枢纽机场航站楼视域分析研究——以兰州中川机场T3航站楼为例

李欣，成辉，赵元超/LI Xin,CHENG Hui,ZHAO Yuanchao

1 背景与意义

作为机场主体建筑，航站楼的使用效率对于机场运行至关重要[1]。特别是枢纽机场航站楼，具有旅客吞吐量大、数量占比高、空间复合化等特点[2-4]，其使用效率问题尤为突出。不同于其他类型建筑，枢纽机场航站楼类似于一部高速运转的处理器，旅客在整个工艺流程中具有更高的使用参与度[5]。因此，旅客对此类建筑空间的认知于航站楼使用效率的作用十分重要。而目前，人与航站楼建筑关系孤立，尤其体现在旅客对航站楼内部使用空间的陌生化，内部空间组织无法快速、高效引导旅客完成工艺流程，这是造成枢纽机场航站楼使用效率低下的最主要原因。究其深层原因在于使用者无法短时、全局地掌控内部空间规律。从建筑设计角度而言，忽略了对人们在空间中运动规律的掌握，忽略了人们在建筑空间中相互交流或感知规律的掌握。因此，迫切需要寻找客观、理性的分析方法对枢纽机场航站楼建筑内部活动的规律进行分析。以往对人在建筑内部的活动规律研究多集中于流线而忽略了视线，因此本文另辟蹊径从人眼高度开展视域分析，以期完善航站楼内部使用者活动规律，有助于从视线角度完善空间组织，辅助功能流程。紧密联系旅客与航站楼之间的关系，高效引导旅客完成进出流程，提高航站楼内部使用效率。

本文借鉴空间句法相关理论，在深层分析航站楼视线设计突出问题的基础上，以作者参与的兰州中川机场T3 航站楼为例，开展航站楼视域分析方法、步骤、策略等的探索。上述研究的开展，尝试从视线角度探索使用者在航站楼建筑内部活动规律，改变以往主观化的建筑空间组织方法为客观、理性、动态的空间组织，减少内部空间拥堵频率，有效提高空间使用效率。以期对其他类型交通建筑内部空间组织起到积极借鉴作用。

2 航站楼建筑内部视线现存问题

作为城市地标性建筑，以往航站楼建筑空间组织多从设计师主观感受出发开展设计。缺乏从使用者维度开展客观、理性的空间需求分析，尤其缺乏人眼视角的空间需求分析。鉴于交通建筑特性，航站楼建筑目前存在以下突出问题：

第一，短时内无法有效判别视线引导。航站楼作为交通性建筑，通过性强，与其他类型建筑如办公、商场等建筑类型相比，使用者的反复使用率低，空间陌生感强烈，旅客无法迅速把握航站楼内部视线焦点。因此，建筑空间陌生感强烈，旅客很难在短时间内了解并把控设计师塑造的视觉焦点，更无法体会到设计师的视线引导。

第二，无法全局感知建筑整体空间关系。内部尺度感过大，忽视人体尺度内的视线设计。使用者无法全局把握航站楼内功能布局、空间节点、交通廊道等，因此无法形成整体的视线通路。

第三，空间流动性强导致的视觉焦点分散。尽管航站楼功能流程复杂，但内部空间多以公共空间为主，功能空间为辅；多以水平、垂直方向的流动空间为主，平层空间为辅。如果不做精确地视域分析与焦点设计，就会造成人在上述空间中移动时无法准确捕捉视觉焦点。

第四，依靠标识设计的视线引导并非视线设计的初衷。目前，航站楼内部并未做专项视线设计，视觉焦点的引导完全依靠流线设计完成。但流线设计，尤其是公共、流动空间的流线设计依靠标识设计来引导。因此，造成了视线设计即流线设计，亦即标识设计的结果。

