技术思路：基于“容量测算—形态修正”的张家界城市建筑高度定量控制研究

一、国内外城市建筑高度控制方法综述

国外对城市建筑高度的管控最早可以追溯到19世纪在美国兴起的区划法规，其主要目的是通过技术手段控制建筑高度，从而维护公共环境的质量。进入20世纪，西方国家采用景观眺望法和分区控制法，从城市景观保护层面对建筑高度进行控制，如英国伦敦对眺望景观建筑高度的控制、法国巴黎对历史纪念物的纺锤形控制、德国斯图加特对天际线和眺望景观的控制，以及日本京都基于古都保护的高度分区控制等。

国内对城市建筑高度控制的方法可归纳为4种类型(表1)：

① 基于景观保护的高度分区控制法，通过确定城市重要的景观保护区( 如历史城区、山体景观区等) 来划定不同的控制区域，并设定相应的高度限制指标来实现建筑高度的整体分区控制。这种常见的控制方法被国内许多城市所采用，如北京通过在旧城区外划定10个等级区域来对中心城区的建筑高度进行整体管控[6]；长沙基于岳麓山景观资源的类型划分了若干个建筑高度控制区。

② 基于景观眺望的视觉影响分析法，以人对城市景观的视觉感知为依据，控制视线范围内的建筑高度，保证城市重要景观的可视性。该方法最早在香港的《城市设计导则》中被提出，并被运用于维多利亚港两岸自然山体山脊线保护中。而国内许多城市(如舟山、南京和武夷山等) 借助GIS 的天际线分析工具，从保证自然山体景观显现的角度出发，实现对城市建筑高度的定量化控制。

③ 基于多因子评价的叠加分析法，首先遴选出影响城市建筑高度的相关因子，其次借助GIS工具对因子赋权后进行叠加分析，最后推导出不同地块的建筑高度控制值。该方法具有普遍适用性，在国内城市得到了广泛应用，如南京、西安、长沙和芜湖等。

④ 多因子分析与视觉影响分析相结合的方法，将基于经济视角的多因子分析法和基于景观美学视角的视觉影响分析法相结合，形成一种相对全面的建筑高度控制方法。例如，广州采用多因子的系统迭代计算和典型地块数据参照计算两种方法得出基准高度区间，然后经过城市设计的形态修正，得到最终的高度三维形态模型；华阴市和大理市基于GIS平台，建立了“潜力模型＋限制模型”的建筑高度控制体系。

以上建筑高度控制方法在国内外城市规划实践中取得了显著成效，但同时也存在一定的局限性：

① 定量化分析不足。近年来应用最广泛的多因子评价叠加分析法只能得到建筑高度的等级分区，对于各个高度等级区的具体赋值往往是凭借经验来确定，缺乏根据人口、用地、产业等数据的进一步定量化计算和推导；

② 方法的综合性不足。城市建筑高度作为整体空间形态的内核要素，其核心价值包含了经济性、公益性和美学性3个层面，而当前对于城市建筑高度控制更多是从单一的经济或美学视角考虑，难以满足城市综合性、全面性发展的需求。

③ 管控的层次性不足。当前城市建筑高度控制仅依据控规中的建筑限高指标来进行，缺乏“刚柔并济”的控制策略和多层次的指标体系，难以满足特殊地区和一般地区的差异化管控需求。

基于以上分析，如何在建筑高度控制中兼顾定量化和综合性，并在实施层面实现“刚柔并济”，是本文研究的重点。

二、基于“容量测算—形态修正”的城市建筑高度定量控制技术路线

基于“容量测算—形态修正”的城市建筑高度定量控制技术路线借助天际线分析工具、AHP 层次分析法和GIS叠加分析等数字分析工具，通过用地潜力评定、开发规模量化、刚性因子限定和城市设计修正4个步骤，实现建筑高度控制的定量化和综合性，进而建立分区分级的管控体系来保证实施( 图1)。

“容量测算”首先从城市总体开发容量分配的角度出发，对影响城市开发容量的各类因子进行叠加分析，评价城市地块的开发潜力，并得到城市开发容量等级模型；其次根据不同地块的用地性质和开发特征，测算不同开发强度地块的容积率和高度指标，得到城市高度基准模型。

