▲ 效果图及概念草图 ©《古城起搏器》团队

- 设计缘起 -

 01 迷茫的中国城市 

在中国高速城镇化发展的背景下，越来越多的中国城市走向了现代化。而这些发展中的城市却让居民感觉到困惑：

1）自上而下的城市规划使城市变成了一座座功能单一的“孤岛”，身处其中的使用者无法体验丰富的城市生活。

2）统一的城市设计纲要导致城市发展“千篇一律”，重复的功能与乏味的空间使得城市单一化、片面化。这样的发展模式让设计师忽略了城市是在历史沉淀中由每一个公民自主决定其发展的有机系统。

3）城市管理法令将城市变成了管理者“自上而下”的产物，而不再是居民通过个体意志“自下而上”产生的结果。这样的发展使得城市无法顾及大众的切身需求。  

4）城市发展不仅消减了历史建筑，也消减了人们的回忆。

▲ 钢筋混凝土的冰冷城市 © Nipic

 02 西安城市发展谜题 

▲ 西安城市照片 ©《古城起搏器》团队

西安正作为现代化城市急速发展，但西安古城却被其“历史保护区”身份限制而止步不前。无法实现现代化生活需求的居民陆续搬迁，逐渐丧失生活气息的古城沦落为单一的旅游景点，同样被历史保护法令限制的还有西安古城内原本充满潜力与可能性的城市空间。

▲ 西安古城照片及城墙模型 ©《古城起搏器》团队

“高密度、低容积率”的古城夹在城市发展与风貌保护之间，如何在满足不同使用者需求的同时进行有机更新成为了一大挑战。

- 设计步骤及方案 -

 01 找寻古城“冷暖”

在过往的发展历程中，城市作为一个有机系统，其复杂性却时常被设计者忽略。卡莫纳在《城市设计的纬度》一书中提出了城市设计理论与实践的六个关键维度——社会的、视觉的、功能的、时间的、形态的和认知的。这些维度体现出城市的复杂性，也促使我们对整个西安古城进行了问卷调研、行人行为模拟、建筑功能分析等多维探索。

▲ 基于城市功能的调研 ©《古城起搏器》团队

维度01：古城内人群活跃度分析

首先确定西安古城中的重要节点并加以分类：①休闲场所（商业区、城市公园、美食街等）②文化宗教类建筑（寺庙、雕塑、纪念馆、塔等）③服务机构（医院、政府等）④教育类建筑（小学、中学等）。

通过长期实地调研统计人群停留时间，并基于停留时间得出古城区域的热力图。在这一过程中，我们发现受商业和服务设施吸引，古城东侧的人群活跃度明显高于西侧。

维度02：古城内的交通系统

西安古城的棋盘式路网虽然利于出行，有助于提高城市工业化效率，但是同时也削弱了人们“小径寻趣”的可能，并导致了市民趣味空间与私密空间的匮乏。

维度03：重新审视古城功能分区

随着城市发展进程的加快，人口密度爆发式增长，西安古城经过改、扩建而成型的现有功能区不再合理，场所服务半径与居民需求不匹配。

 02 回坊，回访 

▲ 基地 ©《古城起搏器》团队

经过长时间的调研，我们最终将基地选在了西安古城中心西侧的“回坊”中心区域。

▲ 文化 ©《古城起搏器》团队

回坊起源于宋代，在元代与明代逐渐成型，因为历史和宗教等缘故，其中50%是回民，具有突出的宗教文化特征，是西安古城的一大特色。

但是，受种种因素影响，该片区相对于整个古城而言较为闭塞，在其他片区大步迈入现代化进程时，回坊仿佛存在于自己的独立时空，某种程度上形成了城中城的局面。这里没有高层，也没有规范化的社区概念。随着人口数量的增加，“私搭乱建”不断蚕食公共空间：绿荫减少、道路狭窄、卫生状况堪忧。

▲ 基地调研拆分 © 《古城起搏器》团队

其次，在调研过程中我们还发现，回坊片区内虽然很多地方并不现代，但是生活其中的人们享受这种小尺度、小空间带来的慢生活与惬意——这里有更多的邻里交流，更浓的人情味。

 03 基于计算机行人模拟的基地分析 

▲ 场地分析及路网热力图 ©《古城起搏器》团队

考虑到西安古城作为一个相对封闭的高密度区域，其内部的交通空间并不满足当代中国城市的要求，所以我们选择对古城的交通网络进行局部改造。

首先，我们尝试建立古城内的行人模拟系统，以确定行人的主要交通线路。模拟系统遵照以下4条规则：

1) 行人从起点出发，走向自己的终点；

2) 在移动过程中，行人具有自己的视野；

3) 行人会依照个体兴趣而改变既定路线并向兴趣点移动；

4) 行人会在行进中相互退让以避免碰撞。

▲ 路径 ©《古城起搏器》团队

其次，基于以上规则，同时模拟多人在古城中的移动，将移动轨迹生成热力图以推导街道的使用频率，并总结出场地周边的行人流线特征，以作为规划场地内部动线的依据。

模拟结果显示场地周边街道人流聚集较少，这与实地调研的结果一致——场地所在的古城西部没有大型市政设施，以旅游业和餐饮业为主要业态，缺乏多元化的经济模式，人均收入低。

