时空分异视角下寒地城市空间活力研究

苏万庆， 陈睿， 张紫然， 邹志翀

（哈尔滨工业大学建筑学院，寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室，自然资源部寒地国土空间规划与生态保护修复重点实验室，哈尔滨 150006）

0 引言

城市活力是优质城市空间需求的根本，是城市空间具有旺盛生命力和促进城市功能生存发展的保证［1］。杨·盖尔认为，城市空间活力源于人们的公共活动［2］。凯文·林奇认为评价城市空间形态质量的首要指标是城市空间活力［3］。简·雅各布斯认为城市被提议在人类活动和生活场所交织的过程中获得活力，要保持这种活力，必须注意四个条件：功能混合使用、小街区、不同年代建筑和高人口密度［4］。卡茨认为紧凑、步行尺度、功能混合、适宜的建筑密度是影响活力的重要因素［5］。城市活力随时间变化在城市形态上表现为适宜的建筑密度、高功能混合度和高可达性［6］。传统的空间活力研究主要集中在城市的经济活力和竞争力方面，大多采用定性分析［7］。近年来，开源数据的发展为城市空间活力的研究提供了新的视角。

“大数据”具有多样性、高速性、海量性、低价值密度性的特点，它为人类生活创造了一个全新的、可量化的维度［8］。叶宇等通过GIS平台的空间句法、形态矩阵和功能混合分析等方法，对于不同活力及发展阶段街道的可达性、建筑密度与形态、功能混合度这三种空间形态要素进行了研究，发现城市活力在城市形态上表现为适宜的建筑密度与形态、多功能混合度等，这些特征在演变中逐步向高可达性的地块积聚［6］。塔娜等运用大众点评数据、出租车到达数据与文化设施POI数据测度城市活力的经济、社会和文化维度，在街区和街道层面分析城市活力的空间结构特征，分析城市建成环境对城市活力的影响关系［9］。郭海博等以多元数据为基础，提取老城区典型街区形态要素并进行量化，探究功能混合度、空间可达性、建设强度等对街区活力的影响机制［10］。高原等运用百度热力图、POI等开源数据对广州历史文化街区活力值进行识别，探究功能密度、功能混合度、区位熵等指标对街区活力的影响，发现较高的功能聚集度与多样性会对街区活力有正向的影响［11］。

从十九世纪末开始，哈尔滨作为东北亚中心城市成为了西方现代城市规划思想在东方的实践之地。便利的交通条件以及近代历史的发展使其成为本土地域文化和西方外来文化的文化混合体。多元文化的共同作用及政治、经济、地理各方面的因素交互影响造就了哈尔滨独具魅力的城市风貌特征。城市空间结构融合了花园城市、文艺复兴城市、巴洛克等城市思想。建国以后西方原有的“小街区、密路网、外向型”的规划手法，逐渐被“大院式、宽马路、内向型”的街区规划所取代，形成了时空分异特征明显的城市肌理，这为研究城市街区活力，探索城市活力特征机制提供了优越条件。

因此文中在时空分异视角下，以哈尔滨的传统街区和现代街区为研究对象，借助ArcGIS10.4平台，运用人口热力分析、矢量分析、核密度分析、混合度分析、空间句法等方法，从空间、功能和交通三个层面，对比分析了影响城市街区活力的要素，包括空间尺度、设施完善度和交通通达性等。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域

文中选取了哈尔滨市具有时空分异特征的典型街区，其中包括道里传统街区（10km2）、南岗传统街区（6km2）、道外传统街区（3km2）三处具有19世纪规划的特征地块，以及松北现代街区（30km2）、群力现代街区（35km2）、哈西现代街区（12km2）三处20世纪至21世纪形成的特征地块，如图1所示。

图1 哈尔滨市不同时期典型街区分布

1.2 数据来源

数据来源于百度地图、OSM地图、高德地图等开放平台，数据获取时间为2022年05月。百度地图数据主要表现为人口热力数据，分别选取工作日和休息日9：00、15：00、20：00的实时数据。OSM地图数据主要表现为城市道路、建筑等矢量信息。高德地图对POI的分类中一级分类有23类，将POI重新分类、去重、筛选，共得到8大类（餐饮住宿、商业购物、休闲娱乐、科教文化、医疗健康、金融保险、便民服务、交通出行），总计35532条有效信息，如表1所示。

