基于空间句法理论的郑州龙湖公园空间优化

张 蕾,薛翘楚

(1.新华水利控股集团有限公司,北京 100053; 2.河南科光工程建设监理有限公司,河南 郑州 450003)

党的二十大报告指出,必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,站在人与自然和谐共生的高度谋划发展,推进美丽中国建设。2022年,水利部印发了《关于推动水利风景区高质量发展的指导意见》,指出建设发展水利风景区是贯彻落实习近平生态文明思想、建设美丽中国的重要举措。随着生态文明建设的大力推进和高质量发展理念深入人心,各地积极开展了水生态环境综合治理,不断改善人居环境,建设人民群众身边的幸福河湖。截至2023年,全国已建有934家国家水利风景区,数千家省级水利风景区,在修复健康水生态、构建宜居水环境、弘扬先进水文化、发展美丽水经济、传承红色基因和助力乡村振兴等方面取得了显著的成效[1]。城市河湖型水利风景区是城市游憩系统中的重要组成部分,以防洪排涝、调水蓄水的水利功能为基础,对于维护城市水安全、改善城市人居环境、提高城乡居民幸福感有着重大的意义。

空间结构作为城市河湖型水利风景区的骨骼,决定了其构建游憩场所的效率和质量。关于城市河湖型水利风景区的研究多集中于景区设计[2-3]、管理体制改革[2-5]、水文化传承[6-7]等定性研究方面。赵莲蓉[8]以福鼎市桐江水利风景区为例,提出了城市河湖型水利风景区的规划设计原则,结合实际案例,对水利风景区水环境保护与功能分区、交通系统、景观规划设计、景区种植及服务设施提升等方面提出了建议;卢俊杰[9]以蚌埠龙子湖水利风景区和平昌江口水乡水利风景区为例,通过对不同类型水利风景区的资源特色等进行分析,总结归纳出城市河湖型水利景区的特点,并提出了针对城市河湖型水利风景区的规划策略与方法。目前,关于水利风景区空间结构优化以及景区旅游线路组织形式等方面的量化分析研究还比较缺乏。

空间句法(space syntax)理论被广泛应用于城市规划、城市结构研究、建筑空间设计、景观设计等领域。程昊淼等[10]根据1980年以来上海市南京西路片区各街区城市空间特征值与城市肌理的演变,分析了城市更新过程中空间结构的变化,并提出了应对措施。陈丹丹[11]通过分析安徽省祁门县渚口古村的空间形态要素,验证了渚口古村空间形态保护更新的可行性。张萍[12]通过解析深圳高新园南区的空间结构与设施配套适配规律,提出了相应的空间优化策略。利用空间句法理论对城市河湖型水利风景区空间结构进行分析,可以量化描述场地内部空间之间的相互关系以及各个节点在空间系统中的地位,并提出行之有效的空间结构优化策略,为景区规划设计提供新的视角。

本文基于空间句法理论,对郑州龙湖公园现状空间结构进行量化研究,梳理总结其现状空间结构特征及存在的问题,进而提出空间优化策略,以期为高质量发展背景下城市河湖型水利风景区的规划建设提供借鉴。

1 研究区域现状

郑州龙湖公园是郑州龙湖水利风景区的重要节点,依托龙湖水域而建,由龙湖内环北路、龙湖内环西路、北三环、龙湖内环东路围合,总用地面积约395.65hm2。龙湖水域面积约5.6hm2,向北连接魏河,向南发散出西运河、如意河和东运河,流域内均为Ⅳ类水环境功能区。龙湖公园主要由7个部分组成,分别是龙湖湿地公园、北岸滨湖公园、郑东新区规划纪念广场、西运河足球公园、新发展体育东运河公园、西商业公园、东商业公园。本文通过现场调研,确定龙湖公园的空间要素如表1所示。