04“蚁群算法”

共识主动性（Stigmergy）是社会网络中生物个体自治的信息协调机制。在没有中枢控制和接触交流的条件下，群体通过信息传递，达到信息对称，个体独立行动，互相修正，自我更新，逐步完善群体的生态环境。

▲ 蚁群模拟 ©《古城起搏器》团队

为了避免 “自上而下”的设计模式，突出居民的共识主动性，形成有机的场地内部流线，我们选择了引入“蚁群算法”。

▲ 蚁群实验路径的生成 ©《古城起搏器》团队

在计算机模拟之前，我们还购置了实验装置并进行了长达一个月的观察以确认其真实性。

▲ 蚁群模拟路径的生成 ©《古城起搏器》团队

蚁群模拟首先要通过空间点位的评估系统对重要的功能空间进行定位，并将其设定为“蚁群”的起点。然后将场地内景观较好的区域和宗教建筑区域设定为“蚁群”的兴趣点，再通过算法对这些重要空间进行连接，最终呈现出有机的建筑流线以使建筑单体尽量契合宗教建筑以及周边的景观区域。

 05 建筑单元的类型学研究 

随着城市的高速发展，模式化的设计语言使城市丰富的空间形式和文化属性日渐式微。虽然回坊中的合院形制也随着城市发展受到了影响，但仍具有自身独特的特征。

▲ 类型学研究 ©《古城起搏器》团队

通过提取场地中具有时代代表性的合院建筑体系，并采用建筑类型学的方式整合其形态特征，我们将7种常见的建筑单体形式根据使用需求进行了转译，进而形成了自己的建筑语汇。

▲ 新旧肌理研究 ©《古城起搏器》团队

▲ 单元平面 ©《古城起搏器》团队

我们最终的设计构想是保留原有的建筑脉络——回坊特有的合院体系、街区以及建筑群落。在给居民提供更多更合理空间的同时，还原小尺度的街区环境，保留建筑群落的公共空间，为大家留下“忆往昔”的场所。

▲ 节点效果图 ©《古城起搏器》团队

06“自下而上”的组合 

▲ 古城起搏器效果图 ©《古城起搏器》团队

传统的城市设计往往是“自上而下”的，缺乏对城市居民个体意志的考量与尊重，但是信息时代，计算机可以通过对大量不同个体的差异化需求进行并行计算以达到大量个体“自主共生”的可能。

▲ 单元组合 ©《古城起搏器》团队

通过类型学分析得到的建筑单体众多且要求不同，同时，各个单体间的组合关系独立但整体具有较大的复杂性，因此“自上而下”的思维方式在本设计中是具有较大局限性的。

▲ 节点效果图 ©《古城起搏器》团队

借助计算机算法，对已经归类的建筑单体进行大量的组合尝试，总结出单体组合的逻辑并将其转化为计算机组合的“语汇”以指导计算机进行空间组织，同时基于“蚁群算法”的整体流线结果对计算机空间生成进行控制。

▲ 效果图 ©《古城起搏器》团队

- 设计团队 -

设计团队按：在1000+小时的时间里，我们进行了一次严谨的、未来的、先锋的，却也尊重历史脉络的城市设计畅想。整个设计过程痛却快乐——虽然也曾遇到挑战，甚至多次想要放弃，但最终还是坚持到了最后并取得了一些成绩。回顾来路也让我们明白，好的设计应该是深刻的、严谨的，并且需要具有先进的国际视野。

希望可以通过这个将多维度的城市分析、不同的计算机算法模拟、建筑类型学以及“自下而上”的空间生成方法进行有机结合的作品，为未来的城市设计提供一种新思路，创造更多的可能性。

设计团队：黄路遥（武汉理工大学）、王居鹏（河南科技大学）、刘骥鑫（河北工程大学）、郑晓琪（泉州师范学院）

指导教师：王世良、李竞一

▲ 团队合影 © Mars

文章来源：《城市·环境·设计》杂志社（UED）

内容编辑：虚虚 丨 视觉：小杨桃菌

*设计说明由作者团队提供

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