自然形态的城市设计 基于数字技术的前瞻性方法PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 现实意义 5

1.3 研究对象和研究框架 7

1.3.1 研究对象——城市形态、自然形态、参数化设计 7

1.3.2 研究框架 10

1.3.3 创新点 10

2 城市形态学方面的理论综述 12

2.1 概述 12

2.2 概念——从“形态”到“城市形态” 12

2.2.1 形态 12

2.2.2 城市形态 13

2.3 城市形态研究背景与历史 14

2.3.1 当前国际研究状况 14

2.3.2 国际研究的历史 15

2.3.3 国际研究的分类 17

2.3.4 国内研究的历史 18

2.3.5 国内研究的分类 29

2.3.6 目前城市形态研究中存在的问题 29

3 城市设计中的自然形态及其来源 30

3.1 区域尺度的自然形态设计 31

3.1.1 以自然地理为框架的天然自然形态 31

3.1.2 以人类活动为框架的自发式自然形态 35

3.2 城市尺度的自然形态设计 39

3.2.1 概述 39

3.2.2 继承——从城市历史文脉出发的自然更新 40

3.2.3 叠合——恢复基地原有的绿色环境 44

3.2.4 创造——新自然形的产生 47

3.3 分区尺度的自然形态设计 52

3.3.1 概述 52

3.3.2 仿生与隐喻 52

3.3.3 “句法生成”方法 55

3.3.4 参数化设计 57

3.4 节点尺度的自然形态设计 61

3.4.1 概述 61

3.4.2 自然形态的景观 62

3.4.3 自然形态建筑 63

3.4.4 将建筑和景观融为一体的城市新节点 66

3.5 本章小结 67

4 传统城市中的自然形态 70

4.1 概述 70

4.2 西方传统城市的自然形态 73

4.2.1 从远古至古典时期的城市 73

4.2.2 早期伊斯兰教城市 76

4.2.3 中世纪城市中的自然形态 77

4.2.4 文艺复兴城市 80

4.2.5 巴洛克城市 81

4.3 中国传统城市的自然形态 82

4.3.1 城市的低密度 82

4.3.2 建筑群的内向性 84

4.3.3 对自然的抽象和理性认识——“风水” 84

4.3.4 因地制宜的山水城市 85

4.4 本章小结 86

5 城市自然形态设计的几何基础 88

5.1 几何学对自然形态城市设计的意义 88

5.2 几何学在自然形态城市设计中的运用 89

5.2.1 欧氏几何的应用 89

5.2.2 解析几何的应用 92

5.2.3 “找形法”与索引曲面 94

5.2.4 微分几何与样条曲面（包括NURBS曲面） 97

5.2.5 分形几何的应用 100

5.2.6 拓扑几何的应用 110

5.3 本章小结 115

6 （关联）参数化方法 116

6.1 建筑领域应用（关联）参数化设计方法的历史 116

6.1.1 西方早期的应用——盖里和格雷姆肖等建筑师的实践 116

6.1.2 国内（早期）实践 118

6.2 参数化设计思路的发展 119

6.2.1 几何约束 119

6.2.2 几何关联 121

6.2.3 意义关联 122

6.2.4 人工智能和复杂科学 124

6.3 参数化设计软件 125

6.3.1 “参数化设计软件生态圈”的概念 125

6.3.2 参数化绘图软件 126

6.4 城市自然形态设计与参数化方法的结合 136

6.4.1 来源于自然界本身的自然形态 136

6.4.2 来源于感性艺术创造的自然形态 137

6.4.3 来源于市民互有偏差的个性化活动的自然形态 137

6.5 本章小结 137

7 传统设计方式与参数化设计方式的结合 138

7.1 草图和草图数字化 139

7.1.1 草图和草图数字化的意义 139

7.1.2 各种草图数字化技术 140

7.2 手工模型的三维扫描 144

7.2.1 手工模型的价值 144

7.2.2 自由曲面形式模型的制作方法 144

7.2.3 三维扫描 145

7.2.4 三维扫描的计算机输入 151

7.3 替代三维扫描的近景摄影测量方法 151

