燕語(yǔ)風(fēng)吟—基于城市化下樓燕行為變動(dòng)機(jī)理的共生局環(huán)境生態(tài)重塑 | 2019LA先鋒獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品

獲獎(jiǎng)作品信息

作品題目：燕語(yǔ)風(fēng)吟—基于城市化下樓燕行為變動(dòng)機(jī)理的共生局環(huán)境生態(tài)重塑

參賽作者：李思良、郭濤濤

指導(dǎo)教師：吳博  王晶

畢業(yè)院校：西安科技大學(xué)

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，西安市的城市規(guī)模日益擴(kuò)大，人類與生態(tài)環(huán)境的沖突愈發(fā)突出，前些年在西安鐘鼓樓每年春夏季都可以看到樓燕的身影，近幾年來，城市生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)，加之人們對(duì)古建保護(hù)意識(shí)的提高，對(duì)鐘鼓樓安裝了防鳥網(wǎng)，使樓燕棲息地破碎化,物種受到威脅，生態(tài)環(huán)境逆增長(zhǎng)，城市也因?yàn)槿丝诘臄U(kuò)張承載力變大，整體人居質(zhì)量下降，區(qū)域活力逐年下降。

構(gòu)建景觀安全格局變得尤為重要，提供可供樓燕生存的棲息空間，解決人居環(huán)境的潛在威脅，是本次設(shè)計(jì)的重中之重。因此如何建立景觀生態(tài)安全格局，如何提出策略性設(shè)計(jì)，如何從宏觀，中觀，微觀三個(gè)層面對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行分析顯得尤為重要。

設(shè)計(jì)重點(diǎn)是將破碎化的樓燕棲息地與敏感的人居環(huán)境聯(lián)系起來，通過對(duì)棲息地的重構(gòu)，原本空間記憶點(diǎn)的聯(lián)合組鏈，泰森多邊形的鄰域網(wǎng)絡(luò)疊加，景觀多解框架的循環(huán)驗(yàn)證，同時(shí)在兩塊不同的區(qū)域進(jìn)行理念的滲透，構(gòu)建人居、生態(tài)、古建保護(hù)三位一體宏觀保護(hù)策略。

微觀上利用空間行為設(shè)計(jì)，歸納不同的人類與樓燕的功能需求，設(shè)計(jì)出能夠在同一空間中共同進(jìn)行協(xié)調(diào)合作的行為特征。同時(shí)結(jié)合樓燕的仿生裝置，在為樓燕提供一個(gè)活動(dòng)與棲息場(chǎng)所，最終目的達(dá)到人燕共生格局重塑。

▲規(guī)劃總平面，闡述區(qū)域的整體結(jié)構(gòu)

▲斯坦尼茨的景觀多解框架的應(yīng)用

^{▲區(qū)域場(chǎng)地的現(xiàn)狀分析}

詳細(xì)說明：

總體設(shè)計(jì)理念：

西安特殊的人文條件與歷史條件構(gòu)成了我們整個(gè)設(shè)計(jì)的理念，我們以“人居環(huán)境”“生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)”“文物遺址保護(hù)”三個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)來作為我們的整體規(guī)劃理念，最終的目的是構(gòu)建人燕共生棲居生態(tài)環(huán)境格局的重建，將古城區(qū)內(nèi)（城墻內(nèi)）定義為“人居環(huán)境”+“文物遺址保護(hù)”，將浐河灞河片區(qū)定義為“人居環(huán)境”+“生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)”。

^{▲古城區(qū)域方案疊加決策模型即總平面圖}

^{▲浐河灞河區(qū)域方案疊加決策模型即總平面圖}

^{▲古城區(qū)域方案A2,方案A3,方案A4效果圖展示}

宏觀規(guī)劃理念：

以城市用地條件為基礎(chǔ)，利用GIS城市用地性質(zhì)而產(chǎn)生的阻力面與各類用地性質(zhì)下樓燕生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的打分值進(jìn)行樓燕的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)，后通過各類用地的對(duì)樓燕的打分值，最終確定樓燕的棲息地“源”，然后利用土地評(píng)價(jià)對(duì)樓燕的阻力面，來確定樓燕的遷徙廊道。通過古建景區(qū)的興趣點(diǎn)進(jìn)行泰森多邊形的疊加，形成了總規(guī)劃設(shè)計(jì)。