表1 龙湖公园空间要素

2 研究方法及量化指标

2.1 研究方法

城市河湖在人类社会发展中扮演着重要的角色,城市河湖型水利风景区的建设也随着社会经济的发展和人们日益增长的文化需要而越来越受到关注。水利风景区规划在满足防洪排涝、调水蓄洪等水利功能的前提下,需要更多地考虑游览者的感受。景区内部空间结构是否合理,这些对游人的游览体验和场地风景资源的展示都有着重要的影响。以往针对城市河湖型水利风景区多集中于规划设计、管理体制、旅游开发等定性研究,对其内、外部空间结构的定量研究较少,因而无法提供客观且准确的建设指导。

空间句法理论是一门以几何拓扑学为理论基础、研究空间本体的理论[13],已广泛运用于城市规划设计、城市空间结构研究和建筑设计等领域。与大部分空间分析方法相比,空间句法理论不以感性的角度为分析空间的切入点,而是从空间本体出发,通过提取空间系统中的要素进行数据定量分析,即以空间内个体作为最基础的元素进行研究,从而对空间结构和形态进行准确的描述,通过量化分析以有效地描述空间的组织逻辑,为设计者提供强有力的空间量化分析结果,不仅在空间结构方面弥补了设计与认知之间的差异,也在空间本体构成问题上做出了解答。因此,在大数据时代背景下,利用空间句法理论分析城市河湖型水利风景区的内部空间结构,梳理现状空间结构及问题并提出优化策略,更有利于推动水利风景区的高质量发展。

空间句法理论经过长时间的应用及发展,形成了较为完整的建筑学分析方法,其文字释义是将空间抽象分割为若干个子单元,然后通过计算机软件辅助计算各个子单元之间的空间句法参数来描述空间的整体结构关系以及各个子单元在整个空间中的地位和功能。现阶段主要的空间分割方法有凸空间法、轴线模型法、线段模型法和视域分析法,本文采用轴线模型(axial map)法。轴线模型法将空间内所有具有重要空间特征的子单元抽象为数量最少且直接连接的直线,并将空间句法变量值赋予每条轴线,通过轴线颜色冷暖来描述其在空间的特性。轴线模型法分析的重点是空间的拓扑关系而不是现实中可以衡量的实际距离,空间划分的原则是最长且最少,即用数量最少、长度最长的直线来概括空间的形态和结构特征。由于轴线模型法能很好地描述运动路径和视线通达性等线状空间特征,因此适用于尺度较大的空间分析,如城市空间结构、城市路网特征、景区的空间形态与布局等[14]。

2.2 量化指标

空间句法理论的主要量化指标有连接值(反映一个节点的空间渗透性,连接值越高,说明该节点到附近其他节点的可选择性更多,空间渗透性更强)、深度值(描述节点之间联系紧密程度或空间便捷度)[15]、整合度、选择度、可理解度等。城市河湖型水利风景区作为城市居民日常休息娱乐的重要活动空间,居民对景区的功能需求反映在景区空间结构的可达性、通达性、可识别性以及景区整体与各景观节点的相关性,因此本文采用的主要量化指标为整合度、选择度、平均深度值、协同度和可理解度。

a.整合度:分析空间可达性最重要的量化指标,分为全局整合度和局部整合度。①局部整合度研究固定拓扑半径范围内所有节点之间的关系,描述在某一拓扑半径范围内,某节点与区域内其他节点间联系的紧密程度。②全局整合度是指当拓扑半径为n时的整合度,描述节点与整个空间内其他所有节点联系的紧密程度。整合度可以用来表达系统空间内某个节点与其他节点之间的集聚和离散程度,反映该空间在城区中的吸引力与区域地位,整合度越高的空间,中心性、聚集性、可达性越强。因此可以利用整合度指标对城市河湖型水利风景区外部与内部的可达性进行分析。

b.选择度:空间某个节点出现在其他两个节点之间最短拓扑路径上次数的总和,通常用来衡量一个节点吸引到达交通的潜力[15],可以衡量空间内某一节点的吸引能力与渗透能力。选择度越高,说明该节点的渗透能力越强,吸引到达的能力也越强。因此可以根据选择度来衡量城市河湖型水利风景区内部空间节点的空间渗透性和吸引力。