(1) 用地潜力评价。

城市用地开发潜力影响因子可以归纳为服务支撑、交通支撑和资源支撑三大类。根据不同因子对城市用地开发潜力影响的强弱划分影响范围，然后在GIS数字分析平台中对三大类影响因子赋予相应的权重并进行叠加分析，评定城市不同用地的开发潜力；根据用地开发潜力评价结果划定城市容量等级分区，为下一步的地块指标测算提供依据。

(2) 开发规模量化。

因为各类性质用地的开发强度不同，各个城市片区的发展定位和人口规模也不尽相同，所以需要对各等级分区内地块的开发容量进行合理赋值。例如，在确定不同片区的居住用地规模时，可根据人口和居住用地的数据，计算各片区内居住用地的平均容积率，并基于容量等级分区(容量等级分区根据用地潜力评价结果来确定)确定不同等级分区内居住地块的容积率；在拟定公共服务类用地的开发规模时，可参照同等级城市相关指标；在实现各地块开发规模的量化(容积率) 后，可按照不同性质用地的建筑密度规范测算各地块的平均建筑高度，构建城市高度基准模型。

“容量测算”通过对城市容量的定量控制推导出以地块为单位的城市平均高度控制区间，这是对影响开发容量的综合因素进行定量化的结果。但对于城市建筑高度控制而言，仍需对城市建筑高度基准模型进行“形态修正”，以满足城市特殊功能用地的建筑高度控制需求，同时创造富有节奏韵律和地域特色的城市三维空间景观。

(1) 刚性因子限定。

在城市发展建设过程中，某些特殊区域的建筑高度主要受强制性政策和条文的约束，而不受经济、美观等方面因素的影响，如机场净空限制区、市政廊道管控区。因此，应综合运用各类刚性因子对这些特殊区域进行城市建筑高度管控。通过刚性因子的限定，既满足了特殊区域自身功能的需求，又进一步优化了城市建筑高度基准模型。

(2) 城市设计修正。

城市建筑高度作为城市空间形态的核心要素，主要是通过其景观美学属性(如天际线、景观廊道、山水界面和历史文化格局等) 为市民所感知。只有经过基于景观美学视角的城市设计修正后，才能塑造经济性引导、功能性需求与美学性价值相融合的城市高度形态。例如，通过对山水景观视廊保护区域内的建筑高度修正，可以保护城市自然山水格局，形成“山—水—城”相融的城市高度形态；通过对城市天际线的轮廓进行修正，确定城市标志性建筑物，可以营造城市空间形态展示的视觉焦点。

经过“容量测算”和“形态修正”后得到城市建筑高度控制模型，满足了“控量提质”的城市发展需求。然而，要保证规划成果的有效实施，必须通过分级分区的“刚柔管控”机制，将城市建筑高度控制模型转译为多样化的管理语言和多层次的管理指标，并纳入法定规划中。

三、张家界中心城区城市建筑高度控制实践

张家界中心城区南靠天门山，北依群山丘( 大栗山、回龙坡等)，沿澧水河呈带状布局，城市整体山水格局可以归纳为“澧水绕群山，七溪皆归源”(图2)。同时，张家界大庸古城作为土家族的聚居地，历史人文资源丰富。

“旅游建市、旅游兴市” 是近年来张家界城市发展的特征，旅游业在带来巨大发展潜力的同时，也对城市空间形态特色造成了破坏。例如，建设项目开发强度过大，容积率、建筑高度均达到了极限，导则城市空间压抑，山水景观特征消失，传统的“城—景”相融的空间形态格局正受到严峻的挑战( 图3)。本文在考虑张家界城市发展需求和空间形态特色营造的前提下，对其中心城区城市建筑高度定量化控制进行了实践探索。

本文从服务支撑、交通支撑和资源支撑3个方面选取了6个因子来构建评价体系，对张家界整体容量进行分级评价，分别考量每个因子对城市用地开发潜力的影响，根据影响力的强弱将周边的街区赋值为1～5分：①在服务支撑方面，选取市级服务中心和区级服务中心两个因子，越靠近服务中心的区域，高层建筑的建设需求越大；②在交通支撑方面，选取道路可达性和公交可达性作为主要影响因子，可达性越强的区域，开发潜力越大，更适宜布置高层建筑；③在资源支撑方面，选取地价资源和景观资源两个因子，地块土地价格越高，景观资源越好，开发强度相应增大。

