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2025 , Vol. 32 >Issue 8: 111 - 118

DOI: https://doi.org/10.3724/j.fjyl.LA20240126

研究

山水城市相地营城的数字化方法——以杭州钱塘江两岸地区为例

  • 邵典 ,
  • 杨俊宴
展开
  • 东南大学建筑学院

邵典/男/博士/东南大学建筑学院在站博士后、助理研究员/研究方向为数字化城市设计

杨俊宴/男/博士/东南大学建筑学院教授/本刊编委/研究方向为智能城市设计

收稿日期: 2024-12-17

  修回日期: 2025-06-24

  网络出版日期: 2025-12-09

基金资助

国家自然科学基金青年科学基金项目“基于‘数-形’双通量图谱的高密度街区形态测度模型与交互转译方法研究”(52308051)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
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Digital Methods for Construction of Shan-Shui City in Combination with Local Geographical Conditions: A Case Study of the Areas along Both Banks of the Qiantang River in Hangzhou

  • SHAO Dian ,
  • YANG Junyan
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  • School of Architecture, Southeast University

SHAO Dian, Ph.D., is a postdoctoral researcher and assistant research fellow in the School of Architecture, Southeast University. His research focuses on digital urban design

YANG Junyan, Ph.D., is a professor in the School of Architecture, Southeast University, and an editorial board member of this journal. His research focuses on intelligent urban design

Received date: 2024-12-17

  Revised date: 2025-06-24

  Online published: 2025-12-09

Copyright

Copyright reserved © 2025.
Fold

摘要

【目的】

相地营城是中国自古以来在城市建设实践过程中形成的独特营建智慧。大数据背景下，如何借助数字化技术将传统的相地营城智慧在现代城市建设中予以继承与发扬，仍值得进一步探索。

【方法】

基于多源大数据与数字模型，针对生境网络、景观环境等山水城市核心要素，提出山水格局数字化梳理（理脉）、生境网络数字化解析（通廊）、三维形态数字化营建（塑形）的方法体系。

【结果】

进而以杭州钱塘江两岸地区为例，对山簇、水系、景观等山水格局进行控制，优化了核、斑、廊、岛的生境网络体系，并对城市形态做出修正。

【结论】

以科学量化的方式识别山水城市的空间基因，可为当代山水城市营建提供基于传统相地营城智慧的数字化方法。

关键词： 山水城市; 相地营城; 数字化技术; 钱塘江两岸地区

本文引用格式

邵典 , 杨俊宴 . 山水城市相地营城的数字化方法——以杭州钱塘江两岸地区为例[J]. 风景园林, 2025 , 32(8) : 111 -118 . DOI: 10.3724/j.fjyl.LA20240126

Abstract

[Objective]

“Urban construction in combination with local geographical conditions” is a unique construction wisdom formed in the practice of urban construction in China since ancient times, which means selecting urban construction forms that are compatible with natural elements such as mountain topography and water patterns, ecological green corridors, and climatic conditions, based on a thorough investigation of such elements, with a focus on the harmonious relationship between man and land, and man and nature. As for how to inherit and carry forward the traditional practical wisdom of urban construction in combination with local geographical conditions in the modern city construction, the current academic research can be divided into three aspects: Shan-Shui city construction focusing on the relationship between city and nature, man-land relationship coordination focusing on the relationship between man and nature, and spatial gene recognition based on the interpretation of city history. However, such research primarily identifies spatial genes from the perspective of history, landscape space, etc., which is ultimately a kind of qualitative summary of experience and model generalization. How to accurately identify the genes of a city from its complex morphological patterns and embed them in the process of urban construction in combination with local geographical conditions needs more detailed and scientific quantitative means to achieve.