中觀景觀規(guī)劃理念：

從變化區(qū)域的多解框架角度出發(fā)，分析兩塊區(qū)域的矛盾，進(jìn)行歸納總結(jié)。將多解步驟分為表達(dá)模型，過程模型，評(píng)價(jià)模型，改變模型，影響模型，決策模型等六個(gè)模型。一共進(jìn)行三個(gè)階段，第一個(gè)階段：范圍的描述，第二個(gè)階段：明確方法，第三個(gè)階段：執(zhí)行方法。通過反復(fù)的驗(yàn)證在每塊區(qū)域得到多種解決方案，在區(qū)域內(nèi)再次細(xì)分地塊，然后采用方案疊加的方法對(duì)每塊區(qū)域提出策略性設(shè)計(jì)。

微觀景觀設(shè)計(jì)理念：

通過研究樓燕的行為變動(dòng)機(jī)理與人類的行為變動(dòng)機(jī)理進(jìn)行空間行為模塊的設(shè)計(jì)，比如在某一限定空間中樓燕的覓食，飛行，捕食等行為與人類的活動(dòng)，休息，學(xué)習(xí)等行為學(xué)的契合點(diǎn)而構(gòu)成了限定空間。在景觀設(shè)施的設(shè)計(jì)上，通過研究樓燕的行為特征從而設(shè)計(jì)了供樓燕活動(dòng)的裝置，裝置可以依附于建筑外立面，電塔，橋洞等。

^{▲古城區(qū)域方案A1,方案A3,方案A4效果圖展示}

^{▲浐河灞河區(qū)域方案B1,方案B2,方案B5效果圖展示}

^{▲浐河灞河區(qū)域方案B3,方案B4效果圖展示}

^{▲樓燕巢穴仿生裝置展示}

區(qū)域理念的滲透

通過對(duì)適合作為三個(gè)理念的承載區(qū)域進(jìn)行歸納總結(jié)，別提出改造思路。

（1）城市化下生態(tài)時(shí)間動(dòng)態(tài)與景觀空間異質(zhì)性對(duì)樓燕行為機(jī)制的影響問題

針對(duì)西安城市化下生態(tài)時(shí)間動(dòng)態(tài)與景觀空間異質(zhì)性對(duì)樓燕行為的移動(dòng)、攝食、交配、生殖、捕食和躲避等行為學(xué)問題現(xiàn)狀分析，對(duì)不同的時(shí)間動(dòng)態(tài)與空間格局進(jìn)行評(píng)估,找出樓燕行為機(jī)制與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系及樓燕作出的相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)，著重考慮高敏感環(huán)境下的彈性應(yīng)對(duì)能力。

（2）棲息地破碎化下的景觀連接度重構(gòu)即樓燕行為遷移廊道重構(gòu)

對(duì)城市化導(dǎo)致樓燕棲息地景觀破碎化問題進(jìn)行分析，深入剖析棲息地因景觀破碎化而引起的景觀連接度降低，利用空間句法概念對(duì)景觀連接度進(jìn)行準(zhǔn)確合理并且有意義的量化和評(píng)價(jià),是得適用于多個(gè)尺度。物種行為和景觀連接度之間的關(guān)系就如同過程和格局間的關(guān)系，景觀連接度應(yīng)屬于物種行為和景觀格局的雙重屬性。

（3）人類干擾引起的樓燕生理機(jī)制與行為變動(dòng)機(jī)制問題

對(duì)人類干擾引起樓燕生理機(jī)制與行為機(jī)制變動(dòng)進(jìn)行問題分析，研究樓燕對(duì)干擾的適應(yīng)性，分析樓燕生理與行為變動(dòng)機(jī)制來確定干擾因子，通過控制與調(diào)節(jié)干擾因子來創(chuàng)造衡量空間，同時(shí)誘導(dǎo)樓燕耐受性增加。改善種群結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、景觀空間異質(zhì)性。

（4）景觀生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)格局內(nèi)部棲居地單元的彈性構(gòu)建

研究景觀生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)格局內(nèi)部棲居地單元的彈性構(gòu)建的具體空間結(jié)構(gòu)與不同時(shí)空尺度內(nèi)的不同構(gòu)建方法，對(duì)棲居地單元的生境進(jìn)行研究，找出適合人燕共生棲居格局，在空間形態(tài)中注入活力因子，來激發(fā)人活動(dòng)的興趣和樓燕的行為動(dòng)機(jī)，從而激發(fā)棲居地單元的空間質(zhì)量并煥發(fā)新的活力和生機(jī)感

（5）人燕“空間-行為”互動(dòng)在大、小尺度的復(fù)合關(guān)系

場(chǎng)地土地利用數(shù)據(jù)分析

文章關(guān)于城市用地?cái)?shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云的遙感數(shù)據(jù)，導(dǎo)入至GIS中進(jìn)行了土地覆被的模擬，從而得到土地覆被圖紙。