本文运用AHP法确定各个因子的权重，并通过GIS数字平台对各个因子进行叠加分析，划定各个地块的容量等级，最终得到城区容量分级模型(图4)。该模型表明，由永定—南庄坪—官黎坪3 个组团形成的核心区、高铁站前区及官黎坪中央商务区具有较高的开发价值。

对于张家界9个片区内不同性质用地的容量赋值，可以结合用地簇群分类来量化不同用地的开发规模。基于“竞租”理论和城市土地利用现状，基于社会经济发展的空间需求将不同性质用地进行梳理和整合，划分为4类用地簇群——R类(居住用地)、B 类( 商业服务设施用地)、A 类( 公共管理与公共服务设施用地)、O 类( 其他设施用地)( 表2)。对于R 类和B 类用地的容量赋值，首先根据总规和控规中的人口规模及各类建筑规模，计算新增居住用地和商业用地的建筑规模，并以此推算其容积率；其次考虑住宅弹性增量和商品化的需求及新增旅游人口对商业设施的需求，对各片区新增居住用地和商业用地的平均容积率进行修正( 表3，表4)；最后，基于修正后的平均容积率，测算不同居住用地和商业用地的容积率。而对于A类和O类用地的容量赋值，主要通过对与张家界城市规模和发展阶段类似的城市的经验总结，合理确定A类和O类用地的容积率( 表5)。

通过对张家界的建设现状及总规、控规进行分析，按密度分区将对中心城区进行规划控制。结合容积率分区和建筑密度分区控制值，可以测算城市建筑高度分区控制值，并构建城市高度基准模型(图5)。

本文筛选4类刚性管控因子，包括机场净空管控、生态安全管控、市政设施管控和既有建筑限制( 表6)。以机场净空管控为例，由于张家界荷花机场周边的荷花组团、南庄坪组团、永定组团、且住岗组团和枫香岗组团均位于机场起飞爬升面及内水平面形成的障碍物高度限制面范围内，依据《民用机场飞行区技术标准》(MH 5001—2013)，各障碍物限制面的设定依据按照该标准执行，限高范围内的用地建筑内容不得超过该标准。在确定障碍物限制面的限高值之后，运用GIS 栅格计算工具，将障碍物限制面的高度栅格值减去建设用地的地面栅格高度值，得到基于机场净空管控的建设用地建筑限高值(图6)。综合以上4类刚性管控因子提出的限高要求，进一步优化城市建筑高度基准模型，得到城市建筑高度修正模型Ⅰ (图7)。

规划结合张家界独特的自然山水格局和历史人文资源，提出了“显山、露水、承脉、定标”的城市设计理念，从“山体视线显现、滨水廊道控制、历史资源保护和地标体系构建”4个方面对城市建筑高度模型进行城市设计修正。

(1)“显山”——山体视线显现。“显山”是指通过控制建筑高度来保证城市重要景观节点眺望天门山等山景的视线不受遮挡，具体分为平面二维和立体三维两个层次。

平面二维的控制是指利用主要观景点、山体景观和景观视线控制面来构建景观眺望体系，并以此划定需要进行建筑高度控制的城市建设用地范围。首先，选取观景美学效果佳、市民认可度好及游客聚集度高的开敞空间作为主要景观眺望点；其次，在澧水北岸选定天门山作为主要景观山体，大栗山、回龙山等作为澧水南岸的主要景观山体；最后，根据张家界带状空间格局特征，构建“南望天门山，北望山坡”的景观眺望体系(图8)，从而确定澧水两岸需要控制建筑高度的建设用地。

立体三维控制主要是指借助视觉影响模型和GIS 天际线分析工具对视线范围内的地块高度进行定量管控( 图9)。在“南望天门山”的景观眺望体系中，为保证“近景建筑—中景山坡—远景天门山”的天际线层次( 图10)，控制原则是必须保证从观景点可观看到远景天门山山脊线高度的1/3，同时能够看到中景山坡的轮廓线。对于远景天门山视线的控制，首先将已经确定的观景点和张家界地形导入ArcGIS10.2 中，通过视觉影响模型和天际线分析工具生成基于该观景点的天门山山脊线，并得到天际线中每个折点的高程值；其次将天际线的高程值减去1/3 之后，得到视线控制面上的山体高度控制线的高程值，根据观测点和山体高度控制线生成景观视线控制范围内的高程值；最后将视线控制面转为栅格数据，将这个视线控制面的栅格高度值与需要控制地块的现状栅格高度值相减，求得天门山视线范围内的地块高度控制值。中景山坡的视线控制方法与上述类似。在“北望山坡”的眺望体系中，控制原则是保证从观景点能够观看到大栗山、子午坡等山坡的山脊线，形成“近景建筑—远景山坡”的景观层次，通过视觉影响模型和GIS 天际线分析工具来确定高度控制值。

