参数化城市设计初探
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
⑦
作期间，利用一 些简单 材料 实验 性地 探索了自然物质以及乡村的空间形态， 这 些实 验 对后来的 参 数化“ 找 形”产 生了较为深远的影响。 弗雷·奥托的一 个实验是在 水中放 入磁化的聚苯乙烯 片， 然后放入多枚磁针， 磁化的聚苯乙 烯片围绕着多枚磁针形成聚落， 同时相 互间又保持着一定的距离。 这一实验形 成的空间形态类似于现实中典 型的未 经规划而自然生成的乡村空间形态（图 1）。 类似的 “找形” 实验还有后文将会 提及的马立克·科沃杰 伊奇克（Marek Kolodziejczyk）的羊毛线程模型（Woolthread Model）以及伦敦大学学院高级 空间分析中心的米歇尔 ·巴蒂（Michael Batty）教授通过数字化实验室描述城 市的形态生长可能性的实验， 其均为参 数化城市设计提供了帮助（图2） 。 3.2 复杂系统（复杂性科学） 复杂系统相对于经典牛顿力学描 述的简单系统而言， 由大量具有一定智 慧性的个体组成， 个体之间存在强烈的 耦合作用， 能够根据环境信息调整自己
[4] [3] ⑥
3 参数化城市设计的理论基础
法国哲学家德勒兹的 “生成” 思想 和当代的复杂性科学为参数化城市设计 提供了强有力的哲学基础和科学依据。 3.1 德勒兹的 “生成” 思想 “生 成 ”思 想 来 源于当 代 法 国 哲 学家吉尔·德 勒兹（Gil les Deleu ze， 1925-1995）。 德勒兹的全部思想和著 作中都贯彻着对“生成（Becoming）” 而非 “存在（Being）” 的强调 [5]。 德勒兹 将事物的差异置于流变之中， 强调生成 的过程和环境的状态， “生成” 关系往 往表现为一种图式关系， 即德勒兹笔下 的“抽象的机器” 。图式作为“抽象的 机器” 可被理解为 “图解” 关系。 通过 图解来建立抽象模型（分析模型） ， 用 以表现各种异质元素之间的关系， 德勒 兹认为这是一种无意识的建构， 具有开 放的入口。 虽然城市空间以表面上的混乱形 态 呈现 在 人们面 前， 但 是 驱动形 态产 生的本质仍是秩序。基于德勒兹的 “生 成” 观念， 城市的整个生成过程可以采 用参数化中的 “找形” （Form-finding） 来 进 行 还原，并可建 立参 数化 模 型， 解释空间形成的规律，通 过 生长 脚本 （Growth Scripts）来进行定向生成控 制。 城市空间发展原型和定向发展特征 由此被精心设计出来， 城市成为一个具 有自组织能力的“准生物体” ， 并发展 出自我的适应性 [6] 。 整个设计过程取决 于形式生成的决策系统及决策过程， 因此模拟过程是令人信服的。 在非线性建筑设计中构建数字图 解并生 成 非线性体的过程被称为“找 形”[7 ]， 这一过程充分说明了德勒兹哲 学思想中的生 成 关 系可被理 解为一种 图解关系。 德国建筑师弗雷 ·奥托（Frei Otto） 在斯图加特大学轻质承重结构研究所 （Institute for Lightweight Structures） 工
图2 米歇尔 · 巴蒂对城市空间生长形态的演示
Fig.2 demonstrations of forms of urban space by Michael Batty
图3 DRL Flotsam team利用玛雅软件生成了一系列脚本化 的吸引因子图式
Fig.3 series of scripted attractor diagrams in Maya
1 参数化设计概述
参数化设计（Parametric Design）是在变量化设计 ①思想产生以后出现的， 并随 着计算机科学的进步而迅速发展壮大。 参数化设计的本质在于把设计参变量化， 即 设计是受参变量控制的， 每个参变量控制或者表明设计结果的某些重要性质， 通过 改变参变量的值可以改变设计结果 [1]。 如今， 参数化设计的理念及方法在工业制造、 服装设计、 航空制造、 建筑设计等多个领域获得了广泛的认可和应用， 并取得了很多 实践性成果。 参 数化建 筑设 计思潮开始于2 0 世纪 最 后几年。随 着信息技 术近年来在理论 和实践中的迅速发展， 计算机在建筑设计领域中的作用已逐步从单纯的制图工具 （Computer Aided Drawing）向更深层次渗透， 设计师们采用脚本语言（Mel脚本 ②或 犀牛 ③ 脚本）以及参数化建模（GC ④ 或DP ⑤）对已有建筑形体进行参数化控制、对构