c.平均深度值:代表系统空间各节点在拓扑意义上的可达性。平均深度值越高,空间内其他节点到达该节点所需要的空间转换次数越多,说明该节点的空间层次越复杂。因此可以通过平均深度值对城市河湖型水利风景区内部空间的层次性进行分析。

d.协同度:描述局部空间整合度与整体空间整合度之间相关性关系的参数,通常表示为拓扑半径等于3的局部整合度与全局整合度的比值。协同度也可通过R2表示,其值域在0～1之间,R2值越接近于1,协同度越高,局部空间与全局空间的关联性越强,通达性越好,因此可以通过协同度来分析城市河湖型水利风景区各分区与园区整体的协调关系。

e.可理解度:表示空间系统中全局整合度与连接值之间相关性的参数。连接值描述的是局部区域内的空间特征,全局整合度描述的是空间整体上的特征,因而可理解度可以衡量通过局部空间结构了解整体空间结构的有效性。可理解度越高,说明全局整合度与连接值之间的相关性越强,越能从局部空间的结构推断和把握全局空间的特征。可理解度通常用R2表示,其值域在0～1之间,R2值越大,可理解度越高,说明该空间局部与全局的互动性较好,空间的可识别性越强,游人越能通过园内某一区域对整个园区的空间产生清晰的认知。因此可以通过可理解度来衡量城市河湖型水利风景区局部空间的可识别性。

3 龙湖公园空间结构

郑州龙湖公园作为龙湖水利风景区的关键节点,不论景区面积还是建设水平,在城市河湖型水利风景区空间结构研究中均具有代表性和概括性,本文借助Depthmap软件分析其空间结构。

3.1 研究边界及轴线模型构建

在使用Depthmap软件分析时,通常采用两种方式确定模型绘制边界:①以铁路、高速、国道、城市主干道等作为边界,外部道路与研究区域内部路连通较少,对研究区域内部干涉较小;②以地理环境,如水域、山脉等具有较大缓冲的区域为边界。郑州龙湖公园由城市主干道龙湖内环路所环绕,由于湖心岛尚在建设阶段,未对外开放,故研究的范围为龙湖水面外围区域,以龙湖内环路与北三环为模型边界,构建郑州龙湖公园空间句法模型,分区如图1所示。

图1 龙湖公园分区

在LocaSpaceViewer软件中以百度地图为数据源,截取研究区域2022年卫星地图,并导入CAD软件,根据轴线模型绘制时轴线最长且最少的原则,以研究区域内园路为对象绘制轴线模型底图。绘制后导入DepthMap软件,通过Convert drawing map转换为轴线模型,通过Run graph analysis选项对轴线模型进行分析,拓扑半径设定为3、5、7、9、11、n,并勾选include choice和include RA,RRA and total depth选项,然后对输出的整合度、协同度、可理解度等参数进行研究。

3.2 轴线模型解析

3.2.1全局整合度

图2为龙湖公园各节点全局整合度Rn的情况,轴线颜色越暖,整合度越高,可达性越强;轴线颜色越冷,整合度越低,可达性越差。全局整合度最大值为1.25631,最小值为0.39356,差值为0.86274,说明某些区域较为孤立,吸引到达能力不强,也表现出园区内动态区域与静态区域区别显著,功能有待提升。一般认为整合度大于1.0时,区域空间的聚集性较强;0.4

图2 龙湖公园全局整合度

由图2可知,景区内全局整合度较高的区域出现在西北部的龙湖湿地公园入口处、西商业公园入口处、东北部的郑东新区规划纪念广场以及东南部的新发展体育东运河公园;全局整合度较低的区域出现在园区北岸滨湖公园的滨水广场、东部的东商业公园与龙湖湿地公园西侧的湿地步道。龙湖公园全局整合度平均值为0.7495,处于偏低的水平,说明龙湖公园各区域之间联系不够紧密,相互吸引到达的能力较差,游人在游览中进行区域转换时较为不便。