[Methods]

In the context of the era of big data, while studying and interpreting the wisdom of the traditional urban construction in combination with local geographical conditions, it is also necessary to explore how to use digital technology to inherit and innovate the traditional method. This research explores the digital method for construction of Shan-Shui cities in combination with local geographical conditions, which involves the three steps of “contextual analysis”, “corridor connection” and “shaping”. Specifically, “contextual analysis” refers to the digital sorting of landscape patterns formed by mountains and waterways, involving dividing landscape elements into different levels, identifying landscape pattern information through digital methods such as natural language processing and GIS, establishing a database, and constructing an index system including proximity index and topological connectivity for analysis; “corridor connection” refers to the digital identification and connection optimization of four types of ecological network elements, namely core protected areas, habitat patches, corridor structures, and stepping stone structures, to build a multi-level urban ecological pattern from a digital perspective; “shaping” refers to the shaping of a three-dimensional urban spatial form that connects the spatial elements of landscape pattern through digital analysis methods such as landscape viewing systems and physical environment simulation, so that the spatial elements of landscape pattern can serve urban residents as much as possible. Then the landscape pattern, habitat network and urban form of the target city are comprehensively analyzed and improved.

[Results]

This research selects the area along both banks of the Qiantang River in Hangzhou as the research area, analyzes and assesses its landscape pattern, ecological security, and urban morphology, and proposes corresponding optimization strategies. The research finds that in terms of landscape pattern, the multi-scale landscape pattern of “region – city – block” of the Qiantang River is digitally sorted out, and corresponding optimization and control strategies are proposed for the landscape pattern on both banks of the Qiantang River, involving the three aspects of mountain cluster control, water system control and landscape control. In terms of habitat network, MSPA method and GIS minimum path cost method are used to identify and extract the four kinds of natural elements of “core area, ecological batch, corridor, and island”, with a total of 5 core protected areas, 19 habitat patches, 53 ecological corridors and 42 springboard structures extracted, and plant layout, washing distribution and greening layout are optimized and adjusted. In terms of three-dimensional form, the city’s mountains and high-rise buildings are optimized through the overlooking gallery and urban skyline to highlight local characteristics. At the same time, the simulation results of wind environment, acoustic environment and thermal environment are combined to create ventilation corridors to reduce noise pollution and heat island effect.

[Conclusion]

The digital approach proposed in this research is based on the inherent characteristics of the elements of Shan-Shui cities such as mountains, waters, habitats and landscapes. It applies big data and digital technologies to the entire process of site analysis and urban planning gradually in a scientific and quantitative way, identifying the intrinsic spatial genes one by one accompanied by necessary problem analysis and optimization design, and further improving the methodological system of site analysis and urban planning. This research aims to identify the spatial genes of Shan-Shui cities in a scientific and quantifiable way, so as to provide a digital method based on traditional wisdom of site selection and city construction for contemporary urban construction, and endow the traditional city-building model with new vitality through the application of digital technology.

Key words： Shan-Shui city; urban construction in combination with local geographical conditions; digitalization; areas on both banks of the Qiantang River

