句法视角下校园绿地影响因素及可达性研究

张艺鸽,冯向丽,杨芳绒,孟世玉,朱莹莹,王梦瑶

（1.河南农业大学风景园林与艺术学院,河南郑州450002；2.河南省汝州市广成学校,河南汝州467500）

高校校园作为学生和教职工日常活动与学习工作的场所,其绿地空间布局应充分考虑校内活动人群的实际需求.2013年《绿色校园评价标准》的发布在一定程度上促进了各高校对校园绿地空间的重视[1].芦原义信的《外部空间设计》中提出外部空间是由人类有目的的从自然当中划定的空间,满足人的意图和功能的积极空间[2].校园公共绿地空间不仅具有功能划分和美化环境的使用功能,而且承载了休憩娱乐和学习交流的文化功能[3].绿地空间作为大学校园主要的外部环境载体,其可达性对校园生活的品质具有重要作用.本文以河南农业大学文化路校区为研究对象,基于层次分析法和Depthmap空间句法软件,结合校园实地调研和问卷调查,从定性和定量两方面具体分析,探讨校园绿地的影响因素和步行可达性,为大学校园绿地空间布局的优化提供参考.

1 相关概念及应用

1.1 空间句法的相关概念及应用

空间句法基于拓扑学原理,对复杂空间进行量化描述与分析,并研究空间与社会活动之间的关系[4].自20世纪70年代末,国外学者Bill Hillier等提出空间句法的概念以来,已经约有四十年历史,空间句法理论及实证研究在国内都取得了一定的进展,在空间形态、空间可达性、公共空间、传统村落、量化分析等方面得到了具体应用.目前,国内空间句法在小尺度空间高校校园中的研究已经得到应用,如通过句法参数的量化分析探讨形成新老校区的空间形态差异的原因,或分析交通组织与人群流动层面上存在的问题,在场所精神下重构校园中庭流动景观[5-6],相关研究主要集中在校园空间形态结构和基础设施的可达性两方面[7-11].

1.2 可达性的相关概念及应用

一般认为可达性是人们利用某一种交通系统从一个区域到达另一个区域的难易程度[12].该概念是从古典的区位论中产生,最早可以追溯到1931年Reilly提出的用于描述商业分布的引力模型[13].目前,可达性有基于机会积累（cumulative-opportunity）、空间阻隔（space separation）、空间相互作用（spatial interaction）等多种测算方法,本文依据空间句法参数,整合度（Integration）、连接度（Connectivity）、选择度（Choice）等对绿地空间可达性进行量化分析,并结合使用人群认知调研,检验绿地空间可达性和使用人群心理认知的一致性.校园绿地空间的有效配置,能够满足主要活动人群的使用需求.校园绿地的可达性不仅与距离有关,还会受到人群特征、交通网络、出行成本、绿地自身吸引力、周边建筑类型等众多因素的影响[14].

1.3 层次分析法相关概念及应用

美国运筹学家、匹兹堡大学Saaty教授在20世纪70年代初期提出层次分析法（AHP）.层次分析法对定性问题进行定量分析,是一种便捷实用的多准则决策方法,其基本思路是将复杂的问题分解成相互关联且系统有序的层次,通过对每层中的元素重要性定量打分和比较,计算出每个相关指标的权重,以此更加有效地分析解决问题.该方法自1982年被引入到国内以来在各个研究领域得到广泛的重视和应用.

2 研究区域及对象地概况

河南农业大学文化路校区位于郑州市文化路、农业路交叉口西南角,如图1,距今已有百年建校历史,占地面积约为22万平方米,汇聚了林学院、风景园林与艺术学院、食品科学技术学院、烟草学院、机电工程学院等多个院系.校园共有东入口、西入口、南入口、北入口,共四个入口,南入口常年关闭,北入口和东入口为主要出入口,校内主要活动人群为教职工和学生.校内道路及建筑大致呈规则式布局,校园轴线呈东西走向.教学区较为集中,坐落于学校中轴线位置附近,校园宿舍位于校园南北两侧,公共绿地空间主要集中于校园东部.城市绿地系统规划中大学校园绿地属于附属绿地,校内绿地空间、道路两侧绿地、构筑物周围区域与校园边界绿化都属于校园绿地的基本组成元素.陈师萌把校园绿地分为文化展示绿地、教学绿地、生态绿地、建筑附属绿地、道路交通绿地和防护绿地6大类[15].基于此,本文针对绿地空间的开放性,将研究的绿地分为开放型绿地和封闭型绿地两种类型,开放型绿地为可进入休憩、可停留活动的绿地空间,包括生态绿地、文化展示绿地和教学绿地,封闭型绿地一般为不可进入的或绿地开放性差的绿地空间,包括交通绿地、建筑附属绿地和防护绿地.经过校内实地调研共选取17个研究对象（图2）,其中1-6、9-13号绿地为开放型绿地,7-8、14-17号绿地为封闭型绿地.