3.2.2局部整合度

利用局部整合度分析的值域,可以了解游人出行范围内的整合度情况和区域内活动密集与疏散的空间节点[16]。图3为全局整合度和局部整合度示意图。随着拓扑半径的改变,可以发现整合度高的轴线(暖色)数量减少,整合度低的轴线(冷色)数量增加,这是因为拓扑半径增加以后,园区整体整合度趋向统一。随着拓扑半径的变化,东商业公园的整合度变化最大,从较高的整合度趋向于与场地统一;整合度变化最小的区域是龙湖湿地公园的入口广场处,整合度一直处于较高的范围。因此,可以判断龙湖公园的整合度核心区域位于龙湖湿地公园入口广场处,东商业公园为整合度相对较低的区域。

图3 龙湖公园局部整合度

局部整合度数值越高,说明其区域空间内部的道路系统关联性越强、可达性越好,标准差越大则说明区域空间内部道路的可达性差异较大,空间呈现较为明显的集中。如表2所示,整合度平均值从拓扑半径为3时的3.53381变化到拓扑半径为n时的1.25631,标准差从0.4793变化到0.1619,随着拓扑半径的增加,整合度平均值和标准差参数均逐渐下降。

表2 龙湖公园全局整合度与局部整合度属性

3.2.3选择度

如图4所示,在龙湖公园的整体布局上,园区内主园路的选择度最高,如龙湖湿地公园内西侧主园路(179470)、龙湖湿地公园内西南侧主园路(175958)、北岸滨湖公园主园路(51883),说明主要园路是园区道路系统中最重要的组成部分,园路系统的合理与否对游人的游览体验起着重要的影响作用。园区内入口处的选择度也较高,如龙湖湿地公园西北入口(54198)、西商业公园入口(99445)、郑东新区规划纪念广场入口(29467),说明园区入口处是重要的集散和分流的节点,在规划设计中要重视这些区域的交通功能及景观效果。园区中选择度较低的道路出现在西运河足球公园(973)、北岸滨湖公园观景台(2071)、新发展体育东运河公园湿地步道(2856),其中东商业公园由于尚处于建设阶段,园路系统不完善,选择度较低;而上述观景台和湿地步道是由于空间功能为安静休憩,因此连接的园路较少,空间较为私密,选择度较低。

图4 龙湖公园选择度

3.2.4平均深度值

图5为龙湖公园平均深度值示意图。在平均深度值轴线模型中,轴线颜色越暖,代表平均深度值越大,该轴线到其他轴线所需要的空间转换次数越多,该节点的空间层次性越复杂;轴线颜色越冷,说明平均深度值越小,空间层次越简单。龙湖公园大部分区域的轴线颜色偏冷,说明园区内大部分区域的园路系统较为单一,空间层次较为简单。而少数区域如东商业公园、龙湖湿地公园西侧湿地步道等,平均深度值较高,区域内部的空间结构较为复杂,但该类区域与园区整体的联系较弱,比较闭塞,存在一定的安全隐患。

图5 龙湖公园平均深度值

3.2.5协同度

当R2<0.5时,全局整合度与局部整合度相关性不强,协同度较低,空间局部与整体的协调性较差且可达性不强,局部空间之间缺少联系,空间活力较差;当0.5

图6 龙湖公园协同度

3.2.6可理解度

当R2<0.2时,横轴与纵轴不相关,空间的可理解度较低,空间可识别性较差,局部与整体之间联系不紧密。从图7可知,连接值最小值为1,最大值为25,全局整合度最小值为0.39356,最大值为1.25631,龙湖公园整体的可理解度较低,仅为0.130746,说明龙湖公园整体与局部的联系较差,游人在园区内不容易识别自己所在的位置,较难对龙湖公园的整体空间有一个清楚的认知。

