地下空间功能演变及历史研究脉络对当代城市发展的启示

DOI: 10.13791/j.cnki.hsfwest.20170111

袁红, 崔叙, 唐由海. 地下空间功能演变及历史研究脉络对当代城市发展的启示[J]. 西部人居环境学刊, 2017, 32(01): 69-74.

地下空间功能演变及历史研究脉络对当代城市发展的启示

on Contemporary Urban Development

*

Enlightenment of Historical Function Evolution of Underground Space and Historical Research Context

袁 红 崔 叙 唐由海 YUAN Hong, CUI Xu, TANG Youhai

摘 要 地下空间形态从点、线、网状发展到空间的立体化与系统化利用，与城市发展聚集程度密切相关。地下空间利用在城市产生之初就具有系统性特征，柯布西耶等提出的“垂直的田园城市”规划思想对当代中国地下空间规划及利用具有奠基性意义。1790至今的研究表明，“地下空间”一词出现于1980年后地下空间的规模化开发，2000年之后中国成为地下空间开发及研究的主战场。中国由于城市发展状况多样、地理气候多样，地下空间开发模式兼具世界各国的特征，未来地下空间的开发将吸取国外地下空间的发展经验，建立多种地下空间开发模式。

关键词 地下空间；历史功能演变；研究发展；城市立体化；空间系统化

Abstract: Forms of underground space such as dots, lines, network or systematic use are closely related to three-dimensional space, urban agglomeration, and construction technology or other. At the beginning of the formation of city, the underground space utilization is of systematic characteristics. Le Cor-busier and others put forward that the vertical garden city planning idea has fundamental significance for the contemporary underground space planning and use in China. Due to the diversity of urban development, geographic climate and region characteristic in China, there will be variety of patterns, such as central area underground space development, underground motor and pedestrian traffic network, cold underground space, mountain and underground space, etc.

Keywords: Underground Space; Evolution of Historical Function; Research Development; Three-dimensional City; Systematic Space

0 引 言

历史早期，地下空间呈点状、线状，不具有空间的特性。地下空间（underground space）一词首次出现于地铁的研究（1980），而后地下空间的研究逐渐涉及到环境、生态、交通、城市

中图分类号 TU984.2文献标识码 A

文 章 编 号 2095-6304（2017）01-0069-06

规划等各个方面。15届国际地下空间组织（ACUUS）国际学术会议主题的变化反映出地下空间由地下建筑转变到城市立体空间及系统空间的性质，地下空间将在未来城市发展中发挥重要作用。根据对2012年CNKI数据库分析，国内地下空间的研究者大多是“土木工程”一级学科学者，研究思维偏向工程化、数据化，在地下空间开发影响因素、地下空间作为城市的重要空间的意义等方面取得了较大成果[1-5]。2008年以来，部分建筑学学者对地下空间开发利用进行研究，主要集中在地下空间规划及城市立体化开发等方面，但是很少有研究者从建筑历史的视角研究地下空间利用的历史及意义[6-8]。本文通过研究地下空间利用功能嬗变、地下空间研究的发展历程、不同国家地下空间开发的驱动因素这三方面，阐述地下空间在城市发展中的重要意义及未来发展方向，为城市集约立体化规划和城市建设研究提供新思路。

* 国家青年科学基金面上项目（51678486）

作者简介袁 红：西南交通大学建筑与设计学院，副教授，

yuanyuqing0106@foxmail.com

崔 叙：西南交通大学建筑与设计学院，教授唐由海：西南交通大学建筑与设计学院，副教授

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图1 在乌克兰发掘的旧石器时代晚期的简陋住房

Fig.1 the excavated crude housing in Ukraine in the

late Paleolithic

1 地下空间功能嬗变及对当代城市发展的启示   

除史前时代地下空间呈散点分布 外①（图1-2），早在公元前2900—公元前700年，地下空间开始被用于城市供水系统②[9]，表现出系统性的特征，它与城市相对又可以适时对城市功能进行优化和补充。砖石砌筑工艺的发展使地下空间的系统利用成为现实，在建筑技术的推动下，地下空间对城市的建设发挥了巨大的作用。罗马共和国时期，城市数以千计，地下空间的利用显示出穿越巨大自然阻碍的特性，隧道极大地促进了军事、物质及经济的