基于上述现状问题，亟需对航站楼内部空间进行视域分析，针对分析结果修正视域范围，开展基于视线的空间组织设计，提高视线利用率，有效组织与契合人与建筑内部空间。

3 视域分析的理论基础

视域分析源于空间句法。自1970 年代空间句法理论被提出以来，一直以其客观的定量分析和清晰的逻辑推演，为建筑设计与城市规划提供全新的研究视角。空间句法的本意在于尝试运用一种新的语言和技术，去阐述一种难以用语言表达的空间形态组构认知，并对此进行分析。比尔·希列尔（Bill Hillier）指出，组构就是“一组互相独立的关系系统，且其中每一个关系都决定了其他所有的关系”[6]。空间句法理论在空间系统分析上有3 种基本方法：凸空间分析法、轴线分析法、视域分析法。场地或建筑等边界清晰的空间适合凸空间分析法；大尺度的城市街道、路网适合于轴线分析法。视域分析法常被用于形状复杂多变的不规则空间或边界模糊的空间分析中。航站楼、火车站等交通建筑类型中的公共空间正是第三类空间，因此，可尝试运用视域分析法进行航站楼建筑内部空间研究。

视域分析法，是一种非常有效的环境分析方法，它不仅能够对空间使用者的全方位观察进行分析，同时能够使用数学的方法模拟空间使用者的体验。它研究的重点是人们在空间中运动的规律以及相互交流或感知的规律。视域网络是一个三维概念，它的分析界面位于人眼高度上的二维水平平面。视域分析法由定性分析与定量分析两部分组成。前者由划分图、关系图、连接图等关系图解来完成；后者主要由连接度、控制度、深度值、整合度四大指标值来进行：

（1）连接度：它反映了各个空间节点与空间体系的联系程度。某空间节点的连接值越高，则说明该空间节点与相邻空间节点的联系越紧密，空间的参与性越好，其视域所覆盖的范围也越大。

（2）控制度：它反映的是一个空间节点对其相邻空间节点的控制与影响程度。其数值应为与某个空间节点相关的全部空间的连接值倒数之和。数值越大，则意味着某个空间节点在空间体系中的影响力越重。

（3）深度值：空间句法的核心度量值之一，其数值并非反映两个空间节点的距离，而是转换次数。人从一个空间节点至另一空间节点，即完成一次空间转换，则两个空间节点之间的最少转换次数即为两者之间的深度值。

（4）整合度：体现空间可达性的技术变量。某个空间节点的整合度越大，则其在空间体系中的可达性越好，反之亦然。一般而言，空间节点之间距离越近且阻隔越少，则空间节点所在的空间体系整合度越高。

4 航站楼视域分析的步骤与方法

基于枢纽机场航站楼内部视线现存问题，笔者在参加兰州中川机场T3 航站楼建筑设计时，尝试结合上述方法，运用Depth Map 计算工具，对航站楼建筑内部空间进行视线分析研究，以期探索航站楼视域分析的步骤与策略。本文将视域分析步骤归结为“空间定性图解→视线定量标度→关系优化”。

中川机场位于兰州市以北秦王川盆地的西南角，预测目标年为2030 年。鉴于该机场西航站区规划容量不能满足未来机场发展的需要，考虑在第一、二跑道之间规划新东航站区（图1、2），建设面积约489,000m2的主体建筑T3 航站楼。该航站楼建筑设计采用两层式流程，共设置3 层。首层至三层分别为到港层、中转层与出港层（图3-5）。相较于到港流程，出港流程更加复杂。视线分析对空间设计的改进更加有效，对提高建筑内部空间使用效率的作用更加明显，因此，本文仅以出港层为例进行研究。

1 兰州中川机场航站区规划图（图片来源：中国民航机场建设集团有限公司）

2 兰州中川机场航站楼鸟瞰图

3 T3航站楼出港层平面

4 T3航站楼中转层平面

5 T3航站楼到港层平面

4.1 空间定性图解

空间定性图解，即从定性角度对航站楼内部空间进行分解与联系，依照划分图→关系图→连接图的逻辑进行。将功能设施转换为划分图；将流线组织转换成流程组织，转换为关系图。将上述两图进行叠合形成连接图，最终实现空间定性图解。根据空间使用性质与相对方位，兰州中川机场T3 航站楼的出港层可划分为3 个区域，即前部候机区、中部办理区及后部候机区。前部候机区与后部候机区为隔离区，中部办理区为非隔离区。