图1 研究区域平面图Fig.1 Plan of research area

图2 校园绿地空间分布Fig.2 Campus green space distribution map

3 校园绿地影响因素探究

3.1 指标选取与模型构建

根据校园绿地自身的特点和作用,综合考虑选取可达性、生态性、舒适性、社交性、文化性、管理状况6个一级指标和14个二级指标构建校园绿地的评价模型.被调查者基于自身感受对其进行评价,采取统计学方法进行数据分析验证.评价模型的最高层是综合评价的最终目标层（E）;第2层为评价的主要构成要素层（A）,共6个指标;第3层为隶属各主要构成要素的评价因子层（B）,共14个指标,见图3.

图3 校园绿地综合评价指标模型Fig.3 Comprehensive evaluation index model of campus green space

3.2 指标权重的计算与说明

本次调研使用李克特五级量表,制定“校园绿地影响因素评价”调研表.为了确定各评价因子的权重,向风景园林方向的专家发放问卷10份,共收回问卷10份,获得有效的原始打分数据.用AHP法专业分析软件yaahp对数据进行处理,从而得出校园绿地各评价因子的权重.

3.3 结果与分析

3.3.1 一致性检验 在构建判断矩阵时,有可能会出现逻辑错误,因此需要进行一致性检验[16].在校园绿地评价模型中,准则层CR值为0.099 7,子准则层（评价因子层）CR值为0.014 8、0.000 0、0.000 0、0.000 0、0.000 0、0.093 8,均小于0.1,则说明该判断矩阵通过一致性检验,具有满意的一致性.

3.3.2 各评价指标的权重 校园绿地评价因子的权重见表1.

表1 校园绿地评价因子的权重Tab.1 The weight of campus green space evaluation factors

由表1可知,准则层中,权重由高到低的顺序为生态性、可达性、舒适性、社交性、文化性、管理状况;评价因子层中,权重占前六位的是绿化质量、设计尺度、景观参与度、交通便捷性、地域特色和视觉可见性.该数据反映,专家普遍认为,在校园绿地的影响因素中,绿地的生态性是绿地最基础的指标,其权重最高;可达性对校园绿地的影响较大,其权重仅次于生态性;而绿地的舒适度直接影响使用人群对于校园绿地整体的感知,其权重也较高;社交性、文化性对校园绿地的影响相对较小,其权重位于舒适性之后;由于各高校对校园绿地空间的重视和群众环保意识的提高,校园绿地空间的管理状况良好,管理状况的权重在6个构成要素中所占比例最低.此外,在权重占前六位的评价因子中,交通的便捷性和视觉的可见性在均位列其中,可见可达性准则层的重要性,在校园绿地影响因素中具有重要地位.

4 校园绿地空间可达性量化分析

4.1 可达性分析

空间句法理论将复杂空间进行简化并分析其间的关系,通常用轴线模型来概括道路空间,表达城市的空间结构.首先在CAD软件中对河南农业大学文化路校区的校园道路网络进行绘制,形成轴线模型,共得到了218根轴线.再将该CAD文件导入至Depthmap中进行轴线分析,得到直观轴线颜色示意图,进而分析校园绿地空间的分布特征以及可达性.轴线颜色由冷到暖表示轴线代表的数值从低到高.以河南农业大学文化路校区的17处绿地空间为研究对象,运用空间句法参数进行量化分析,从轴线模型和视域模型入手,分析校园公共绿地空间的可达性.

4.1.1 整合度分析 整合度表示某节点与系统中所有其它节点的集聚或离散程度,整合度数值与节点空间的集聚程度和可达性呈正比[17].从全局整合度与局部整合度两个视角,对河南农业大学文化路校区的道路轴线模型进行分析,通过提取校内道路轴线整合度的极值与平均值,对17个研究对象的可达性进行分析.

河南农业大学文化路校区全局整合度平均值为1.234 2,最大值为2.523 1,最小值为0.501 5,整合度较高,说明该区域整体较为紧密,轴线与轴线之间的联系较大,且随着拓扑步数的增加,整合度平均值逐渐下降,轴线整合度分析见图4.

