基于空间句法的历史街区公共空间吸引力评价对比 ——以烟台市朝阳街、奇山所城为例

隋杰礼,鲁旭旻,吴 松,韩兆鹏

(1.烟台大学建筑学院,山东 烟台264005;2.青岛腾远设计事务所有限公司,山东 青岛266101)

1 研究背景与研究对象

1. 1 研究背景

1933年,国际现代建筑学会第一次将“历史街区”这一概念写入了《雅典宪章》,宪章规定具有历史价值的建筑和历史街区应受到严格保护,不得加以破坏。1978年颁布的《华盛顿宪章》中对历史地段的保护内容、原则和方法作了更为详尽的阐述。在经济快速发展、城市化步伐加快的今天,历史文化名城、历史文化街区的保护和发展日益受到人们的关注。自1982年公布第一批国家历史文化名城开始,我国逐步形成了历史文化名城、历史文化名镇、历史文化名村、历史文化街区、传统风貌区的多层次保护体系,同时出台一系列法律法规,历史文化保护成为一个重要研究课题[1]。2013年,中国政府网发布《国务院关于同意将山东省烟台市列为国家历史文化名城的批复》,其中历史街区保护更新受到高度重视。

1. 2 研究对象

朝阳街及奇山所城是烟台市历史最悠久的两处重点历史街区(图1)。朝阳街建于烟台开埠后,是烟台近代历史的一个缩影。奇山所城则可以追溯到明代,是烟台城市最早的发祥地。2012年,烟台市市政府对本片区域本着保护性更新的原则进行改造,烟台市审议通过的实施方案中对朝阳街历史街区的改造主要从四个方面进行[2](图2):修建沿街界面受损严重的区域;修复沿街建筑物的外立面;保护修缮局部受损的建筑以及在不改变街区整体风格的情况下,重新设计已拆除的区域。奇山所城历史街区以居住功能为主,街区整体布局规整,十字轴线为核心结构, 公共空间数量较少,改造方案在保留街区结构的基础上置入多个节点,“线”与“点”构成面域空间,最大化提升公共空间吸引力[3](图3)。本文旨在对比性研究,以空间句法理论为基础,对改造前后的历史街区公共空间吸引力进行评价对比分析,检验执行的改造方案的成效。

图1 研究对象

图2 朝阳街历史街区总平面规划

图3 奇山所城历史街区总平面规划

2 空间句法应用的相关研究

空间句法的概念最早由英国伦敦大学HILLIER教授提出,是一种用于研究空间组织与人类社会之间关系的理论与方法[4]。1974年,HILLIER首次用“句法”一词解释空间布局的规律[4]。后有学者以塞浦路斯的法马古斯塔市为研究对象,探讨通过空间句法明确城市道路网络中最合逻辑的路线来研究城市网络问题的可行性[5]。ALKAMALI等以阿曼马斯喀特省的老城大穆特拉为研究对象,利用DepthMapX软件对马斯喀特扩张前后的老城区进行局部整合度计算,并对数据进行统计分析[6]。TANG提出一种基于大数据空间句法的生态城市开放式街区结构规划方法[7]。XU等利用空间句法对历史街区的空间和体验品质进行评估[8]。杨滔通过结合城市设计相关理论、GIS技术、统计学、图论等方法,研究城市空间网络的基本几何规律,揭示了功能和空间效率在城市、街区等不同尺度中的匹配机制,为空间句法从多尺度研究城市空间形态做出贡献[9]。张艺鸽等以借助空间句法的整合度、连接度、深度等参量,对城市公园区域防控进行分析,得出两个公园的空间结构特征与防控重点区域[10]。研究表明,空间句法在公共空间设计研究方面起着积极的作用。

3 空间句法的基本思想及研究变量选取

3. 1 空间句法

空间句法是以几何拓扑学为理论基础的研究空间本体的理论,它不关注物理形式,而是关注空间本身[11],其基本思想包括三点:① 空间的自然法则:空间本身受制于几何法则,因而有其自身的几何规律;② 个人与社会对空间的影响:人类运用空间关系感知和参与社会生活,并达到社会经济目的[12];③ 空间对个人与社会的影响:空间的组合方式是有限的,其在一定程度上会限制人们运用空间关系。

