基于空间句法的新老城区街道形态差异性研究——以开封市为例

文／严志航 郑州大学建筑学院 硕士研究生

引言

当今中国城市的新老城区发展过程有着极大的不一致性。老城区的形成与建设通常都有着漫长的历史，可追溯至上百年甚至上千年前，许多城市的老城区仍保留着过去的建筑或城市肌理，拥有着深厚的历史文化底蕴。中国快速城镇化前，大多数城市都是以老城区为中心向外辐射型逐渐扩张的，这也使得老城区的空间结构得以保留。改革开放后的近40 年内，新城区建设速度显著加快，城镇化率迅速提升，从20 世纪80 年代的不到20%，提高到2010 年后的超50%，未来15 年甚至预计突破70%。新城区的形成与发展大多是因为工业发展需要、旅游资源开发、大学城建设等等。目前我国的城市建设正处于快速城镇化向深度城镇化转变的新阶段。

城市的新老城区一直都是研究的热门课题，但目前的研究大多聚焦于旧城改造，或者新老城区社会功能、公共活动、发展历史等的差异性，而对新老城区空间结构的关联性与差异性研究较少，城市的空间结构是城市发展的物质基础，因此该方向的研究也至关重要。本文以河南省开封市为例，运用空间句法拓扑关系探索其新老城区街道网络形态的差异性及空间结构特征，以期为城市新老城区的规划建设提供一定的建议与量化依据。

1 研究方法

1.1 空间句法

本研究用到的主要方法是空间句法，这是一种自上而下研究空间形态突现机制的研究方法。比尔·希列尔（Bill Hillier）开创并发展了空间句法学派，并在《空间的社会逻辑》（1984）中提出空间组构的概念：组构是可以被其他所有关系所决定的一组相互依赖的空间关系，这种空间关系被抽象成图，每个空间被视为图中的一个节点，从一个节点到另一个节点的距离被称为深度；深度是可拓扑的、可被几何化的、可被定量计算的，因此这种空间关系就成了可量化的数学关系。从建筑内部空间尺度到城市空间尺度，空间句法都可用于研究空间形成的内部原因。

空间句法主要有四种分析方法，分别是凸空间分析、视域分析、轴线分析和线段分析。其中轴线分析和线段分析已较广泛地应用于城市尺度的研究，线段分析较轴线分析不同之处在于使用了角度深度来描述从轴线连接点处断开的每个轴线段之间的关系，这种分析方法可以比较不同规模的城市空间结构。

空间句法中使用标准化角度选择度（Normalized Angular Choice，简称NACH）对城市的空间结构进行解码。标准化角度选择度可视为按收益和成本的方式去计算选择度，代表综合了选择度与整合度影响的空间效率，其优势在于可以对不同规模的城市空间结构进行比较。本研究使用Depthmap 软件中的线段模型对开封市街道网络进行建模，并分别计算老城区、新城区和全城市尺度的NACH 值。一方面对开封市整体空间结构进行数值分析，另一方面对新老城区各自的结构关系进行分析和比较。

1.2 双重网络

本研究利用双重网络理论研究城市空间结构是为了放大不同范围、不同区块间的差异。前景网络和背景网络构成了城市的双重系统，前景网络由城市中较长的街道构成，这些街道的线性连续性较强，其作用在于连接城市中的不同尺度的中心，功能上呈现普遍化特征。背景网络由城市中较短的街道构成，缺乏线性的连续性，背景网络体现的是城市局部空间的中心性，其空间结构受到局部特定文化的影响，表现出独特的几何特征。NACH 的平均值和背景网络相关，NACH 的极大值和前景网络相关。基于NACH 值得出的前景与背景网络可以更系统全面地分析开封市空间结构在发展过程中的变化。

2 研究对象

2.1 开封市概述与城区划分

开封市位于河南东部，有着深远的历史文化，是我国首批国家历史文化名城。开封市的整体城市格局可以由西向东大致分为新城区、城间区和老城区。

开封在中国古代历史上曾多次被定都，作为宋朝都城东京城时更是当时世界上第一大城市。今天的开封市老城区便是在其外城范围的旧址之上，规模有所扩张，但是城市中轴线未发生太大改变。本文所述的开封老城区西邻西环城路，北接东京大道，东至东环路和公园路，南至滨河路，城区面积近20km2。老城区文化底蕴深厚，旅游资源丰富，是开封市城市文明的核心。