中图分类号 TU984.199 文献标识码 B 文 章 编 号 2095-6304(2013)04-0066-06
造节点进行参数化设计以及对建筑表皮进行参数化分形研究等等。 帕特里克 ·舒马赫（Patrik Schumacher）将当今世界的参数化建筑设计表现出来 的形式总结为 “参数化主义” ， 将其与文艺复兴、 巴洛克、新古典主义和现代主义进 行对比， 认为参数化有足够的实力和能力改变世界的建筑思想与实践。 这种说法也 获得了众多先锋建筑理论家的广泛认可。
参数化城市设计初探
Parametric Urban Design
刘颖慧 李路平 LIU Yinghui, LI Luping
摘 要 随着计算机科学的进步， 参数 化设计在各个领域得到了广泛的应用。 将 参数化技术运用于城市设计中既是科技 进步推动的结果， 也源自城市研究者对现 代主义城市结构的反思。 参数化城市设 计以德勒兹的生成观念和复杂系统为理 论基础， 借助参 数化工具可对城市的复 杂性和不确定性进行模拟和探究， 并为 解决现代城市空间问题提供新的概念框 架甚至是价值观。 关键词 参 数化城市设计； 德勒兹； 复 杂系统； 找形； 多代理系统
⑧ [8]
扎哈·哈迪德建筑事务所（Zaha Hadid Architects）、 Kokkugia设计事务所等均 在参数化城市设计方面开展了理论研究 和项目实践。 AA建筑学院DRL研究所的设计小 组以 “参 数化城市主义” （Pa ra met r ic Ur b a n ism）和关联城市（A s s o ciat ive Urba n ism）为主 题 形成了很多参 数化 城 市设 计方 案，探 讨了关 联 设 计系统 如何借助多重 交 互 系统（A sso ciat ive
项目地段位于若干重要交通线路的交汇处其中包括连接伊斯坦布尔和欧亚两大洲的主要高速公路沿海高速路海上巴士终点站以及连接整个大都市区域的轻型和重型铁路11方案在道路系统组织中采用了羊毛线程模型借助玛雅软件的强大动力学功能进行了地块内东西向道路网络的重新优化和组织最终使道路等级与地块大小严格匹配
ISSUE 4 AUG. 2013 / JOURNAL OF HUMAN SETTLEMENTS IN WEST CHINA / 066
图1 弗雷 · 奥托利用聚苯乙烯片实验模拟 乡村的空间形态
Fig.1 Frei Otto employing polystyrene chips to simulate the rural settlements
ISSUE 4 AUG. 2013 / JOURNAL OF HUMAN SETTLEMENTS IN WEST CHINA / 068
Abstract: With the progress of computer science, parametric design has been widely used in various fields. Parametric technology applied to the urban design is based on the development of science and technology as well as the reflections on modern urbanism. Parametric urban design is based on the theory of generation concept of Gilles Deleuze and complex system. Parametric tools can be used for simulating the complexity and uncertainty of the city, and provide a new concept framework and values for solving the problems of modern urban space. Keywords: Parametric Urban Design; Gilles Deleuze; Complex System; Form-finding; Multi-agent System