图4 轴线整合度Fig.4 Axis integretion

由图4可知,整合度较高的轴线为校园东入口的A道路和B道路,作为校园较长的轴线,轴线上分叉的支路和与之交叉的小路较多,因此这两条道路与周围空间的联系紧密程度较好,与周围的绿地联系也较为紧密.绿地1、绿地2、绿地3、绿地4、绿地5分布于这两条校园主干道旁,有较强的空间渗透能力和空间活力,是句法上中心性最强的区域,空间活力较强.其次,校园西北角区域的整合度较低,如绿地6只能通过单一道路到达,整合度较低,可达性较差.从整体上看,A道路、B道路两条东西向的主要轴线,C道路、D道路两条南北向主要轴线,构成了校园的基本道路网络结构,道路可达性较高,形成了空间结构中的核心区域,串联起校园的主要功能区域.轴线整合度数值见表2.

表2 轴线整合度数值Tab.2 Axis integration numerical table

从校园绿地空间的局部整合度分布（表2）来看,当拓扑步数为3时,局部整合度平均值为1.661 3,其中最小值为0.581 7,最大值为3.555 5.绿地空间整合度数值见表3.由表3可知,部分绿地在全局整合度和局部整合度的数值均相对较高,以5号、7号、8号绿地空间的平均值较高,其中7号绿地的局部整合度最高,平均值为2.637 2,其局部整合度为各绿地空间最高,这些绿地空间均沿A道路、B道路分布,此轴线也是校园内全局整合度值最高的轴线.而部分全局整合度数值较高的绿地空间其局部整合则相对较低,如17号绿地,全局整合度较高而局部整合度较低.局部整合度最低值仍然为17号绿地,平均值为1.299 7,明显低于其他绿地空间.其中高于校园局部整合度平均值1.661 3的绿地空间共有14处,说明校园绿地空间的局部可达性整体处于一个良好的水平,局部整合度高的绿地空间其局部范围内交通较为方便,毗邻校内主干道,道路通达程度高,所以步行可达性较高.但校园绿地局部可达性的区域差异较大,使得校内人群对于校园绿地使用的公平性存在不利的因素.

表3 绿地空间整合度数值Tab.3 Green space integration numerical table

由图4和表3可知,17处绿地的整合度排序为7号＞5号＞8号＞17号＞11号＞16号＞14号＞15号＞1号＞3号＞12号＞10号＞4号＞2号＞6号＞9号＞13号,数值较高的绿地区域有5号绿地、7号绿地和8号绿地,在校园绿地空间中可达性相对较高,由于该区域处于校园的中心位置,毗邻校园主干道,区域条件优越,5号绿地在校园绿地空间内的全局可达性最好,属于校园内人群容易集聚的区域,7号绿地和8号绿地属于建筑附属绿地,位于校园主干道上,可达性较高.全局整合度较低的区域为6号绿地和13号绿地,6号绿地位于校园西北角,只能通过单一道路到达,可达性较低,13号绿地全局整合度平均值为0.933 1,处于校园绿地空间最低值,周围为建筑围合,该绿地空间较为封闭,周围不与校园道路相邻,可达性较差.总体来看,校园全局整合度平均值为1.234 2,有13处绿地的全局整合度在平均值以上,说明校园绿地可达性良好.绿地轴线可理解度见图5,视域整合度见图6.

图5 轴线可理解度Fig.5 Axis synergy

图6 视域整合度Fig.6 Visual integration

由图5可知,全局整合度与局部整合度之间的关联回归方程为y=1.336 15x+0.012 255 7,决定系数R2（可理解度）为0.667 701.R2代表的是数学中的空间拟合度,当可理解度R2的数值越接近于1,则说明校园的可理解度水平相对越高,空间越有序,局部空间越能融入整体空间中,意味着空间越易于辨别,容易被人认知.校园道路轴线的可理解度的数值为0.667 7,说明校园空间的可理解度水平较高,空间较为有序.

4.1.2 连接度分析 连接度即与指定轴线相交的其他轴线的总数,表现为道路的交通性能,反应了空间渗透性的强弱[17].空间渗透性较高的轴线为校园主干道A道路与B道路以及E道路（连接A道路和B道路的支路）,见图7.A道路与B道路的连接值与其整合度数值呈正相关,均为全局最高,连接值分别为14和16,远高于全局连接度平均值3.275 23.这表明A道路与B道路处于重要的交通位置,由东到西连接了各个小支路,所以其空间渗透能力较强,与周围道路的连接关系紧密.

图7 轴线连接度Fig.7 Axis connectivity

4.1.3 选择度分析 选择度衡量单元空间吸引到达穿越交通的潜力,表示某一节点空间出现在最短路径中的概率[17].选择度较高的区域,颜色越暖,空间使用程度较高,反之,颜色越冷,空间使用程度较低.由图可以看出,选择度最高的轴线为A道路,说明该主干道的利用率高,交通潜力大,其次为B道路,见图8,这也与实地调研结果相符.