3. 2 研究变量选取

空间句法提供了一种量化分析城市和建筑空间拓扑形态的方法,该方法演化出多个具有特定意义的形态变量值。本研究旨在对比历史街区公共空间吸引力,因而抽取空间句法中表示遮蔽性、可视性和空间可读性的三个变量作为评价分析的参数,分别为视觉限定效果、视线整合度和视觉可理解度。

(1)视觉限定效果(Visual Clustering Coefficient,VCC):表示某个元素s的被遮蔽程度[13]。假设空间系统中某元素s,距离s一个视线深度的区域内包含k个元素,距离s两个视线深度的区域内包含K个元素。计算公式为

(1)

简单地说,如果一个元素,与它相距一个视线深度的元素数量较少,但是在这个视域范围内活动一步,两个视线深度内的元素数量明显增多,那么,这个元素被严重遮蔽。

(2)视线整合度(Visual Integration,VI):反映空间内各点所能被其它区域看见的程度。数值越高,越容易引起人们注意[14]。

(3)视觉可理解度R:反映整个空间系统的可读性。Connectivity(Co)表示的是从某一个元素向四周看,一共能看到多少个其他元素,Integration[HH](In)表示该元素需要多少转折可以看到空间其他元素。In值高,表示转折少,其计算公式为可理解度越高,越容易从局部空间推断出整个空间系统[15]。

(2)

4 朝阳街、奇山所城历史街区改造前后的公共空间吸引力评价对比分析

根据2014年谷歌地图及规划图,绘制朝阳街-奇山所城历史街区改造前后对比图(图4、图5),随后导入Depthemap软件,设置1m×1m的点阵网格,将历史街区公共空间分割为一定数量的视域节点,继而进行历史街区公共空间视域分析。

图4 朝阳街历史街区改造前后

图5 奇山所城历史街区改造前后

4. 1 朝阳街历史街区改造前后的公共空间吸引力评价对比分析

4. 1. 1 视觉限定效果 公共空间关注的是空间在其所处环境中的渗透能力,视觉限定效果表示空间的界限对空间的约束能力,视觉限定效果弱,说明空间边界对其约束力弱,空间的渗透能力强,换言之,该空间比较开放。查看图6和表1,偏红橙色的是VCC值大于0.79的遮蔽严重的空间区域,其开放程度较弱,改造前占比为61.41%,改造后占比为35.09%;VCC值小于0.50的是偏蓝色的遮蔽较轻的空间区域,其开放程度较强,改造前占比为4.03%,改造后占比为8.69%;VCC值为0.50～0.79之间的为正常区间值,改造前占比为34.60%,改造后占比为56.22%。由此可知,改造前绝大多数公共空间的开放性较差,改造使其中一部分公共空间的被遮蔽程度得到缓解。主要原因在于朝阳街历史街区的边际空间及房屋庭院空间存在着强烈的视线遮挡,改造方案将违建的构筑物拆除,在拆除区域重新进行空间设计,设置集标志性与休闲功能为一体的景观节点,提高空间的可识别性,吸引游客驻足。

表1 朝阳街历史街区改造前后空间视域限定区间

图6 朝阳街历史街区改造前后视觉限定效果强弱对比

选取最具代表性的四个公共空间进行视觉限定效果强弱值的对比,如图6,分别为南入口广场、开埠广场、洋行广场、客栈广场,从表2中的对比结果可知,这四个广场的开放性在改造后均有不同程度的提高,具体改造做法如下[2]:

表2 公共空间改造前后VCC值

(1)南入口广场:由于南广场狭窄的道路无法迅速地将游客引入历史街区,改造对广场空间进行了重新规划,拆除了朝阳街西侧的居民楼,修建了丝业博物馆与近代工业博物馆的入口空间,使广场与长安胡同直接相连,成为内街,便于游人从东西两侧及朝阳街主街进入。