作者简介 刘颖慧： 中国城市规划设计研究院， 助理城市 规划师 李路平： 中国城市规划设计研究院， 城市规划 师， iamthinking@
2 参数化城市设计
将参数化手段运用到城市设计中， 参数意味着对信息的提取， 城市设计是能够
2013年第4期 / 西部人居环境学刊 / 067
结构性地处理城市信息流的策略 [2]。 参 数化技术的运用从建筑设计扩展到城 市尺度即进入了一个新的阈值范围， 其 作用不再停留于改变设计方案， 更多地 体现为设计思维的全面改变。 现 代 主 义 认 为“ 城 市 是 某 种 被 控制和 被命令的事 物”的观 念早已远 去， 取而代之的是， 城市被认为拥有自 己的集体 智慧 和 潜在 模 式，这一观 念 在尼尔·林奇（Neil L each）的大多数 文章中被表达为“群体智慧” （Swar m Intelligent） 。 为了更好地认识和表达这 种“群体智慧” ， 个体的行为方式渐渐 为城市研 究者们所重 视。 个 体的 行为 轨 迹和状态往往 反映了一 个 地区的潜 在活力， 参数化能够实现设计思想的这 种 “自下而上” 的转变。 此 外，城 市发 展 需要 满足 后福特 主义 时代的社会和经济要求。 大众社 会以全球性的消费标准为特征， 并发展 成为以扩散的生活方 式和广泛的工作 路径分化为特征的异构社会 。 城市的 任务在于组织和充分 表 达后福特社会 日益增长的复 杂 性。参 数化 城市设 计 最核心的内容是 影响因子的引入和参 数关系的构筑 。 其中影响因子之间没 有明确的主次之分， 可能是任何影响城 市发展的要素。 这些要素被抽象为不同 的代 理 系统 并进行叠 加，形成 复 杂系 统 之间的 深层关联， 并在不断改 变的 条件输入和参数逻辑下生成不同的方 案，最 后通 过 反馈机制和 方 案比选 形 成最终方案。 借助参数化设计工具和脚 本， 城市影响因子和城市系统之间错综 复杂的关联性可被精确地公式化和清 晰地表达， 因此研究尺度越大， 参数化 设 计清晰表达项目复杂性的能力就越 突出。 在美学上， 参数化城市设计以有序 复杂的优美无缝流动性为风格， 类似于 自然系统。 但参数化城市设计的形态并 不是随机产生的， 而是能够清晰表达生 成逻辑的空间载体。
的行为。 鸟群、 蚁群、 人类社会、 经济系 统和互联网等都具有复杂系统的特点。 面对复杂系统， 人们提出了 “涌现” 的方 法， 通过计算机模拟复杂系统中的个体 行为和它们的相互作用， 可使整个系统 的复杂行为自下而上 “涌现” 出来 。 复杂系统呼应了德 勒兹的另外一 个重要概念， 即 “块茎” ， 指非中心、 多元化、 不规则、无法预料的非传统树 状 结 构体系，城市的某 些场 合和时期 往往表现出 “块茎”的特征。 “块茎” 理论中的重要原则是联系性和异质性， 例如城市中不同人群、 建筑、 街道和开 放空间等要素之间的联系性与异质性。 这 些 要素通 过 多 代 理 系统（M u lt ip le Agency）在参数化设计中得到表达， 多 代理系统也被称作“自组织系统” ， 是 由多个相互作用的智能个体（Intelligent Agent）组成的系统， 其中的智能个体具 有一定的自治性， 能够根据自己周边的 情况决定其行为， 而整个系统中没有事 先指定的主导个体 [9]。 多代理系统是一 种自下而上的研究方法， 能够在很大程 度上弥补传统树状体系的缺陷。 参 数 化 城 市 设 计 的目 标 是 通 过 强调多种城市系统的深层关联（Deep Relationality）建设新的场域逻辑。
