3论文研究的理论基础
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图3.1场所界面的不同演化图示
Fig3.1theevolvementofthesiteinterface
图片来源：自绘
3论文研究的理论基础
按照论文“提取元素－精炼原型－形态研究－拓扑变化－总结成果”的研究思
路，在研究中将会应用如下相关的学科知识和研究方法。
3.1形态学基础
从形态学研究的内容来看，形态学包括两个方面的：元素的形式和组合元素的
结构。
“形态学（morphology）产生于古希腊morphology一词由希腊语morphe（形式）
和logos（科学）构成。最初是一门研究人体、动植物的形式和结构的科学，在以
后出现的生物学中得到广泛的应用。对于形式和结构的综合研究使形态学同时涉
及到艺术与科学两个方面的内容，在漫长的历史发展过程中，通过对其他科学技
术的借鉴和自我完善更新，形态学已经成为一门独立的，集数学（几何）、生物、
力学、材料和艺术造型的交叉学科，它的研究对象是事物的形式和结构的构成规
律……与此同时，在其他科学领域中所出现的新成果又不断使形态学更加完善。
比如数学领域中的拓扑几何，射影几何的出现为形态学提供了揭示和描述形式规
律的新手段，而新揭示出来的形式及其结构原理在加以物质化之后，又可被应用
于其它领域（如建筑创作）中。所以说，形态学是一门既古老又富有强大生命力
的应用科学。”
①
因此，山地建筑接地形态的研究，也
应该包括这两方面的内容。但是，接地
形态多种多样，其构成并不是由单一的
形式元素与单一的结构规律组成。按照
前面章节的观点，接地形态的形成来源
于地形改造与建筑应变两个方面。场所
界面和建筑界面就是形式，它们之间的
复杂组合规律就是结构。场所界面的形
成来源于对地形的改造，对地形的改造
有三种模式，分别对应于不同的界面元
素，如图3.1所示。
本文并不是想从已有的地形改造实
①
摘自刘先觉主编《现代建筑理论》377页。
重庆大学硕士学位论文
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例中探讨其背后的改造原因，而是从最终形成的地形形态来研究地形形态构成的
规律与可能性。同样，以建筑应变来适应地形，其方法经过一些前辈学者对民间
传统的总结，也逐步有了相应的成果。本文正是在这样的基础之上，就山地建筑
接地形态的产生、演变与可能性所做的探讨。
在形态学的研究领域中，我们先要找到基本的具有代表性的建筑界面与场所
界面，同时归纳它们之间可能存在的关系。这个部分，在全文的结构中属于比较
形象化与直观的描述性部分。在接下来的研究中，我们将对该形态学研究部分进
行类型学的抽象与简化，试图找到山地建筑与山地地形的某些“原型”。
3.2类型学基础
虽然理论上形态学为我们确定了研究所需要的基本因子，但是如何探寻这些
研究因子的具体所指物（比如元素的具体形式，结构的具体转换规律），还需要进
一步从类型的角度来对此进行深化。
从广义的范围来讲，只要在设计中涉及“原型”概念，或者说可分析出其原型特
征的，都应该属于建筑类型学研究的范围。由于选择“原型”的角度不同，概括起来，
当代建筑类型学的架构主要由两大部分组成：从历史中寻找原形的新理性主义的
建筑类型学，从地区中寻找“原型”的新地域主义的建筑类型学。从学术划分角度，
根据本文研究的对象与方法来看，本文正是从地区中寻找已有的建筑与地形的“原
型”，并对其进行类型总结与简化，进而为下一步的拓扑变形提供因子。
转换是结构的基本属性和构成方法之一，其最常见方法方式是在同一类型内
的形式变换。由于这种变换是在深层结构基本相似或不变的情况下，表层结构所
进行的不同组合，因此又被称为“基本转换’’或“类型转换”。理解掌握建筑的基本转
换，从某种意义上讲比建立全新的形式更有实用性，因为它容易在新旧形式或建
筑组群之间形成“整合”效果。类型仿佛是无形的骨架，将其置于一定历史的涵构环
境中，给以血和肉(真实的环境组成因素)就会产生出类似于以往已有建筑而又绝不