图7 龙湖公园可理解度散点图

3.3 郑州龙湖公园现状空间结构特征

a.整体可达性一般,动静空间区别显著。根据龙湖公园轴线模型分析,计算得出郑州龙湖公园内部7个区域的全局整合度从大到小排序为:西商业公园、郑东新区规划纪念广场、龙湖湿地公园、新发展体育东运河公园、北岸滨湖公园、西运河足球公园、东商业公园;全局整合度较高的区域是龙湖湿地公园与西商业公园,从空间结构上看,龙湖湿地公园与西商业公园的入口处轴线数量较多且相互连接,说明该区域吸引到达的能力强,且空间便捷程度高,在空间中发挥着集散与分流的作用。全局整合度较低的区域是龙湖湿地公园西侧的滨湖湿地步道,从空间结构上看,该区域与主要轴线的连接较少且区域内部轴线交错密集,其功能以休憩为主,空间较为私密,属于静态区域。全局整合度差值为0.86274,说明龙湖公园的动态空间与静态空间区别显著。

b.分区内关联性强,分区间关系较弱,局部空间可识别性较低。结合全局整合度和局部整合度的情况,龙湖公园全局整合度平均值为0.7495,处于偏低的水平,说明龙湖公园各区域之间联系不够紧密。随着拓扑半径的增加,整合度平均值和标准差参数均逐渐下降,说明龙湖公园各区域的关联性较强,可达性较好,而整体上,区域与区域之间的关联性较弱,有待提高。同时郑州龙湖公园协同度为0.350957,协同度较低,也说明园区内局部与整体的联系较差,各区域之间缺少联系,可达性不强,空间活力较低,吸引人流的能力较弱且人流流动受阻。分析其原因,因公园尺度较大,而现存道路系统较为单调,缺少层次性,且园区范围内存在大量未规划建设的地块,导致道路系统不够完善。可理解度为0.130746,说明游人在园区内很难识别自己所在的位置,并对龙湖公园的整体空间有一个清楚的认知。这是因为龙湖公园场地过大且湖面空旷,而道路系统的设置又以长直路为主,游人在行进过程中对环境变化的感知不明显,因此无法对整体空间有明确的把握。

c.空间吸引力不平衡,空间层次需丰富。各分区主要道路的选择度从大到小的排序为:龙湖湿地公园、西商业公园、北岸滨湖公园、郑东新区规划纪念广场、新发展体育东运河公园、西运河足球公园、东商业公园,龙湖湿地公园吸引到达的能力最强而东商业公园最弱,分区间吸引力差距较大。龙湖公园平均深度的平均值为11.9726,少数区域如东商业公园、龙湖湿地公园西侧湿地步道等平均深度值较高,但分区整合度较低,可达性不强,空间结构较为闭塞,游人到达这些区域较为不便。大部分轴线在图5中颜色偏冷,表示轴线到其他轴线所需要的空间转换次数较少,节点的空间层次性较简单,反映出园区内大部分空间园路系统较为单一。

4 结论与优化对策

4.1 结论

本文借助空间句法理论,利用Depthmap软件,通过整合度、协同度、可理解度等参数对郑州龙湖公园的空间结构进行量化分析,郑州龙湖公园全局整合度平均值为0.7495,处于偏低水平,表明龙湖公园各区域之间联系不够紧密,相互吸引到达的能力较差;图5中大部分区域的轴线颜色偏冷,表明园区内大部分区域的园路系统较为单一,空间层次较为简单;不同分区选择差距明显,入口及园路系统完善区域吸引力较强;协同度为0.350957,说明郑州龙湖公园协同度较低,园区内局部与整体的联系较差,可达性不强;可理解度为0.130746,说明游人对环境变化感知不明显。结合实际调研情况及空间结构特征进行定量分析,认为龙湖公园现状空间结构存在各分区之间缺少联系、局部区域可达性较差、吸引力不强、可识别性较低、动静区域关系不协调、空间层次不合理等问题。