图4 19世纪中期载于1867年《环球画报》杂志

的伦敦的地下铁道

Fig.4 the underground railway of London Published on

ImgsWorld, 1867 

图2 史前世界代尔梅迪纳居民区

Fig.2 the Deirel-Medina residential area in prehistoric

world

流动，促进了城市的繁荣发展，加强了城市之间的联系。同时，隧道的开挖极大地提高了地下空间的开发技术。19世纪中期，城市地下管网相互交叉，在有限空间内的相互重叠等设计（图3）要求对城市中的各项相关因素进行全面系统的考虑③ [10]，这成为了最初的地下空间规划。同时，在人口聚集的城市区域出现了地铁（图4），增大了运载量和流通速度，既满足了人们的出行需求又不影响城市原有建筑及交通。从城市的交通设施和市政公用设施出发的考虑是城市中最早的系统性考虑，也促进了公园运动之后城市规划的产生。

艾纳尔（1906）提出的交通枢纽地上

图5 20世纪初巴黎交通枢纽改造方案[2]

Fig. 5 the remodeling planning of the transportation

junction in Paris in early 20th century

图3 19世纪中期巴黎街道剖面图

Fig.3 the sectional drawing of the streets of Paris in

mid-19th century

地下开发构想（图5）④，1882年索里亚·玛塔设计“线形城市”（图6）⑤（五层布置人行、汽车交通、有轨电车、垃圾运输线、排水构筑物、地铁和货运铁路等），车辆全部在地下行驶，空出大量的城市用地用来布置花园，增加城市的绿地，美化城市环境[3]。“双层城市”要求交通在两个平面上分离，即人与非机动车交通在地面，而机动车交通在地下或半地下。这种重叠的方法能够节省土地，产生了一种新的城市形态。“双层城市”的理论寻求的是一种新的城市模式，城市中心、建筑、交通三者的关系得到协调发展，对于人口聚集、土地匮乏、环境污染的当代中国城市仍然具有极大的意义。“双层

图6 19世纪末索里亚·玛塔设计“线形城市”

Fig.6 the “linear city” designed by Soria Mata at the

end of the 19th century

图7 林登堡双层城市地下层平面

Fig.7 the underground plan of the double-decker

city in Lindenberg

城市”（图7）改变了新城建设中大量城市用地作为道路使用的做法，节省下来的土地扩大了空地和绿地的面积

[10]

。汉斯·阿斯

普伦德（Hans AsPtund）的“双层城市”

⑥

理论是人们对城市空间开发认识的飞跃和突破。它相较于线形城市理论的最先进之处就是将主、次交通同时利用，不仅扩大交通的辐射范围，促进城市的发展，还在交通枢纽处形成立体城市综合体，成为城市的发展集合。

1930年，“垂直的田园城市”⑦

规划的

中心思想是提高市中心区的密度，改善交通，全面改造城区，形成新的城市概念。建筑物地面全部架空，形成公共空间，提供充

图8 柯布西耶的“明日城市”及城市中心区“垂

直的田园城市”

Fig.8 Le Corbusier’s “city of tomorrow” and urban 

central area “vertical garden city”

足的绿地、空间和阳光。柯布西耶特别强调了大城市交通运输的重要性，提出了建立多层交通体系的设想。方案在城市中心区规划了一个地下铁路车站，中心区的交通干道由三层组成：地下用于重型车辆，地面用于市内交通，高架道路用于快速交通，市区和郊区通过地铁及市郊铁路来联系[10]。“垂直的田园城市”规划核心是城市的集聚发展。规划重视城市的交通功能，将交通在垂直方向上分成重叠的不同层面，将交通总枢纽设在城市中心，通过车站建筑实现地铁、郊区线、主干线等之间的垂直联系，提高城市的交通效率（图8）。“垂直的田园城市”认

