李曉丹 陳智婷 周 馳 賈麗君

宗教建筑外部空間指的是由宗教建筑物、構(gòu)筑物等實(shí)體圍合或占領(lǐng)的一切活動(dòng)空間區(qū)域[1]。根據(jù)城市意象理論，宗教建筑外部空間意象由五種元素構(gòu)成：邊界、場(chǎng)所、通道、節(jié)點(diǎn)和符號(hào)[2-4]。

國(guó)內(nèi)外有關(guān)建筑外部空間意象的研究目前主要停留在基于美學(xué)直覺(jué)的定性分析階段[5-17]。本文擬將復(fù)雜的建筑外部空間構(gòu)成要素的視覺(jué)特征量化，來(lái)分析建筑外部空間意象。以北京市6處典型宗教院落作為研究對(duì)象，基于城市意象理論與現(xiàn)代視覺(jué)分析技術(shù)，借助ArcGIS、MATLAB等數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，結(jié)合傳統(tǒng)的問(wèn)卷調(diào)查法，對(duì)北京宗教建筑外部空間意象各構(gòu)成元素進(jìn)行量化研究，為宗教建筑群的保護(hù)與擴(kuò)建工作提供一種新的分析思路同時(shí)為新時(shí)期如何塑造宗教類(lèi)建筑的旅游形象提供參考借鑒。

1 研究對(duì)象概況

本文選取的研究對(duì)象包括北京地區(qū)孔廟、白云觀、龍泉寺、妙應(yīng)寺、牛街禮拜寺和西什庫(kù)天主教堂（北堂），對(duì)各案例進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)地測(cè)繪與大量的問(wèn)卷調(diào)研（表1）。

表1 北京地區(qū)典型宗教建筑調(diào)研結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2 視覺(jué)量化分析方法

本研究擬對(duì)北京市6處宗教建筑外部空間意象5種構(gòu)成要素的視覺(jué)特征進(jìn)行詳細(xì)的量化分析。由于篇幅所限，具體的計(jì)算過(guò)程以白云觀建筑外部空間意象的構(gòu)成要素分析為例，進(jìn)行詳細(xì)闡述，其他研究對(duì)象的分析結(jié)果同理可得。

2.1 邊界元素分析

邊界元素包括建筑邊界與景觀邊界（圖1）。邊界輪廓線(xiàn)與天際線(xiàn)一樣具有顯著的分形特征。分形維數(shù)的大小代表了邊界輪廓線(xiàn)在分形幾何意義上的復(fù)雜程度[18]。其計(jì)算公式如下：

圖1 白云觀全景邊界輪廓線(xiàn)示意圖

其中d為分形維數(shù)（即計(jì)盒維數(shù)），δ為每格分形圖形長(zhǎng)度，N（δ）為覆蓋住整個(gè)分形的盒子數(shù)。

2.2 場(chǎng)所元素分析

主殿前的開(kāi)敞空間作為宗教建筑外部空間的“心臟”，是整個(gè)外部空間序列的高潮，本研究稱(chēng)之為中心場(chǎng)所可用視覺(jué)通透指數(shù)來(lái)衡量宗教建筑外部空間中心場(chǎng)所的空間特征，它決定于橫向的總體觀景深度與縱向的觀景層次面積比。計(jì)算公式如下：

T=D'·M

其中，T為視覺(jué)通透指數(shù)，D’為總體觀景深度值，M為觀景層次比。

（1）總體觀景深度

某一空間的觀景深度決定于它的視域范圍，其大小取決于視域直徑D。宗教建筑外部空間中心場(chǎng)所的總體觀景深度值取其視域直徑平均值D'（圖2），可利用基于ArcView平臺(tái)的Isovist Analyst插件來(lái)計(jì)算（圖3）。其計(jì)算公式為：

圖2 視域與平均視域直徑D’

圖3 白云觀觀景深度值計(jì)算示意圖

其中S為視域范圍面積。

（2）觀景層次感

觀景層次感是由不同距離范圍內(nèi)建筑物、構(gòu)筑物、景觀等的可視面不同而形成，可用觀景層次面積比（M）來(lái)表示其特征（圖4）。計(jì)算公式為：

圖4 白云觀觀景層次面積比計(jì)算示意圖

M=S1/S2

2.3 通道元素分析

通道元素指的是位于相鄰的兩處建筑物或構(gòu)筑物之間的線(xiàn)性空間。它的整體意象可用空間收斂?jī)A向值X來(lái)表示。X值與表示通道連通程度的平均深度值L'呈正相關(guān)，與表示通道整體開(kāi)敞程度的平均寬高比K呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此通道元素的空間收斂?jī)A向值X可近似表示為：

X=L'/K

（1）平均深度值

在分析某一空間的拓?fù)鋵W(xué)特性時(shí)，源于“空間句法”理論的平均深度值是最為常用的空間特征屬性值。通道空間的平均深度值L'代表的是宗教建筑外部空間各通道元素整體的可達(dá)程度[7，10]。其計(jì)算過(guò)程如圖5所示。