表1 POI功能设施分类

2 研究方法

文中对获取的人口热力数据、开源地图数据和POI数据开展了以下分析：①对不同时期的城市街区进行空间活力对比，并进行了人口热力图的可视化表达。热力度越高代表人口越密集，热力度越低则代表人口越稀疏［12］，②从对城市街区的道路与建筑信息进行矢量分行，并在空间尺度上通过街区尺度、建筑密度等指标数值进行可视化表达，用以表达街区的物质形态特征与人之间建立的量度感知关系［13］，建筑密度越大，城市空间的集约度越高［14］，③采用核密度分析方法，分析了POI设施的分布特征，用于描述在城市空间分布上的空间特征、分布模式、影响因素、服务功能等［15，16］，④进行城市街区功能混合度分析，功能混合度通过熵值来表达，熵值越高，表明不同职能的土地利用类型数越多［17］。功能混合度经过标准化处理的数值，其取值范围为［0，1］，数值越接近1，表示区域内部功能越混杂，⑤在交通层面上通过空间句法分析全局穿行度与可达性分析，并进行可视化表达。空间句法的拓扑法是利用空间句法理论中的形态分析变量来衡量穿行度和可达性，以描述空间在不同水平上的结构特征［18］。

3 空间活力对比研究

3.1 演进特征

19世纪末，在西方规划思想“铁路城”和“花园城”的影响下，哈尔滨初步形成以南岗为行政中心的综合区、道里为商业区、道外以居住为主的混合区的城市功能布局模式，直到现在仍为城市人口密集和商贸繁荣的中心区域。南岗、道里、道外传统街区形成以行政办公、商贸、居住等功能为主的综合性城区。

20～21世纪，在城镇化大背景下，哈尔滨以“北跃西扩、南延东优”为城市空间发展策略，逐步开发松北地区、群力地区以及哈西地区，形成以松北为行政与办公区、群力为综合居住区、哈西为商业与居住区的城市功能布局模式，经过数年发展目前已形成现代城市街区。

3.2 人口热力分析

利用ArcGIS10.4平台对城市街区进行人口热力分析，并将其集聚特征进行可视化表达。

由于城市人群集聚以社交性活动和自发性活动为主，需对研究数据进行多时段采集并取均值，用以准确表达不同空间人群集聚的状态。研究分别选取工作日与休息日9：00、15：00、20：00的各3个时间段的数据取其平均值进行分析，如图2所示。

图2 典型街区人口热力分析

研究发现，相较于现代街区，传统街区整体上人口热力值更高。道里、南岗、道外传统街区以商贸功能为主，区域内整人口集聚呈现“极核突出，区域覆盖”的特征，人群多为在室外场所活动，空间品质较高，其中道里街区以购物和旅游人群为主，以圣索菲亚教堂与周边商业为活力中心，向周围扩展；南岗街区生活职能多样，以购物、上学、求医人群为主，以博物馆-秋林商圈为核心人群集中；道外街区以旅游人群为主，未形成明显的活力中心。

松北、群力、哈西现代街区以居住区与区域性商业服务设施为主，整体上人口热力值较低，但是基本形成活力中心，人群集聚点均为大型综合商场，室外活动场地吸引性较低，其中松北街区形成以华润万象汇的活力中心，区域整体人口集聚性差，空间活力较低；群力街区尚未形成明显的活力中心，数个人口积聚的点沿四方台大道线型分布；哈西街区整体上人口热力值较高，形成以哈西万达、西城红场、金爵万象的活力区域沿哈尔滨大街分布。

4 影响因素研究

4.1 空间尺度

4.1.1 街区尺度

研究发现，由于街区尺度受规划理念的影响深远，传统街区与现代街区呈现着明显的不同，如图3所示。

图3 典型街区尺度分析

道里、南岗、道外传统街区以历史街区为核心，其呈现着“小街区，密路网”的空间特征；其中以中央大街为代表的道里传统街区，体现着“鱼骨式”的平面肌理，每个街区的规模相似，短边长度约为70m，长边长度约为120m，为室外空间组织的最佳尺度，同时符合人的步行尺度［19］；以博物馆为代表的南岗传统街区，体现着“方格网、放射线和弧曲线相结合”的平面肌理［20］，巴洛克式路网与方格式路网相结合，每个街区的规模相似，长度均为100m左右；以老道外为代表的道外传统街区，由于自下而上的发展方式，没有明显的特征，但同时街区尺度较小，边长为50～100m区间。

松北、群力、哈西现代街区呈现着“大街区，疏路网”的空间特征，其中以新市政府为代表的松北街区，路网形态与松花江呼应，街区规模因其用地性质的不同而表现出不同，科创中心街区尺度较小与周围形成明显的差别；以高品质居住区为代表的群力街区，同样路网形态与松花江相呼应，同时绿带也形成了重要的空间轴线，由于以高品质住区为主，其街区规模相似，边长集中在500～1000m区间。较大规模的街区造成了内向化的发展，街道活力不足；以万达商圈为代表的哈西街区，由于铁路的分割，路网形态不规则，街区规模相似，边长集中在300～800m区间。