为地下空间在城市中的利用不仅仅是负载了交通功能，而且通过负载城市交通这一重要功能带动城市其他功能的发展，实现城市的立体化发展与各功能的有机协调。

总之，在19世纪西方城市的发展过程

中，学者们就提出地下空间分层利用、地下空间负载交通功能带动城市发展从而实现立体化发展的构想，当代学界应该在柯布西耶、索里亚马塔、艾纳尔的基础上积极发展地下空间的立体化利用及系统化利用，建立地下空间规划体系、地下空间利用法规体系及地下空间开发的激励机制等⑧。

2 地下空间1790至今研究情况变

化及发展意义

根据表1EI数据库研究情况⑨可以推断地下空间（underground space）的概念是在1980年才出现的。长期以来，“地下空间”以点状或线状存在于人类社会中，并不具有“空间”的特性，只是地面以下的“挖空部分”而不是一个完整的“功能空间”。随着开挖技术的进步，地下空间的规模及系统性确定了其“空间”特性，而被赋予“地下空间”的概念。此后，关于地下空间利用的研究如火如荼地展开，其中以日本最为突出。1991—2000年此类论文共计411篇，学者们开始探讨地下空间的未来，普遍的认识是建设大型地下空间设施作为交通设施和城市部分功能设施的补充，隧道及地下空间

技术（Tunnelling and Underground Space Technology）杂志的出现为地下空间研究提供了一个良好的平台，成为探讨地下空间

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利用及规划的主要学术刊物。同时，地下空间规划（plan of underground space）的概念首先被用于明尼苏达州的地下空间规划。至此，关于地下空间的研究及项目越来越多，尤其以日本、法国、荷兰、美国的研究最多，这些国家开展了地下停车库、大型地下建筑、地下空间安全管理、地下空间利用战略、地下空间法律等方面的研究。而2001年以后，进行地下空间规划研究的主要是中国学者，研究涉及地下空间规划、法规、消防、结构、环境、心理等各个方面，反映出21世纪以后地下空间在中国的蓬勃发展态势[11]。通过以上研究变化可知，城市地下空间的发展及研究的未来主要在中国，而且开发规模越大，问题越多，国内建设规划主管部门需要积极制定相应的规范和制度，保证地下空间的可持续开发及发展。

3 ACUUS历年会议主题变化及意义

进入21世纪以来，城市地下空间在保护生态环境、扩大城市容量和缓解各种城市矛盾方面所发挥的作用已经愈发凸显，世界范围内城市地下空间的学术研究和交流日趋活跃。总部设在加拿大蒙特利尔的国际地下空间组织至今已举办了15届国际地下空间学术会议⑩（表2）。

由表2的会议整理可知，地下空间从产生之初就被誉为“具有地球庇护功能的节能建筑”，但是在之后的会议中“地下空间与城市规划”很明显地将地下空间利用划入城市规划范畴，因此地下空间不仅仅是建筑，而是随着城市的发展，与环境结合异常紧密的广义建筑学概念。所以，地下空间是广义建筑学中的地下建筑学。它是综合性和科学性很强的学科，涉及城市规划、建筑空间技术与艺术、环境物理、历史、城市防御与减灾等多个学科k。地下建筑学的建立，将改变以往建筑设计的方法，将设计概念引向空间设计，传统的墙、屋顶等建筑要素将不复存在，能够被设计的主体仅仅只是空间而已。这不仅符合广义建筑学的概念，更能适应当代城市立体化发展的要求。纵观建筑学的发展过程：从维特鲁威的“实用、经济、美观”的实体传统建筑学到“建筑—环