西安市區(qū)域樓燕棲息空間特征

自1987年起西安市城市人口劇增、城市不斷擴(kuò)張，建筑覆蓋率不斷增加，不停地?cái)D壓樓燕的棲息空間，通過土地利用shp對(duì)各類用地信息給出了實(shí)用于樓燕的生態(tài)打分機(jī)制，進(jìn)行評(píng)價(jià)值打分，通過打分表，對(duì)原本的屬性表進(jìn)行賦值，利用歐成距離評(píng)測(cè)得出樓燕的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)圖紙，樓燕的習(xí)性均參考關(guān)于樓燕行為學(xué)的國(guó)內(nèi)外論文與文獻(xiàn)，從而確保數(shù)據(jù)的可靠性。

變化區(qū)域的多解規(guī)劃的應(yīng)用

景觀多解框架可以對(duì)未來的發(fā)展是比較容易預(yù)見的，對(duì)長(zhǎng)期規(guī)劃來說也不會(huì)出現(xiàn)什么問題，主要是針對(duì)未來土地利用和土地覆蓋來設(shè)計(jì)多解規(guī)劃方案，方法利于操作，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，沒有那么復(fù)雜。

泰森多邊形鄰域距離的應(yīng)用

本次設(shè)計(jì)將景區(qū)古建點(diǎn)作為興趣點(diǎn)，在GIS中使用了泰森多邊形工具，因?yàn)楣沤c(diǎn)位具有樓燕的空間記憶性，生成的泰森多邊形網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)興趣點(diǎn)距離所在的邊上都具有等距的作用，方便進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)內(nèi)容

針對(duì)兩片區(qū)域，運(yùn)用景觀規(guī)劃多解框架進(jìn)行循環(huán)驗(yàn)證及說明，尋找區(qū)域內(nèi)的價(jià)值與問題，在變化模型中提出相對(duì)應(yīng)的問題與機(jī)會(huì)，在同時(shí)考慮影響模型的干擾，最后提出每塊場(chǎng)地的決策模型（方案），在每大塊區(qū)域中，再次選取500m*500m的區(qū)域進(jìn)行方案的疊加。

場(chǎng)地背景

1.古城片區(qū)（城墻內(nèi)）：用地緊張，城區(qū)面積較小，古建數(shù)量多，樓燕棲息地資源豐富，但是古建損壞較為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)采取保護(hù)措施，因此導(dǎo)致樓燕的棲息環(huán)境破碎化，樓燕生存空間衰減。

2.浐河灞河片區(qū)：生態(tài)環(huán)境良好，但維護(hù)差，生態(tài)環(huán)境未良性循環(huán)，區(qū)域內(nèi)城市擴(kuò)建速度快，土地利用出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，生物多樣性受到考驗(yàn)，浐河兩側(cè)的綠化維護(hù)不足，樓燕的棲息空間受到考驗(yàn)，棲息地規(guī)模逐年小量化。

設(shè)計(jì)手法

以共建樓燕人居共生環(huán)境為目標(biāo)，通過對(duì)兩塊場(chǎng)地的分析，利用景觀多解框架的多解分析模式進(jìn)行分析，在古城區(qū)內(nèi)得到了四塊500m*500m的地塊，分為研究場(chǎng)地A1，研究場(chǎng)地A2，研究場(chǎng)地A3，研究場(chǎng)地A4。在浐河灞河區(qū)域得到五塊500m*500m的地塊，分為研究場(chǎng)地B1，研究場(chǎng)地B2，研究場(chǎng)地B3，研究場(chǎng)地B4,研究場(chǎng)地B5。

古城區(qū)內(nèi)（城墻內(nèi)）的理念為“人居環(huán)境”+“文物遺址保護(hù)”，在對(duì)應(yīng)多解框架的評(píng)價(jià)模型里我們尋找了三個(gè)尖銳問題與一個(gè)價(jià)值，分別是問題一：城內(nèi)基礎(chǔ)綠化不足，問題二：人居密度過高，問題三：目標(biāo)物種對(duì)古建損耗，價(jià)值一：樓燕空間記憶點(diǎn)強(qiáng)。在變化模型中，找到了三個(gè)機(jī)會(huì)與一個(gè)問題，分別是機(jī)會(huì)一：未來豎向種植的不確定性，機(jī)會(huì)二：地下停車和立體停車場(chǎng)的廣泛應(yīng)用，機(jī)會(huì)三：古建筑保護(hù)傳承意識(shí)，問題一：樓燕棲息空間的減少，對(duì)于區(qū)域的整體影響模型為人口密度高和不確定的人口增長(zhǎng)率。最終我們提出了相對(duì)應(yīng)的決策模型，分別為方案A1：增加城內(nèi)屋頂綠化與垂直綠化面積，方案A2：增加地下停車或立體停車場(chǎng)，方案A3：人工技術(shù)對(duì)古建的修復(fù)及維護(hù)，方案A4：記憶點(diǎn)周邊建筑外立面按插仿生裝置。