圖5 白云觀平均深度值計(jì)算過(guò)程圖

（2）平均寬高比

寬高比（D/H）指的是在具有單一方向性的空間（如街道、通道等）設(shè)計(jì)中主體空間寬度與周邊建筑高度的比值[19]（圖6）?？捎脤捀弑葋?lái)衡量某一通道空間的開(kāi)敞程度，某一處宗教場(chǎng)所通道空間的整體開(kāi)敞程度則用平均寬高比K來(lái)表示。其計(jì)算公式為：

圖6 寬高比概念示意圖

V=V·D/S2

其中V指的是所有通道空間的整體體積，D指的是通道空間平面上人流軸線(xiàn)總長(zhǎng)度，S表示通道空間水平面投影面積（圖7～8）。

圖7 平均寬高比計(jì)算過(guò)程示意圖

圖8 白云觀平均寬高比計(jì)算模型

2.4 節(jié)點(diǎn)元素分析

宗教建筑外部空間節(jié)點(diǎn)有著豐富的表現(xiàn)形式，包括建筑節(jié)點(diǎn)和景觀節(jié)點(diǎn)：建筑節(jié)點(diǎn)指的是各建筑主立面、出入口、通道盡端等有提示空間轉(zhuǎn)折的元素，形式大多表現(xiàn)為洞口型或斷面型；景觀節(jié)點(diǎn)一般出現(xiàn)在副流線(xiàn)的末端，多數(shù)表現(xiàn)為小橋、亭榭等形式。

節(jié)點(diǎn)元素的視覺(jué)特征表現(xiàn)為一組識(shí)別性較強(qiáng)的實(shí)體圖像，可以稱(chēng)之為特征面。某一特征面的視覺(jué)特征可用熵來(lái)度量。設(shè)某一特征面中有n個(gè)包含顯著邊界的視覺(jué)區(qū)域或視覺(jué)單元，其中第i個(gè)視覺(jué)區(qū)域出現(xiàn)的概率為Pi（i=1，2，……，n），該單元的信息量為Hi=-PilgPi，則對(duì)于由n個(gè)視覺(jué)區(qū)域構(gòu)成的整體特征面來(lái)說(shuō)，其包含的總體信息量可用如下公式來(lái)計(jì)算：

其中H值表示該特征面的視覺(jué)復(fù)雜程度，稱(chēng)為視覺(jué)熵。其具體計(jì)算過(guò)程為：首先借助Photoshop軟件降低節(jié)點(diǎn)實(shí)景圖像的環(huán)境噪點(diǎn)（圖9～10），經(jīng)灰度化處理后導(dǎo)出不同閾值的圖像區(qū)域；然后通過(guò)AutoCAD軟件計(jì)算每個(gè)閾值分區(qū)的面積；最后將其導(dǎo)入MATLAB軟件計(jì)算其視覺(jué)熵。

圖9 白云觀各節(jié)點(diǎn)視覺(jué)熵計(jì)算圖像（處理前）

圖10 白云觀各節(jié)點(diǎn)視覺(jué)熵計(jì)算圖像（處理后）

但是，宗教建筑外部空間節(jié)點(diǎn)一般以組團(tuán)的形式出現(xiàn)或沿著中軸線(xiàn)分布在其空間序列中，因此，在計(jì)算單個(gè)節(jié)點(diǎn)元素視覺(jué)熵的基礎(chǔ)上，本研究采用各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)視覺(jué)熵的算術(shù)平均值來(lái)描述宗教建筑外部空間節(jié)點(diǎn)元素的整體特征，用視覺(jué)熵序列的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示其變化情況，即衡量整個(gè)外部空間節(jié)點(diǎn)元素的形式統(tǒng)一性。

2.5 符號(hào)元素分析

符號(hào)元素的外觀形態(tài)與節(jié)點(diǎn)元素一樣具有視覺(jué)特征面屬性，因此可以用視覺(jué)熵來(lái)分析其特征。

某一符號(hào)元素對(duì)環(huán)境氛圍的渲染強(qiáng)度即為該符號(hào)元素對(duì)其所屬特定環(huán)境的寓意表達(dá)程度，本文稱(chēng)之為寓意值。研究表明，某一符號(hào)元素的寓意值主要包括兩個(gè)方面：一是該符號(hào)對(duì)來(lái)訪(fǎng)者的吸引力；二是該符號(hào)與其所屬環(huán)境的契合度。

本研究為各符號(hào)元素對(duì)人們的吸引力與契合度設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷，均以1～5分計(jì)值。某一符號(hào)元素的吸引力與契合度取其調(diào)研樣本總數(shù)的算術(shù)平均值（AVG），二者之和則表示某一符號(hào)元素的寓意值。所有符號(hào)元素寓意值的均值則為某一公共場(chǎng)所所有符號(hào)元素的整體寓意值。