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表1 地下空间1790至今研究情况变化

Tab.1 Changes of underground space research since 1790

年代1790—18601867—18701871—18801881—1011—1900

篇数0461210

地铁相关内容

研究内容研究的动因

地铁的出现促进了地下空间研究的出现地下空间开始出现地下室及地下电线

1883出现分层的地下综合设施和竖向电力公司标志着地下空间在市政设施中成熟运用地铁的推广使用以及地下室的利用

地下电线、地下室等少量的报道集中在地铁和地下管网

关注地铁的通风和环境的改善，出现了关于住宅地下室的研究

地铁设施的维护及内部环境改善，地下室环境及健康研究

地下水资源保护及油田资源利用关注地下资源的开发

柳叶刀（The Lancet）连刊三篇《走向地下》（Going Underground）

地下空气污染、地下水污染、地下微生物污染等

地下水、地下管网、地下电厂、地下垃圾处理、地下爆破等

地下开挖的新技术和新问题

国际会议上首次出现地下空间“地下空间”这一主题词

地下停车库、大型地下建筑、地下空间安全、地下空间利用战略、地下空间法律等地下空间规划、法规、消防、结构、环境、心理等

1901—19201921—19301931—19401943—1945

3071114

城市人口聚集，越来越多的人使用地铁，同时，越来越多的人生活在地下室

地下资源利用

地下空间利用的价值已经开始被广大学者认同

1950—196020随着地下空间的开发，地下空间利用中的各种问题开始显现出来

1961—19701971—19801981—1990

140926129

地下空间利用增多，各种问题凸显，地下空间的研究开始逐步走向成熟与多元地下空间大开发的需求及诸多问题的产生

地下空间规模化开发利用得到了国际认可，也反映了世界各国对地下空间开发的需求地下空间规划（plan of underground space）的概念首先被用于明尼苏达州的地下空间规划。随后，日本、法国、荷兰、美国等均展开了这方面的研究

地下空间规划的研究者主要是中国学者，反映了21世纪以后地下空间在中国的蓬勃发展态势

1991—2000411

2000 至今5235

表2  ACUUS历年会议、地点及主题

Tab.2 Location, theme, and topic of ACUUS meetings

境”一体设计的广义建筑学，再到“空间立体化”与“建筑—城市一体化设计”，地下空

主题

具有地球庇护功能的节能建筑

地下建筑设计的优势地下空间利用的新发展城市地下空间利用地下空间及地下建筑结构地下空间与城市规划地下空间：明日的室内城市新世纪之初地下空间的远景及议程城市地下空间：一种城市发展的资源

地下空间：经济与环境地下空间：扩展领域地下空间让城市更美好地下空间的发展——机遇和挑战地下空间 ：规划、管理及设计的挑战地下的城市化作为城市稳步发展的必要条件

召开地点

届1234567101112131415

召开时间198319861988199119921995199719992002200520072009201220142016

间逐渐融入现代城市空间设计之中，成为城市发展的重要组成部分。

悉尼，澳大利亚明尼阿波里斯市，美国

上海，中国东京，日本代尔伏特，荷兰巴黎，法国蒙特利尔，加拿大

西安，中国托里诺，意大利莫斯科，俄罗斯雅典，希腊深圳，中国新加坡，新加坡首尔，韩国圣彼得堡，俄罗斯

4 各国地下空间发展差异及对中

国的意义

不同国家的地下空间开发利用具有不同的驱动因素，欧美国家是近代最早进行地下空间开发的地区。从1863年伦敦地铁建设开始到第二次世界大战后，欧美等国利用战后重建的机会，大量进行城市立体化开发，利用地下空间，并于20世纪50—70年代达到地下空间多样性的发展与大规模利用的巅峰。这一时期，地下空间在城市商业中心区的利用最为显著，如德国慕尼黑市商业

表3 不同国家具有不同的地下空间开发驱动因素

Tab.3 different countries have different driving factors for underground space development

