曹 田 李亞軍（南京理工大學 設計藝術與傳媒學院，江蘇 南京 210094）

引 言

戶外游憩活動是人們在戶外公共空間中進行休閑活動的總稱，[1]城市公園、鄉(xiāng)間景觀、旅游景區(qū)等為人們游憩活動提供服務的場所稱為戶外游憩空間。近年來，我國老年人口數(shù)量猛增，這為戶外游憩空間增添了不少壓力，也使得戶外游憩空間的“適老化”問題變得越來越緊迫。

當前，“適老化”已經(jīng)成為戶外游憩空間規(guī)劃與設計的一個重要趨向。但是，“適老化”的方法大多停留在傳統(tǒng)的社會調(diào)研和經(jīng)驗積累的層面，主觀性和模糊性較強，難以為老年人的多樣化、個性化的游憩活動提供“精準”服務。

參數(shù)化設計是近年來國內(nèi)外興起的一種新的設計潮流。通過計算機程序的模擬，參數(shù)化設計可以打破設計師與用戶之間的矛盾，以精準的、動態(tài)的方式來滿足用戶的多樣需求。有鑒于此，參數(shù)化設計可能為解決城鄉(xiāng)戶外游憩空間的“適老化設計”問題提供一個突破口。

一、參數(shù)化設計在老年人戶外游憩空間規(guī)劃中的應用可行性

（一）參數(shù)化設計的主要特點

算機算法來模擬老年人的游憩活動，再以此決定設計，形成“自下而上”的設計模式。

2）參數(shù)化設計中，對老年人游憩需求的分析和運算是由計算機軟件來完成的，提高了設計的效率。

3）通過算法邏輯的建立和參數(shù)數(shù)據(jù)的控制，參數(shù)化設計對老年人的游憩需求進行精確描述與量化生形，增強了規(guī)劃設計的可靠性與可控性，對景觀節(jié)點的可達性、活動場地的聯(lián)系性等問題給出較為精準的答案。

4）參數(shù)化設計直觀、客觀地描述規(guī)劃設計過程的每一個步驟，當老年人的需求發(fā)生變化時，可以便捷地修改設計，實現(xiàn)設計的定制化。

（二）算法的適用

表1 建筑和景觀領域常見的算法及特點 圖片來源：作者自繪

對于老年人戶外游憩空間規(guī)劃來說，參數(shù)化設計方法有以下幾個特點：

1）參數(shù)化設計以老年人的需求為主導，運用計

算法是參數(shù)化設計的核心問題，決定了設計的研究方向、演變途徑、設計周期以及成果的生成表達。[2]參數(shù)化設計包含多種算法，其特點和作用各有不同（表1）老年人戶外游憩空間規(guī)劃設計有多個方面，可能涉及到空間關系分析、視域分析、路徑優(yōu)化等，因此會用到泰森多邊形、元胞自動機、遺傳基因等多種算法。

1.參數(shù)化設計的技術平臺

參數(shù)化設計大多是依托建模軟件來實現(xiàn)，如Rhinoceros、MAYA、3DMAX等，計算機腳本工具為參數(shù)化設計提供了算法運行的平臺，有Grasshopper、Rhino script等。[3]本 課 題 運 用Rhinoceros和Grasshopper這兩個軟件平臺進行研究。

2.具體的應用面

參數(shù)化設計在老年人戶外游憩空間規(guī)劃中的應用，可以分為兩方面。一方面是老年人游憩方案的設計，即通過輸入老年人的個性化需求參數(shù)，進行算法的模擬，為其定制最為合理的游憩方案。另一方面，是通過算法模擬來檢驗游憩空間某幾個方面的適老性（如游覽路徑、可視域、植物配置等是否適合老年人游憩），并指導游憩空間設計的優(yōu)化。這兩方面應用的基本流程是一致的，都是通過參數(shù)輸入和算法模擬，計算出最優(yōu)解。

