李一霏 刘源

摘要：参数化解析的道路肌理特征参数可用于后续指导乡村规划建设，更好地延续乡村空间形态特征。因此，本文区别于传统分析方法，基于CityEngine平台的道路生成模块，从原始道路肌理提取其特征参数并重构，对比原始路网和新生成路网。本文将村落道路肌理通过量化的方式进行解析与重构，并分析其相似度与合理性，旨在以量化的研究方法为乡村规划设计提供参考。

关键词：参数化;传统村落道路;肌理解析

中图分类号：TU982.29                    文献标识码：A                  文章编号：1004-9436（2021）17-0-04

乡村道路作为重要的乡村公共空间，与乡村的发展有着紧密联系。适宜的道路界面能够创造优良的公共环境，提升乡村形象与活力，合适的街道尺度能够有效提升交通水平，提高通勤效率[1]。

近年来，随着乡村振兴战略的实施，许多村落传统特色消失，特色文化村落持续减少，带来了如乡村特色历史文化被破坏、地域性特色消失等一系列问题。回顾过往研究，发现传统的研究方法与设计理念存在局限性，主要体现在两个方面：一是研究方法多是从感性层面出发的定性研究，且容易将城市设计的理念复制到乡村更新改造的实践中;二是各类研究方法多是立足于挖掘乡村历史文化的语言描述，缺少精确的量化表现，无法定量描述和演绎乡村空间肌理特征，难以延续村落传统的肌理特征[2]。与此同时，地理信息系统与参数化设计软件的开发与普及为量化研究村落空间机理提供了有力的技术支撑，将数据与地图相结合的图示化表达方法能使村落在发展过程中形成的空间肌理特征规律更为直观地呈现出来。

本文基于Openstreetmap（一款由网络大众共同打造的免费、可编辑的地图服务，以下简称“OSM”），配合CityEengine（以下简称“CE”）软件平台的道路肌理生成模块，以乡村道路肌理为切入点，以湖北黄石管山村为例，对乡村道路肌理进行解析与重构，更加细致地掌握乡村道路肌理的规律、形态和特征，为乡村规划设计提供新的思路。

1 概述

对乡村道路肌理的解析与重构有利于更加細致地把握乡村道路肌理的特征，深入解读道路肌理特征的规律，并为乡村规划设计提供翔实的数据参考。具体技术流程如下。

第一步，基于OSM地图道路编辑功能，依据地图信息编辑管山村整体道路，并与调研所得的村庄原始道路肌理图对比，以提高准确度。

第二步，对提取的整体路网进行预处理，剔除路网中的杂余信息，采取包括依据调研信息设置同一路段宽度、对曲线道路的直线化拟合等优化措施。

第三步，解析。从提取的原始道路肌理中选定能够反映各自道路肌理特征的参数项，并从原始路网中提取出各个参数项的参数值。

第四步，重构。将提取的各参数项的参数值代入CE平台内的道路生成模块，由其生成新的道路肌理。

第五步，对比。将新方案与原始乡村道路肌理进行比较，若相似度较高，则证明重构的道路肌理在较大程度上继承了原有的乡村道路肌理特征，得出的参数及规则可以应用于对此乡村的规划设计。

流程如图1所示。

2 应用研究

我国的乡村地域分布广泛，村落空间形态也因地势不同而复杂多变。其中高原、丘陵等地区的村落因复杂的竖向条件难以准确把握其道路形态，且与地势平坦地区村落的参数化研究具有一定的差异[3]。参数化研究方法更适合对城镇进行分析与模拟，因此，本文选择的案例是位于地势相对平坦的区域且具有一定城市化特征的村落。