同于以往任何建筑，既保持了人们所需要的视觉连贯性又取得了情感上一致的新
建筑。据此，在组群设计中可充分研究方位、路径、视觉、形状等方面的作用。
制定出基于置换的、组合灵活基础上的设计。
②
3.3拓扑学基础
拓扑学是研究点集与函数的拓扑性质的学科。拓扑与映射与函数：f:x→ y表
示一个集合到另一个集合的映射为函数。(一对一）比如我们常见的一些含有“的”
②
摘自《建筑类型学》
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图3.2由基本的交叉而演化出不同的形态
Fig3.2differentevolvementforms
图片来源：论文《生生不息的莫比乌斯带
——拓扑学奇趣》
图3.3领结的基本动作分解
Fig3.3thebasicactionoftie
图片来源：论文《生生不息的莫比乌斯带
——拓扑学奇趣》
字的短句：“男孩的母亲”、“建筑的顶”、“建筑接地面与建筑形态”、“城市交通与
建筑形态”等等。
拓扑学最初是研究图形之间的位置关系，比如最经典的“七桥问题”。
“西部俄罗斯城市库里格斯堡位于新普列格河和旧普列格河交汇成普列格河
的地方，交汇处形成一个小岛，18世纪，河上有7座桥，能不能步行游览库里格
斯堡而只通过每座桥一次呢？”
解决“七桥问题”的思路是这样的：将桥简化为曲线，而将桥连接的各个区域简
化为点，然后探究点与线之间的潜在关联（拓扑性质）。能一次通过的情况下，点
与线之间的关联是什么样的？不能一
次通过的情况下，点与线之间的关联
是什么样的？然后分析本问题中的点
与线之间的关联属于哪一种情况。
③
随着拓扑学的不断发展，人们开
始研究不同维度空间中不同形态之间
的拓扑性质。拓扑学对于任意维数n，
定义了一个概念叫做圈。一个点、一
条闭曲线以及一个闭曲面分别是0维，
1维及2维的圈。以圈为边界的图形（例
如区间、圆片、球体等等）都叫做链。
圈，链，它们的交与环绕，形成同调
理论的一系列引人入胜题材的主要精
华，而同调理论是拓扑学的一个主要
部分。
扭结理论是在现实生活中应用最
广的拓扑学理论之一。扭结就是三维
空间中简单的闭曲线，最简单的扭结
例子是“简单扭结”，我们平时所见的各
种绳结就是扭结理论的直观表达。研
究扭结的表现方式是我们值得借鉴的
内容之一。不同的平面表现方式反映
了不同的扭结形态。如图3.2所示为从基本图示而得出的不同的扭结形态。借用这
样的研究方式，英国剑桥大学的Cavendish实验室里的两位数学物理学家提出了关
③
摘自论文《初等拓扑直观概念Arnold》第28页，网络和地图。
重庆大学硕士学位论文
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图3.4三种理论之间的关系图
Fig3.4therelationbetweenthethreetheories
图片来源：自绘
于领结的85种打法的研究论文，图3.3反映的是在探寻领结拓扑性质时的一些图
解。
“大部分的男士都会一、两种领结。领结本质上是一种拓扑结构：实际去构造
它们可使它们更易于被理解。借由观察打领结的方法与在三角化个点上持续移动
的对应图，隐含在领结中的拓扑结构可透过适当地操作其投影像来探讨。我们由
此导出领带结的对应规则，并根据领带结的大小、形状及结的数量加以分类。美
观的结果具有对称性及平衡性的特质。”
④
3.4三者的关系
建筑接地形态研究的着眼点是对元素或原型的研究，而其终点是希望得到不
同接地形态之间的拓扑性质（规则、结构）。只有了解了拓扑性质，我们才可以从
④
摘自论文《生生不息的莫比乌斯带——拓扑学奇趣》第11页，85种打领结的方法。
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基本的构成元素与原型来拓扑演化出不同的接地形态。为达到这一目的，需先对
现实的接地形态进行认识与归纳，因此引入类型学的理论来归纳出原型，探寻其
规则。然后借用拓扑学理论对其进行拓扑演变，进而形成更普遍的一般接地形态。
三者之间的关系可由图3.4加以直观的了解。