二、基于參數(shù)化設計的老年人戶外游憩空間規(guī)劃策略

參數(shù)化設計往往先從服務對象入手，建立服務對象與設計的聯(lián)系與規(guī)則，進而形成算法邏輯，按照邏輯生成設計形態(tài)。有鑒于此，基于參數(shù)化設計的老年人戶外游憩空間規(guī)劃的策略如下。

（一）設計需求的量化采集

1.量化描述

以數(shù)據(jù)的方式來描繪老年人的活動能力和活動偏好。比如，以如廁間隔的平均時間、平均步行速度、單次最大步行距離（指每次休憩間隔的最大步行距離）、步行總距離、平均休憩時間（指多次休憩時長的平均值）等多個數(shù)據(jù)來描述某位60～70歲男性老年人的游憩活動能力和活動偏好。

2.分情況采集

在不同的情況下，游憩空間內(nèi)的老年人可能有不同的游憩目的，需求和偏好也有不同。以一日時間的變化為例，早晨和傍晚的游憩空間內(nèi)以晨練者為主，對鍛煉場地的條件較為關注。而白天其他時間，游憩空間內(nèi)的游客和坐憩者占大多數(shù)，他們對游覽路線、觀景效果和服務設施等方面的需求就要高于晨練者。同樣，不同的天氣、季節(jié)等因素都會對需求數(shù)據(jù)造成影響。

（二）參數(shù)數(shù)據(jù)的篩分關聯(lián)

1.篩分與關聯(lián)

采集得到的數(shù)據(jù)需要進行篩分，與游憩空間的設計要點進行關聯(lián)，才能成為參數(shù)化設計可用的參數(shù)。如，老年人的單次最佳步行距離可能與景觀組團的構(gòu)成、景點分布布局、游覽路線的選擇等設計要點有密切聯(lián)系，而老年人的感知范圍則與游憩空間的尺度、景觀的圍合狀態(tài)、活動場地的關聯(lián)性等設計要點息息相關。

2.影響因素的綜合考慮

游憩空間中的水體、植被、建筑物等，都可能對老年人的游憩活動產(chǎn)生影響。在需求數(shù)據(jù)與設計要點進行關聯(lián)時，要充分考慮到這些因素的影響。比如，在某些值得駐足觀賞的景觀節(jié)點，老年人的平均步速可能會變慢，平均休憩時間會變長，單次步行的最大距離也可能變長。

（三）算法邏輯的科學構(gòu)建

1.算法邏輯符合計算機的運行規(guī)律

計算機軟件的運算邏輯與人類邏輯有所不同，編寫算法時，需要將人類的邏輯轉(zhuǎn)化成計算機邏輯。比如，人類可以在10處景觀節(jié)點中輕易地選中某個節(jié)點，但計算機的邏輯可能是：先將10個景觀節(jié)點進行編號，再根據(jù)編號選中某個節(jié)點，或者根據(jù)該節(jié)點的位置特征來進行選擇。

2.算法邏輯涵蓋所有情況

選擇某種算法進行規(guī)則的構(gòu)建時，要涵蓋老年人游憩活動的所有情況。譬如，以老年人的最大感知范圍來檢驗景觀組團的可感知性，需要將老年人的視覺、聽覺、嗅覺等感知能力都考慮在內(nèi)。這是因為，在有些空間中老年人的視覺感知較強，而有些空間中則聽覺或嗅覺感知較強。

（四）規(guī)劃形態(tài)的動態(tài)生成

1.審視與取舍

目前，參數(shù)化設計還處于“弱人工智能”階段，計算機只能根據(jù)人工編寫的算法程序進行運算，尚不能進行獨立思考和自主研判。計算機計算出的規(guī)劃形態(tài)可能有多個解，這些解符合計算機的算法邏輯，卻不一定與現(xiàn)實情況相匹配。因此，設計師需要結(jié)合各種因素，進行審視、判斷和取舍，最終確定規(guī)劃方案。