本文选取的案例村落位于湖北省黄石市下陆区北面，该村现有302户，共1 300人，村落地势平坦，至今已有近700年的历史，村内仍完整地保存着古祖堂、古井、古庙等十几处历史遗迹。村内三洼水池与东侧山泉溪水交相辉映，村后以东方山为屏障，整个村落依山傍水而生。村内道路经过多年变迁，尤其是20世纪60年代至今，受城市化影响，道路布局形式逐渐向类似城市化的布局形式演变，路网组成逐渐规律，但整体上仍延续古代的道路肌理特征，具有相当高的历史文化价值与研究价值。

2.1 管山村道路现状肌理的提取与优化

实地调研发现，多年来村民自主建设形成的乡村道路，未经过现代规范化的规划设计，在参数化表达中存在一些问题，难以进行计算机模拟（见图2）。

因此，为方便后续代入CE平台的需要，在从OSM提取管山村路网信息的过程中需要对管山村的单体道路、道路交叉口和整体路网三个方向预先进行优化处理。在优化处理过程中需要恪守两个基本原则：一是不宜对现状道路肌理做过大改动，避免在此过程中丢失其肌理特征;二是使其方便进行计算机模拟。

2.1.1 单体道路的优化处理

单体道路从以下两个方向进行优化处理：一是对单体道路进行规整化处理，OSM中对单体道路的编辑存在一些属性字段约束道路的形成，本文对导入CE道路模块产生影响的主要是“要素类型”和“车道数目”，两者直接决定了导入CE中道路的宽度。其他字段与本文所述无关，此处不作赘述。根据调研所得，在“要素类型”中将管山村车行道路定义为小型/未分级道路，巷道定义为“步行道路”，并在“车道数目中”将车行道路的车行道数量定义为1。二是以交叉口为节点，将道路拆分为各个直线路段。

2.1.2 道路交叉口的优化处理

道路交叉口从以下两个方向优化处理：一是调整异形的交叉口，编辑交叉口处多余的部分，使其相对平整;二是合并两个距离太过靠近的交叉口（见图3）。

2.1.3 整体路网的提取与优化

在OSM中根据单体道路和道路交叉口的优化处理方法对管山村道路进行编辑，最终提取整体路网肌理（见图4）。

2.2 管山村道路肌理参数化解析

传统的道路分析方法是从道路的宽度、长度、交叉口、偏角等指标对道路进行解析，而参数化则是在这些指标下将其进一步细分为若干个参数项。每个参数项的参数值反映整体路网的某一部分特征，把所有参数项结合起来，就组成了完整的路网生成规则，生成与其对应的整体路网。后续在CE中的参数化重构则是依托于这些参数项，将这些参数项的参数值代入CE内置的道路生成规则，生成新的路网方案。

2.2.1 道路肌理类型特征

CE提供了三种基本的路网类型，分别用参数ORGANIC（有机型）、RASTER（方格型）、RADIAL（放射型）表示。乡村的整体路网类型基本可以通过这三种参数单独或互相配合形成（见图5）。根据现状，将管山村整体路网定义为“ORGANIC有机型（主）+RASTER方格型（次）”路网。

2.2.2 道路肌理中心分布特征

此处的道路肌理中心并不是传统意义上整个村落布局的中心点，而是指代道路密度相关的参数，在CE中以参数项“开发中心首选项”进行调整，参数越高则道路中心越多、密度越大，参数越少则道路中心越少、密度越小，且离中心越远，道路密度越小（见图6）。

2.2.3 构建道路肌理参数集及参数提取

参考CE的道路生成模块将整体路网机理分解为整体路网、街道参数和交叉口参数三个子集合，根据道路生成需要，在三个子集合下进一步细分为各项控制参数项，并从管山村原始道路肌理图中根据CE道路生成模块所需参数项提取各项参数值（见表1）。

2.3 管山村道路肌理参数化重构与比较

实地调研发现，管山村内部河道、街道、巷道、民居院落之间形成了典型的方格状“井”字形道路肌理，这种肌理的形成源自该村地域系统中的自组织体系，是沿着东方山道路和村内水系流向自发生长出来的，与地理环境、自然条件、民俗生活等密切关联。

