基于空间句法的历史文化街区街道空间活力分析——以济南商埠区为例

文／刘 畅 山东建筑大学建筑城规学院 硕士研究生

陈 平 山东建筑大学建筑城规学院 副教授（通讯作者）

引言

随着城市的发展以及社会的进步，历史文化街区的空间形态呈现多元化的发展趋势，其布局形式错综复杂，各种功能混合形成了具有不同空间认知尺度的街道环境，如何对城市历史文化街区的街道空间进行保护成为重要问题。在过去的相关研究中大部分是通过调研问卷或相关图书文献辅以决策者主观评判得到结论与建议，然而这种方式效率低、误差大，很难较为系统、科学、全面地评判地区空间形态状况。随着空间句法理论的提出，空间定量研究成为可能，该理论将空间结构社会化，形成一种离散系统，从数学语言、自然语言以及形态语言等多个维度进行分析，最终形成空间句法的语言逻辑[1,2]，通过这种理论进行数据分析，可以更加合理地对城市街道空间进行量化评价。

1 国内外研究现状

空间句法理论是由伦敦大学的比尔·希列尔（Bill·Hillier）、朱莉安妮·汉森（Julienne Hanson）等在20 世纪70 年代末期提出的空间与社会关系理论，该理论认为建筑、城镇空间分布情况会对人的各项行为以及交往活动产生影响[3,4]。20 世纪90 年代，空间句法理论开始应用在建筑和规划领域，之后加强了在实际项目中的运用，如建筑设计、城市历史街区的更新以及城市规划等。当下空间句法已不仅仅应用于建筑学[5]、城市规划与设计[6]等传统学科，在地理学、社会学[7]、交通运输[8,9]等各个方面也均得到较为科学的应用，解决了诸如空间布置、交通组织等许多问题。如Hillier Bill[10]针对空间组构等问题，将城市空间形态机制以及人对于空间形态的反映作为研究对象展开研究；Da Raabrams[11]使用空间评价标准对人和空间的辨识度进行测试，结果表明，空间句法的选择度、整合度等因素对使用者的空间认知会产生影响；Rafailaki E[12]对希腊历史小镇雷艾佛斯展开研究，使用空间句法以及意象图解深入分析了空间形态对人的认知产生的影响。这些研究均表明了空间句法理论用于指导建筑空间形态布局及其活力分析的科学性以及合理性。近些年来国内对此也展开了较多研究，内容涉及城市[13]、街道[14]、学校[15]、乡村[16]等多个空间类型，展开了相关理论在中国的进展研究[17]、相关空间构型方法研究[18]，并尝试以区域作为研究对象，从实践与应用层面总结历史街区空间提升方法[19]；同时还有学者通过算法和空间句法模型构建出可达性数学模型，系统地分析了街区空间结构性规律[20]。国内学者在理论与实践层面均取得了较多的研究成果，广度和深度均较为深刻。

总体来看，国内外研究对象多聚焦在城市中心区，对于历史文化街区的街道空间活力研究尚有待挖掘，且多采用定性方法对空间句法进行具体应用，较少采用定量分析展开实际操作，对调研样本依赖性大。基于以上情况，研究提出城市历史文化街区空间量化分析流程，并以具体实例展开剖析与具体操作，尝试从定量角度对历史文化街区街道空间活力展开研究与探讨。

2 基于空间句法的街道空间活力量化分析流程

基于空间句法的街道空间活力量化分析流程，主要包括前期的基础模型制作、中期的空间模型生成转化和后期的空间分析与处理三个部分。基础模型的制作需要对比实际地图与实际建筑布局完成CAD 基础模型平面的制作及轴线地图的绘制，空间模型生成需要将完成的基础平面模型导入分析软件中，通过转化将其变成可识别、可操作的空间模型，空间分析与处理则是对轴线模型进行相关的数据分析与结果评价，最终完成整个空间的相关量化分析（图1）。

2.1 基础模型制作

这一过程需要将研究区域范围的地图图像作为基底，通过调整比例线形完成范围内的模型绘制，并最终确定区域范围内的路网轴线，将这些轴线进行归类后，可以完成基础模型的制作，为后续模型的深化与导入提供前提，不同地区具有不同的路网结构与空间特性，这也使得模型的空间形态存在差异。

2.2 空间模型生成转化

完成的平面轴线模型以dxf 格式导入分析软件Depthmap 中，对其进行转换与分类可以生成计算机软件能够识别的空间模型。在这个模型中，初始状态下主要以连接度来展示其空间特性，表征空间联系状态，这一步骤是后续工作的前提。