最终，将多个控制结果进行综合叠加，得到全城山体景观视线控制范围内建设用地的建筑高度控制值( 图11)。

(2)“露水”——滨水廊道控制。“露水”是指对张家界 “一河七溪”的叶脉状水系两侧的廊道空间进行建筑高度控制。根据水系廊道的宽度和山水对景效果确定8条重点控制的滨水廊道。为了保证滨水廊道的开敞度和空间舒适度，参照芦原义信提出的D/H 值(H 为地块建筑高度，D为地块距河岸线距离) 对廊道两侧的建筑高度进行控制。对于澧水河段的滨水廊道，D代表与同侧河岸线的距离；对于仙人溪、太极溪等廊道，D代表与对岸河岸线的距离。地块建筑高度H 按照D/H ≥ 2 进行控制( 图12)。

(3)“承脉”——历史资源保护。历史资源保护对建筑高度的控制主要体现在两个方面。一方面是对张家界古城区(即“大庸城”) 的保护，其建筑高度控制可分核心保护区和风貌协调区两个层次进行：核心保护区包括普光禅寺、大庸府城等重点历史古迹及其周边的控制范围，此范围内的建筑高度应该控制在24m以下。在核心保护区外的古城范围为风貌协调区，此范围内的建筑高度以大庸城的最大高度(36m) 为上限。另一方面，对重要文物古迹风貌的保护，在文物古迹周围依次划定核心保护区、建设控制地带和环境协调区，进行分层次的建筑高度控制。其中，核心保护区内禁止新建无关建筑物；在建筑控制地带和环境协调区，分别控制建筑高度为12m和24m(图13)。

(4)“定标”——地标体系构建。标志性建筑物是城市天际线的视觉感知焦点，在城市重要节点和门户区域设置地标性建筑可以引领建筑轮廓线及背景山脊线，从而塑造“城景映山形”的天际线形态。根据城市景观眺望体系确定的主要观景点和景观视线控制面内的建筑高度来进行三维情景模型分析，研究地标性建筑的布局位置和高度值。最终确定了12处地标性高层建筑，并通过地标建筑的设定对景观视线控制面内的建筑高度控制值进行修正(图14)，使张家界形成主次有序、层次分明及城景相映的城市天际线。

最终，将 “山体视线显现、滨水廊道控制、历史资源保护和地标体系构建”4个方面的建筑高度控制结果进行叠加，对上一阶段的城市建筑高度修正模型Ⅰ再次进行修正，得到最终的城市建筑高度模型(图15)。

通过构建张家界城市高度模型，可以为各个地块的建筑高度控制提供依据。然而，对于不同类型的地块在高度控制的强度上应该体现层次性和差异性。本文基于“刚柔并济”的实操原则，将强制性管控和引导性管控的区域进行区分，结合不同地块自身的刚性控制、景观美学控制等要求，将张家界城区地块的控制强度划分为3 个等级，并提出相应的控制条件和指标(表7)。例如，在需要刚性管控的地区应该严格控制建筑上限高度；在重要的天际线地区，在控制高度上限的同时保证建筑高度的下限值；在城市一般区域则控制地块的基准平均高度和错落度，对其高度控制上、下限指标不作强制性要求。

此外，应将刚柔管控指标与控规有效衔接，将建筑高度控制纳入法定规划中，保证其法定性。一方面，在控规法定图则编制中，扩充并完善控规中的建筑高度指标，建立包括建筑限高、建筑限低、基准平均高度和错落度等在内的高度指标体系；另一方面，在高度重点控制地区，通过编制城市设计控制图则，将高度控制的指标转化为三维立体的空间示意图(图16)，实现规划管理的图示化，并将城市设计控制图则作为控规的附加成果纳入规划管理中。