不断的实践创造，其中离不开专业工作者、管理部门、社会公众等多元主体的共同创造，我们需要综合多技术手段系统梳理实践方法。

如果以“城市之美”为中心向四面辐射就会产生不同性质的研究：向下指向“形式”是城市美学外在表现规律与形式逻辑的研究；向上指向“历史”是城市美学内在发展机制的研究；向左指向“客体”是承载城市审美的客体要素系统的研究；向右指向“主体”是感知与心理审美机制的研究。上述4 个方面构成了十字形的理论框架，同时它们又共同作用于城市之美的设计创造。因此，形式规律、历史机制、客体系统、主体认知与实践方法共同构成了城市美学的理论体系（图2）。

2 城市美学的框架体系

2 技术与机制

在建构城市美学理论框架基础上，笔者团队针对城市空间客体、主体认知评价等问题展开深化研究。结合近年来计算机等新技术的快速发展，我们希望能将美学与科学、学科内与外相融合，针对城市设计中的科学原理与方法创新技术路径，特别是对新数字技术方法与内在机制进行探索，下面就从3 个方面简要介绍近几年的一些工作。

在城市空间客体测评方面，我们对多源数据、计算机视觉方法如何应用于城市空间评估及设计进行了探索，从沿街建筑立面质量、街道建筑界面连续性等对城市空间品质具有重要影响的指标入手，开发了可用于城市街道建筑风貌评估的机器学习技术方法。另外我们还探索研发了针对城市街道空间客观指标的大规模测评技术工具（图3），目前已可实现对多项指标的自动测评。

3 应用机器学习技术实现对城市街道风貌大规模评估

在主观审美认知评价方面，我们展开了基于社交媒体的城市空间审美调查，研究以微博一年200 多亿条推文为数据基础，以城市道路与地铁站点片区为分析对象，对媒体数据中与各个道路、站点同时出现的体验认知词汇以及频次进行了分析。另外我们搭建了城市街道空间大规模评价的众包调查网站，随机抽取筛选国内主要城市中心城区数千张街景供大众评选打分，网站于2020 年底上线以来已收集生成数万条数据，为解析主观审美评价机制提供了基础（图4）。

4 通过众包调查网站对人们城市空间审美机制进行解析

在城市空间与多要素耦合机制方面，我们针对城市空间出行行为以及空间品质对出行影响效应展开研究，研究城市街道空间品质要素如何对市民的交通出行方式、出行距离以及小汽车总驾驶里程产生影响（图5）。另外，我们对城市空间传染病传播机制进行了探索，对全球7 个国家900 余座城市随时间变化的传染系数与场所防控政策进行了梳理，尝试分析了各类城市活动场所对疫情传染系数的影响。

5 通过大数据对城市出行行为进行基础分析

3 结语

有关美学与科学的种种辩证关系如形象与抽象、想象与概念、直觉与理智等一直是人类思维体系的重要内容，两者的交融必将为人们探索未来城市设计提供新的可能性。笔者也希望本文能引发更多的研究与讨论，通过这些探索实现对于未来城市设计学科的再定义，并以此来回应不断出现的新需求与新问题。□