摘要
复杂性科学是科学史上继相对论和量子力学之后的又一次科学革命，被霍金称为“21世纪将是复杂性科学的世纪”。复杂性科学打破了传统以线性、均衡、简单还原为主要手段的研究范式，其方法论原则应是把复杂性当作复杂性来处理。这对于科学研究的方法论而言是一重大的突破和创新。 风景园林学对于复杂性的研究近年来也逐渐受到学界的关注，然而由于学科聚焦于绿地、公园、生态环境等非城市物质空间层面的复杂性研究，忽略了城市空间形态景观、建筑形态景观等城市空间层面形态要素的复杂性。对此，本文尝试聚焦城市空间形态景观的复杂性研究，即城市空间中各有形的物质空间景观要素在相对位置关系、形态布局结构等三维几何形态上所呈现的秩序性特征。城市形态复杂性是社会、空间、经济、历史等因素共同作用的产物，其背后反映的是城市的发展阶段、发展水平、社会空间职能与经济文化特色。换言之，处于不同发展阶段、不同地域特色的城市，造就了不同的城市形态复杂性及其内部的复杂性分布差异。研究城市形态复杂性的测度方法与建构机理，对于完善城市景观复杂性理论、挖掘城市形态的形成机理、探索城市形态与经济社会人文等非物质因素的内在关联、定量优化城市形态结构与空间布局具有重要意义。 基于此，本文以建筑景观体量为构成的城市形态复杂性研究为切入点，基于逐层剖析和递进式分析挖掘城市形态复杂性构成及其相互作用规律，并通过城市形态的抽象、降维及归一化等方式建构城市形态复杂性测度模型，进而以南京中心城区为例进一步探讨其城市为形态复杂性的特征规律、与空间要素的内在关联机理，并以此提出城市形态复杂性的原型模式。 首先，本文总结城市形态复杂性的理论内涵、研究脉络及对于风景园林学的研究意义，探讨城市形态复杂性测度的可行性。既有技术逐渐从哲学提升到理论、从定性走向定量，但集中在区域地理和城市宏观尺度并且以非线性认知方法为主，从而导致了重宏观轻微观、易模拟难解释的特征。同时，阐释了主观认知和客观测度两条城市形态复杂性的研究脉络及方法差异，从特征可量化、量纲可统一、构成可解释三个方面论证了城市形态复杂性测度的可行性。 进而，揭示了城市形态复杂性的构成及内部作用机理，建构了城市形态复杂性测度模型。通过归纳演绎和推理，将城市形态复杂性的构成要素拆解为建筑形态特征、建筑间距特征、建筑朝向特征、高低起伏特征，采用逐层逻辑推导方式揭示了城市形态复杂性构成要素之间的相互作用关系。然后通过抽象网络和建筑空间关系四阶矩阵实现对城市形态复杂性特征的降维及归一化，并基于矩阵差异性算法建构城市形态复杂性测度模型。本方法以线性思维解释城市形态复杂性的构成维度并进行量化测度，在确保城市形态复杂性测度符合其非线性特征（子系统相互作用、相互联系）的同时，确保研究方法和测度过程的可解释。 最后，以南京中心城区为例测度城市形态复杂性，发现其与空间肌理、道路街区、用地功能的内在关联机理，提出城市形态复杂性的原型模式。本文总结了南京中心城区城市形态的六大复杂性特征，从中发现了空间肌理、道路街区、用地功能等城市空间特征与城市形态复杂性的可能性关联，并从空间耦合、相关性分析、构成模式等方面进行定量论证，总结相互之间的内在关联机理。在此基础上将城市形态复杂性原型归纳为五种核心要素、三个影响等级、二元对立的要素体系，研究发现，高、中、低三种不同城市形态复杂性强弱所对应的城市形态复杂性原型分别呈现出“混合化”、“均质化”、“离散化”的整体形态特征，并且衍生出疏密交错混合型、分形迭代混合型、园区拼贴均质型、城郊住区离散型等原型亚型模式，他们是在完型基础上的变形和组合，保留了完型模式的核心特征的同时相互之间又有所区分，呈现出不同的形态组合特征 风景园林各类要素的高度复杂性源于其包含的要素庞杂且始终处于开放变化和动态发展中的巨系统，其复杂性研究也是一个多尺度、多视角、多因素相互交织、耦合迭代的过程。而其中非生态层面的城市形态复杂性研究可以进一步完善风景园林学中对于复杂性的认知视角和研究广度，本研究将研究视角聚焦于街区尺度，提出的以建筑体量为构成的城市形态复杂性的测度方法与建构机理，旨在突破传统“唯非线性论”的复杂性研究方式，在确保城市形态复杂性的研究与测度符合其非线性特征的同时保证研究和测度结果的可解释性。同时，挖掘小尺度空间下城市空间要素对于城市形态变化的作用机理，厘清城市形态复杂性的强弱变化规律、衍化逻辑及模式构成，为景观空间的高品质、精细化发展提供理论依据和方法支撑。
NETL