为什么现代的城市设计创造出的城市环境，有时不及传统城市的“自然模式”那样引人和实用呢？由斯蒂芬•马歇尔著《城市•设计与演变》一书，从生物及科学技术发展演变的角度，运用概率分析定量讨论在“未规划”情况下，城市空间形态最终形成的原因，得出五条城市规划设计原则。但是，作者认为该书并没有考虑城市形态突变的情况，没有考虑政治经济对于城市空间形态产生的巨大影响。利用细胞自动机理论分析城市形态，作者认为这种方法，只有在发展比较稳定的情况下才是适宜的，在突变状态下，是无法预知的。因此，在现代城市规划设计实践中，需要辩证地看待该书的观点。

关键词：CA理论；城镇空间规划；模拟

一、引言

二战以后，许多传统城市结构被现代城市秩序所替代，大量城市规划理念相继涌出，但是其结果却不尽如人意，现代规划设计的城市环境似乎常常比传统的“未经规划设计”的城市街道缺乏吸引力和活力。针对这一问题，2009年，英国斯蒂芬•马歇尔博士著《城市•设计与演变》一书，从演变的角度探讨城市设计。作者现任伦敦大学学院巴特利特规划学院城市形态和城市设计教授，在交通规划、城市设计及建成环境领域拥有长达近20年的研究实践经验，这本书将生物演变、科学技术演变和城市演变、城市规划设计演变做了类比，从对城市的认识、对进化的理解，以及从演变的角度理解城市规划三个方面进行了深入的分析，分析了复杂系统如何产生和演变、各部分如何组成为一个整体，旨在寻求一种更好的城市空间布局方法，激发了关于城市特性和跨学科城市规划的思考研究。

二、结构与内容

《城市•设计与演变》全书共分为10个章节，从现代城市规划存在的问题出发，基于生物演变角度进行分析，最终提出城市规划设计原则，按照“发现问题—分析问题—解决问题”的结构展开叙述。第一部分首先介绍了二战以来城市规划理论及其发展，提出现代规划的问题。通过客观分析城市形态，提出城市秩序的本质，即“街道句法”，三维空间城市通过平面规划来组织，二维空间通过路线系统的线型结构来组织。接着从社会学角度进一步分析城市空间形态，研究私人空间和公共空间，认为城市设计的前提是这个城市是一个可以设计的有限物体，是由各个有效的组成部分组成的整体。通过比较分析城市是一个艺术品、机械装置还是生物体三个观点，认为城市是一个生态系统，是一个集合体。第二部分将生物学的研究理论带入了城市演变过程中进行分析。通过对比生物界蜂窝与“未规划”条件下城市形态产生，得出“未规划”城市秩序存在与生物界相类似特征。从城市空间三大不同构成方法即占地空间构成、地块分区和道路扩张角度进行概率计算，定量解释了在“未规划”的条件下，城市空间形态呈现，基于细胞自动机原理得出根据临界性规则，城市会呈现出紧凑同心圆结构。第三部分将城市规划设计与其他生物进化、科学技术发展相对比，回答了为什么现代规划的城市不一定比以前“没有规划过”的城市好这个问题，即改变过于突然，而周围环境的改造却进行得缓慢，两者之间还存在着摩擦和功能失调；改变的规模范围大，程度深；大量丰富的新形式突然涌现，但是其中很多在没有形成稳定的基础形式之前就消亡了，即“寒武纪大爆发”效应；现代规划试图以现代标注改造传统城市结构的过程。最后，本书得到五条城市规划设计原则，在实践中根据实际情况进行选择调整和改进：第一每一步都要切实可行；第二保持小步调前进，避免“庞然大物”的出现；第三允许在小范围内积极鼓励功能性创新；第四摒弃缺乏活力的模型，不对最终目标形态的细节进行描绘；第五下放决策权，使整体不会凌驾于部分之上，产生多种结果。

三、评论与思考

（一）细胞自动机理论应用

书中基于细胞自动机理论分析在“未规划”状态下城市形态形成的原因，认为可以通过某种简单的规则运行产生复杂图形，而不需要事先规定好每个图形在什么具体位置，这对于规划师和设计师在把握未来城市空间形态，预测未来发展趋势有一定的启发。细胞自动机模拟空间形态变化的关键是对于规则的设定，具体问题不同，转换规则的类型、结构等也会不同。可以根据历史数据模拟矫正，确定模拟规则，从而对未来形态进行判断。如张慧芳博士利用细胞自动机理论对上海土地利用/覆盖变化进行动态模拟与分析[1]，张志博士结合细胞自动机理论与GIS模拟，对城乡建设用地结构与布局进行优化[2]等。但是，如果在未来的时间点上发生巨大突变，过去的规则就可能完全无法适应未来的发展形态。在当代城市规划设计实践中，针对那些发展相对稳定的区域，运用细胞自动机原理模型模拟分析未来城市空间形态是非常有用的。利用3S技术，考虑预测的不确定性，结合神经网络、SLEUTH模型等[3,4]复杂模型改进“秩序”设定的精度，可以提高模拟的准确性。在此基础上，改进和调整城市规划设计，在可控制的范围内，解决一些城市问题。例如，“海绵城市”问题，可以考虑细胞自动机原理，根据近十年的城市内涝情况，对未来城市土地覆被变化进行模拟，找到未来可能产生城市内涝的区域，在这些可能产生内涝的区域中，进行低影响开发设施布局。

