促进学术信息偶遇的大学校园空间布局仿真量化研究

2023-07-30邓巧明赵思

世界建筑 2023年7期

邓巧明，赵思

1 偶遇学术信息有利于激发跨学科交流合作与创新

知识经济时代，大学作为国家知识创新的主要力量，肩负跨学科创新的重要使命，大学校园的空间布局与形态对于激发和孕育跨学科创新有着重要的影响。以往研究与实践更多关注环境空间对人与人相遇交流互动的影响[1-4]，这种人与人相遇交流沟通的前提是已具有一定的社会关系。根据笔者对大学校园公共交往空间使用情况的调研发现，发生交往行为的主体都是原本就互相认识的同事和师生[5]，对于不同学科、也鲜少有机会认识的师生，即使是在精心设计的交往空间相遇，也几乎不会与陌生人在这里交流互动。

不同的校园空间布局会带来不同的步行路径，为师生们提供了一种在日常活动中了解其他学科科研信息的重要渠道。本研究基于促进“学术信息偶遇”视角研究环境空间与创新的关系，运用仿真模拟的研究方法，量化对比不同的校园空间布局对师生日常步行路径与偶遇学术信息效率的影响。

2 构建关联校园空间布局特征与偶遇学术信息潜力的仿真模型

2.1 建立大学校园师生日常步行系统交通仿真模型

运用GAMA（GIS &Agent-based Modeling Architecture）代理建模与仿真平台构建多智能体模型，模拟和量化校园内师生的日常出行活动与跨学科学术信息偶遇评估值。

（1）采集行为数据

研究借助腾讯宜出行热力图获取华南理工大学校园人群实时分布数据，运用ArcGIS 核密度分析校园建筑人群活跃度分布，以及校园内各时段人群活动分布情况。通过问卷调查师生对科研建筑内各功能空间的使用行为习惯，获得师生对公共空间的使用意愿、使用类型、使用时间等信息[6]。

2 校园道路总人流量分布

3 科研空间的跨学科人流分布（原方案）

4 优化牵引功能位置的跨学科人流分布

5 提高学院空间连接度的跨学科人流分布

6 复合化优化调整的跨学科人流分布

（2）设计代理族

代理族是具有共同属性和行为规则的一类代理，校园仿真模型中主要设置5 类代理族：建筑族、房间族、入口族、道路族、人群族。

（3）制定调度信息与行为规则

结合采集的行为数据与学校作息时间表，为人群族制定调度信息与行为规则。人群族根据不同时间段内各类活动发生的概率，为行人代理随机安排全天的活动计划，代理人依据最短路径原则前往相应活动地点。

2.2 提出量化校园空间与偶遇其他学科学术信息效率的指标与计算公式

研究选取人流量、人流多样性、展示面长度、展示系数4 个关联指标构建跨学科学术信息偶遇评估值计算公式（如下）。即科研楼中跨学科人流量越大、人流的学科背景越多样、师生经过的学术信息展示面长度越长、展示媒介越丰富，对跨学科学术信息偶遇的促进作用就会越显著（图1）。

qi:某时间段内科研空间交通—展示复合空间i 的人流量；

di:某时间段内科研空间交通—展示复合空间i 的人流学科多样性；

li:科研空间交通—展示复合空间i 中展示面的长度；

λi:科研空间交通—展示复合空间i 中展示面的数量；

δi:科研空间交通—展示复合空间i 中单位长度展示效果系数。

3 基于仿真模拟的校园空间布局优化研究

以西交利物浦大学太仓校区的中标方案为例进行仿真建模，模拟结果显示校园主要人流集中在生活区与学研区的过渡区域（图2），从西北侧向东南侧逐步减少。位于校园西北侧且附近有食堂、体育馆等公共设施的学院楼室内人流量较大，且有大量的其他学院的经过性人流，而远离生活区和公共设施的其他几个学院的跨学科人流相对较少，尽端区域往往只有本学院的师生前往（图3）。

3.1 优化牵引功能分布

为牵引人流穿过其他学院楼，优化方案中将部分共享功能如报告厅、轻餐饮等布置在各学院楼尽端，替代原设计中的本学院实验室。模拟结果表明（图4、表1），各学院楼条形尽端区域均产生了跨学科人流，总体学术信息偶遇评估值明显提高，提升了师生日常活动中了解其他学科信息的潜力。

表1 方案调整前后的跨学科学术信息偶遇评估值

3.2 提高各学院空间连接度

太仓校区方案中U 型学院楼中间通过设有共享功能的圆环连为整体，但学院楼尽端彼此之间的空间联系较少，这也会导致跨学科人流的减少。优化方案中通过连廊将各学院楼尽端相连，以提高各学院空间的连接度。优化后大部分学院内的跨学科人流量均有增长，整体学术信息偶遇评估值有所提高（图5、表1）。提高各学院空间连接度可以丰富日常路径选择，提升了师生穿越其他学院科研空间的可能性。