作期间，利用一 些简单 材料 实验 性地 探索了自然物质以及乡村的空间形态， 这 些实 验 对后来的 参 数化“ 找 形”产 生了较为深远的影响。 弗雷·奥托的一 个实验是在 水中放 入磁化的聚苯乙烯 片， 然后放入多枚磁针， 磁化的聚苯乙 烯片围绕着多枚磁针形成聚落， 同时相 互间又保持着一定的距离。 这一实验形 成的空间形态类似于现实中典 型的未 经规划而自然生成的乡村空间形态（图 1）。 类似的 “找形” 实验还有后文将会 提及的马立克·科沃杰 伊奇克（Marek Kolodziejczyk）的羊毛线程模型（Woolthread Model）以及伦敦大学学院高级 空间分析中心的米歇尔 ·巴蒂（Michael Batty）教授通过数字化实验室描述城 市的形态生长可能性的实验， 其均为参 数化城市设计提供了帮助（图2） 。 3.2 复杂系统（复杂性科学） 复杂系统相对于经典牛顿力学描 述的简单系统而言， 由大量具有一定智 慧性的个体组成， 个体之间存在强烈的 耦合作用， 能够根据环境信息调整自己
[4] [3] ⑥
3 参数化城市设计的理论基础
法国哲学家德勒兹的 “生成” 思想 和当代的复杂性科学为参数化城市设计 提供了强有力的哲学基础和科学依据。 3.1 德勒兹的 “生成” 思想 “生 成 ”思 想 来 源于当 代 法 国 哲 学家吉尔·德 勒兹（Gil les Deleu ze， 1925-1995）。 德勒兹的全部思想和著 作中都贯彻着对“生成（Becoming）” 而非 “存在（Being）” 的强调 [5]。 德勒兹 将事物的差异置于流变之中， 强调生成 的过程和环境的状态， “生成” 关系往 往表现为一种图式关系， 即德勒兹笔下 的“抽象的机器” 。图式作为“抽象的 机器” 可被理解为 “图解” 关系。 通过 图解来建立抽象模型（分析模型） ， 用 以表现各种异质元素之间的关系， 德勒 兹认为这是一种无意识的建构， 具有开 放的入口。 虽然城市空间以表面上的混乱形 态 呈现 在 人们面 前， 但 是 驱动形 态产 生的本质仍是秩序。基于德勒兹的 “生 成” 观念， 城市的整个生成过程可以采 用参数化中的 “找形” （Form-finding） 来 进 行 还原，并可建 立参 数化 模 型， 解释空间形成的规律，通 过 生长 脚本 （Growth Scripts）来进行定向生成控 制。 城市空间发展原型和定向发展特征 由此被精心设计出来， 城市成为一个具 有自组织能力的“准生物体” ， 并发展 出自我的适应性 [6] 。 整个设计过程取决 于形式生成的决策系统及决策过程， 因此模拟过程是令人信服的。 在非线性建筑设计中构建数字图 解并生 成 非线性体的过程被称为“找 形”[7 ]， 这一过程充分说明了德勒兹哲 学思想中的生 成 关 系可被理 解为一种 图解关系。 德国建筑师弗雷 ·奥托（Frei Otto） 在斯图加特大学轻质承重结构研究所 （Institute for Lightweight Structures） 工
图2 米歇尔 · 巴蒂对城市空间生长形态的演示
Fig.2 demonstrations of forms of urban space by Michael Batty
图3 DRL Flotsam team利用玛雅软件生成了一系列脚本化 的吸引因子图式
Fig.3 series of scripted attractor diagrams in Maya
1 参数化设计概述
参数化设计（Parametric Design）是在变量化设计 ①思想产生以后出现的， 并随 着计算机科学的进步而迅速发展壮大。 参数化设计的本质在于把设计参变量化， 即 设计是受参变量控制的， 每个参变量控制或者表明设计结果的某些重要性质， 通过 改变参变量的值可以改变设计结果 [1]。 如今， 参数化设计的理念及方法在工业制造、 服装设计、 航空制造、 建筑设计等多个领域获得了广泛的认可和应用， 并取得了很多 实践性成果。 参 数化建 筑设 计思潮开始于2 0 世纪 最 后几年。随 着信息技 术近年来在理论 和实践中的迅速发展， 计算机在建筑设计领域中的作用已逐步从单纯的制图工具 （Computer Aided Drawing）向更深层次渗透， 设计师们采用脚本语言（Mel脚本 ②或 犀牛 ③ 脚本）以及参数化建模（GC ④ 或DP ⑤）对已有建筑形体进行参数化控制、对构