(2)开埠广场:位于朝阳街北段末端,与外部车行路相接,是街区内最大的历史广场,作为街区核心游览空间,要满足大量游客集散,改造方案在该处进行人车分流设计,将车流引至广场外侧,广场内部构建游客漫步空间。根据地势,通过地面铺设,将广场划分为东、西两个小广场。借由重建天主教堂,或新建烟台开埠博物馆,激活广场活力。通过在广场入口处设计下沉空间及树木阵列,使之形成冥想空间及休闲场所,不仅增加了空间可识别性,同时也吸引游客驻足。

(3)洋行广场:洋行广场位于街区内部,属于内部休憩广场。改造前广场中违规搭建很多,导致视野不佳,改建方案以敦和洋行为中心,拆除违建,通过多条步道连接海岸街和招德街,构成一个内部商业区。

(4)客栈广场:在拆除内部障碍物后,按照地势将其分为东、西两个区域,并在中心设置小型喷泉作为过渡,东区靠近朝阳街,通过恢复沿街商业建筑,铺设硬质铺地,营造商业休闲氛围;西区以静为主,围绕树阵,安置座椅,形成游客休憩空间。广场与朝阳街之间通过宽约5米的道路连接,同时周边巷道从东、西、南、北四个方向延伸到广场中心区域,使得朝阳街、客栈广场、巷道融合贯通,吸引更多的人群涌入。

4. 1. 2 视线整合度 从图7中可以看到非常明显的视线层次以及空间的渗透性。红色区域的视线整合度最高,最容易被看到,其次是黄色区域,蓝色部分是视线整合度最低的区域。结果显示,朝阳街的视线整合度最高,从视域的分布来看,朝阳街西侧区域的视线整合度整体上高于东侧区域,这是由于西侧区域的街巷空间尺度接近于现代城市,而东侧区域大多是小尺度的院落肌理。

图7 朝阳街历史街区改造前后视线整合度对比

从图7可知,改造后朝阳街南侧面向北马路的区域整合度有所提高,南入口广场的设置起到一定效果,而朝阳街北部的开埠广场的视线整合度并没有随着广场面积增大而提高,开埠广场不仅是历史街区重要的历史文化节点,也是历史街区的入口之一,汇聚大量人流。视线的低可达性与人群的聚集不能形成良好的交互,这是未来需要解决的问题。朝阳街东西两侧的洋行广场与客栈广场的整合度较改造前有提升,但也没有形成整合度核心,虽然改造中拆除了部分搭建,疏通了道路,但是原本空间隔离严重,视线与空间的遮挡只能在一定程度上得到缓解。

将VI值汇总得到表3,历史街区视点排布特征为两头少、中部多,说明历史街区整体空间的视线可达性一般。可以在视线整合度一般的区域修建休憩娱乐场所,激活街区活力,在视线可达性差的区域安置监控,提高安全性[16]。

表3 朝阳街历史街区改造前后视线整合度区间

4. 1. 3 视觉可理解度 街区空间不是一览无遗的,使用者进入街区时不可能立即理解全貌,需要在其中不断行走,以小尺度空间的不断联系在头脑中逐渐塑造街区整体的形象,因此,使用者对于某个空间的理解是由该空间的局部推断出的,而视觉可理解度表示的正是使用者根据可视的局部空间推断整个空间网络的可能性[17]。在视觉可理解度分析图(图8)中,每一个点代表它所在空间平面图像素点模型中的凸空间,X轴表示VI值,Y轴表示连接度,两者回归方程的回归系数即视觉可理解度值。回归系数(R2)大于0.5,表示从可视的局部推断整体的可能性很高,即使用者可以比较容易地理解街区;R2小于0.5,表示使用者较难理解街区整体空间,很可能在街区中迷路。

图8 朝阳街历史街区改造前后视觉可理解度分析

从图8可以看到,图中的散点被划分为两个区域,前半部分蓝色区域的散点,表示的是连接度与视线整合度都很低的空间,即历史街区内部的尽端巷等空间。改造前的R2值为0.214 447,改造后为0.373 995,虽然改造后的视觉可理解度高于改造前,但连接度与整合度的相关度仍然较低,游客对于历史街区整体空间的理解仍有难度。

