拓撲環

要了解什麼是拓撲環，大家要首先了解拓撲和拓撲學的概念。

拓撲學是幾何學的一個分支，但是這種幾何學又和通常的平面幾何、立體幾何不同。通常的平面幾何或立體幾何研究的對象是點、線、面之間的位置關係以及它們的度量性質。拓撲學對於研究對象的長短、大小、面積、體積等度量性質和數量關係都無關。

拓撲學就是以空間幾何的形式來表現事物內部的結構，原理，工作狀況等。比如你的計算機，學過搜索演演算法(廣度優先和深度優先 演演算法)，你在分析時不是把所有的狀態畫成一個樹狀表，然後來看一步步怎樣查找的么。這就是運用拓撲邏輯的方法. 當然，從這裡你就可以看到，拓撲都在處理離散的狀態，系統邏輯流程圖也是拓撲圖。

拓撲環的概念來自武漢市二環線（武昌段）城市設計，概念的提出是為了解決特殊的城市設計問題。概念的提出人為國家註冊規劃師劉永進和段飛。

實質上，將拓撲學的理論應用到城市設計的領域，並不是剛剛出現的，而是近幾年來在國際城市設計界較為流行的、一種先進的解決特定空間問題的規劃方法。

拓撲環的概念來自兩個子概念：拓撲、環線。

（1）拓撲

“拓撲”的中文名稱起源於希臘語Τοπολογία的音譯，其原意為地貌，當時主要研究的是出於數學分析的需要而產生的一些幾何問題。

發展至今，拓撲學主要研究拓撲空間在拓撲變換下的不變性質和不變數。在拓撲學里所研究的圖形，在運動中無論它的大小或者形狀都發生變化。在拓撲學里沒有不能彎曲的元素，每一個圖形的大小、形狀都可以改變。拓撲就是研究有形的物體在連續變換下，在大小、形狀的變換中，怎樣還能保持性質不變。

網路拓撲通過結點與通信線路之間的幾何關係來表示網路結構，反映出網路中各個實體之間的結構關係。

拓撲工具准許我們可以進行推導，以確定在一定的時空結構中，哪些事件是可能的，哪些事件是不可能的。以至通過向量概念可以進一步確定，在給定的條件下，哪些可能事件實際上是必然會發生的。

（2）環線

環線是指城市中能夠將各種用地串聯在一起的呈環形的道路系統。大城市中一般都有內環線、外環線，有些特大城市還有二環線、三環線等。

與一般城市道路相比，環線具有以下典型特徵：

①環線兩側的用地功能可能有相當大的差異性；一般城市道路兩側的用地功能則一般是相同或相似的。

②環線兩側的用地可以沒有通達性，應避免大量的人流車流穿越環線；一般城市道路兩側的用地之間會有大量的人流和車流溝通。

③環線一般串聯多種不同的功能用地；一般城市道路往往穿越相對單純的一種或少數幾種功能用地。

④環線難以形成連續的空間界面，各不同功能用地之間缺乏必要的景觀過渡；一般城市道路易於形成連續的空間界面，景觀過渡自然。

⑤環線內外，往往是自然或人為形成的壁壘，比如二環以內和二環以外，儘管只有一路之隔，但房價卻可能相差上千元。

（3）拓撲環

“環線+拓撲”：一種獨特的空間轉換思路。

在交通環線穿越的用地兩側各延伸至1個街坊，每個街坊具有的相對獨立性以及它們之間同時存在的隨交通軸線運動中所產生的一切變數、不確定性和相互關聯性（網路結構），使得常規的城市設計空間分析方法在處理此問題上具有很大的局限性。引入拓撲學的概念來解釋隨著二環線不斷變化的各種空間，將使城市設計的工作變得更加有效。

借用國際最先進的空間分析方法——“拓撲空間”研究方法來解決規劃中遇到的問題，在解決環線穿越用地的特殊空間性方面可以起到意想不到的效果。我們把這種解決獨特的城市環線用地空間布局的理念稱為“拓撲環”。