本文研究的开封市新城区范围为西至十三大街，北至连霍高速，东邻开封西湖，南至G220国道。新城区建设开始于2006 年郑开大道通车后，近五年才进入快速建设期。新城区的开发建设得益于开封城间区的发展，开封市城间区在城市发展进程中起到了城区衔接、空间对接、文化协同等重要作用。

2.2 轴线模型建立和双重网络的确定

本次研究运用CAD 软件对开封市街道网络进行绘制，并遵循空间句法规定的轴线绘制原则，轴线图依据百度地图、腾讯地图、Open Street Map地图绘制（图1）。研究范围包含开封市老城区、城间区、新城区，由于是城市尺度的研究，选择模型外扩作为研究缓冲区，北至连霍高速，南至东郑线，西至运粮河，东至化肥河。缓冲区内道路的绘制作了简化处理，只考虑较主要道路，同时不考虑农田处的道路关系。

根据前景网络与背景网络的定义，本研究选用城市尺度下（r ＝n）标准化角度选择度前百分之十的街道作为前景网络（图2）；并选用社区尺度下（r ＝1000m）标准化角度选择度前百分之十的街道作为背景网络（图3）。

3 开封市新老城区空间结构差异性

3.1 空间效率值对比

表1 展示了扩张前老城区、扩张后老城区、新城区以及开封市全城的标准化选择度值。该表表明，开封市全城的NACH 极大值是最高的，即前景网络最强。扩张前开封城的NACH 极大值略大于扩张后的老城区，因此说明新城区的开拓降低了老城区内部的空间整体性，但是影响程度并不显著。开封市新城区的NACH 极大值是最低的，表明新城区中前景网络的影响力相对较小。与之相反，新城区的NACH 平均值是四个里面最高的，即背景网络影响力较大，意味着新城区的空间结构更为规则。老开封城和现在开封老城区的NACH 平均值没有区别，表明老城区的局部中心性并没有受到城市扩张的影响。NACH平均值最低的是开封市全城，城市扩张使得开封市的背景网络影响力被削弱。

表1 全局尺度下的标准化选择度值（表格来源：作者自绘））

3.2 前景网络分布对比

从图2 可看出，开封市NACH 值最高（颜色最红）的街道是处于开封市南部、沟通起老城区和新城区的宋城路；穿越城间区、东西向连接老城区与新城区的另外三条主要道路——郑开大道、晋安路、东京大道均属于NACH值较高的前景网络街道，它们共同构成了开封市的东西向交通大动脉。宋城路上NACH 值较高的路段位于城间区，郑开大道的NACH 值从老城区向新城区逐渐递减，晋安路的NACH 值从城间区向新城区也是呈递减趋势，东京大道在老城区段前景网络较为明显，在新城区段缺乏可见的前景网络。

南北向的前景网络在城间区内分布较为密集，而在老城区分布较疏松，这可能与老城区内南北向街道贯通程度不高相关，在新城区则主要集中于东南部。解放路是NACH 值最高的南北向道路，也是老城区内部唯一一条贯穿南北向的街道，它与郑开大道、宋城路以及东京大道均有连接；新城区内南北贯通的街道多且密集，与东西向道路交织成棋盘格式的规则空间序列，但这些南北向道路的NACH 值并不高，前景网络影响力较弱。

3.3 双重网络叠加分析

图3 展示了1000m（相当于步行15 分钟）半径下的NACH 值排名前10%的街道图片，用其表示城市的背景网络。为了分析新老城区双重网络之间的关系，本研究将前景网络与背景网络图叠加，可以得到双重网络重叠的部分，这种网络重叠反映出城市骨架与城市局部中心间的位置关系。从叠加图4 可明显看出，老城区的双重网络叠合程度是远高于新城区的，这表明老城区的前景网络与背景网络有更好的融合度，即城市骨架与老城区的局部中心呈穿过关系较多。新城区的背景网络分布较零散，有许多是街区内部主要道路，这些道路与前景网络的重合度较低，即城市骨架与新城区的局部中心更多呈连接关系。

老城区中双重网络叠合度较高的是西门大街（郑开大道延伸至老城区路段）和解放路,而老城区中的东京大道和宋城路的叠合率则比较低。宋城路上叠合度较高的区域分布在新城区和城间区段，晋安路上叠合率较高的区域集中在城间区段，而东京大道上双重网络叠合度在任何片区都很低。

4 不同空间效率街道的形态及功用性差异

本研究通过对开封市街道的实地调研以及百度街景地图2020 年的实景照片的收集，对新老城区不同效率街道的形态和功用性差异作了对比分析。研究分为两个对照组，第一个对照组为新老城区的前景网络，调研对象选取的是郑开大道（老城区段叫做西门大街），郑开大道作为开封市的东西中轴线具有较高的典型性；第二个对照组为新老城区的背景网络，本文选取新城区郑开橄榄城和老城区景都花园、泰兴家园作为分析对象。