“相地营城”是中国在长期城市建设实践过程中形成的独特营建智慧，意为结合山水形势、历史文脉勘察土地并进行城市营建，重视人与土地、人与自然的和谐关系。这种营城思想以风水堪舆的形式代代传承于中国传统营城实践过程当中。《史记·周本纪》指出营城要考察“相地之宜”，《慎言·道体》提出“山泽水土，气皆入乘之，造化之大宅也”，山水是自然生气凝聚之所，也是相地中所需考察的基本要素。相比西方城市建设思想，相地营城重视勘察并顺应既有的自然与人文要素，核心理念在于因地制宜、天人合一，达到城市建设与自然风物、历史人文的和谐统一。传统营城实践中的相地营城重视用地自身的环境特色，以及与周边风景的联系，强调将场地人文性与风景资源联系在一起[1]，如古代长安、洛阳等城市采用相地营城思想，实现了城市与山水环境、历史遗迹良好契合的发展格局。这些营城智慧并不是空洞、模糊、虚无缥缈的，而是理性、鲜活、可认知的，它们融入“天人合一”哲学思想之中，成为中华城市文明最突出的特征之一。但是，在快速城镇化时期，传统营城智慧被埋没，很多山水城市特色消失殆尽。迈向生态文明的今天，需要重新认识传统营城中的山水人文智慧，促进中华城市文明薪火相传[2]。
相地营城重视城市与自然山水的和谐关系，由此启发现代城市建设要构建“望得见山、看得见水”的山水城市。关于如何将传统相地营城智慧在现代城市建设中予以继承与发扬，目前国内外学界已有一定研究：基于相地营城的内涵和理念，研究维度可分为侧重城市与自然关系的山水城市营建、侧重人与自然关系的人地关系协调、基于城市历史演绎的空间基因识别3个方面。其中，山水城市营建的营城智慧主要体现在城市特色提炼、城市空间解析、城市空间塑造和城市空间维育等方面[3]，要点包含从自然景观、空气质量、生态保育和水文生境等角度提出相应的营城策略[4-6]。人地关系协调方面，通常从与自然共生的角度出发[7]，通过分析城市建设对自然环境带来的积极和负面影响，基于各尺度发展理念提出了一系列应对策略[8]。空间基因识别方面，从城镇景观的格局关系、簇群形态、街巷空间、建筑风貌和地域文化等角度[9-10]识别城市的空间基因、文化基因、生态基因及形态基因[11-12]，从而找出城市建设的生态美学基因和现代主义传承思想，并探讨山水与城市的紧密关联及背后的影响因素与生成机理，进而剖析空间形态基因的表达与传承[13-14]。
可以看出，目前的研究是从契合自然山水环境的角度理解传统城市营建，也重视其背后营城思想与营城手法的历史演绎与传承。但是，相地营城的方法核心是破解城市在山水形势下的空间基因，既有研究大多从历史、山水空间等角度识别空间基因，归根结底是一种偏向于定性的经验总结及模式概括，如何从纷繁复杂的形态格局下精准找出城市的基因并嵌入相地营城的过程中去，还需要更为精细且科学量化的手段来实现。
近年来，在“数字地球”“智慧城市”、移动互联网乃至人工智能日益发展的背景下，城市设计的理念、方法和技术获得了全新的提升，数字技术正在深刻改变城市设计的专业认识、作业程序和实操方法。在新时代背景之下，将数字化方法与传统相地营城智慧相结合，可赋予传统营城智慧以新的活力，也可以让数字化城市设计成果更具有在地性[15]。山水城市的特点在于其特殊的山水格局环境、生态物种多样性以及山水与城市形态的有机融合，因此本研究以杭州钱塘江两岸地区为例，在传承传统相地营城智慧的同时，运用与之相对应的数字化技术及设计方法，精准识别城市基因，并从城市山水格局（理脉）、生境网络（通廊）、三维形态（塑形）3个层面将数字技术嵌入传统山水城市相地营城的智慧中，探索山水城市营建的新思路与新技术。

1 理脉——基于环境意境的山水格局数字化梳理

理脉，指对山脉与水脉所构成的山水格局进行梳理。传统相地营城模式秉持“天人合一”的思想，将城市与山水环境视为有机的统一体。城市在选址布局时需要对山水格局及其内在空间秩序进行深入的识别与解析。进而，在营城过程中将城市与建筑纳入区域整体秩序当中，实现城市与自然相融相洽[16]。理脉即是在承继传统相地营城模式的基础上，通过数字化方法建立数据库，进而识别和解析山水格局信息。

1.1 山水格局信息层级与维度

传统的相地营城过程十分重视城市与山水格局的契合互动。山水格局是山体要素与水体要素所构成的整体形胜格局。传统风水学认为，中国山水格局不论是山水间架还是空间开合都运用了阴阳相生的理论，认为“山为阴，水为阳”显示了生态系统的功能关系和运动规律，反映了生态平衡与稳定和谐的思想[17-18]。而现代研究认为，山水格局有调节气候、获取资源、创造景观等作用。这些研究具体可分为大尺度的区域层级（地理景观区域、流域等）、中尺度的市域层级（整个城市空间范围）和小尺度的城域层级（城市建成区的具体范围）[19]。同时，山水格局信息涵盖物质和非物质维度，其中物质维度包含峰、丘、谷、岭、江、湖、河、湾等类型信息，以及海拔、体积、投影面积等几何信息；非物质维度包含人对山水格局的感知度、需求度等认知信息和人群活动时间、游玩频率等活力信息。明确山水格局信息层级与维度，有助于对城市山水格局进行系统化梳理。