中图分类号 TU984.199 文献标识码 B 文 章 编 号 2095-6304(2013)04-0066-06
造节点进行参数化设计以及对建筑表皮进行参数化分形研究等等。 帕特里克 ·舒马赫（Patrik Schumacher）将当今世界的参数化建筑设计表现出来 的形式总结为 “参数化主义” ， 将其与文艺复兴、 巴洛克、新古典主义和现代主义进 行对比， 认为参数化有足够的实力和能力改变世界的建筑思想与实践。 这种说法也 获得了众多先锋建筑理论家的广泛认可。
参数化城市设计初探
Parametric Urban Design
刘颖慧 李路平 LIU Yinghui, LI Luping
摘 要 随着计算机科学的进步， 参数 化设计在各个领域得到了广泛的应用。 将 参数化技术运用于城市设计中既是科技 进步推动的结果， 也源自城市研究者对现 代主义城市结构的反思。 参数化城市设 计以德勒兹的生成观念和复杂系统为理 论基础， 借助参 数化工具可对城市的复 杂性和不确定性进行模拟和探究， 并为 解决现代城市空间问题提供新的概念框 架甚至是价值观。 关键词 参 数化城市设计； 德勒兹； 复 杂系统； 找形； 多代理系统
⑧ [8]
扎哈·哈迪德建筑事务所（Zaha Hadid Architects）、 Kokkugia设计事务所等均 在参数化城市设计方面开展了理论研究 和项目实践。 AA建筑学院DRL研究所的设计小 组以 “参 数化城市主义” （Pa ra met r ic Ur b a n ism）和关联城市（A s s o ciat ive Urba n ism）为主 题 形成了很多参 数化 城 市设 计方 案，探 讨了关 联 设 计系统 如何借助多重 交 互 系统（A sso ciat ive
项目地段位于若干重要交通线路的交汇处其中包括连接伊斯坦布尔和欧亚两大洲的主要高速公路沿海高速路海上巴士终点站以及连接整个大都市区域的轻型和重型铁路11方案在道路系统组织中采用了羊毛线程模型借助玛雅软件的强大动力学功能进行了地块内东西向道路网络的重新优化和组织最终使道路等级与地块大小严格匹配
ISSUE 4 AUG. 2013 / JOURNAL OF HUMAN SETTLEMENTS IN WEST CHINA / 066
图1 弗雷 · 奥托利用聚苯乙烯片实验模拟 乡村的空间形态
Fig.1 Frei Otto employing polystyrene chips to simulate the rural settlements
ISSUE 4 AUG. 2013 / JOURNAL OF HUMAN SETTLEMENTS IN WEST CHINA / 068
Abstract: With the progress of computer science, parametric design has been widely used in various fields. Parametric technology applied to the urban design is based on the development of science and technology as well as the reflections on modern urbanism. Parametric urban design is based on the theory of generation concept of Gilles Deleuze and complex system. Parametric tools can be used for simulating the complexity and uncertainty of the city, and provide a new concept framework and values for solving the problems of modern urban space. Keywords: Parametric Urban Design; Gilles Deleuze; Complex System; Form-finding; Multi-agent System