图8 轴线选择度Fig.8 Axis choice

连接度与选择度数值见表4.

表4 连接度与选择度数值表Tab.4 Connectivity and choice numerical table

4.2 可视性分析

以整个校区为整体观察区域,给予0.75*0.75的等分点阵网格,通过可视范围的计算,得出校园视线整合度颜色示意图.从视线整合度的分布值域图（图6）来看,整合度高的区域集中在校园主干道A道路、B道路和北入口及牧医广场周围区域,表示这些区域的空间视域开阔,方便观察整个系统中的其余凸空间,是视线上关注的焦点空间.道路交叉口是两条道路的衔接区域,整合度在此处相对较高.工程楼周围区域空间较为开阔,视线通达效果较好,整合度较好.1号、2号、3号、4号绿地（东入口的4个小花园）、9号、11号（图书馆及3号楼的建筑附属绿地）视域整合度较低,说明这些区域的空间视域狭窄或视线转折较多,不太容易观察到整个系统中的其余凸空间,这和实地空间观测结果相吻合.

4.3 数据分析结果与人群认知的关系

空间句法作为一种对空间组织进行量化的表达,借助拓扑图形来反映空间的复杂性,以空间角度进行可达性评价.此外通过对人的行为分析来探究校园绿地的可达性,能够更直观的表达空间形式与人类活动之间的联系,更加精确的对空间进行描述与理解,体现以人为本的规划思路[18].基于以上分析,选取具有代表性的6处绿地,拍摄选取的6处绿地的航拍图,分别代表文化展示绿地、教学绿地、生态绿地、建筑附属绿地、道路交通绿地和防护绿地,其中1号、5号、6号、10号为开放型绿地,8号、14号为封闭型绿地,见图9.

图9 部分绿地航拍图Fig.9 Aerial photo of some green spaces

设计调查问卷对校内学生进行发放,现场收集有效问卷83份,分析句法参数分析结果与使用人群对绿地可达性的心理认知的一致性.根据调查问卷的结果表5显示,在校内使用人群的认知中,5号、8号绿地的可达性较高,1号、14号绿地次之,最后为6号、10号绿地,得出使用人群对于绿地可达性的心理认知也基本符合上文对于校园绿地可达性研究结论.

表5 使用人群对绿地可达性的心理认知统计表Tab.5 Statistical table of users'psychological cognition of green space accessibility %

5 结论与建议

本文从定性和定量两方面对河南农业大学文化路校区校园绿地分析,结合校内实地调研和问卷调查可以得出：①校园绿地影响因素中,生态性＞可达性＞舒适性＞社交性＞文化性＞管理状况;绿化质量、设计尺度、景观参与度、交通便捷性、地域特色、视觉可见性等评价因子对校园绿地空间影响较大;可达性准则层在校园绿地影响因素中占有重要地位.②从校园整体空间来看,河南农业大学文化路校区校园空间结构明确,校园公共绿地空间的可达性平均值高于校园整体空间的可达性平均值,这表明校园绿地空间布局相对合理,但部分绿地空间由于区位和周围交通等因素的影响可达性较差.③从研究对象来看,不同区域的绿地空间可达性差异较大,远离校园主干道的绿地空间可达性普遍较低;部分绿地空间全局可达性和局部可达性都较低,难以充分利用;存在部分可达性较高的绿地空间,空间吸引力较低,利用率不高.④校园绿地的实际可达性与使用人群对绿地可达性的心理认知基本呈正相关.

基于以上分析,主要对校园公共绿地空间的优化改造提出三点建议：①完善校园交通网络与绿地建设体系.丰富校园公共绿地空间层次,加强绿地之间的联系,营造多层次的户外交往空间.总体上逐步形成与科教场所相得益彰、与生活空间相互渗透、与实习基地相辅相成的特色绿地营造形式,从而优化校园土地利用,充分激发场地的使用价值[19].②结合校园绿地可达性分析布置绿地.从句法参数的分析数据来看,校园内一些可达性较高的区域缺少绿地空间,而部分绿地空间所在处的区域可达性较低.可在可达性较高的区域根据校内使用人群需求合理布置绿地空间,同时对现有的绿地空间可适当扩充边界,完善绿地空间的景观环境绿化和基础服务设施.③提高绿地空间使用率.对校园内的人流分布进行系统分析,分析使用人员实际需求,为绿地空间注入新的功能性,植物结合园林要素,设置园林小品等,提高绿地空间趣味性,打造特色的景观空间,提高绿地吸引力;对于封闭型绿地如建筑附属绿地等,内部设置小道,营造可进入式绿地,提高使用人群与绿地空间的互动,充分利用绿地空间.