燕語風吟—基于城市化下樓燕行為變動機理的共生局環(huán)境生態(tài)重塑 | 2019LA先鋒獎獲獎作品

獲獎作品信息

作品題目：燕語風吟—基于城市化下樓燕行為變動機理的共生局環(huán)境生態(tài)重塑

參賽作者：李思良、郭濤濤

指導教師：吳博  王晶

畢業(yè)院校：西安科技大學

項目簡介

隨著城市化進程的不斷加快，西安市的城市規(guī)模日益擴大，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)境受到嚴峻的考驗，加之人們對古建保護意識的提高，對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，城市也因為人口的擴張承載力變大，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，是本次設計的重中之重。因此如何建立景觀生態(tài)安全格局，如何提出策略性設計，如何從宏觀，中觀，微觀三個層面對研究區(qū)域進行分析顯得尤為重要。

設計重點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，通過對棲息地的重構(gòu)，原本空間記憶點的聯(lián)合組鏈，泰森多邊形的鄰域網(wǎng)絡疊加，景觀多解框架的循環(huán)驗證，同時在兩塊不同的區(qū)域進行理念的滲透，構(gòu)建人居、生態(tài)、古建保護三位一體宏觀保護策略。

微觀上利用空間行為設計，歸納不同的人類與樓燕的功能需求，設計出能夠在同一空間中共同進行協(xié)調(diào)合作的行為特征。同時結(jié)合樓燕的仿生裝置，在為樓燕提供一個活動與棲息場所，最終目的達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用

^{▲區(qū)域場地的現(xiàn)狀分析}

詳細說明：

總體設計理念：

西安特殊的人文條件與歷史條件構(gòu)成了我們整個設計的理念，我們以“人居環(huán)境”“生態(tài)恢復與保護”“文物遺址保護”三個設計點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”，將浐河灞河片區(qū)定義為“人居環(huán)境”+“生態(tài)恢復與保護”。

^{▲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，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)適宜性評價的打分值進行樓燕的生態(tài)適宜性評價，后通過各類用地的對樓燕的打分值，最終確定樓燕的棲息地“源”，然后利用土地評價對樓燕的阻力面，來確定樓燕的遷徙廊道。通過古建景區(qū)的興趣點進行泰森多邊形的疊加，形成了總規(guī)劃設計。

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，進行歸納總結(jié)。將多解步驟分為表達模型，過程模型，評價模型，改變模型，影響模型，決策模型等六個模型。一共進行三個階段，第一個階段：范圍的描述，第二個階段：明確方法，第三個階段：執(zhí)行方法。通過反復的驗證在每塊區(qū)域得到多種解決方案，在區(qū)域內(nèi)再次細分地塊，然后采用方案疊加的方法對每塊區(qū)域提出策略性設計。

微觀景觀設計理念：

通過研究樓燕的行為變動機理與人類的行為變動機理進行空間行為模塊的設計，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，休息，學習等行為學的契合點而構(gòu)成了限定空間。在景觀設施的設計上，通過研究樓燕的行為特征從而設計了供樓燕活動的裝置，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

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

（1）城市化下生態(tài)時間動態(tài)與景觀空間異質(zhì)性對樓燕行為機制的影響問題

針對西安城市化下生態(tài)時間動態(tài)與景觀空間異質(zhì)性對樓燕行為的移動、攝食、交配、生殖、捕食和躲避等行為學問題現(xiàn)狀分析，對不同的時間動態(tài)與空間格局進行評估,找出樓燕行為機制與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系及樓燕作出的相應的應激反應，著重考慮高敏感環(huán)境下的彈性應對能力。

（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)

對城市化導致樓燕棲息地景觀破碎化問題進行分析，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景觀連接度進行準確合理并且有意義的量化和評價,是得適用于多個尺度。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制與行為變動機制問題

對人類干擾引起樓燕生理機制與行為機制變動進行問題分析，研究樓燕對干擾的適應性，分析樓燕生理與行為變動機制來確定干擾因子，通過控制與調(diào)節(jié)干擾因子來創(chuàng)造衡量空間，同時誘導樓燕耐受性增加。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)與不同時空尺度內(nèi)的不同構(gòu)建方法，對棲居地單元的生境進行研究，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)人活動的興趣和樓燕的行為動機，從而激發(fā)棲居地單元的空間質(zhì)量并煥發(fā)新的活力和生機感

（5）人燕“空間-行為”互動在大、小尺度的復合關(guān)系

場地土地利用數(shù)據(jù)分析

文章關(guān)于城市用地數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云的遙感數(shù)據(jù)，導入至GIS中進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、城市不斷擴張，建筑覆蓋率不斷增加，不停地擠壓樓燕的棲息空間，通過土地利用shp對各類用地信息給出了實用于樓燕的生態(tài)打分機制，進行評價值打分，通過打分表，對原本的屬性表進行賦值，利用歐成距離評測得出樓燕的生態(tài)適宜性評價圖紙，樓燕的習性均參考關(guān)于樓燕行為學的國內(nèi)外論文與文獻，從而確保數(shù)據(jù)的可靠性。

