从indexing到meshing——伦敦建筑联盟景观都市主义课程中的数字图解

曹凯中 / CAO Kai-zhong

朱育帆 / ZHU Yu-fan

摘要：通过对不同时代的图解之间的传承性及差异性进行了比较研究，对数字图解的发展进行了理论溯源，并进一步定义了数字图解的基本概念。之后对笔者所参与的“伦敦建筑联盟(AA School)—清华大学建筑学院联合设计”实践进行了总结，分别叙述了课程设计中场地信息图解(indexing)、原型设定(prototype)、网状发展(meshing)3种数字图解的具体应用方法以及这3种数字图解之间的逻辑关系。最后从多学科融合、设计方法的转变2个层面论述了这3种数字图解对我国当下风景园林设计的意义和价值。

关键词：风景园林；数字图解；AALU；风景园林设计

Abstract: At first, this research tells the inheritance and difference between diagrams of different ages by the comparative study, traces to the development of digital diagram theory and gives the general definition. Then the paper summarizes the characteristics of the jointstudio launched by “AA School–Tsinghua”, respectively describes the course of the design and three kinds of digital diagram application and mutual relations: indexing, prototype and meshing. Finally the paper discusses the significance and value of digital diagram in landscape practice in China from the perspectives of multi-disciplinary integration and design method transformation.

Key words: landscape architecture; digital diagram; AALU; landscape architecture design

1 数字图解的发展与定义

1.1 数字图解的理论溯源

《韦氏当代英语词典》对图解(diagram)的解释是：“为演示或解释事物，利用图形来解释、分析或演算的过程。”图解最初仅仅是一种解释说明的工具，用以解释事物之间某种内在关系。随着数字技术的发展，图解不仅具有思考提炼的特点，而且具有与设计信息的互动性(interactive)及对话性(dialogism)的特点。

彼得·埃森曼(Peter Eisenman)在1963年的博士论文《现代建筑的形式基础》中提出了“动态图解”理论(图1)。埃森曼的图解不再是仅仅停留在静态真实条件的基础上，而是引入了动态变形操作，将图解作为一个展开的事件，设计则是动态图解累积的最终结果。作为艾森曼的学生，格雷戈·林恩(Greg Lean)将数字技术引入动态图解领域，从而进一步发展了这种动态性的潜质。林恩1999年出版的作品集《动态形式》(Animate Form)阐述了数字技术应用于设计的必要性和可行性。林恩运用3D软件Wavefront的粒子塑形技术，根据粒子之间相互吸引或者排斥的关系而聚合为新形式(图2)。林恩和埃森曼有许多相似之处，两者都是从“图”的背景出发，找寻自己感兴趣的切入点作为“解”。不同的是，埃森曼在找寻第一步的图解种子后，通常采用其拆解、嵌套、重复、移位等物理手段，对“解”进行既定单因子操作。而林恩在引入最初的“解”后，通过多参数技术的动态程序，再输入其他多因子的“解”，一步步迭代计算出最终的“解”。

1.2 数字图解的定义

可以这么说，彼得·埃森曼所提出的“动态图解”是数字图解的理论基础。他的学生格雷戈·林恩正是在老师的基础上引入计算机技术，从而形成了最早的数字图解。因此我们可以这样定义数字图解：在整个设计过程中将影响设计的主要因素转化为具有信息价值的若干变量，通过计算机语言建立某种规则(算法)来控制这些变量之间的关系，最终通过计算机将这些关系进行图示化的过程称之为数字图解。

2 景观都市主义设计课程中的数字图解

2.1 课程简介

伦敦建筑联盟( Architectural Association School of Architecture)，是英国历史最为悠久的独立建筑学院。伦敦建筑联盟于2 0 0 0 年在默森·莫斯塔法维( M o h s e n M o s t a f a v i ) 教授和赛罗·纳杰( C i r o N a j l e ) 教授的指导下成立了景观都市主义研究生课程( A A L a n d s c a p eUrbanism)，形成了一套独特的教学方法。莫斯塔法维的继承者伊娃·卡斯特罗( Eva Castro)，深化了这些元素，并使其成为景观都市主义的一个独特流派。2011年9月中旬—12月中旬，笔者参加了清华大学建筑学院与伦敦建筑联盟联合举办的“AALUjoint studio”课程设计，本次的课题以北京郊区的生态问题作为切入点，意图通过不同尺度的景观设计回应基地中的生态问题。该课程设计对参加的学生来说，具有认识论和方法论2个层面的学习与研究意义，认识论层面延续了莫斯塔法维的景观都市主义的核心思想，即通过景观设计重新组织城市中的现有生态资源。在方法论层面，该设计课程通过数字图解对复杂问题进行解释，从而形成一种独特的工作方法。课程设置上延续了AALU的基本教学阶段，分为场地信息图解(indexing)、原型生成(prototype)以及网状发展(meshing)3个阶段。