国家地下空间发展的驱动因素北欧

保护地面城市环境及永续经营克服严寒气候，促进城市中心区发展西欧

保护传统城市文化与空间，改造城市环境城市内部更新及地铁建设

美国

土地压力及地价上涨不是城市中心区地下空间开发的主要动力地下空间开发的目的是建立地下步行网络，改善及美化城市地面环境北美

加拿大

克服严寒的气候，让城市全年运作，将多种城市机能与活动移入地下空间建立地下步行网络，运用联合机制，连通地下街道与周边建筑国土面积狭小，土地资源匮乏

日本保护城市环境，建立紧凑高效的城市都市人口集聚

人口基数大，城市用地缺乏

建立地下机动及步行网络，改善城市环境，提高城市效率

中国都市人口集聚，城市中心区地价上涨克服严寒气候（如寒地城市哈尔滨等）历史街区地下空间开发，保护文化遗产

中心再开发、加拿大蒙特利尔与多伦多地下时还需要考虑到城市历史街区文化保护等城、法国巴黎列·阿莱地区再开发、美国曼情况，地下空间开发兼具世界各国的开发形哈顿地下高密度空间利用、费城市场、芝加态。因此，国家及地方需要共同出台及哥市商业中心等项目[12]。1970年代中后期至制度，因地制宜对地下空间进行管理，设计今，由于市区商业中心的改造已基本完成，师应吸取国外地下空间的发展经验，以应对欧美等国主要以小规模开发为主，大规模规模化、多样化的地下空间发展趋势。

的地下街道则被运用在新建开发项目中。同时，开发目的由取得经济效益、解决交通问5 结 语

题等转为保护地下环境及开发地铁空间，如法国巴黎的卢浮宫与美国洛克菲勒中心本文通过地下空间功能演变、地下空等[13]。

间各国发展差异及研究历史变化可知，地不同国家由于国情、气候、法律制度、下空间功能从点、线、网状发展到空间的社会形态与城市环境矛盾等因素的不同，地立体化与系统化利用，是与城市发展聚集下空间的发展也有所不同。大致分为程度、建筑技术手段等密切相关的，系统北欧、西欧、北美、亚洲几大类，区别如表3性是地下空间利用的基本特性，地下空间所示。

利用在城市产生之初就具有系统性的特由以上研究可知，各国地下空间开发征，柯布西耶等提出的人车分层、地下空间利用的情况各不相同。中国地下空间开发作为交通空间带动城市发展等理论对当代利用的驱动因素与日本有很大的相似性，中国地下空间的规划与利用具有奠基性意其中都市人口集聚及土地资源高度集约利义，为反对目前国内地下空间散点式开发与用是中国与日本地下空间发展的主要驱动无系统、无规划、无制度的开发提供强有因素。中国部分地区如哈尔滨等由于严寒力的证据。

气候，在人口聚集度不高的情况下需要开由1790年至今的地下空间研究变化可发地下空间。为保护历史街区，也需要进行知，地下（underground）一词出现于1870年 地下空间开发。中国各都市区城市化水平不地铁的研究，1980年以前地下空间以点状、一、自然地理环境多样（山城及平原）、气线状存在于人类历史之中，并不具有空间的候从严寒（寒地）到酷热（亚热带地区)，同

特性，而后地下空间研究逐渐涉及环境、生

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态、交通、城市规划等各个方面。国际地下空间组织（ACUUS）的15届国际学术会议主题变化情况同样反映出地下空间由地下建筑发展到城市立体空间及系统空间，具有广义建筑学的性质，更加适应城市立体化发展的要求，将在未来城市发展中发挥重要的作用。

由不同国家地下空间发展驱动力研究可知，中国由于城市发展状况多样、地理气候多样，其地下空间开发模式兼具世界各国的特征，未来国内地下空间的开发将吸取国外地下空间的发展经验，建立国家及地方，因地制宜地进行地下空间开发，如中心区地下空间、地下机动车道、步行交通网络、寒地地下空间、山地地下空间的开发等。注释：

