2020研究生设计课程｜数据与规则双重约束下的历史城市更新——淮安里运河段城市设计

课题名称：数据与规则双重约束下的历史城市更新——淮安里运河段城市设计

课题类型：研究生设计课程（数字技术类）

指导教师：李飚、唐芃

参与学生：李东耘、施远、张柏洲、宋哲昊、李景韵、彭子轩、王柄棋、宣姝颖、邵嘉妍

课程时间：2020年9月 - 2021年1月

课题背景

      淮安市位于江苏省中北部，江淮平原东部，坐落于古淮河与京杭大运河交点，是淮河生态经济带首推城市。淮安有2200多年建城史，古时曾是漕运枢纽、盐运要冲，驻有漕运总督府、江南河道总督府，曾经的淮安“因运而兴、因运而盛”，有“中国运河之都”的美誉。

淮安新旧城格局

运河淮安段

课程概要

        淮安里运河段是中国京杭大运河江苏省段的中段，因北至淮阴，南至扬州，故也称“淮扬运河”。由于建城历史悠久、航运盐运发达，里运河段周边分布有大量的古城遗址、工业遗产、老旧社区等城市元素。经过调研发现，里运河段旧城更新的程度已经无法满足城市发展的要求，因此本课题组选取淮安里运河段，运用数字技术的方法剖析城市要素，并提供城市更新设计方案，以此激发旧城发展动力，重现千年古都的生机。

        课题组分为三个小组，分别针对老旧城区更新、工业遗产改造、废弃地块重生三个问题展开研究。通过理解“路网构型”、“业态分类”、“地块剖分”和“建筑布局”等城市设计形态要素之间的复杂关系，建立城市街区形态及环境的逻辑形态，构建算法因子和城市设计的数字谱系，建立城市形态复杂特征与程序方法的映射。

      课题组尝试利用数字技术手段解决旧城更新发展中的问题，提供了针对不同城市元素的改造新思路，展现了数字技术在未来城市设计中的美好前景。

总体设计范围

设计成果

Group1 焕生——淮安旧城更新

李东耘、施远、张柏洲

本设计方案以淮安老城作为设计场地，试图在旧城更新这一命题下探索数据-问题-规则-生成-设计的工作流程，提升淮安老城区整体活力。小组采取从宏观到局部的设计思路：

第一部分，从旅游、商业、社区活动等方面出发，对淮安城市大数据（包括POI兴趣点，交通态势等）进行采集分析。由旅游线路线模拟和POI聚集度的对比可以发现现有城市功能布局中不利于城市旅游发展的要素，随后针对性地添加、强化景点特色，优化旅游业与当地商业的匹配度。此外，通过监测交通态势，可发现既有城市路网中易拥堵路段并进行分析，随后对城市路网的主要结构进行调整。

城市数据采集与分析

道路修整景点布局策略

第二部分，在前期对城市数据的采集和分析的基础上，针对老城区南部亟待提升品质的区域进行公共空间的更新设计。首先通过几何规则对于城区中小型公共空间进行识别、筛选、分类，随后利用多智能体的程序算法，对公共空间可达性和功能进行人流模拟，根据聚集程度决定生成设计场地，最后根据不同规模和分类置入排布多种公共设施模板，完善公共空间设计。

旧城民居公共空间改造生成过程

公共空间改造轴测图

第三部分，选取镇淮楼两侧商业用地作为新建历史型商业步行街地块。首先由相关设计案例总结出适用于场地的步行街动线模式和布局模式；进而运用过程式建模（Procedure Modeling）的生成设计思维，将设计规则转化为可交互的程序生成规则：例如使用Prim算法模拟主次动线，使用平面直骨架与Voronoi进行多类型场地剖分，使用基本几何规则进行体量的置入和建模等；最后得到较为完整的商业街生成结果以供深化设计。