1.2 山水格局信息数字化识别

对山水格局信息进行数字化识别与处理，通常会采用数据调研技术以及图形处理技术（图1）。其中，数据调研技术是对山水格局信息的初步收集，这一过程可以采用网络爬虫框架（Scrapy）与知识图谱实体抽取算法，从OpenStreetMap、Google Earth等平台提取结构化山水要素矢量数据。同时可以融入自然语言处理（natural language processing, NLP）算法来高效解析历史文献资料中的山水格局描述，以及机器学习分类算法对线上网络评价信息与线下问卷数据进行快速分类与分析。图形处理技术则是对数据调研的结果进一步进行可视化处理，可以应用深度学习中的图像识别与分割算法来精确识别山水格局中的关键元素，并结合GIS技术与数据可视化算法，如t-分布随机邻域嵌入（t-distributed stochastic neighbor embedding, t-SNE）或主成分分析（principal component analysis, PCA）降维后结合散点图、热力图等，实现山水格局信息的多维度、多层次可视化展示。
图1 山水格局信息数字化识别技术路线

Fig. 1 Technical route for digital recognition of landscape pattern information

在图形处理技术的具体运用过程中，首先需要通过地理信息处理平台录入与校合数据调研技术所收集到的山水格局信息。其次，基于参数化建模工具生成山体与建筑实体，并通过RANSAC算法将数字高程模型数据（digital elevation model, DEM）与倾斜摄影模型进行自适应配准，建立具备多细节层级的三维数字沙盘。最后，经由要素叠加，运用点密度核函数，将非物质维度数据在三维数字沙盘进行空间插值，并采用Jenks自然断点法进行梯度分级可视化，进而建构Neo4j知识图谱对物质维度信息与非物质维度信息进行空间连接，解析物质维度信息与非物质维度信息的关联性。

1.3 山水格局信息数字化解析

对不同维度山水格局信息进行数字化解析，需要使用不同的解析技术。主要包括形态解析技术及结构解析技术，进而总结城市山水格局的形态特征及结构特征。其中，形态解析技术指对城市中的山水格局涵盖的各类要素进行形态上的定量分析，例如山体的坡度变异系数、植被覆盖指数，水系的河道曲折度、水系分维数。结构解析技术的重点在于分析山水格局空间要素之间的空间关系，例如邻近度指数、拓扑连接度、生态核心区占比等，进而总结出空间结构特征。解析完成后，与识别的信息一同汇入山水格局信息数据库。

2 通廊——基于核斑廊岛的生境网络数字化解析

通廊，是指基于生态网络要素的数字化识别与联通优化。明末造园家计成所著《园冶·相地篇》强调：只有“相地合宜”才能“构园得体”，这充分体现了传统相地营城模式中蕴含的“天人合一”“因地制宜”思想及对自然生态的尊崇。本研究通过数字化技术方法对生境网络进行识别与解析，构建城市绿色生态网络。基于解析结果，针对性地强化生境源地的保护、注重生态廊道的疏通与连接，同时推进生境节点的提质与整合，进一步实现生境网络的数字化识别和解析。

2.1 生境网络要素类型及维度

生境网络是景观生态学的重要概念，聚焦生态服务效益，明晰生境网络要素的建构维度与评价维度，更有利于解析这一复杂网络系统。建构维度包含对生境网络构成要素进行识别，即识别核心保护区、生境斑块、廊道结构和跳板结构，并基于生态服务效益识别潜在生态要素。评价维度是在建构维度基础上，从景观形态和生物保护2个角度形成的生境网络指数评价和生态敏感度评价。生境网络是一个功能复合、结构复杂的体系，建构、评价2个维度组成的生境网络展示了系统内部的关联性与协调性。