2.3 空间分析与处理

在进行基础模型的转换之后，可以对其进行整合度以及可选择度的分析，完成可理解度散点图的绘制。整合度（R=n）主要包括全局整合度和局部整合度，其中n 表示的是人们的拓扑距离，通过空间句法软件可以把分析半径中的所有空间与其他空间的联系情况展现出来。一般来说拓补距离可以取“3、5、9”，通过多个拓扑距离的比较，有助于得到更加客观、科学的结果。穿行度是对某一系统中对路网穿行能力的评估[21]，穿行度高则会有更多的人选择该空间，空间活力与潜力会更大。在穿行度和整合度的基础之上可以绘制出可理解度的散点图，相关性越高说明可理解度越高，即处于该空间中的人比较容易理解空间的整体状况。研究结合地区范围与研究对象选择半径为3 的局部整合度和全局整合度绘制散点图，分析研究地区的可理解度。

3 济南市商埠区街道空间活力分析

济南商埠区位于古城的西侧偏南，毗邻胶济铁路沿线，并临近胶济铁路、津浦铁路的交汇处，其有良好的区位条件。根据商埠区自开埠以来的发展历史、文化脉络以及调研现状，确定具有典型历史文化特征的研究范围：纬一路、纬十二路、经一路、玉函立交桥围合的地区，以及经一路以北、胶济铁路以南、天城路至纬四路延伸所围合的原胶济铁路济南站周边地区（图2）。

图1 街道空间活力量化分析流程（图片来源：作者自绘）

图2 历史文化街区典型街道空间范围区划图（图片来源：作者自绘）

图3 空间量化分析流程（图片来源：作者自绘）

3.1 轴线模型绘制

轴线模型可以对空间模型进行准确的复原和分析，具有线性空间视线不受限制、较高聚集度等优势，因此可以使用轴线模型来概括空间。地块东西（经）向的长度约3.8 公里，南北（纬）向的长度约2.9 公里，总用地面积约6.79 平方公里。这一过程中需要集成济南市商埠区高清卫星地图，将卫星地图导入制绘图软件中对主要轴线进行绘制，通过绘制完成的基本信息平面模型可以完成分析的基本工作。

3.2 拓扑关系建立

在这一步中使用空间句法软件Depthmap 进行空间数字化构建，建立济南商埠区的轴线拓扑关系。其中，需要将之前完成的轴线模型进行转换和分类，将其转变成计算机软件可以认知的空间模型，在这个模型中，其基本特性为连接度，此空间特性将为后续的其他方面分析变量提供前提（图3）。

3.3 空间句法分析

图4 商埠区整合度分析图（图片来源：作者自绘）

图5 商埠区穿行度分析图（图片来源：作者自绘）

图6 可理解度分析散点图（图片来源：作者自绘）

这个过程中对空间句法核心变量，包括整合度、穿行度和可理解度进行具体表达与分析，这些变量基于空间阻构系统中的空间关系，通过使用软件可以计算并生成该地区的空间特征，相关指标可以对现有街道空间作出分析，并有效地为后续可行的调整保护方案提供支撑，从而改善当下存在的问题。

4 分析与讨论

4.1 商埠区街道空间整合度分析

通过采用量化分析流程对济南商埠区街道空间整合度分析的量化结果（图4）显示，整合度较高的区域主要集中在商埠区的西北处，其中整合度最高的是纬九路与小纬六路之间以及经二路与经七路之间形成的正方形区域（图4），这表明人流更倾向于在此区域集聚，该区域内的活力和人群密度相对较高，整体空间形态尺度较为宜人。因此，可以有针对性地对整合度较低的东部设立一些文化设施，提升文化氛围从而保护当地传统文化特色。西部可以充分利用自身空间优势，在提升文化氛围的同时设立商业空间，带动周边文化旅游的发展，完善相关配套设施。

4.2 商埠区穿行度分析

通过采用量化分析流程对济南商埠区街道空间穿行度分析的量化结果（图5）显示纬九路、纬六路、小纬六路等道路穿行度较高，说明这些道路和空间的利用率较高，更多的人会选择这些区域，商业潜力较大，同等情况下人们更愿意选择这些空间作为前进的目标，空间形态的尺度更利于穿行与活动。从穿行度来看各街区之间的联系不够紧密，使得东部和西部的人流与活力存在较大差异，因此可以尝试打通各街区之间的障碍，将各功能街区有序地串联起来，实现各区域协同发展，有序保护整体文化特色，同时树立不同区域空间的主题特色，形成丰富多彩的街道空间。

4.3 可理解度

如图所示，X 轴表示全局整合度，Y 轴表示局部整合度，根据软件计算得出该区域的可理解度R2等于0.6273，大于临界值0.5，说明这二者具有高相关性（图6），即说明该地区的可理解度较高，游客或路人在自然出行的情况下可以有效了解该区域的整体空间信息，范围内部的人流活动可以正常进行，内部空间形态利于辨识，可识别性较高。

结语

科学合理地对城市历史文化街区街道空间活力进行保护是延续城市文化的重要途径，研究运用空间句法理论和工具，以整合度、穿行度和可理解度为表征数据对济南商埠区空间活力展开具体分析，构建出街道空间量化分析流程，得到如下结论：总体来看济南商埠区可理解度相对较高，西部区域空间利用率高，商业活力潜力相对较大，东部区域从空间上来看活力较为欠缺，可通过提升活力、加强联系等方法保护原有街区的空间属性。