2.修改參數(shù)以獲取不同條件下的最優(yōu)解

參數(shù)化設計的特點之一是可以修改參數(shù)，以適應不同的設計條件。參數(shù)的修改是有界限的，界限可能是現(xiàn)實條件下的極值，也可能是計算機運算能力的極限，超過界限，則設計方案不成立。在界限內(nèi)修改參數(shù)，可以得出相應情況下的最優(yōu)解；若是連續(xù)地變動參數(shù)，相應的規(guī)劃形態(tài)能夠進行實時的變化，實現(xiàn)動態(tài)的、可變的規(guī)劃設計。

三、參數(shù)化設計在景區(qū)游憩空間規(guī)劃適老性問題上的實證研究

當前，很多旅游景區(qū)同時也是老年人的游憩場所。不少景區(qū)的游憩空間具有一定的適老性，對老年人有較大的吸引力。但是，其適老性未能得到驗證，難以為其他景區(qū)的適老化改造或建設提供令人信服的經(jīng)驗借鑒和策略啟示。鑒于此，本課題對景區(qū)游憩空間的適老性進行實證研究，驗證參數(shù)化技術在該問題上的應用。

本課題以江蘇省揚州市瘦西湖景區(qū)（以下簡稱“瘦西湖”）為例進行分析。瘦西湖的前身是明清時期揚州鹽商在城北郊區(qū)所建的諸多園林景觀，經(jīng)過數(shù)百年的演變和擴充，這里逐漸成為享譽國內(nèi)外的風景名勝區(qū)。瘦西湖是較為典型的歷史文化景區(qū)，人們的游憩活動以參觀游覽和情景體驗為主。本課題選擇最能影響人們游憩質(zhì)量的游覽路徑作為適老性研究的切入點。

傳統(tǒng)園林景觀的營造，十分講究游覽路徑的規(guī)劃與設計，有“一步一景、移步換景”之說。游覽者在移動的過程中不斷地感受到景觀的變換，多重景觀的共時性和歷時性變化，帶給游覽者豐富的觀景享受，如，時而山樓憑遠；時而竹塢尋幽；時而夜雨芭蕉；時而曉風楊柳。換言之，讓游人在有限的時間和精力內(nèi)，盡可能獲得豐富而有節(jié)奏的景觀感知體驗，是傳統(tǒng)園林游覽路徑設計的基本原則之一。

根據(jù)前期調(diào)研，瘦西湖現(xiàn)有的游覽路徑符合上述基本原則，游客對游覽路徑中的景觀感知體驗比較滿意。但是，老年游客是特殊的游覽人群，老年人的身體條件和感知能力都比青壯年游客要弱，就要考慮現(xiàn)有的游覽路徑規(guī)劃是否適合老年人的需求？

（一）老年人景觀感知的參數(shù)與邏輯單元

老年人對景物的感知主要分為視覺感知、聽覺感知和嗅覺感知三方面，且三方面的感知角度都是360度。因此，將老年人的景觀感知域設定為一個圓，圓心即老年人，半徑是老年人的最大感知半徑。將某一個時刻老年人的視覺最大感知半徑設定為a，聽覺最大感知半徑設定為b，嗅覺最大感知半徑設定為c，老年人的綜合最大感知半徑為x，則x為該時刻a、b、c的最大值，即：

x=max{a，b，c}

游覽路徑中，受到不同因素的影響，如建筑的遮擋、風向的變化、聲音的屏蔽等，a、b、c是在不斷變化的?？紤]到老年人對景觀的感知是三方面的綜合，景觀與老年人的距離只要小于三方面數(shù)值的最大值X，即可認為老年人對該景觀具有可感知性。如，由于植物的遮擋，老年人看不到某處景觀，但能夠聽到景觀傳來的悠揚音樂，或聞到景觀的香味，仍然可以認為老年人感知到了該處景觀?；诖耍O定景觀與老年人的直線距離為Y，老年人對景觀的可感知性為α，則有：

當Y＞X，則α=false

圖1 老年人感知域的幾何模塊 圖片來源：作者自繪

當Y≤X，則α=true

上述兩個公式共同組合成一個邏輯單元。根據(jù)前期對老年人戶外感知能力的調(diào)查，以100m作為X的參數(shù)值，即可繪制出老年人感知域的幾何模塊（圖1）。