2.2 生境网络要素数字化识别

生境网络是由核心保护区、生境斑块、廊道结构及跳板结构4类要素交织形成的网状系统，简称核、斑、廊、岛[20]。核是生境网络中面积最大、生态功能最完整的核心区域，通常具有严格的保护边界，并承担生物多样性维持、水源涵养等核心功能。斑指散布于核心区外围的生态绿地斑块，面积较小但具有一定的生态条件。廊具有显著的线性特征，是连接核与斑的线性通道，如各级河流、林带、绿道。岛是城市中孤立的小型绿化节点，可作为鸟类等小型动物的临时落脚地。由于生物群落的分布和活动具有多板块且相互联系的特点，利用廊道结构连接各大小不一的生境网络要素，构建互联互通的网络系统，能够降低城市景观破碎化对生物多样性的消极影响。
现有调研方法多考虑自然、生物、人文各类过程，尤其是从土地利用方面入手，通过遥感影像调研和现场调研获取的场地及区域各方面基础信息均有所差异。本研究对核、斑、廊、岛的数字化识别包含调研、识别等阶段。在调研阶段，需结合调研数据及实际情况选择数字化方法，常采用ArcGIS最小成本路径法模拟物种迁徙过程，从而识别潜在廊道，此方法对数据要求高，操作较为复杂，但特别适用于强调生物多样性保护的情况；也有较多研究采用Guidos软件结合形态学空间格局分析法（morphological spatial pattern analysis, MSPA）[21]，此方法仅使用土地利用数据，不需要多数据叠加，不考虑具体的生态过程，对生境网络的几何连接性评估非常准确[22]。因此，本研究认为，应结合实际需求选用识别方法，如运用MSPA方法确定核、斑、廊、岛的位置和类型，运用最小成本路径法确定潜在廊道。此外，随着人工智能技术的发展，生境网络的识别也可以借助算法模型自动化实现，如通过Segment Anything Model（SAM）进行深度学习图像分割、提取生境网络要素；采用Transformer+CNN混合架构，提取跨尺度时空特征，提升生境网络识别的精度；利用时空图卷积网络（spatio-temporal graph convolutional network, ST-GCN）分析生境斑块的动态变化，预测生态廊道迁移趋势，对生境网络的未来发展进行预测。

2.3 生境网络要素数字化解析

通过对生境网络要素的数字化解析，评价核、斑、廊、岛4类要素，确定关键生境、评价现有水绿骨架、分析以鸟类鱼类为主的野生动物栖息地生境等，以便提出具有针对性的优化策略，为后续水绿骨架的联通、设计与控制提供依据。
在识别核、斑、廊、岛4类要素的基础上，进一步通过景观生态学理念确定类型多元、网络连续、廊道连通的建构原则，基于此对生境网络要素进行评价解析。评价维度需要从景观生态学视角明确4类要素的评价标准，从生物多样性视角明确动植物栖息地（鸟类、鱼类）的选址和布局原则。评价生境网络需要通过形态评价技术解析核、斑、廊、岛4类要素的空间平面布局特征，除了斑块数量、廊道长度、多样性指数等常规指数以外，还可以应用整体连通性指数（integral index of connectivity, IIC）、可能连通性（probability of connectivity, PC）和斑块相对重要性指数（degree of patch connectivity, dPC）等指标对生境网络的连接度进行评价。
此外，还需要运用质量评价技术，从野生动物保护的角度出发，利用GIS图层叠加法和定量分析法对不同区域的生境质量进行评价。

3 塑形——基于山水-生境的城市形态数字化营建

塑形，指通过设计塑造联通山水格局空间要素的城市三维空间形态，设计要素类型包含建筑高度、开发强度和建筑密度。在山水城市建设实践过程中，虽然许多城市拥有良好、多样的山水要素，但身处城市内部的城市居民却“看不见山、望不见水”。此外，山水格局空间要素对城市微气候具有调节作用。需对山水城市三维空间形态进行数字化精细设计，打通城市空间形态与山水格局空间要素之间的联系。
当城市形态与山水要素相联系并协调发展时，山水要素的景观休憩价值和生态安全价值才能够充分体现。在城市形态设计过程中，需要重点考虑山水生态基底保护以及山水要素的可见性与可达性。由此，需要对城市形态中的开发强度、建筑高度与建筑密度进行控制。具体而言，应设置适宜的开发强度，不能追求单一的经济效益，避免对环境资源的过多利用和生态环境的破坏。建筑高度方面，需要通过建筑群体高度调节形成与山脊线相呼应的建筑天际线，不遮挡山峰山脉，突出山脊线。建筑密度方面，需要考虑为绿地廊道的网络化连通创造空间，进而对建筑密度进行合理调整。同时，建筑高度、开发强度和建筑密度三大要素存在关联性，不能孤立地进行单要素设计，而需要在设计过程中综合考虑。