4.1.2 建筑密度

研究发现，建筑密度与用地性质关系密切，传统街区与现代街区呈现着明显的不同，如图4所示。

图4 典型街区建筑密度分析

道里、南岗、道外传统街区商业和居住功能混杂，区域整体上呈现着高密度特征，其中道里区的建筑密度分布由中心的中央大街向四周逐步降低，集中在0.3～0.6区间；南岗街区的建筑密度密度分布由博物馆-秋林商圈向周边降低，集中在0.2～0.6区间；道外街区由于街区规模与建筑体量相似，因此其建筑密度分布较为平均，集中在0.2～0.4区间。

松北、群力、哈西现代街区商业和居住功能分离，同时还存在待开发用地，区域整体上呈现着低密度特征，其中松北街区以高层办公、多层居住为主，建筑密度分布较为平均，集中在0.1～0.3区间；群力街区建筑密度分布整体上平均，个别商业地块建筑密度较高，集中在0.1～0.3区间；哈西街区以高层办公和高层公寓为主，建筑密度整体上偏低，集中在0.1～0.3区间。

4.2 设施完善度

4.2.1 核密度

研究发现，设施分布与区域内部的服务半径有关，传统街区与现代街区呈现着相似的结果，如图5所示。

图5 典型街区设施核密度分析

传统街区和现代街区均呈现以市级商圈为核心，向外辐射的特征；其中道里街区以中央大街和哈一百商圈为核心，向外辐射设施密度最大，设施最为完善，如表2所示；南岗街区以博物馆-秋林商圈为核心，向外辐射，整体上设施密度较高；道外街区以旅游观光类设施为主，其分布较为平均，未形成明显核心。

表2 典型街区设施密度概况

松北街区以华润万象汇为核心，设施中心集中在区域北侧，其他地方设施覆盖明显不足；群力街区以王府井商场和远大商场为核心，其他以居住区底商形式出现，整体上分布较为平均；哈西街区以哈西商圈为核心，在三个现代街区中在设施密度最高，同时区域设施覆盖度也较高，设施相对完善。

4.2.2 混合度

为降低不同街区间尺度差别的影响，研究将研究区域细分为100×100m方格，用以比较区域功能混合度，如图6所示。

图6 典型街区功能混合度分析

研究发现，传统街区与现代街区在功能混合度上呈现着明显的不同。道里、南岗、道外传统街区商业和居住功能混杂，整体上呈现着高混合度、平均化和多样性的特征。

现代街区商业和居住功能分离，区域整体上呈现着低功能混合度沿线性化分布的特征。大型居住区由于外部封闭，导致其内部服务设施缺失。整体上看，哈西街区设施完善度最高，空间活力也更高。

4.3 交通通达性

4.3.1 穿行度

研究发现，全局视角下交通穿行度与路网结构相关，传统街区与现代街区呈现着不同的结果，如图7所示。传统街区内部道路等级较低，因而穿行度较低，路网中主干路承担交通穿行职能，其他道路路幅窄，过境交通流量集中在区域边界上。区域整体穿行度低，但也避免了过境交通的干扰。

图7 典型街区全局交通穿行度分析

现代街区由于路网整体规划，道路等级相对分明，且各区域间相互独立，穿行度较高，方格网状路网疏解了部分车流，降低主要道路的交通流量，提高了交通效率，整体道路车流量相对平均。

4.3.2 可达性

可达性也与路网结构高度相关，传统街区与现代街区呈现着不同的结果，如图8所示。传统街区延续原有的城市肌理，路网结构复杂，可达性较低。现代街区在整体规划的背景下，路网结构相对合理，区域内部全局可达性较高。

图8 典型街区全局交通可达性分析

5 结语

文中通过对寒地城市不同时期建设的典型街区，探求高活力街区空间的影响因素，以期为后续旧城更新和新区建设提供策略。研究得出以下结论：

（1） 不同时空特征下的街区其人口集聚特征明显不同，传统街区人群多集聚在室外场所，表明区域空间活力更高，外部空间品质更好，而在现代街区人群多集中在室内的综合型商场，室外空间场所吸引性相对不足。

（2） 在探究影响空间活力的因素中，发现寒地城市中空间活力较高的传统街区，尺度宜人，空间有明显的节奏变化，体现着“窄马路，小街区，密路网”的空间肌理特征，同时基本上形成了设施高度积聚的极核，辐射较广，其设施密度、功能混合度均较高，全局穿行性较低而可达性较高；而现代街区尺度过大，空间同质化明显，具有“宽马路，大街区，疏路网”的空间肌理特征，经过快速发展，形成了设施极核，但覆盖程度和功能混合度较低，全局穿行性和可达性均较高。

由此可见，在经历了现代城市快速扩张后，并未有助于高活力城区的形成。传统城区虽然活力较高，但也呈现圈层低效蔓延的特征。未来寒地城市在建设上应重视保护传统街区空间肌理，疏解人车矛盾，提升步行环境品质；在新区建设上，应进一步完善生活服务设施，提升设施密度和功能混合度，提升步行吸引力，共同营造活力宜居的寒地城市。