4.2 优化对策

4.2.1构建景城相融的开放空间系统,合理布置出入口

城市河湖型水利风景区作为城市开放空间体系的一部分,应注重水利风景区与城市整体系统的衔接,积极融入城市全局中。郑州龙湖公园虽然经过科学和系统的规划设计,部分区域呈现出优质的景观效果,但由于可达性的原因,并未为景区内部空间带来活力。所以规划注重考虑景区自身内部建设,而忽视与周围空间及城市整体系统的联系,极易形成较为孤立的空间单元,不但不能促进景区空间的良性发展,反而会使风景区的空间效率和观景体验大打折扣。

园区出入口是景区与城市连接的重要通道,在规划设计时,要从使用者的角度出发,综合考虑园区外部交通、停车场位置和园区内部游览路线。主入口宜布置在公共交通站点、景区停车场等人流量较大且易聚集的位置,数量要根据园区面积确定,不宜过多。次入口宜布置在园区服务设施附近,起到加强渗透、分散人流的作用,各入口之间的距离不宜过近,避免造成空间和资源的浪费。

4.2.2加强各区域之间的流动性,优化分区之间的联系形式

龙湖公园的全局整合度较低,在景区内各个分区的连接上主要依靠主园路,游人在进行区域转换时可选择的路径较少,园区内局部与整体的联系较差,各区域之间也缺少联系,可达性不强,空间活力较低,吸引人流的能力较弱且人流流动受阻。特别是在节假日人流量较大时,还会出现分区间主园路拥堵的情况,使游人的游览体验大打折扣。

完善园区内整体的道路规划布局,使得园区整体道路通畅可达,进一步加强各分区之间的流动性。园区内各分区之间的连接不应是单一、受限的,在连接园内分区时,要充分考虑通行选择及效率,避免只通过单级园路对分区进行连接,应在设置主园路连接的基础上增加一到两级次级园路的连接,为游人提供更加多样的通行选择,加强园区内各分区之间的渗透性和流动性,使园区成为一个流动、有机的整体空间。

4.2.3构建层次丰富的空间结构,协调动静功能分区

空间层次性对构建完善的空间体系和营造空间氛围具有重要的影响,但空间的多层次性并不意味着要把所有局部空间都营造为高整合度的空间,而是既要有可达性好、渗透性高的外向型空间存在,也要有相对孤立、难于探索的内向型空间的参与,这样才能构建一个完善的、空间氛围感强的空间体系。

郑州龙湖公园的道路系统影响其空间结构,应丰富道路系统的层次性,同时考虑部分静态区域受周边空间影响较大,导致其静态空间属性缺失,应重新梳理其与周边动态空间的关系,通过园路设置或植物围合加强其静态空间属性,协调其与周围动态区域的关系。

4.2.4营造可理解度高的滨水空间,优化滨水步道和滨水平台

在可理解度较高的空间系统中,局部空间所描述的个性和特征与整体空间的特性是一致的。龙湖公园的可理解度均处于一个较低的水平,说明区域的连接度与整合度之间没有形成良好的关联,换而言之就是游人在园内通过所在位置无法对整个园区的空间系统有较好的认知,这对游人的游憩体验十分不利。

滨水步道作为城市河湖型水利风景区中最重要的空间要素,对景区全局可理解度的优劣起着重要的影响作用。龙湖公园大部分滨水步道在空间形态上都为单调且规则的长直线,极易使游人产生视觉疲劳,因此无法对景区的整体空间有一个深刻的认知。所以在滨水步道的设置中,形态上要采取线面搭配、曲直结合的原则,即尽量避免设置过多冗长、笔直的滨水步道,而是用柔和的曲线园路打断过长的直线园路,通过直线与曲线、规则与柔和营造富有节奏与韵律的滨水步道。在岸线较长的滨水步道上,应根据岸线长度合理设置深入水面的平台或栈道,增强滨水步道的延展性和亲水性,使游人能通过可理解度高、趣味性强的滨水空间,对园区整体空间产生鲜明且有效的认知。