2.3.1 管山村道路肌理参数化重构与优化

道路肌理的重构是将前文道路解析过程中获得的各个参数项的参数值代入CE中的道路生成模块重新生成新的路网。重构的目的是构建出兼具原始道路肌理特征又更符合现代生活需求的路网。

重构所使用的参数是基于上述原始道路形态提取的，而这些参数就是原始道路肌理的量化表现，蕴含着原始道路肌理的特征，原始的道路肌理特征则反映该村的文化习俗、社会制度、生活方式等，为佐证道路肌理参数化重构的合理性提供了理论依据。

在保留管山村内沿水系道路和边界的前提下，将解析所得数值代入CE道路生成模块，形成新的管山村整体路网方案。然后对生成的路网方案进行手动优化，主要以保留村内道路的原真性以及不占用历史遗留区域为原则，适当连接支巷、次巷，使道路肌理更加清晰，最终得到新的管山村路网（见图7）。

2.3.2 比较分析

为比较分析原始路网和新路网的相似度，选取路网密度、道路交叉口密度、路径密度、道路网格平均值四项指标，通过计算比较四项指标的相似度衡量两个路网的相似度（见表2）。

重构的道路肌理与原始道路肌理在各个评价指标上具有比较高的相似度（综合相似度为84.90%）。在道路密度、网格尺度、整体走势等方面继承了原始道路的形态肌理。与原始道路相同，大多呈现出“井”字形的路网肌理，道路布局基本以村庄边界为准，整体走势或垂直于靠东方的山道路，或垂直于右边水系，各个方向的路网密度基本一致，形成的网格尺度也比较宜人。在路网密度相似度较高（92.80%）的基础上，降低了交叉口密度（相似度60.74%），改善了发展过程中原始道路因缺乏统筹规划而出现的不连贯和杂乱的问题，使重构的新路网明显比原始路网更具整体性和连贯性。

3 结语

虽然CE的道路生成模块已经能由一系列控制参数生成对应的道路肌理，但还存在一些不足，如案例村落中存在水系，而CE道路模块中缺乏对水系和道路关系的控制，并且目前只能控制道路的宏观形态，难以捕捉道路细部形态，如人行道的高度、路牙石、道路中央隔离带、路灯等。

传统乡村的保护传承与更新改造正如火如荼，其中也面临着种种困境。基于原始乡村肌理特征参数化解析与重构的方法是当前解决乡村建设中传统空间形态特征丢失问题的一个尝试，能够使规划过程更为高效、便捷，依靠参数快速生成的模型能够为规划设计及时提供大量的参考方案，进而提高规划效率，增強规划成果的科学性与合理性。相较于传统的研究方法，参数化解析获得的特征与数据使乡村道路肌理的修复与更新变得更加有据可循，但却缺乏与乡村规划更深层次的结合。现阶段，乡村规划设计更多的还是起到辅助性作用，需要与传统的研究方法相结合才能落实到实践中去。美丽乡村建设是一个复杂的命题，参数化的方法实质只是一个技术工具，可以将村落的空间形态特征通过参数化量化解析并演绎出来，但如何合理地将感性层面的特征，如乡村文化、生活习俗等非物质特征解析成科学、量化的参数化语言，并通过计算机更加准确地表达和阐释出来，是未来在实践过程中需要研究的方向。

参考文献：

[1] 张春霞，过伟敏，谢金之，等.基于参数化技术的城市历史街区空间肌理重构——以南京荷花塘为例[J].装饰，2019（3）：80-83.

[2] 胡小勇.历史文化村落空间形态的参数化保护与规划探索研究[J].建筑与文化，2018（12）：138-140.

[3] 童磊.村落空间肌理的参数化解析与重构及其规划应用研究[D].杭州：浙江大学，2016.

作者简介：李一霏（1979—），男，湖北武汉人，硕士，副教授，研究方向：环境设计。

刘源（1993—），男，湖北武汉人，硕士在读，系本文通讯作者，研究方向：环境设计。