7.3.1 近景摄影测量和PhotoModeler软件的工作原理 151

7.3.2 利用PhotoModeler完成项目的步骤和方法 152

7.3.3 PhotoModeler替代三维扫描的现实意义 159

7.4 数控加工和快速成型 160

7.4.1 针对模型的快速数字加工技术 160

7.4.2 针对实际建筑的数字加工技术 162

7.5 本章小结 164

8 结合地形的城市设计及地形数字化表达与分析 165

8.1 自然化的城市地形设计方法 165

8.1.1 顺应天然地形的城市选址和总体布局安排 166

8.1.2 顺应天然地形的道路和交通设计 173

8.2 城市自然地形设计的图形表达——从“平子样”至数字高程模型DEM 174

8.2.1 地形的图纸表达 174

8.2.2 地形的实物模型表达 176

8.2.3 地形的数字化表达 176

8.3 GIS平台下的地形分析和设计 180

8.3.1 数字地形分析基础及三维GIS系统的发展状况 180

8.3.2 数据读取、转化和三维TIN的生成 181

8.3.3 高程、坡度和坡向分析 182

8.3.4 数字地形的三维可视化和剖面操作 183

8.3.5 ArcView辅助下的竖向设计 186

8.4 本章小结 188

9 基于分析和模拟的城市自然形态优化 190

9.1 概述 190

9.2 分析和模拟方法的沿革 191

9.2.1 实物模型模拟 191

9.2.2 简单的和线性的模拟、分析 192

9.2.3 复杂的和非线性的模拟 192

9.3 计算机分析和模拟的尺度性 195

9.4 区域和城市尺度的分析和模拟 195

9.4.1 静态的城镇体系和城市功能布局模型 195

9.4.2 动态模拟城市人口、交通、用地和开发策略之间的关系 196

9.4.3 城市用地适宜度的叠图评价 199

9.4.4 区域绿廊的网络指标分析方法 200

9.4.5 区域和城市尺度的小结 201

9.5 分区尺度的分析和模拟 202

9.5.1 公共开放空间的拓扑分析（空间句法） 202

9.5.2 城市机动车交通和人行交通的模拟 209

9.5.3 城市基础设施模拟 209

9.5.4 各类环境指标模拟 209

9.5.5 小结 214

9.6 节点尺度的分析和模拟 214

9.6.1 建筑环境和景观环境的视景仿真 214

9.6.2 建筑受力结构模拟 217

9.6.3 建筑构造模拟 219

9.6.4 能耗和建筑物理环境模拟 225

9.6.5 经济性模拟 225

9.6.6 小结 226

9.7 一个运用了计算机模拟方法的城市设计案例——Holcim竞赛方案“与鸟有约” 227

9.7.1 项目背景和构思 227

9.7.2 方案设计 228

9.7.3 分析和模拟 228

9.7.4 对计算机分析和模拟价值的反思 229

9.8 本章小结 230

10 针对居民参与的多选择造型 231

10.1 概述 231

10.2 居民参与的理论 231

10.2.1 居民参与的几种方式 231

10.2.2 “定制”用于城市设计的困难 232

10.3 参数化辅助设计的技术概述 234

10.3.1 参数（Parameters） 234

10.3.2 参数化设计软件圈 235

10.3.3 技术流程 236

10.4 结合实例说明如何用参数化技术辅助居民参与社区设计 237

10.4.1 基地 237

10.4.2 步骤一：由未来居民通过“动态地图”来共同决定方案的功能和布局 237

10.4.3 步骤二：生成可扩展性高的路网系统 241

10.4.3 步骤三：定制符合居民个性的住宅 247

10.4.4 步骤四：塑造丰富多彩的社区空间 255

10.4.5 结论 255

10.5 本章小结 255

11 总结与展望 256

11.1 总结 256

11.2 讨论 256

11.2.1 城市设计中的自然形式与设计的生态效果之间的关系 256

11.2.2 参数化设计是否一定能提高设计工作效率 257

11.3 思考与展望 257

参考文献 259

图片来源 272

表格来源 281

致谢 282