浐河灞河區(qū)域的理念為“人居環(huán)境”+“生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)”，在對(duì)應(yīng)多解框架的評(píng)價(jià)模型里我們尋找了三個(gè)問題與兩個(gè)價(jià)值，分別是問題一：浐河兩側(cè)綠化空間削減，問題二：城建過度開發(fā)，問題三：目標(biāo)物種棲息地的減少，價(jià)值一：區(qū)域綠化充裕，價(jià)值二：較高的物種豐富度。在變化模型中，找到了三個(gè)機(jī)會(huì)與兩個(gè)問題，分別是機(jī)會(huì)一：人工參與的不確定性，機(jī)會(huì)二：規(guī)劃模數(shù)的科學(xué)利用，機(jī)會(huì)三：目標(biāo)物種的保護(hù)，問題一：綠化利用率削減，問題二：物種多樣性的降低。對(duì)于區(qū)域的整體影響模型為逐年增加的城市擴(kuò)張趨勢(shì)。最終我們提出了相對(duì)應(yīng)的決策模型，分別為方案B1：增植鄉(xiāng)土植物從而進(jìn)行保護(hù)，方案B2：增加綠色建筑數(shù)量，方案B3：安插仿生裝置在目標(biāo)物種記憶點(diǎn)，方案B4：增加步行系統(tǒng)提高利用率，方案B5：建立濕地防護(hù)帶。

方法結(jié)果

在兩塊大型的區(qū)域中一共提出了九種方案，古城區(qū)內(nèi)的方案為四種，分為A1：增加城內(nèi)屋頂綠化與垂直綠化面積，在屋頂花園上采用高耐性植物，比如可以調(diào)節(jié)小微氣候的植物，建筑外立面上種植壁畫類植物。A2：增加地下停車或立體停車場(chǎng)，因此可以提供出多余的城市用地，城市公共空間面積增大。A3：人工技術(shù)對(duì)古建的修復(fù)及維護(hù)，從而進(jìn)行對(duì)古建的保護(hù)與修復(fù)。A4：記憶點(diǎn)周邊建筑外立面按插仿生裝置，鑲嵌至建筑墻體之中，供樓燕棲息。

在浐河灞河區(qū)域內(nèi)的方案分為五種，分為B1：增植鄉(xiāng)土植物從而進(jìn)行保護(hù)，通過喬灌草的搭配對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行豎向上的設(shè)計(jì)。B2：增加綠色建筑數(shù)量，從而增加了城市的綠量與城市的綠視率。B3：安插仿生裝置在目標(biāo)物種記憶點(diǎn)，為樓燕提供生活場(chǎng)所。B4：增加步行系統(tǒng)提高利用率，步道系統(tǒng)不僅可以供人們活動(dòng)跑步，也可以提高植物的利用率。B5：建立濕地防護(hù)帶，為野生動(dòng)物提供場(chǎng)所。

設(shè)計(jì)創(chuàng)新

本次的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是將破碎化的樓燕棲息地與敏感的人居環(huán)境聯(lián)系起來，通過對(duì)棲息地的重構(gòu)，原本空間記憶點(diǎn)的聯(lián)合組鏈，泰森多邊形的鄰域網(wǎng)絡(luò)疊加，同時(shí)在兩塊不同的區(qū)域進(jìn)行理念的滲透，構(gòu)建人居、生態(tài)、古建保護(hù)三位一體宏觀保護(hù)策略。

微觀上利用空間行為設(shè)計(jì)，歸納不同的人類與樓燕的功能需求，設(shè)計(jì)出能夠在同一空間中共同進(jìn)行協(xié)調(diào)合作的行為特征。同時(shí)結(jié)合樓燕的仿生裝置，在為樓燕提供一個(gè)活動(dòng)與棲息場(chǎng)所，最終目的達(dá)到人燕共生格局重塑。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)的速度也是越來越快，城市擴(kuò)張面積越來大，不斷的侵蝕著大地的自然斑塊，從衛(wèi)星圖上可以看出明顯的差距，生態(tài)環(huán)境惡化，生物多樣性不斷地降低，本次課題以樓燕作為生態(tài)的代表，試圖將已經(jīng)離開或正在離開城市的生態(tài)環(huán)境帶回來城市，為了讓人與自然和諧共處，達(dá)到一種有機(jī)的狀態(tài)，達(dá)到生態(tài)和諧。也希望我們的課題研究會(huì)給將來的城市發(fā)展和城市生態(tài)帶來一些參考。

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