① 在旧石器时代，还没有形成城市，只有少

数原始的群体聚落，穴居是原始人类生存的最基本方式，人类建造物在辽阔的自然环境中微不足道，天然洞穴成为人类建造物的雏形。史前世界代尔梅迪纳居民地下室作为住宅功能的补充呈散点式分布，具有很大的随机性，彼此之间无联系、无系统，对整个城市系统的影响不大。② 地下空间利用的初级系统形态（线状形态）——供排水系统（公元前2900—公元前700年），人类利用地下空间由自发转向自觉，如孟斐斯城供水工程，耶路撒冷长530 m、高2 m的输水隧洞，长度约为427 m的萨摩斯城供水隧道以及维也纳在公元前1世纪时的城市排水系统等。城市水利系统几乎是与城市同步产生，在城市中呈线性发展，联系各居住区和河流。此外，在罗马共和国时期，维尔内尔(Averner)湖和库玛(Cuma)之间建立了900 m长的隧道，整个罗马帝国版图上的城市数以千计。③ 地下空间利用的平面网状形态为地下管网及地下铁。1880年巴黎开始电力供应，9年后市议会制定的《公共道路使用许可命令书》规定电线必须埋于地中，之后法国大城市基本实现电线地中化。到19世纪中期，为避免地面或架空带来的与土地和建筑物之间的矛盾，同时也为安全考虑，管网设施大部分都采用地下铺设的方式。19世纪中

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期，伦敦大力发展地下铁，随着地下站点的大规模开发，地下空间利用开始成为人们生活中的重要部分。

④ 1906年，艾纳尔针对巴黎的交通枢纽建设问题进行了深入的研究，提出了“地上地下立体交叉、人车分流”的解决办法。而后，他还针对城市空间日益拥挤、环境日趋恶化等问题，提出了多层次利用城市街道空间的设想，设计了一种多层的交通干道系统。

⑤ 1882年，索里亚·玛塔“线形城市”与“带状城市”的构想认为城市应沿运输线呈线性发展。作为线状城市轴线的铁路线，可以经由地下或者以架空的方式，一直通到点状城市的市中心[2]。地下空间作为交通的载体，在地下的单个层面上负载交通功能，但是它是由单一的线性单元组成的系统，城市只能朝线性方向发展，具有很大的局限性，但是这是以公共交通为导向（TOD）城市发展模式的雏形。

⑥ 20世纪70年代，为了解决私人汽车数量激增导致的城市交通问题和能源问题，瑞典建筑与城市规划专家汉斯·阿斯普伦德（Hans AsPlund）提出了著名的“双层城市”规划理论。

⑦ 1930年，柯布西耶提出“垂直的田园城市”（vertical garden city）理论，他认为城市必须集中，只有集中的城市才有生命，由拥挤带来的问题可通过大量高层建筑和地面、空中、地下多层的高效率交通系统来解决。

⑧ 我国各个城市的地下空间开发利用均为地方各自执行规划、管理、审批的程序，城市化水平高的城市，如北京、南京、上海、杭州、广州、深圳等由于地下空间开发量大，其地下空间规划、管理、审批及设计的水平较高，相关职能部门在地下空间利用方面也较为规范，但是仍然存在开发效率不高、多头管理、权责不分明、产权不明晰、设计不规范等多方面的问题，国家层面地下空间规划的编制规范尚处于研究阶段。

⑨ 资料来源于EI数据库. http://www.science direct.com/

⑩ 资料来源于日本地下空间研究Center官网.

http://www.enaa.or.jp/与中国地下空间学会官方网站. http://www.csueus.com/k 目前尚未系统建立地下建筑学，

属于探讨阶段。薛华培在《向地下空间延伸的建筑学——对地下建筑学的理论体系和研究内容的探讨》认为地下建筑具有许多特点及相对的学科性内容，因此初步提出地下建筑学包括地下建筑的规划、设计、技术标准等内容。参考文献：

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图1：L. 贝纳沃罗. 世界城市史[M]. 薛钟灵, 余靖芝, 葛明义, 等, 译. 北京: 科学出版社, 2000: 9.

图2：L. 贝纳沃罗. 世界城市史[M]. 薛钟灵, 余靖芝, 葛明义, 等, 译. 北京: 科学出版社, 2000: 48.

图3：孙施文. 现代城市规划理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 82.

图4：孙施文. 现代城市规划理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 81.

图5：孙施文. 现代城市规划理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 83.

图6：孙施文. 现代城市规划理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 86.

图7：孙施文. 现代城市规划理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 96.

图8：孙施文. 现代城市规划理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 93.表1-2：作者绘制

表3：整理自海道清信. 紧凑型城市的规划与设计[M]. 苏利英, 译. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.

收稿日期：

2016-07-05（编辑：袁李姝）