双重组织驱动的集约化乡村住区：逻辑建构、模型演化与空间生成

The development of intensive space in rural settlements is an important engine power of new urbanization in China. However, under the influence of planning space control and self-built space deficiency, the process suffering from the crisis of space characteristics causes the emergence of bottleneck effect. This research takes Spatial Self-Organization and Prototype-Model Theory as the theoretical support, and based on the dynamic mechanism which is formed by the composite function of self-organization and hetero-organization during the space system evolution proceed, to explore the morphogenesis logic of organizational evolution in rural settlements space, establish the space organizational evolving model of rural community that takes self-built space as the core and coupling planning space, and endow it with life, production function and dynamic adaptability. Then use the method of cellular automata simulation and generative design research through multidisciplinary collaboration, to demonstrate the association in complex spatial system between transformation rules of CA model and self-built space adaptive generation. Furthermore, deduct the suitable path that self-built space involved in spatial planning, and the typical space generation model. Through the research of the project, it’s expected to form a set of rural spatial organization evolution and generation method, guide the planning space and self-built space cooperatively improve human environment of rural settlements in China, and it will be a useful complement to the theoretical research of rural human settlement, and therefore has an important theoretical significance and application value.

乡村住区空间集约化发展是我国当前新型城镇化的重要动力引擎，但其进程在规划空间导控和自助空间缺失的影响下不断遭遇空间特色危机并出现瓶颈效应。本项目以空间自组织和原型-模型论为理论支撑，以自组织与他组织的复合作用在空间系统演化中形成的动力机制为基础，探索乡村人居空间组织演化的形态发生逻辑，构建以自助空间为核心、耦合规划空间的乡村住区空间组织演化模型，使之具有生活、生产功能特征和动态适应性。通过多学科协作，运用元胞自动机（CA）模拟和生成设计研究等方法，论证复杂空间系统中CA模型的转换规则与自助空间适应性生成的关联性，进而在住区级、庭院级层面推导自助空间参与空间规划的适宜路径和典型空间生成模型。通过本项目的研究，能够形成一套乡村住区集约化空间组织演化与生成的方法，引导规划空间和自助空间协同改善我国乡村住区人居环境，并对乡村人居空间理论研究作出有益补充，因此具有重要的理论意义和实践应用。

如何模拟设计出一组或者多组基于自助建造、可持续生长、具有统一与多样性的乡村住区建筑组群，是本项目的关键。通过研究住区模型中规划空间与规划空间、规划空间与自助空间之间的共生关系，建立一个基于特定规则、具有用户自主性、建造自发性、可循序渐进并能自动生成的演化模型，以及建立一种由“规则定义—程序输入—结果输出”组成的住区设计生成方法。首先，选取国内外23个乡村住区作为典型案例，综合分析了统一建设与自助建设对组织乡村人居空间的影响，归纳了三类空间组织模式：政府主导的统一建造模式、村民主导的乡村自治模式以及多方参与的协同合作模式。其次，对乡村住区不同空间特征要素进行分类，选取20个自然村庄、200个宅基地形态样本和40个户型样本，从自发建造要素、宅基地及其住宅形态特征要素、乡村住宅生活与生产空间形态要素、基础服务设施特征和结构体系特征等五个层面进行研究，归纳出宅基地形态、生产生活空间形态、基础服务设施和结构体系特征等要素的规律。其三，定义了规划空间与自助空间的生成规则，针对规划空间的初始模拟，将前期定义的两类核心住宅，在演化过程中以随机比例出现，使任意一个规划空间的模拟结果均具有可读性；针对自助空间的拓展模拟，分别以自助空间向南纵向拓展、向北纵向拓展、以分离体形式纵向拓展、日照限制等4个方面加以讨论。其次，设计了合适的计算机算法，并使用Python编程语言编写计算机代码，将初始的图形信息与可能出现的形态规则转译为计算机代码，完成初始信息与相关规则的输入。其三，将程序自动生成的相关空间数据以CAD脚本的形式，输出到AutoCAD和Grasshopper等可视化软件进行生成设计，实现了多结果比较与输出的可视化。最后，探讨了模型在演化过程中存在的缺陷，及其进一步修正的可能性。这种方法着重使用系统的、基于规则的生成设计方法，引导规划空间和自助空间协同改善我国乡村住区人居环境，并对乡村人居空间理论研究做出有益补充，因此具有重要的理论意义和实践应用。