基于空间句法的城市空间形态定量分析

吴成鹏

0 引言

20世纪70年代,英国学者比尔◦希列尔首次提出空间句法理论。空间句法在研究城市空间形态、城市交通、城市犯罪空间、城市网络结构和模式的演变、复杂建筑环境下的空间认知等方面都有突出贡献。国内的城市规划行业对城市空间形态的分析多处于形态研究的哲学方法层次和思维原理与方法层次,两者仍属于城市空间形态分析方法中的第一、第二层次,至于第三层次的技术性方法,起步较晚。空间句法对城市空间形态的定量研究正是一种技术性方法。

1 空间句法基本理念及所涉及的主要计算变量

空间句法是一种通过对包括建筑、聚落、城市甚至景观在内的人居空间结构的量化描述,来研究空间组织与人类社会之间关系的理论和方法,是进行城市形态分析的一种工具[2]。空间句法着眼于自由空间的表述,具有拓扑关系的连接图是空间句法分析的基础,空间句法通过基于可视性的空间知觉分析,根据城市环境的自由空间所呈现出的情况,对应采用三种分割方法,分别是轴线方法、凸多边形方法和视区方法。本案例通过城市交通网络进行分析,采用的是轴线方法。

轴线方法将所分析片区的相关交通线提取出来,定义每条交通线为一个单元空间,每个单元空间视为一个节点,运用这些节点构建轴线拓扑关系图,计算相关变量。空间句法的基本变量有连接值、控制值、深度值、集成度、可理解度。

1)连接值Ci:表示系统中与第i个单元空间相交的其他单元空间的数目。其表达式为:

其中,i为第i个单元空间;j为与i相连接的单元空间;Rij为第i个单元空间与第j个单元空间相连接,数值为1。在实际空间系统中,某个空间的连接值越高,则表示其空间渗透性越好[4]。

2)控制值Cvi:表示单元空间之间相互控制的程度。其表达式为:

其中,Cij为与节点i直接相连的节点j的连接值。

3)深度值D:指在一个空间系统中某一单元空间到其他空间的最小连接数。设空间上一点到其他任一点的最短步距离为d,最小为1,最大的最短步距离为s,最短步行距离的节点数为Nd,则深度值可表示为:

深度值是计算空间形态集成度的中间变量。在具体应用时,常用平均深度值¯D这一指标,即:

其中,当 d＜s时,¯D 为局部平均深度值;当 d=s时,¯D 为全局平均深度值;n为考察空间系统的节点个数,n-1反映了在考察的节点中最多有n-1个节点与指定节点相连[3]。

4)集成度Ii:集成度反映了一个单元空间与系统中所有其他空间的集聚或离散程度。如果空间系统中集成度高,则这个空间的可理解性和空间渗透性也较好。集成度Ii的计算公式为:

5)可理解度:可理解度用来描述这种局部变量与整体变量之间的相关度。如果空间系统的连接值和集成度高,则该空间系统的可理解性好。

2 案例分析

2.1 分析介绍

本案例以武汉鲁巷广场周围约11 km2范围的空间为研究对象,进行空间句法的形态分析。

具体分析试验步骤如下:

1)综合概括基地的交通网络,删除细小弯曲道路,对部分同属于一条道路的折型道路变曲为直,以突出自由空间的结构特征。

2)提取主要交通路网,将路网抽象成轴线地图,并给轴线编号。

3)将各交通轴线转化为单元空间,即单元节点,建立轴线拓扑关系图。

4)统计计算相关变量。

5)绘制不同粗细的轴线关系图解。

6)结合图解,得出结论,并作相关评述。

分析中选取的基地路网、提取的交通轴线图以及最后生成的由不同粗细轴线组成的关于计算变量的关系图解,分别见图1～图3。

2.2 分析总结

从图2,图3可以看到,交通轴线1,19,21,17,20,7,8,2的连接值、控制值和集成度都相对较高,深度值相对较低,在图3中其所对应的线形相对较粗。由此推断:

1)轴线1,19,21,17,20,7,8,2所分布的区域空间渗透性较好,可达性高,可理解性好,其分别对与其相连的单元空间具有较大的控制权重。

2)这些城市空间有较强的城市物流、人流的空间分布趋势,内部的人类活动最活跃。

对比实际情况,珞瑜路、民族大道、关山路、虎泉街和鲁磨路共同围绕鲁巷广场,这些道路周边分布有大学校园、世界城光谷步行街、鲁巷购物中心、华乐商务中心、武汉华美达光谷大酒店等大型商业文化空间。在世界城光谷步行街中又有家乐福、大洋百货这样引领众人消费的旗舰店。这一方面吸引大量人流、物流,同时也要求流通渠道的畅通,加上珞瑜路、民族大道、关山路、虎泉街和鲁磨路本身城市道路等级就较高,所以图3中有明显粗线分布的区域在实际中也是空间可达性高,可理解性较好的城市空间,这与通过计算得出的结论基本吻合。

在上面的分析中得出鲁巷广场附近片区是该城市空间系统中空间可达性最高的地带,也是人们活动强度最剧烈的地区。在图3中我们看到该片区交通网络基本上以经济发展程度表现出差异性,交通网络通达能力围绕鲁巷广场向四周递减,在鲁巷广场区域内交通网络最优,这样进一步加速了该区域内空间的集聚能力,同时几条粗的轴线延伸到周边地区,起到联系中心与周边的功能,加强城市内不同功能空间之间的协作和联系。从这些延伸轴线可以看到,城市空间表现出逐渐向片区东南部发展的趋势。在东南部轴线21,20,7,15,25,11的集成度较高,空间可达性较好,轴线分别对应的交通干道是关山路、关山大道、光谷大道、雄楚大道、新竹路和佳园路。由此可见,鲁巷片区的城市空间形态发展趋势是较合理的。当然鲁巷毕竟是正开发建设的地段,一些地区的交通路网不可能短期内建设的很完善,城市的空间形态也不是尽善尽美。笔者认为,鉴于该片区南面临湖,北面有大学校园和东湖磨山风景区,按照现在的趋势继续往东南发展固然是对的,但也要加强与西部旧城区的联系,逐渐形成一个结构功能完善的良性城市空间形态。

[1] 黄亚平.城市空间理论与空间分析[M].南京:东南大学出版社,2002.

[2] 易增林,李本新,肖高铭,等.空间句法在城市形态分析中的作用[J].测绘通报,2008(2):44.

[3] 李 江,郭庆胜.基于句法分析的城市空间形态定量研究[J].武汉大学学报,2003,36(2):69-73.

[4] Jose Julio Lima.Social-spatial segregation and urban form:belem at the end of the 1990s[J].Geoforum,2001,32(5):493-507.

[5] 李冬雪,尹洪妍.宜居城市公共空间规划设计对策研究[J].山西建筑,2008,34(25):55-56.