4.1 新老城区前景网络街道形态及功用性差异

根据实地调研可知，西门大街平均宽度约为26m，街道为四车道，车道与非机动车道由中间的绿化带隔开。老城区由于是历史街区，因此城内有限高，道路截面的高宽比大致为1 ∶2.5 到1 ∶4 之间，给人以紧凑又不显压抑的舒适感。但是由于是城市中轴线，交通较为繁忙，在车流高峰期间，四车道难以维系道路的畅通。西门大街拥有较高的功能混合度，临街店铺中最常见的是零售业与餐饮业，它们通常都是底商，楼上是旅馆、办公或者住宅的形式。也有如大商新玛特、万博时代广场这样的商业中心，这些商业中心体量都不是很大，并且立面高度与风格均与周边建筑达成了一致。除商业外，西门大街上还有医院、学校等类型的公共建筑。

郑开大道新城区段与西门大街呈现完全不同的街道形态，街道为10 车道，宽度约为80m，车道与非机动车道间也有绿化带隔开。新城区没有限高，因此道路两旁会有上百米的塔式或板式高层。郑开大道宽敞但并没有带来良好的步行体验，因为街区长且道路景观单一。郑开大道的功能混合度较低，其周边有办公写字楼、商业中心、博物馆、住宅等，但几乎每个功能都会占据一个街区，加之街区与街区间有宽阔的道路相隔，使得不同功能间的穿行距离较长。相比于老城区，新城区的公共空间更为单一和集中。

4.2 新老城区背景网络街道形态及功用性差异

新老城区的背景网络街道形态也有较大差异，主要体现在街道开放程度、交叉口密度以及街区入口道路的控制度。根据实地调研可知，老城区内街区大多是开放式街区，街道两侧围墙较少，大多临街建筑都面向街道开放；新城区内小区多为封闭式街区，小区外有围墙或栏杆围合，虽然临街建筑也有底商向街道开放，但是进入街区内部的道路较少。表2 显示了新城区郑开橄榄城和老城区景都花园、泰兴家园的街道平均节点数值（半径为1000m）和小区出入口道路的控制值，平均节点数值可以表示街道的交叉口密度，而控制度代表了街道对周围空间的控制程度。从表中数据可知，老城区小区内的交叉口密度是要高于新城区小区的，新城区的小区出入口道路的控制度要明显高于老城区。从这两个数值结果可以看出新城区小区街道的对外连接度较低、进入难度较高，且入口道路对小区内部空间的影响较强。

表2 平均节点数值（半径为1000m）和小区出入口道路的控制值（表格来源：作者自绘）

5 结论与反思

开封市的新城建设只是中国城市化发展大背景当中的一个缩影。城市的拓扑中心随着新城的建设从老城区向外转移，新城区的空间结构较老城区更为规则，老城区的前景网络则更为明显。快速城市化带来了焕然一新的城市面貌，带动了地区经济发展，但也带来了诸多城市问题，具体如下。

5.1 街道空间单一化

有机的空间布局在空间句法中体现为城市街道形态缺乏任何明显的几何形状，且塑造一个包含前景网络与背景网络的城市双层体系。从上文分析可知，新城区拥有较强的背景网络，体现为新城区街道的空间结构更为规则，而新城区的前景网络总体来看并不明显，棋盘式的布局模式也体现出城市规划思想的主导，而非有机自然的生长，这样建成的城市街道空间容易给人“千篇一律”的单调感。新城区公共空间的单一化和集中化也使得大部分街道缺少“人性化”，主干道显得空旷且漫长，封闭式街区周边道路由于围墙相隔且缺乏兴趣点，行人非常稀少。

5.2 快速进程下城市文化的衰落

开封市的新老城区及中间的城间区通过东京大道、郑开大道、晋安路和宋城路四条东西干道作连接，交通上虽然实现了贯通，但是城市肌理上存在着明显的差异。新城区街道的几何感与规则度都强于老城区，城间区在城市肌理上有一定程度的过渡作用。新城区的文化设施集中于前景网络上，比如开封市民广场、开封市博物馆等，但是由于空间尺度巨大，难以融入背景网络当中，因此对周边的文化影响力非常有限。由于快速城市化，新城区背景网络中还未形成特定的文化，背景网络中的公共空间被无地域性的商业文化占领；其次，封闭式的街区也不利于老城区文化向街区内部渗透。