2.2 第一种图解：场地信息图解(indexing)

场地信息图解(indexing)是整个教学过程中的第一部分也是最为重要的部分，这个阶段是将现有信息转化为参数模型的过程。具体而言，本阶段要求参与学生通过场地信息描绘(mapping)和信息图解(diagramm)2个步骤，将场地现有信息进行提取与综合，最后系统性地将其处理成为动态图解(indexing)。动态图解并不是简单的标记(symbol)，而带有一种指示性(index)。19世纪末的语言学家皮尔斯(C.S. Peirce)认为“index”一词暗含着2种不同事物在时空中形成的映射关系。准确地说，这种映射是一种基于现有历史信息的预测和读解，例如从西边来的乌云是快要下雨的预测等。而“indexing”一词则更强调了这种映射的动态关系。

以笔者参与的北京亦庄设计组以为例，从区位上来看，亦庄地区工业用地较多，占整个用地面积的27.5％。由于工业用地位于亦庄地区海拔较高的区位，因此在雨水的作用下容易对整个亦庄产生一定的地表污染，这一由工业和雨水形成的地表污染在夏季降水集中时期表现更为严重。因此场地信息图解从地表水污染入手，将现有成熟的污水收集算法通过grasshopper软件进行编程转译(图3)，从而图解出整个场地中土地受污染程度较为严重的区域(图4)。可以举一反三地联想到，如果我们不以工业对地表水的污染作为切入点，同样可以通过对基地其他作用力如经济、社会、交通等进行参数化图解，分析其各种过程、转变、趋势和潜力。

2.3 第二种图解：原型设定(prototype)

通过上一个阶段的场地信息图解，描绘出整个场地中的核心问题。在第2个阶段当中，则是通过具体的设计来应对这一核心问题。在这个阶段中，AALU课程提出了原型设定的操作方法，即通过设定一种可以解决核心问题的原型来最大程度解决场地中的现有矛盾。塞拉和穆萨维在《原型》(On the Prototype )一文中指出：“原型并不在一个封闭的领域内发生作用，原型组织从本质上(virtual)讲是通用的(genetic)，但在现实(actual)过程中却是独特的(specific)。”由此可见，原型并不局限于某个特定的领域，也不需要任何有效性的先验条件，在本次的设计教学中不同设计组根据自身场地中所描绘的核心问题提出了不同的设计原型，具体包括净化地表污染的人工湿地、防止边坡泥石流的挡墙以及收集雨水的花园等。原型通过自我演化(variation)使其在解决核心问题的同时可以具有其他功能。与传统设计教学不同，AALU课程中原型的演变同样基于grasshopper软件平台来实现。通过对原型进行数字控制，使原型根据发展需求、管理策略而展开材料、空间和内容的现实化与特殊化。因此也可以说原型是引入技术与材料的中介。以亦庄设计组的原型设定来说，本方案根据上一阶段的地表水污染这一问题，发展出金字塔形(pyramid)的雨水净化绿地(图5)，这一原型可以根据上所处环境的不同演化出不同的子原型(sub-prototype)，并且最大限度地满足污水净化。可以看到，原型的设计方法是一种针对核心问题应运而生的一种“自下而上”的设计方法，而参数化的数据平台则最大限度地满足了原型的变化可能，这也是本设计课程将参数化设计方法引入课程设计的原因之一。

2.4 第三种图解：网状发展(meshing)

网状发展是本次课程设计的第3阶段也是最后一个阶段，网状发展旨在将不同类型的子原型通过grasshopper软件平台再进行组合与发展，这一发展旨在将原型的设计尺度扩展到更为广泛的城市与区域尺度。不仅如此，网状发展将这些子原型构建成为一个综合的系统，并最终将这一系统链接成为一个封闭的反应链，这一反应链可以自我激发又可以自我维持，是一个可以增殖的整体结构。为了将问题进一步深化，在这个阶段，AALU课程会选择基地中问题最为突出的区块场地作为网状发展的设计用地。拿亦庄设计组来说，整个基地中的西侧地块(图6)的地表污染最为严重，因此选择作为网状发展场地(15km2，约占亦庄总用地面积的1/9)。具体来说，网状发展分为以下3个步骤。1)多因子拆解。首先将第一阶段中场地信息图解拆解为多个不同权重的影响因子，如坡度、交通等信息。并且根据实际的需要对权重值进行设定，以此能够给提供不同信息流下产生的多种可能性(图7)。2)初级模型嵌套。将原型嵌套入不同影响权重下的场地结构中，在这个过程中需要将上一步骤中的数字图解信息与原型进行相似尺度的网格化，在此基础上将原型迭代入此网格当中，形成网状发展的初级模型。