4. 2 奇山所城历史街区改造前后的公共空间吸引力评价对比分析

4. 2. 1 视觉限定效果 根据图9、表4可知,图中偏蓝色部分为视线受阻较弱区域,其VCC值低于0.50,改造前占比为1.86%,改造后为2.32%,二者相差不大;中间过渡色的VCC值在0.50～0.79之间,改造前占比为25.41%,改造后为33.28%;偏红色部分为视线受阻严重区域,其VCC值高于0.79,改造前占比为72.73%,改造后为64.40%,占全局视点总数绝大部分,说明奇山所城历史街区整体空间视线受阻严重,开放性差,改造使得一部分被遮蔽严重的公共空间转为一般,但还远达不到良好,如街区内的几个城隍庙的视线遮挡就比较严重。

表4 奇山所城历史街区改造前后空间视域限定区间

图9 奇山所城历史街区改造前后视觉限定效果强弱对比

4. 2. 2 视线整合度 进行街区的可视性分析可以发现:中央十字街是街区中可视性最强的区域,与它相邻的街道的可视性次之,同时向着街区内部递减;广场本身的视线整合度高于其相邻的街巷空间及交叉口空间。根据图10、表5可知,尽管经过改建,小部分视野不佳的公共空间得到改善,但是历史街区整体空间的视线可达性并没有得到很大的提高,改造对于视线几乎没有影响。

表5 奇山所城历史街区改造前后视线整合度区间

图10 奇山所城历史街区改造前后视线整合度对比

4. 2. 3 视觉可理解度 根据视觉可理解度分析图(图11)可知,奇山所城历史街区改造前R2值为0.57,改造后R2值为0.69,图中的散点呈现出相对连续且具有明显斜率的回归线,可理解程度很高。但这样的分析结果其实是与现实相背离的,事实上,游客很难从可视的局部空间推断整个街区的空间系统,在历史街区中,游客很容易迷路。主要原因是“街”空间对分析结果有很大影响,所城里大街等主要街道具备高整合度与高连接度。散点图中前端蓝色区域代表尽端巷,尽端巷空间之间的连接值差别不大,而整合度值有一定的差距。排除“街”空间的影响,尽端巷空间和“巷”空间的连接值与整合度值拟合程度很低,这就解释了分析结果与现实相背离的原因。

图11 奇山所城历史街区改造前后视觉可理解度分析

5 结 语

朝阳街历史街区本身呈现出核心放射的状态,空间系统呈现出显著的“丰”字形格局,即以朝阳街作为主轴,由主轴向外延伸出支路,再不断地向下一层级发展延伸,以这种方式发展、结合,最后形成一个整体。对其进行视域分析时,发现改造对于视线的影响不大,虽然提高了四处主要节点空间的开放性,但大多数公共空间的可视性与开放性没有明显改善。原因在于主要节点之间缺乏衔接,节点空间所辐射的范围较小,单个节点空间的活力不足以渗透到周边公共空间。因此,在进行历史街区改造时,应通过扩展内部公共空间,连通支路,强化各个节点之间的关联程度,形成以街巷联系大小广场的收放有致的公共空间体系。

对奇山所城历史街区进行视域分析时,发现改造设计并没有在很大程度上改善公共空间的视线遮挡情况。尽管在街区东北角新建景观节点,修复街区内历史建筑,但很少有游客到达,主要原因是迂回曲折的道路导致公共空间的可视性和可达性低,这也是传统历史街区的固有特点。游客在游览时由于居住区深度过大,同种类型的空间大量重复,时常出现迷路现象。因此,应减少居住区窄巷、尽端巷空间,将部分巷道拓展成公共广场,减少居住区的深度,让游客更方便地从主街进入内部公共空间,扩大游客使用的范围。

本文选取空间句法中视觉限定效果、视线整合度和视觉可理解度三项变量,对改造前后的历史街区公共空间吸引力进行量化评价对比分析,初步获取理论层面的一些对比结果。今后将考虑把空间句法与POI大数据、GIS技术相结合,应用GIS技术对历史街区内不同类型POI业态要素进行可视化分析,并基于空间句法深度、整合度、可理解度等参数,从更多的维度上分析历史街区路网特征,筛选出影响历史街区吸引力的主要路段,针对具体路段提出更为精准的改善提升策略用于指导实践。