3.1 基于景观眺望系统的城市形态美学修正

中国传统园林营建常运用借景手法，将园内外景色组织入游人视野之中，如颐和园之“湖山真意”借西山为远景，借玉泉山为近景。在山水城市营建过程中，也需要在城市三维空间形态和山水格局空间要素之间创造视线联系，构建景观眺望系统。景观眺望系统包含景观自身、眺望点、眺望视廊和城市天际线4类要素。对眺望点的选择，需要满足交通可达性高、公共开放程度高、可眺望对象景观价值高等特征。眺望视廊构建方面，需要对视廊范围内建筑群体的建筑高度与开发强度进行调整，保证视廊连通性。城市天际线设计方面，需要对建筑密度与建筑高度进行美学修正，使景观山体的山脊线和城市三维形态的呼应[23]。

3.2 基于物理环境优化的城市形态刚性修正

山水格局空间要素对城市微气候具有调节作用，如城市四面环山时，四周山体会对风速有较强的削减作用，甚至使得城市出现静风区，同时山体植被、水系会吸收周边热量，调节气候，有利城市降温[24]。然而，山水格局空间要素对城市微气候的调节作用依赖与城市三维空间形态规划设计的充分联动。对山水城市物理环境进行优化设计首先需要进行物理环境模拟，模拟过程涵盖山水格局空间要素和城市三维空间形态，可以分别通过Phoenics、CadnaA和ENVI-met软件进行城市风环境、声环境和热环境的模拟，以明晰城市微环境现状。
风环境模拟可以采用计算流体动力学CFD中的Phoenics软件，并使用标准RNG k-${\text{ε}} $湍流模型作为详细模拟模型，利用其流动模拟模块能够对物理模型进行网格划分的优势，多网格同时处理极大提升了模拟研究的运算速度，该方法也被广泛应用于从建筑到城市各个尺度的城市物理环境模拟。通过风环境模拟，对建筑密度和建筑高度进行调整，留出风廊，规避静风区，进而实现风环境的优化。
声环境模拟通常采用CadnaA软件，基础数据平台中的各类型建筑体块和城市地形可同时纳入计算范围，还能够模拟多种类型多种方位的噪声源，分区域利用实测的道路宽度、小时车流量、道路车速限值、道路表面类型等数据，形成较高精度的城市声环境模拟数值。声环境优化方面，需要在噪声源一定范围内下调开发强度，同时避免在山水要素周边设置噪声源以影响景观效果。
热环境模拟可采用ENVI-met软件，通过流体动力学和热力学的基本定律计算24~48 h周期的动态微气候，被广泛应用于城市室外环境的模拟。通过输入模拟日期、初始时间、模拟时长、初始气象条件、边界入流条件等环境初始条件，最终获取可视化的热环境数据。进而，对平均温度较高的地段降低建筑密度与开发强度，增加垂直与屋顶绿化，从而有效降低热岛效应，优化热环境[25]。

4 相地营城数字化实践：钱塘江两岸地区

4.1 案例地概况

钱塘江作为杭州城市发展引领性的重要生态廊道，是杭州“三面环山，一江通海”山水景观格局的重要部分。随着杭州城市的发展，城市功能逐步东移，杭州从“西湖时代”迈入全新的“钱塘江时代”。但随着城市的发展，钱塘江沿岸出现山水特色逐渐模糊，与城市发展不相协调的现象；生态核心保护区密集于西南部山岭，向东发展时被城市割裂，生态环境逐渐恶化；杭州城市下垫面不断硬化，地表温度居高不下，出现严重的城市热岛效应。
结合钱塘江沿岸鲜明独特的自然特色与亟待解决的现状问题，本研究以之作为相地营城数字化实践的探索之地，分析并研判其山水格局、生态安全、城市形态并提出相应的优化策略。

