摘要：作为研究复杂系统自相似规律的一种前沿理论，分形理论能够为现代城市规划提供新的视角和方法，将分形理论应用到城市规划中，能够提升城市规划的合理性，为复杂地形地貌下的城市规划提供参考。本文从分形理论的内涵出发，就其在城市规划中的应用情况进行了分析和讨论。
关键词：分形理论；城市规划；应用
前言：城市化进程的加快，促进了城市规模的扩大和城市人口的增加，人地矛盾冲突越发凸显，成为了制约现代城市发展的主要因素。在这种情况下，做好城市规划显得尤其重要。对于一些地形地貌比较复杂的城市，为了保证规划效果，可以引入分形理论，对现有问题进行改善，以此来保证城市空间的合理利用。
1 分形理论概述
分形理论（Fractal Theory）是当今十分风靡和活跃的新理论、新学科。分形几何学是分形理论的数学基础，主要由分形几何衍生出的分形信息、分形艺术和分形设计，在世界范围内跨学科广泛应用。分形理论的基本特点，是从分数维度的视角，运用相应的数学方法，对客观事物进行研究和描述，能够摆脱传统一维、二维、三维乃至四维的束缚，对客观事物的复杂性和多样性进行真实的反映。在分形理论中，存在两个非常重要的原则，一是自相似原则，二是迭代生成原则，其能够将分形在一般几何变化下的不变形表征出来。存在于分形形体中的自相似性完全相同，同时在统计意义上高度相似，标准自相似性分形可以看做是数学层面的抽象，可以通过相应的迭代，生成极端精细的结构，比较典型的包括谢尔宾斯基地毯、科赫曲线等，不过需要明确的是，类似的有规分形只是少数情况，绝大部分的分形实际上都属于统计意义上的无规分形，比如蜿蜒的海岸线、绵延的山川、漂浮的云朵等。分形几何可以说是一种能够对大自然进行描述的集合区，能够帮助人们重新审视自身生活的世界，感受到科学与艺术的融合、数学和艺术审美的统一[1]。
2 分形理论在城市规划中的应用
城市空间的形成会受到两种机制的影响，一是自组织机制，城市依照自身所处的外部环境，自发形成内部空间；二是他组织机制，即依照城市建设者的期望，实现空间的规划和建设。以分形理论指导的城市规划可以看做是上述两种机制的融合，兼具了偶然性和规律性的特征。基于分形理论的城市规划，就是通过对外部干预和自然规律的统一，结合相应的动态发展模式，将大量偶然性因素融入到城市建设中，以此来保留城市的自然随机特色，完成对于城市空间的调整。以广西山地地区的城市规划为例，因为其本身的经济发展相对缓慢，在开展城镇化建设的过程中，过度模仿了一些平原地区经济发达城市的建设经验，导致山地地貌本身的风土人文以及自然环境特色逐渐消失，而且从实践经验分析，将系统论作为主导开展城市规划，很难适应山地复杂的地貌环境，城镇空间建设缺乏合理性。基于此，可以将分形理论应用到山地地区的城市规划中，提升城镇空间建设的效果。
2.1现状分析
城市现状分析是一个非常重要的环节，需要规划师立足现有城镇空间，做好全面细致的研究，加入对于自然环境以及城市空间分形特征的剖析，才能够为复杂地形地貌条件下的城市规划提供指导。通过现状分析，能够全面了解城市地形地貌、历史信息以及现状空间要素的分形，找出地域中的原生态基因及迭代秩序，以此来更好地推动传统地域基因和现代城市的有机结合。在开展城市现状分析的过程中，不仅需要了解基本的高程、坡向等，还应该关注沟壑地貌、水系网络等自然要素，研究其分形特征，逐步扩展到城市外部更大空间内的地域自然特征，为城市内部的路径规划提供参考[2]。
2.2分维研究
基于分形理论的城市规划，主要是参照分形模型，结合不同的变量，对城市体系的分维数进行测算，对照理想模型给出的参照值，就能够对城市形态及空间布局进行优化调整。需要注意的是，单一城市分维数会受到城市建成区面积、城市人口规模、经济发展程度等因素的影响，不少已经形成的理论模式实际上并没有因果机制作为支撑，在实际应用中存在各种各样的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，规划师应该对分维数的多元要素进行分析和挖掘，为城市形态的优化提供参考。就目前来看，分维数影响因子以及指标调整的相关研究十分有限，仅通过灰色关联法对可能影响分维结果的因子进行了分析，有研究人员结合豪斯道夫维数法，对辽中城市群中25个城市的人口规模和经济规模空间分布均衡性进行了研究，利用灰色关联度法，测算了人口规模和经济规模指数中相关因子的影响程度，为后续分维特征影响要素的研究指明了方向[3]。