白云觀外部空間符號(hào)元素主要表現(xiàn)形式有浮雕、雕像、塔、爐等：浮雕類(lèi)符號(hào)元素分為八卦符文類(lèi)浮雕、生肖鳥(niǎo)獸類(lèi)和自然植物類(lèi)；雕像包括石像和銅像；塔類(lèi)符號(hào)元素有華表、雷公塔等；爐類(lèi)符號(hào)元素有各式各樣的焚香爐、銅鼎等。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)20歲以上成年人共發(fā)放問(wèn)卷150份，收回問(wèn)卷135份，其中129份為有效樣本，有效率為95.6%。調(diào)研結(jié)果如表2所示。

表2 白云觀符號(hào)元素問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 數(shù)據(jù)分析與討論

3.1 數(shù)據(jù)匯總

基于以上方法，計(jì)算后得到6處研究對(duì)象建筑外部空間意象構(gòu)成要素的視覺(jué)特征分析數(shù)據(jù)如表3所示。

3.2 分析與討論

（1）邊界元素

景觀邊界的分形維數(shù)普遍大于建筑邊界的分形維數(shù)，顯然景觀邊界的輪廓線(xiàn)比規(guī)則的建筑邊界輪廓線(xiàn)更富有變化性與不確定性?？讖R與龍泉寺的植物，尤其高大喬木類(lèi)明顯多于其他幾處宗教場(chǎng)所，因此它們的景觀邊界分形維數(shù)明顯高于其他幾處宗教場(chǎng)所；西什庫(kù)天主教堂的建筑邊界分形維數(shù)明顯高于其他幾處宗教場(chǎng)所的特征值，這與它高差較大的建筑分布情況和邊界復(fù)雜細(xì)致的線(xiàn)腳有一定關(guān)系。

（2）場(chǎng)所元素

宗教建筑外部空間場(chǎng)所元素的視覺(jué)通透性指數(shù)與其總體觀景深度和觀景層次比呈正相關(guān)關(guān)系?？讖R中心場(chǎng)所的規(guī)模大約相當(dāng)于白云觀和妙應(yīng)寺的兩倍，因此其總體觀景深度值約為后兩者的兩倍。但是，由于孔廟大成殿前碑亭林立、植物眾多，導(dǎo)致場(chǎng)所觀景層次比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于白云觀與妙應(yīng)寺。所以，孔廟場(chǎng)所元素的視覺(jué)通透性指數(shù)與白云觀、妙應(yīng)寺的相差不大。

（3）通道元素

計(jì)算表明，各宗教建筑外部空間通道元素的平均深度值相差不大，一致性較高；平均寬高比與整體通道空間在豎向上的閉合程度呈正相關(guān)關(guān)系，而西什庫(kù)天主教堂的整體通道空間與孔廟的相比更閉塞一些，因而其平均寬高比的值更小一些。因而，孔廟與西什庫(kù)天主堂通道元素的收斂?jī)A向值相差較大。

（4）節(jié)點(diǎn)元素

西什庫(kù)天主教堂的節(jié)點(diǎn)元素特征面屬性值明顯高于其他幾處宗教建筑，這與西方教堂節(jié)點(diǎn)元素精細(xì)復(fù)雜的繪畫(huà)與雕塑設(shè)計(jì)息息相關(guān)。

（5）符號(hào)元素

符號(hào)元素寓意值的分布情況則較為復(fù)雜?？讖R、妙應(yīng)寺、西什庫(kù)天主教堂等統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示的數(shù)值較高，這可能與他們對(duì)應(yīng)的宗教傳播范圍更廣有關(guān)；由于伊斯蘭教禁止偶像崇拜，牛街禮拜寺外部空間的符號(hào)元素相對(duì)別的宗教場(chǎng)所來(lái)說(shuō)較少一些，因此其寓意值是最低的。

結(jié)語(yǔ)

綜上，除了邊界元素與通道元素的特征在整體上具有較高的一致性之外，各宗教建筑外部空間的場(chǎng)所、節(jié)點(diǎn)與符號(hào)元素表現(xiàn)出一定的差異性，其中與其他差異性最大的是源于西方宗教與建筑文化的伊斯蘭教與基督教建筑。研究結(jié)果雖與傳統(tǒng)建筑學(xué)和美學(xué)視角對(duì)宗教建筑外部空間意象的整體判斷類(lèi)似，但從數(shù)據(jù)方面詳細(xì)闡釋了風(fēng)格迥異的宗教與建筑文化體現(xiàn)在哪些構(gòu)成要素的差異性且其差異到底有多大。說(shuō)明本文的研究方法具有一定的可實(shí)施性。

以城市意象理論為指導(dǎo)，借助現(xiàn)代視覺(jué)分析技術(shù)，可在一定程度上彌補(bǔ)建筑空間分析不夠科學(xué)與精確的缺陷，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。本文只是對(duì)建筑外部空間意象構(gòu)成要素量化分析的初步探索，更完整、更深入的研究有待后續(xù)研究的繼續(xù)推進(jìn)。

資料來(lái)源：

圖6：《街道的美學(xué)》；

其余圖表均為作者繪制、拍攝。