（二）景點布局的參數(shù)化分析

瘦西湖景區(qū)景點眾多，游覽路徑也有多條，對這些景點的分布布局進行參數(shù)化分析，可為老年人理想的游覽路徑提供一個選項集。

將瘦西湖的主要景點標注在地圖上，共有62處，組成集合P（圖2）。這些景點中，相鄰的三個點連接成三角網(wǎng)M（圖3）。這些三角形的外接圓圓心O，是到三角形三個頂點等距且最近的點，共有126個，組成集合O（圖4）。綜上，則有：

P={P1，P2，P3……P62}

O={O1，O2，O3……O126}

圖2 景點集合P

圖3 三角網(wǎng)M

圖4 三角形外接圓圓心集合O

可以認為，當老年人位于這些景點P或位于外接圓圓心O時，最可能感知到這些景點。換言之，將景點P與外接圓圓心O的集合進行合并組成集合PO，則有PO=P∪O。集合PO中的點，即是老年人游覽路徑的必經(jīng)點（圖5）。

瘦西湖景點的分布是不均勻的，有些景點距離較近，形成組團，有些則較遠。這意味著在老年人有限的感知能力、行動精力和時間安排下，不可能將所有的景點都飽覽一遍。因此，需要計算出最省時省力，又能在有限感知域內(nèi)感知最多景點的理想路徑。該路徑即在集合PO中產(chǎn)生。

圖5 景點集合P與外接圓圓心O的并集PO 圖片來源：作者自繪

圖6 景觀到老年人的直線距離集合Y 圖片來源：作者自繪

圖7 三角網(wǎng)M’ 圖片來源：作者自繪

圖8 三角網(wǎng)m 圖片來源：作者自繪

（三）老年人理想游覽路徑的生成

根據(jù)老年人的感知參數(shù)與幾何模塊計算老年人理想游覽路徑的關鍵，在于將老年人的綜合感知半徑X與景觀到老年人的直線距離Y進行比較。將外接圓圓心O分別與三角形的頂點相連，可在每個三角形內(nèi)獲得三條連接線。這些連接線即是景觀到老年人的直線距離Y。將這些連接線提取出來，共有359條線，組成集合Y（圖6），則有：

Y={L1，L2，L3……L359}

計算Y集合中每個元素的長度值，將X參數(shù)值（100m）與Y集合中的各個長度值進行比較，篩除Y集合中長度值大于X的參數(shù)值的項，剩下65項，這些項所對應的點即是老年人理想游覽路徑的必經(jīng)點，設為集合O’。

將集合P與集合O’再次合并，形成集合PO’，并將該集合中的點相互聯(lián)系，形成三角網(wǎng)M’，老年人理想游覽路徑即在該三角網(wǎng)M’中產(chǎn)生（圖7）。

雖然從理論上說，三角網(wǎng)M’中任意一條線段都是符合老年人感知能力的游覽路線，但現(xiàn)實中有很多線段則是不成立的，比如有些線段過長，有些線段已經(jīng)超出了瘦西湖景區(qū)的邊界，有些線段跨越了水面等。因此，對三角網(wǎng)M’需要再進行一次篩除，除去不合理的線段，得到新的三角網(wǎng)m（圖8）。

在三角網(wǎng)m中，輸入老年人游覽路徑的起點（南大門）和終點（北大門），進行最短路徑的計算，即可得到老年人理想的游覽路徑（圖9）。改變起點和終點，或者修改老年人的綜合感知半徑數(shù)值，都可以計算出不同情況下的最優(yōu)解。如，將起點和終點設為瘦西湖東大門和西大門時，得到新的理想游覽路徑（圖10）；若起止點不變，減小老年人的綜合感知半徑數(shù)值至60m時，理想游覽路徑如圖所示（圖11）。