變化區(qū)域的多解規(guī)劃的應用

景觀多解框架可以對未來的發(fā)展是比較容易預見的，對長期規(guī)劃來說也不會出現(xiàn)什么問題，主要是針對未來土地利用和土地覆蓋來設計多解規(guī)劃方案，方法利于操作，這種方案的優(yōu)點是操作簡單，沒有那么復雜。

泰森多邊形鄰域距離的應用

本次設計將景區(qū)古建點作為興趣點，在GIS中使用了泰森多邊形工具，因為古建點位具有樓燕的空間記憶性，生成的泰森多邊形網(wǎng)絡的每個興趣點距離所在的邊上都具有等距的作用，方便進行區(qū)域規(guī)劃設計。

設計內(nèi)容

針對兩片區(qū)域，運用景觀規(guī)劃多解框架進行循環(huán)驗證及說明，尋找區(qū)域內(nèi)的價值與問題，在變化模型中提出相對應的問題與機會，在同時考慮影響模型的干擾，最后提出每塊場地的決策模型（方案），在每大塊區(qū)域中，再次選取500m*500m的區(qū)域進行方案的疊加。

場地背景

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重，應當采取保護措施，因此導致樓燕的棲息環(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，但維護差，生態(tài)環(huán)境未良性循環(huán)，區(qū)域內(nèi)城市擴建速度快，土地利用出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，生物多樣性受到考驗，浐河兩側(cè)的綠化維護不足，樓燕的棲息空間受到考驗，棲息地規(guī)模逐年小量化。

設計手法

以共建樓燕人居共生環(huán)境為目標，通過對兩塊場地的分析，利用景觀多解框架的多解分析模式進行分析，在古城區(qū)內(nèi)得到了四塊500m*500m的地塊，分為研究場地A1，研究場地A2，研究場地A3，研究場地A4。在浐河灞河區(qū)域得到五塊500m*500m的地塊，分為研究場地B1，研究場地B2，研究場地B3，研究場地B4,研究場地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”，在對應多解框架的評價模型里我們尋找了三個尖銳問題與一個價值，分別是問題一：城內(nèi)基礎綠化不足，問題二：人居密度過高，問題三：目標物種對古建損耗，價值一：樓燕空間記憶點強。在變化模型中，找到了三個機會與一個問題，分別是機會一：未來豎向種植的不確定性，機會二：地下停車和立體停車場的廣泛應用，機會三：古建筑保護傳承意識，問題一：樓燕棲息空間的減少，對于區(qū)域的整體影響模型為人口密度高和不確定的人口增長率。最終我們提出了相對應的決策模型，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，方案A3：人工技術(shù)對古建的修復及維護，方案A4：記憶點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)恢復與保護”，在對應多解框架的評價模型里我們尋找了三個問題與兩個價值，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：目標物種棲息地的減少，價值一：區(qū)域綠化充裕，價值二：較高的物種豐富度。在變化模型中，找到了三個機會與兩個問題，分別是機會一：人工參與的不確定性，機會二：規(guī)劃模數(shù)的科學利用，機會三：目標物種的保護，問題一：綠化利用率削減，問題二：物種多樣性的降低。對于區(qū)域的整體影響模型為逐年增加的城市擴張趨勢。最終我們提出了相對應的決策模型，分別為方案B1：增植鄉(xiāng)土植物從而進行保護，方案B2：增加綠色建筑數(shù)量，方案B3：安插仿生裝置在目標物種記憶點，方案B4：增加步行系統(tǒng)提高利用率，方案B5：建立濕地防護帶。

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，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)對古建的修復及維護，從而進行對古建的保護與修復。A4：記憶點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)土植物從而進行保護，通過喬灌草的搭配對場地進行豎向上的設計。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物種記憶點，為樓燕提供生活場所。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跑步，也可以提高植物的利用率。B5：建立濕地防護帶，為野生動物提供場所。

設計創(chuàng)新

本次的設計重點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，通過對棲息地的重構(gòu)，原本空間記憶點的聯(lián)合組鏈，泰森多邊形的鄰域網(wǎng)絡疊加，同時在兩塊不同的區(qū)域進行理念的滲透，構(gòu)建人居、生態(tài)、古建保護三位一體宏觀保護策略。

微觀上利用空間行為設計，歸納不同的人類與樓燕的功能需求，設計出能夠在同一空間中共同進行協(xié)調(diào)合作的行為特征。同時結(jié)合樓燕的仿生裝置，在為樓燕提供一個活動與棲息場所，最終目的達到人燕共生格局重塑。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市建設的速度也是越來越快，城市擴張面積越來大，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，達到一種有機的狀態(tài)，達到生態(tài)和諧。也希望我們的課題研究會給將來的城市發(fā)展和城市生態(tài)帶來一些參考。

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