4.1.1 划分图（图6）

6 出港层功能设施划分图

（1）前部候机区，主要包括旅客近机位候机、商业服务、卫生间、机场办公、垂直交通、自动步道等；

（2）中部办理区，主要包括送客大厅、8 组值机区域、2 组安检通道等；

（3）后部候机区，主要包括旅客近机位候机、商业服务、卫生间、机场办公、垂直交通、自动步道等。

4.1.2 关系图（图7）

7 出港层流程组织关系图

（1）前部候机区：商业设施→卫生设施→自动步道/垂直交通→候机区域→登机口；

（2）中部办理区：送客大厅→值机区域→安检区域；

（3）后部候机区：商业设施→卫生设施→自动步道/垂直交通→候机区域→登机口。

将功能设施划分图与流程组织关系图进行结合，形成表明建筑空间组构关系的连接图，完成T3航站楼出港层的空间定性图解（图8）。

8 出港层连接图

4.2 视线定量标度

运用图论的拓扑学原理[7-8]，将旅客空间体验转换成一系列技术变量，包括连接度、控制度、深度值、整合度，形成视线定量标度。视线定量标度[6,9]的分析界面，位于人眼高度上的二维水平平面。其具体步骤如下：首先，在平面上建立一套具有一定密度、规则的点状矩阵，或是将待定平面使用某种尺度的方格网进行划分，方格网的中心点即为点状阵列；其次，对每一个点的视域特征及其与其他点的可视性进行计算；最后，依据点与点之间的拓扑关系，分别对空间体系中的每一个点予以空间句法变量分析并使用色相、色温等视觉符号表示其不同的参数数值。以下基于兰州中川机场T3 航站楼出港层连接图对旅客空间体验的4 个技术变量，包括连接度、控制度、深度值及整合度逐一进行分析。

4.2.1 连接度（图9）

9 出港层视线连接度

（1）前部候机区，连接度分布比较均匀。显示为深蓝的区域，数值约为33，大多集中在航站楼空侧的座椅空间（点a）；

（2）中部办理区，数值较大的空间是位于航站楼入口的中心区域（点b），约为177。值机岛（点c）与安检（点d）后部空间的连接度较低，仅为67；

（3）后部候机区，最低数值出现在空侧U 型口的底部（点e）。

4.2.2 控制度（图10）

10 出港层视线控制度

（1）前部候机区，黄色（点f）和绿色（点g）区域依然分布在靠近陆侧的联系厅区域，候机座椅空间的控制度如连接度一样数值较低，约为0.3（点h）；

（2）中部办理区，面向陆侧的航站楼入口及值机区（点j），数值较高约为1.2；而面向空侧的值机岛（点k），数值低至0.67。比较理想的是，安检通道后部区域（点l）出现了最高的控制度1.72，并且以此为中心向四周辐射；