（二）新建“鬼城”现象

本书对现在“鬼城”现象产生原因进行了一定的解释。改变的突然加速问题，即对一种事物做出改变，但是周围的环境改造却进行得很缓慢，出现过于突然而整体层面无法接受。受房地产经济刺激影响，许多小城镇进行新区开发建设，居住小区率先“开业”，但是紧随着的配套基础设施却尚未建设完全。新城的空间结构与老区完全不同，甚至可以说是千篇一律的棋盘式道路格局，中高层小区规划，宽阔的马路。此外，许多小城镇的新区开发面积远远大于老城区，但是城镇人口规模并未达到需要新建城区的条件。在进行新城建设的时候，应理性预测城市将来的人口规模。对于小城镇人口规模在未来不会发生急剧增长的情况下，新区建设需要谨慎，一步一步、循序渐进地进行规划设计。运用统一的现代标准改造传统城市结构，往往会改变传统城市结构的丰富多样，造成新建城区结构单一，缺乏适应性。此外，规划新城区缺乏活力的现象的原因，不仅仅是城市的“硬件”规划与设计，也存在政治经济等重要原因[5]。在当代进行新城区规划设计的时候，除了本书提出的四个方面需要避免以外，还需要对区域经济、政治制度、人口规模、社会习俗等多方面考量，因地制宜，选择适应区域特点的最佳城市规划设计手段。

（三）跨学科领域研究

本书借鉴生物学遗传进化的观点思考城市空间形态以及城市规划设计的发展，观点新颖有趣。城市是一个复杂的系统，在城市规划设计中，需要不同领域的人基于各自的学科领域知识及应用背景以不同的角度去审视分析城市空间，从而提供城市空间不同层次不同角度的参考信息，形成城市设计空间全面、形象、准确、具体的认识，以从整体上去把握城市空间。从跨学科的角度去认识和把握城市空间[6]，可以将原有信息在跨学科领域分析中得到更大的发挥。但是这个“跨越”是需要谨慎的，学科间的跨越是存在风险的，需要在严谨分析的前提下，进行跨学科研究。例如，由德国城市地理学家克里斯塔勒和德国经济学家廖士从地理学、经济学角度研究分析了城市的空间形态[7]；“海绵城市”规划设计师，借鉴了水文学、景观学等相关研究分析方法[8]。现在城市规划设计不仅仅是定性的分析，定量分析研究也是十分必要的，在追求美与艺术的同时，结合严谨与理性，多角度跨学科分析问题，寻求最适宜的城市设计。

四、总结与展望

斯蒂芬•马歇尔博士著《城市•设计与演变》一书，应用概率相关理论，从生物进化的角度，定量分析了城市形态演变，从演变的角度重新看待城市规划设计，观点新颖而受到读者追捧。笔者主要对斯蒂芬•马歇尔博士主要研究手段方法以及研究结论进行思考，认为作者应用细胞自动机理论进行城市空间形态分析，在稳定的条件下是简单的、适宜的。同时，跨学科研究分析是十分必要的，由于城市的复杂性要求我们必须从多个角度分析问题。此外，作者得出的四大原则也是有一定的适应条件的，并未考虑政治经济社会等方面的因素。而有些情况下政治经济原因可能会占据主要位置，例如奥斯曼巴黎改造、小城镇新区开发建设直接导致城市空间形态的改变。辩证看待书中的观点，对于未来城市规划设计相关研究有很大的启发。

参考文献：

[1]张慧芳.基于元胞自动机的上海土地利用覆盖变化动态模拟与分析[D].华东师范大学,2012.

[2]张志.城乡建设用地空间优化布局研究[D].武汉大学,2011.[3]井长青.神经网络与元胞自动机在城市土地利用规划中的应用研究[D].新疆大学,2011.

[4]代娟.基于SLEUTH模型的区域空间演变模拟[D].中国地质大学,2010.

[5]聂翔宇,刘新静.城市化进程中“鬼城”的类型分析及其治理研究[J].南通大学学报(社会科学版),2013,(04):111-117.

[6]邹经宇,林珲,薛玉彩,林凤琪.以跨学科架构分析与认识城市规划设计空间[J].武汉大学学报,2003,(03):31-36.

[7]王士君,冯章献,刘大平,张紫雯.中心地理论创新与发展的基本视角和框架[J].地理科学进展,2012,(10):56-63.

[8]邹宇,许乙青,邱灿红.南方多雨地区海绵城市建设研究———以湖南省宁乡县为例[J].经济地理,2015,(09):65-71.

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