基于自组织系统建模技术的优化城市形态辅助设计工具原型研究

城市设计是一项公共政策，中观尺度城市形态设计是其重要组成部分。合理优化的城市形态，具有城市生态、经济方面综合效益。然而，传统城市形态设计工作接近三维建筑形态创作，受设计人员审美、经验等主观因素较大影响，在科学性、合理性方面存在不足。这导致设计成果难以保证生态、经济效率，也与其作为公共政策的角色不匹配。解决该问题的路径之一是提高设计工具的科技含量，辅助设计人员提交优化的形态方案。本项目拟借鉴自组织系统建模技术，开发针对城市形态优化设计的辅助设计工具原型。该工具原型是一个整合自组织系统建模与参数化设计技术，受综合指标体系约束的建模平台，能够通过系统自组织进化，自动生成多种可能的优化城市形态草案，为设计工作提供辅助。本项目成果有助于提高城市形态设计方案的合理性、科学性，具有设计方法论基础意义。该设计工具可为设计人员提供了多方案的优化形态草案，有助于在中观尺度，贯彻可持续发展理念。

本研究针对城市设计领域中的日益受到关注的城市物理环境问题，开展了基于微气候指标的城市形态优化工具原型的研究。该工具作为一种计算机辅助设计工具，可以辅助设计工作者在草案阶段针对微气候环境进行形态优化，为可持续与环境向好的城市设计提供科学技术支撑。研究首先通过大量文献综述，鉴别出与城市形态紧密关联的微气候环境指标（热岛指标SVF与风环境指标Roughness）。并以热岛指标与高密度城市形态类型为例，研究了城市形态优化的辅助设计工具原型的基本构架、自动生成技术、以及指标评价计算技术。研究首创性的提出从地块容量布局形态与建筑体块形态两个精度层次进行形态优化的思路与可行性，并在Rhino软件平台上使用脚本编程二次开发的形式，对工具原型的进行了实现。作为延伸性研究，进一步运用该原型工具，进行热岛指标与城市形态的关联性实验，并总结出具有实践意义的基于热岛效应的城市形态优化设计原则。