3)现实化操作。将初级模型中的原型与场地当中的现实条件进行现实化操作，从而形成最终

的发展结构(图8)。

2.5 3种数字图解的关系解析

AALU课程设计中的3种不同数字图解应用于3个相应的阶段。这3个阶段互不相同但却紧密联系(图9)。场地信息图解作为第1个阶段，尽可能地搜寻了场地中的现有信息，并提炼出场地中的核心问题。在第2个阶段中，围绕核心问题提出了原型设定的解决方案，并将这一解决方案尽可能与其他功能相结合，产生了一系列子原型(sub-prototype)，从而将原本“一对一”式的问题回应还原为“多对多”的设计回应。第3个阶段网状发展中，通过整体上不同权重因子的叠加以及初级模型运用，在更大尺度范围上建立了最终整体结构。这3个阶段中，设计组通过借助抽象的计算机语言快速而准确地模拟出环境、经济和社会等影响因子对于整体结构的作用，并分析其中动态发展的各种过程、转变、趋势和潜力。

3 总结与思考

3.1 多学科融合

纵观数字图解的发展，无论是埃森曼的“动态图解”还是林恩的“粒子形式叠加”，在实践过程中都依赖于设计师自身的主观预判，缺少较为科学严谨的算法支持，这也是图解设计方法一直被诟病的主要原因。在此次AALU的数字图解设计中，为了强调多学科的介入，要求设计组将其他学科如生态学、土壤学中的现有成熟算法代入grasshopper软件平台从而实现数字时代的多学科融合。当下城市化问题的复杂化要求风景园林学应当成为一个更为开放的系统，需要随时可以借鉴相关学科已有的成熟方法与技术。基于计算机平台的数字图解无疑可以为风景园林学打开这个多解的通道。

3.2 方法的转变

相对于传统设计流程，此次课程设计中的3种数字图解孕育了新的工作方法。这种工作方法较之于传统的设计方法具有深度和广度2个层面的优势。从深度来讲，数据综合分析技术可以将空间环境中原本隐含的逻辑以图解的方式展现出来，甚至可以将环境空间分几十层甚至上百层进行研究，这是传统方法根本无法想象的。从广度上讲，由于参量权重的不同设定，所呈现出的结果可以说是差异极大。不同参数叠加所产生的结果是无法预知的，这也正是“多解式”图解的奥妙与乐趣所在，设计结果因此可以被不断被优化。设计过程中更多的是在研究影响参量因子的逻辑可能，算法与编程成为创造的主要工具，逻辑取代了主观感觉。正是因为数字图解关注的是一种动态的演进过程，因此成为一种具有开放性和磋商性的设计方法。

4 结语

作为人居环境科学三大核心学科之一的风景园林学是一门古老的学科。传统的精神和文化值得每一位风景园林师去学习和延续。但仅仅运用先验的方法去解决当下一切现实问题显然是不够的。随着社会经济等外部条件的不断变化，风景园林学在中国当代城市化中的定位也发生着变化，今天的风景园林师所面临的问题不仅是如何创造出如画式的美好境地，更重要的是对当下高速城市化进程中带来的新问题提供独特并且行之有效的策略。北美景观都市主义实践者詹姆斯·科纳(James Corner)在《论当代景观建筑学的复兴》(Recovering Landscape )一书中，提出了“复兴”的概念。他认为在当今条件下，风景园林学应当不仅关乎形式与美学，还需倾向于一种策略和手段，这一策略可以使不同的竞争力量(如政治期望、生态进程、功能需求等)形成新的自由而互动的联合体。尽管一个时长为16周的课程设计以及3种数字图解无法产生科纳所说的学科复兴；整个设计过程中也存在着诸如算法引入是否合理、grasshopper平台是否有效等诸多问题。然而可以确切地说，多学科的融合以及新方法的引入，使得数字图解为风景园林学的复兴和发展提供了一种其他的可能。

注：文中图片除注明外，均由作者与其他合作成员共同绘制。
本次联合设计指导教授：Eva Castro(伦敦建筑联盟)、朱育帆(清华大学) ；
讲师：Libny Pacheco、Nicola Saladino、Federico Ruberto；
合作设计成员：王川、蒙宇婧、柳文傲、杨希

 

作者简介：

曹凯中/1983年生/男/甘肃兰州人/清华大学建筑学院景观学系在读博士研究生/研究方向为参数化设计方法在风景园林规划设计中的运用(北京 100084)

朱育帆/1970年生/男/上海人/清华大学建筑学院景观学系副系主任，教授/本刊编委(北京 100084)