4.2 山水格局梳理及优化策略

4.2.1 山水格局梳理

本研究综合运用数据调研技术、图形处理技术识别山水格局信息，通过形态解析技术和结构解析技术对钱塘江“区域—市域—城域”多级尺度山水格局进行数字化梳理。
在大尺度的区域层级，采用网络大数据搜集法和形态解析技术分析钱塘江流域地理形势。就山形而言，整体呈现西南—东北向山脉指状嵌入的空间格局。水势方面，钱塘江北源新安江，南源兰江，南北两源在建德市梅城汇合。区域整体呈现出“十龙拱之江，两源汇钱塘”的区域水系格局（图2）。
图2 钱塘江宏观山水格局

Fig. 2 Macroscopic landscape pattern of the Qiantang River

在中尺度的市域层级，采用历史文献资料和结构解析技术分析杭州市域的山水城关系。从历史演进方面看，杭州江城关系经历了江城孤立、江城互望、江城渗透3个阶段；从环境形胜方面看，杭州市域呈现以钱塘江为本体，“五脉聚城、双峰为阙”“开江建城、八湾汇江”的山水特征（图3）。
图3 市域山水形胜

Fig. 3 Scenic beauty of mountains and waters within the urban area

在小尺度的城域的层级，采用现场调研与网络大数据搜集相结合的方法，通过三维山水格局数字沙盘以及形态解析技术分析钱塘江两岸的山水形态特征。山形态方面，钱塘江山形复杂多样，依据海拔高度和山水关系总结出谷、原、丘、山、岳5种地形地貌特征。水形态方面，依据水体转向形态、河流分岔形态、水体间交汇形态等，提取出湾、汇、港、汊、汀、洲六大水体形态特点。在此基础上构建山水格局数字沙盘，将“区域—市域—城域”三级分析结果进行空间叠合，清晰直观地呈现沿江山水格局全息图（图4）。
图4 沿江山水形态全息图

Fig. 4 A holographic map of the landscape along the river

4.2.2 优化策略

基于山水梳理结果，确定钱塘江两岸山水格局控制体系包含山簇控制、水系控制、山水景观控制三部分。山簇控制方面，将沿江山体以点-线-面体系分为阙、脉、簇进行分级保护，保证山体本体不被破坏，并且包含山体本身的景观资源。水系控制方面，基于现状特点及问题对水系进行互通互联。重点提升10条垂江水脉，连通9条沿江水系，打造互通互联的棋盘式水网体系。山水景观控制方面，基于山水形态特点对沿江山水景观进行观赏分区，分为山岳汀州、山谷沚汊、山丘河汇、平原江湾、河口海湾5个观赏分区，每个观赏区根据现有本土植被打造四季景观。山簇控制、水系控制、山水景观控制互为支撑，建构富有整体性的钱塘江特色山水景观风貌（图5、6）。
图5 山簇控制

Fig. 5 Mountain cluster control

图6 山水景观控制

Fig. 6 Control of mountain and water landscape

4.3 生境网络联通

4.3.1 生境网络要素识别与解析

建构维度上，采用MSPA法和GIS最小成本路径法对核、斑、廊、岛进行识别提取，在钱塘江两岸地区共提取出5个核心保护区、19个生境斑块、53条生态廊道以及42个跳板结构（图7），其中有9条主要廊道在钱塘江交汇，串联江南、江北斑岛结构，维系山林及江海的物种交流。
图7 核、斑、廊、岛生境网络

Fig. 7 Habitat network of core area, ecological batch, corridor, and island

评价维度上，以生境网络构成要素布局、种质资源丰富程度和生态敏感度作为评价标准，综合考虑动植物迁徙、生态连通度和生态安全等多个方面，选取长度指数、聚集度指数、生态敏感度指数、整体连通性指数、可能连通性等作为评价指标进行解析。通过解析发现，核心保护区在空间分布上过于集中，空间的集聚度过高；生境斑块在空间上具有较好的延展性，但是整体连通性不足；廊道结构在新老城的分布差异较大；跳板结构形成覆盖全城的纤维状网络，但南北数量极度不均等。