2.3前期规划
在城市前期规划阶段，规划师需要做好区域自然环境以及城市历史空间的分形结构，对城市空间组织的历史脉络、自然环境和内在逻辑进行充分挖掘和深入分析，以此来为后续规划方案的设计提供指导，确保城市规划方案能够更好地满足当地居民诉求，体现出相应的人文内涵。针对传统城市空间设计中自上而下方式导致的居住单元实用性缺乏，无法满足居民实际需求的问题，规划师可以就城市历史、现状街区以及建筑要素进行全面解析，提炼出人居环境空间的组织模式和地域特点，然后以此为依据，开展街区空间的自组织设计。
2.4方案设计
在运用分形理论指导的城市规划中，应该将分形自组织以及规划他组织双方的优势全部发挥出来，主动营造城市秩序，而不是被动进行调控。从分形理论视角分析，其主张自上而下完成城市自我调整，尊重其发展规律，但是这并不意味着对城市的发展不管不顾，放任其自主无序扩张，更不是盲目建设的借口。城市规划师需要构建起科学合理的城市空间发展路径以及发展模式，以此为引导，促进城市的自主生长。在实际操作中，可以将“自上而下的整体结构框架”与“自下而上的局部空间填充”结合起来，纳入到城市规划过程中。这里的“结构框架”，主要是在城市特定基础上形成的整体框架，包括了城市规模等级、空间体系秩序以及城市用地形态等，在框架内城市的发展方向能够得到保证。分形城市规划中，需要确保城市规划方案能够适应当地特殊的地貌环境，以分形优化思想为前提，开展城市空间布局的设计[4]。
2.5方案优选
在方案比选阶段，可以加入相应的分形指标评估，运用分形理论以及相应的分形指标体系，就城市规划方案的合理性、可行性、经济性等进行综合判断。为了保证城市规划的效果，一般都会提供多个设计方案，在进行比选和优化的过程中，可以参考分形理论中的相关指标和数据，将不同方案的优点和缺陷提取出来，反馈给规划师进行方案的调整，通过这样的方式，可以提炼出最完善的方案设计。以分形理论为参照，方案评估能够摆脱原本单向、线性的流程，使工作进程变得多维化、动态化、合理化。
笔者在广西隆林县城、浦北县城和大新乡镇等多项规划上，运用分形理论进行了有益的探索，取得了良好的效果。
3 结语
概而言之，因为城市本身自然空间和人居空间的特殊性，在进行城市规划的过程中，不能一味局限于欧式几何学思维，如此可能导致城镇空间分形性质的衰退，进一步加剧人与自然的矛盾对立，而应采用强调自然环境和人文环境有机融合的分形理论来指导城市规划。分形理论的应用，使得城市规划能够实现对区域生态环境的保护和恢复，凸显地域特征，推动现代城镇与自然环境和人文环境的高度融合发展。
参考文献：
[1]黄敏.基于分形理论重庆城市形态研究[D].重庆师范大学，2018.
[2]田达睿，周庆华.城市规划中的分形思想与方法初探——以陕北黄土高原沟壑区为例[J].人文杂志，2017，（07）：125-128.
[3]田达睿，周庆华.国内城市规划结合分形理论的研究综述及展望[J].城市发展研究，2014，21（05）：96-101.
[4]王欣婷，张定川，何旭东.基于分形理论对云南省城市体系等级规模的研究[J].现代营销（下旬刊），2016，（07）：194.
论文作者:黄威
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/26
标签：分形论文; 城市论文; 城市规划论文; 理论论文; 空间论文; 地貌论文; 自然环境论文; 《基层建设》2019年第7期论文;