需要注意的是，這里計算出的最優(yōu)解仍然需要進行人工修正和調(diào)整，才能最終成為可行解。

圖9 游覽路徑1

圖10 游覽路徑2

圖11 游覽路徑3圖片來源：作者自繪

（四）理想游覽路徑與現(xiàn)有路徑的比較分析

將上述計算所得的可行解與現(xiàn)有的規(guī)劃設計進行比較，可以得出以下結(jié)果：

（1）檢驗現(xiàn)有游覽路徑的合理性。經(jīng)過比較，瘦西湖現(xiàn)有的游覽路徑與老年人的理想路徑總體接近，瘦西湖現(xiàn)有的游覽路徑具有合理性，值得其他景區(qū)借鑒。

（2）分析現(xiàn)有游覽路徑與理想路徑的差異之處。瘦西湖現(xiàn)有的游覽路徑與老年人的理想路徑有部分差異。當起點和終點分別設置在瘦西湖南大門與北大門時，路徑的差異主要體現(xiàn)在“小金山”景觀片區(qū)和“熙春臺”景觀片區(qū)。這兩個景觀片區(qū)集中了瘦西湖的一些主要景點，現(xiàn)有的游覽路徑穿過了這些景點，而老年人的理想路徑?jīng)]有穿過。原因可能是這兩個景觀片區(qū)的位置相對較偏，在有限的體力和時間內(nèi)，老年人難以顧及這兩個景觀片區(qū)。這是瘦西湖景區(qū)游覽路徑與景觀分布在適老性方面存在的問題。

筆者隨后在瘦西湖景區(qū)中進行了4個小時的現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)的確有不少老年人選擇放棄游覽上述兩個景觀片區(qū)，實地觀察驗證了本課題研究的有效性。

（3）總結(jié)現(xiàn)有游覽路徑規(guī)劃的經(jīng)驗，為其他景區(qū)的設計提供借鑒。分析發(fā)現(xiàn)，瘦西湖現(xiàn)有的游覽路徑能夠一次性地串聯(lián)大多數(shù)主要景點，景點在路徑上有序列、有節(jié)奏地步步呈現(xiàn)，且景點之間的間隔距離總體上較為均勻。這樣的設計符合老年人的游覽能力和游覽偏好，使得老年人樂于徜徉其中。對于其他景區(qū)來說，游覽路徑的規(guī)劃設計可以吸收瘦西湖景區(qū)的經(jīng)驗，避免景點分布的嚴重不均或游覽路徑繞路較多，以增強景區(qū)游憩空間的適老性。

（五）未來應用面的展望

本課題的研究具有可推廣性。通過算法計算、參數(shù)化設計，可以為其他類似的問題提供解決方案。譬如，在倡導全域旅游的新背景下，城市的各方面資源都為旅游而服務。城市旅游需要合理的日程安排、路徑規(guī)劃和餐飲住宿調(diào)配，通過算法規(guī)則的建立，參數(shù)化設計可以計算出最符合游客需求的行程安排、最省時省力的路徑方案，以及資源整合率最高的餐飲住宿選擇，為城市全域旅游的發(fā)展提供精準而科學的規(guī)劃路線設計。

結(jié) 語

參數(shù)化設計是近年來國內(nèi)外興起的數(shù)字化設計方法，廣泛地應用于地理學、氣象學、建筑學等領域。如今，景觀園林設計、產(chǎn)品設計等領域也開始運用參數(shù)化設計進行創(chuàng)新和創(chuàng)造。但總的來說，參數(shù)化設計主要還是用于“造物”。本課題將參數(shù)化設計運用于老年人戶外游憩空間的規(guī)劃與設計，是對這種新型的設計方法在人文社會科學領域的一種拓展。雖然參數(shù)化設計的應用尚處于起步階段，還有很多問題亟待解決，但這種精確的、理性的設計已經(jīng)與傳統(tǒng)的“模糊性、經(jīng)驗性”設計區(qū)別開來，展現(xiàn)出了較大的理論和實踐價值。未來，相信參數(shù)化設計將在人文社會科學領域能發(fā)揮更加重要的作用。