作者简介 刘颖慧： 中国城市规划设计研究院， 助理城市 规划师 李路平： 中国城市规划设计研究院， 城市规划 师， iamthinking@
2 参数化城市设计
将参数化手段运用到城市设计中， 参数意味着对信息的提取， 城市设计是能够
2013年第4期 / 西部人居环境学刊 / 067
结构性地处理城市信息流的策略 [2]。 参 数化技术的运用从建筑设计扩展到城 市尺度即进入了一个新的阈值范围， 其 作用不再停留于改变设计方案， 更多地 体现为设计思维的全面改变。 现 代 主 义 认 为“ 城 市 是 某 种 被 控制和 被命令的事 物”的观 念早已远 去， 取而代之的是， 城市被认为拥有自 己的集体 智慧 和 潜在 模 式，这一观 念 在尼尔·林奇（Neil L each）的大多数 文章中被表达为“群体智慧” （Swar m Intelligent） 。 为了更好地认识和表达这 种“群体智慧” ， 个体的行为方式渐渐 为城市研 究者们所重 视。 个 体的 行为 轨 迹和状态往往 反映了一 个 地区的潜 在活力， 参数化能够实现设计思想的这 种 “自下而上” 的转变。 此 外，城 市发 展 需要 满足 后福特 主义 时代的社会和经济要求。 大众社 会以全球性的消费标准为特征， 并发展 成为以扩散的生活方 式和广泛的工作 路径分化为特征的异构社会 。 城市的 任务在于组织和充分 表 达后福特社会 日益增长的复 杂 性。参 数化 城市设 计 最核心的内容是 影响因子的引入和参 数关系的构筑 。 其中影响因子之间没 有明确的主次之分， 可能是任何影响城 市发展的要素。 这些要素被抽象为不同 的代 理 系统 并进行叠 加，形成 复 杂系 统 之间的 深层关联， 并在不断改 变的 条件输入和参数逻辑下生成不同的方 案，最 后通 过 反馈机制和 方 案比选 形 成最终方案。 借助参数化设计工具和脚 本， 城市影响因子和城市系统之间错综 复杂的关联性可被精确地公式化和清 晰地表达， 因此研究尺度越大， 参数化 设 计清晰表达项目复杂性的能力就越 突出。 在美学上， 参数化城市设计以有序 复杂的优美无缝流动性为风格， 类似于 自然系统。 但参数化城市设计的形态并 不是随机产生的， 而是能够清晰表达生 成逻辑的空间载体。
的行为。 鸟群、 蚁群、 人类社会、 经济系 统和互联网等都具有复杂系统的特点。 面对复杂系统， 人们提出了 “涌现” 的方 法， 通过计算机模拟复杂系统中的个体 行为和它们的相互作用， 可使整个系统 的复杂行为自下而上 “涌现” 出来 。 复杂系统呼应了德 勒兹的另外一 个重要概念， 即 “块茎” ， 指非中心、 多元化、 不规则、无法预料的非传统树 状 结 构体系，城市的某 些场 合和时期 往往表现出 “块茎”的特征。 “块茎” 理论中的重要原则是联系性和异质性， 例如城市中不同人群、 建筑、 街道和开 放空间等要素之间的联系性与异质性。 这 些 要素通 过 多 代 理 系统（M u lt ip le Agency）在参数化设计中得到表达， 多 代理系统也被称作“自组织系统” ， 是 由多个相互作用的智能个体（Intelligent Agent）组成的系统， 其中的智能个体具 有一定的自治性， 能够根据自己周边的 情况决定其行为， 而整个系统中没有事 先指定的主导个体 [9]。 多代理系统是一 种自下而上的研究方法， 能够在很大程 度上弥补传统树状体系的缺陷。 参 数 化 城 市 设 计 的目 标 是 通 过 强调多种城市系统的深层关联（Deep Relationality）建设新的场域逻辑。