4.3.2 生境网络优化策略

生境网络的优化策略强调通过核、斑、廊、岛的联通作用进一步提升动植物的生态效益。基于生境网络要素解析，钱塘江两岸水绿骨架控制体系包含水脉生态优化、整体绿地优化、观鸟基地优化和景观大道优化四部分。优化水脉生态与城市簇群相联系的10条重要沿江水系，在其周边增补生态绿地以保障水系生态联通。整体绿化优化方面，规划5个具有布局特色的沿岸绿地片段：从西至东分别为汀州串珠段、沚汊溯源段、以津河凝核段、江湾慧城段以及海港听潮段。观鸟基地优化方面，根据鸟类习性将钱塘江沿岸观鸟基地分为城市园林、河流湿地、河漫滩湿地及农田居民区4种典型类型，共设置14个观鸟基地。进一步规划11条重点景观大道，增加植物种类和特色植被，丰富道路线性景观的同时构建绿廊优化生境网络。通过上述4个优化策略建构水绿骨架，对维系钱塘江流域的生物多样性具有重要意义（图8）。
图8 生境网络全息图

Fig. 8 Habitat network hologram

4.4 三维形态营建

4.4.1 城市景观眺望美学修正

钱塘江两岸山水城市形态的美学修正从眺望视廊构建和城市天际线设计两方面入手。结合两岸山水格局特征控制山体视线，眺望视廊的构建方面，以＜3 km、3~9 km、＞9 km为尺度划分为近眺、中眺、远眺，打造出2个山-江近距视廊、4个山-山中距视廊、5个山-江远距视廊、3个山-山远距视廊，视廊内限制建设。城市天际线方面，对沿江立面的整体界面进行分型量化，总结出9个湾头簇群，并结合“映、层、抬、降、融、平、掩”7类天际线意向，优化湾头天际线特色与形态设计。眺望视廊的构建和城市天际线设计间相互影响，如山-江视廊的控制和沿江界面的高低起伏需综合考虑、动态调整。

4.4.2 城市物理环境刚性修正

钱塘江两岸山水城市形态的刚性修正包含城市风环境、声环境和热环境优化。在风环境优化方面，通过主次三级通风廊道建设及不同风速控制区塑造提升沿钱塘江优质空间物理环境，增加运河景观体验的舒适度（图9）。在声环境优化方面，绘制现状城市噪声地图，将钱塘江两岸划分为5类声环境功能区，提出分区管控要求（图10）。在热环境优化方面，对城市热岛集中片区进行建设强度和街谷形态控制，增添屋顶绿化与垂直绿化。以杭州主城一级热岛控制区为例，其热岛强度需控制在3.5 ℃以下，为热环境可接受区域。物理环境是规划设计的基础与刚性条件，将风、热、声要素引入城市形态营建，以期在钱塘江沿岸重塑和谐的人地关系。
图9 风环境优化

Fig. 9 Wind environment optimization

图10 声环境优化

Fig. 10 Acoustic environment optimization

5 结语

本研究在传承传统相地营城方式的同时，通过数字技术的运用赋予传统营城模式以新的活力，并以钱塘江两岸地区为例，通过理脉、通廊、塑形三步探索山水城市相地营城的数字化方法及优化策略。相比于传统的相地营城模式，本研究提出的数字化方法是基于山水、生境、景观等山水城市要素的自身特点，将大数据数字技术应用于相地营城的分析设计全过程，由浅入深，以科学量化的方式逐一识别其内在的空间基因，并进行问题解析和优化设计，进一步完善相地营城的方法体系。
互联网时代发展迅速，还有更多的新技术方法值得学习和尝试。未来可进一步探索相地营城模式与城市大模型、知识图谱等人工智能技术的结合，实现山水城市相地营城的数字化到智能化变革。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

文中图表均由作者绘制。

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