（3）后部候机区，最高值出现在中厅位置（点m）。并且沿自动步道方向，一直延伸至端部的岛式商业空间。两侧的座椅空间（点n），数值仍然不高。

4.2.3 深度值（图11）

11 出港层视线深度图

（1）前部候机区，深度值大多在2.7～3.1 之间。较低的数值出现在中厅位置（点o），约为2.4；

（2）中部办理区，面向陆侧的大厅、值机岛之间以及安检通道后部区域（点p），深度值都表现得比较理想；

（3）后部候机区，数值呈明显的增长趋势，图示由浅蓝色逐步过渡到绿色（点q）。

4.2.4 整合度（图12）

12 出港层视线整合度

（1）前部候机区，整合度分布较为均匀，并且数值较高（点r）；

（2）中部办理区，如同深度值一样，重要区域均具有良好的分布情况。不同点在于，值机岛之间（点s）出现了最高值6.3，它也成为本层视线可达性最好的区域；

（3）后部候机区，最不利点均出现在端部的候机部分（点t）。

通过上述分析，归纳T3 航站楼4 个技术变量特征如下：

（1）连接度较低空间，大多出现在空侧端部空间；

（2）控制度的峰值，通常位于局部放大空间；

（3）深度值以陆侧为佳，随指廊长度的增加，数值不断递增；

（4）整合度与深度值具有较强关联性。

4.3 关系优化

就兰州中川机场T3 航站楼建筑方案，本文在空间定性图解与视线定量标度的基础上，运用连接度与整体度视域网络散点图对建筑内部空间的节点与节点之间、节点与整体之间的关系进行综合分析。散点图反映了旅客通过局部空间连接性，感知整体空间通达性的能力。X 轴为连接度，Y 轴为整合度，R2是视域连接度与整合度的相关系数。R2≥0.5时，两者呈正比关系。相关系数越高，则表示连接度与整合度的相关性越好。图13 为兰州中川机场T3 航站楼视域网络散点图，计算结果显示R2=0.870，相关系数已经十分接近理想值1。依据计算机模拟与分析，航站楼的使用者被比较有效地组织到视线网络之中，有利于快速、全面地掌握T3 航站楼的整体空间关系。

13 T3航站楼视域网络散点图

尽管T3 航站楼视域分析结果相对良好，但对出港层视线定量标度具体描述（4.2 节）分析而言，仍存在如下问题：（1）前部候机区，由于指廊较短，各项参数整体分布均匀。仅座椅空间表现不佳，参数值较低。（2）中部办理区，大厅、值机岛之间以及安检通道后部空间的各项参数均为本层最高值（深度值相反），达到了比较满意的效果。面向空侧值机岛，是本区域较为薄弱环节。（3）后部候机区，随着指廊长度的增加，端部候机空间的视线可达性显著降低。

针对上述分析，本文提出以下优化措施（图14）：（1）前部候机区端部座椅空间各参数不佳问题。主要通过线性空间的序列组织进行。在入口空间显著位置设置导向标识，接续景观空间与开放节点，最终在座椅位置设置位置标识。（2）中部办理区值机岛空侧的视线组织是主要问题。在值机岛中部利用景观空间对旅客视线进行引导，再结合位置标识进行组织。（3）后部候机区可达性问题。相较于前部候机区，后部候机区空间更长，在线性空间序列组织的手法下，最重要的是在端部座椅位置利用景观空间、商业空间这样的动态节点，将旅客的视线进行引导。

14 出港层关系优化结果示意（2-14绘制：李欣，成辉）

5 思考与启示

通过上述空间句法理论研究、视域分析方法操作、实际案例具体应用，本文研究了关系图解的视线分析方法。该方法以人眼观察为视角，探讨了一种客观、理性、动态的视线分析方法，从而探索了旅客在空间中运动的规律以及相互交流或感知的规律。研究中得到以下思考与启示：

首先，转变设计师视角为使用者视角的空间设计理念。以往的航站楼建筑设计多以设计师视角为主判断空间布局，造成空间布局主观、随意，空间利用率低下。缺乏站在使用者即客体视角，进行空间布局。本文正是基于客体需求，以人眼高度判断人对空间的需求，切入空间设计。

其次，航站楼空间视域的定性与定量分析。空间图解是对建筑空间这一客观存在的分析，是分析的基础，是对空间的定性判断与分析，研究对象为航站楼建筑内部空间本身。视线标度是分析的过程，是将人的因素介入空间，通过4 项技术变量将人的行为模式需求引入建筑内部空间，核查空间布局的合理性，是采取数学方式的定量分析。关系优化是分析目的，是基于定性空间图解与定量视线标度基础上的空间设计改进建议。

最后，计算机模拟在方案阶段应用的重要性。在方案创作阶段，采取计算机模拟视域分析方式，可辅助建筑师优化空间布局。方案建成后，可对使用者采取主观问卷调查，采访视域感受，反馈空间布局问题，为下一步优化提供基础。相较于使用后的主观问卷，计算机模拟结果在方案创作阶段能够提供相对客观的空间布局优化建议，为空间设计的敲定奠定基础。

航站楼视域分析不仅能够对航站楼空间使用者的全方位观察进行分析，同时能够使用数学的方法客观模拟航站楼空间使用者的体验，为建筑师提供空间改进的依据，提升使用者服务体验，提高航站楼使用效率，是对枢纽机场航站楼建筑设计理论与方法的有益补充与完善。□