旧城公共空间提升与商业步行街生成规则

商业步行街鸟瞰图与生成过程

商业步行街效果图

总平面图

Group2 跨越历史的回答——淮安里运河滨水工业空间改造

宋哲昊、李景韵、彭子轩

运河是淮安的历史记忆，淮盐是淮安的工业名片。在里运河两岸，现代化工盐业与历史城市发展发生冲突，古城面对运河之滨的盐场工业区改造与更新问题。本课题尝试使用程序算法，对井神盐工厂及里运河滨水空间进行城市更新设计。从建筑布局到交通系统再到景观空间，本设计寻求通过城市设计问题向程序算法转化的手法，逐步解决设计问题，找到跨越历史的答案。

场地分析

文脉解读

整体架构

建筑体量拆除与保留建议分析

设计共分为三个部分：

第一部分：根据井神盐厂区的未来功能改变为公共绿地和公共活动空间的上位规划，以空间句法中的评价值为算法依据进行地块建筑布局的更新。将空间句法深度值理论转译成程序语言，通过遗传算法寻找符合场地目标深度值的空间连接关系，以此为参考完成地块中建筑布局的排布。

程序解析——空间句法深度值确定建筑布局

第二部分：以前述建筑空间布局结果为依据，生成场地内部人流游线系统。程序读取场地内建筑空间布局，依据流线需求与景观需求进行建设成本、景观品质、规范要求的多目标优化的交通路线寻径。其中采用传统二维寻径算法确定地面车行系统，采用创新的三维寻径算法得到游客步行景观天桥系统。

程序解析——三维寻径算法确定交通系统

第三部分：里运河两岸景观提升。利用多智能体对里运河两岸空间进行景观质量的分析与评价，并依据分析的结果进行景观构筑物的生成。

程序解析——多智能体区分景观用地&景观构筑物生成

总平面图

轴侧分解图

节点效果图

Group3 逐景营城•古水流新——淮安市河下三湖段城市设计

王柄棋、宣姝颖、邵嘉妍

      里运河承载着淮安重要的城市记忆，然而近几十年因为污染与缺乏治理，并未被妥善利用于城市生活之中。本次方案选取大运河河下-萧湖段的西南侧新区作为设计场地，以景观都市理论为总体理念，应用数字化设计手法，试图为滨河城市带来活力。

设计策略与流程

第一部分：基于多智能体的城市滨水区开敞空间体系构建。将城市中商业、居住、公共服务、绿地等不同功能的地块定义成具有不同运动规则的智能体，在地块边界、运河沿岸“三湖”位置等条件限定下生成向内渗透多条绿轴、不同功能地块组团或散布的有机形态，进一步引导全区域公共开放空间构建以及建筑的生成。

第二部分：基于羊毛算法进行滨河区休闲慢行空间的设计。利用多智能体，基于河流沿线原有历史文化资源点，根据距离进行一级与二级公共空间的选点，满足滨水区域对公共空间的需求。基于选点，利用羊毛算法模拟慢行路径，保证各点能够到达，路径相对曲折适宜慢行，并且总体路径相对较短。  

第三部分：基于场地功能的街区建筑体量生成。在程序中，预先定义了不同功能街区地块的生成逻辑。通过分析商业、办公、住宅、产业园等街区的建筑体量构成特点，基于规则进行数字化建模。同一街区内的建筑之间运用多智能体的方法来检测并保证建筑间距。同时，建筑形体由地块边界、高度、密度、容积率等一系列基本参数所控制。

鸟瞰图

指导教师

李飚，东南大学工学博士，瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH，Zurich）博士后，教授，博士生导师，建筑学院建筑运算与应用研究所所长。主要研究方向：建筑设计及其理论，运算化设计。

唐芃，日本京都大学工学博士，副教授，博士生导师，院长助理。《Frontier of Architectural Research》杂志副主编。主要研究方向：建筑设计及其理论，基于数字技术的传统建筑聚落保护方法。