基于空間句法的城市空間形態定量分析

吳成鵬

0 引言

20世紀70年代,英國學者比爾?希列爾首次提出空間句法理論。空間句法在研究城市空間形態、城市交通、城市犯罪空間、城市網絡結構和模式的演變、復雜建筑環境下的空間認知等方面都有突出貢獻。國內的城市規劃行業對城市空間形態的分析多處于形態研究的哲學方法層次和思維原理與方法層次,兩者仍屬于城市空間形態分析方法中的第一、第二層次,至于第三層次的技術性方法,起步較晚。空間句法對城市空間形態的定量研究正是一種技術性方法。

1 空間句法基本理念及所涉及的主要計算變量

空間句法是一種通過對包括建筑、聚落、城市甚至景觀在內的人居空間結構的量化描述,來研究空間組織與人類社會之間關系的理論和方法,是進行城市形態分析的一種工具[2]。空間句法著眼于自由空間的表述,具有拓撲關系的連接圖是空間句法分析的基礎,空間句法通過基于可視性的空間知覺分析,根據城市環境的自由空間所呈現出的情況,對應采用三種分割方法,分別是軸線方法、凸多邊形方法和視區方法。本案例通過城市交通網絡進行分析,采用的是軸線方法。

軸線方法將所分析片區的相關交通線提取出來,定義每條交通線為一個單元空間,每個單元空間視為一個節點,運用這些節點構建軸線拓撲關系圖,計算相關變量。空間句法的基本變量有連接值、控制值、深度值、集成度、可理解度。

1)連接值Ci:表示系統中與第i個單元空間相交的其他單元空間的數目。其表達式為:

其中,i為第i個單元空間;j為與i相連接的單元空間;Rij為第i個單元空間與第j個單元空間相連接,數值為1。在實際空間系統中,某個空間的連接值越高,則表示其空間滲透性越好[4]。

2)控制值Cvi:表示單元空間之間相互控制的程度。其表達式為:

其中,Cij為與節點i直接相連的節點j的連接值。

3)深度值D:指在一個空間系統中某一單元空間到其他空間的最小連接數。設空間上一點到其他任一點的最短步距離為d,最小為1,最大的最短步距離為s,最短步行距離的節點數為Nd,則深度值可表示為:

深度值是計算空間形態集成度的中間變量。在具體應用時,常用平均深度值ˉD這一指標,即:

其中,當 d＜s時,ˉD 為局部平均深度值;當 d=s時,ˉD 為全局平均深度值;n為考察空間系統的節點個數,n-1反映了在考察的節點中最多有n-1個節點與指定節點相連[3]。

4)集成度Ii:集成度反映了一個單元空間與系統中所有其他空間的集聚或離散程度。如果空間系統中集成度高,則這個空間的可理解性和空間滲透性也較好。集成度Ii的計算公式為:

5)可理解度:可理解度用來描述這種局部變量與整體變量之間的相關度。如果空間系統的連接值和集成度高,則該空間系統的可理解性好。

2 案例分析

2.1 分析介紹

本案例以武漢魯巷廣場周圍約11 km2范圍的空間為研究對象,進行空間句法的形態分析。

具體分析試驗步驟如下:

1)綜合概括基地的交通網絡,刪除細小彎曲道路,對部分同屬于一條道路的折型道路變曲為直,以突出自由空間的結構特征。

2)提取主要交通路網,將路網抽象成軸線地圖,并給軸線編號。

3)將各交通軸線轉化為單元空間,即單元節點,建立軸線拓撲關系圖。

4)統計計算相關變量。

5)繪制不同粗細的軸線關系圖解。

6)結合圖解,得出結論,并作相關評述。

分析中選取的基地路網、提取的交通軸線圖以及最后生成的由不同粗細軸線組成的關于計算變量的關系圖解,分別見圖1～圖3。

2.2 分析總結

從圖2,圖3可以看到,交通軸線1,19,21,17,20,7,8,2的連接值、控制值和集成度都相對較高,深度值相對較低,在圖3中其所對應的線形相對較粗。由此推斷:

1)軸線1,19,21,17,20,7,8,2所分布的區域空間滲透性較好,可達性高,可理解性好,其分別對與其相連的單元空間具有較大的控制權重。

2)這些城市空間有較強的城市物流、人流的空間分布趨勢,內部的人類活動最活躍。

對比實際情況,珞瑜路、民族大道、關山路、虎泉街和魯磨路共同圍繞魯巷廣場,這些道路周邊分布有大學校園、世界城光谷步行街、魯巷購物中心、華樂商務中心、武漢華美達光谷大酒店等大型商業文化空間。在世界城光谷步行街中又有家樂福、大洋百貨這樣引領眾人消費的旗艦店。這一方面吸引大量人流、物流,同時也要求流通渠道的暢通,加上珞瑜路、民族大道、關山路、虎泉街和魯磨路本身城市道路等級就較高,所以圖3中有明顯粗線分布的區域在實際中也是空間可達性高,可理解性較好的城市空間,這與通過計算得出的結論基本吻合。

在上面的分析中得出魯巷廣場附近片區是該城市空間系統中空間可達性最高的地帶,也是人們活動強度最劇烈的地區。在圖3中我們看到該片區交通網絡基本上以經濟發展程度表現出差異性,交通網絡通達能力圍繞魯巷廣場向四周遞減,在魯巷廣場區域內交通網絡最優,這樣進一步加速了該區域內空間的集聚能力,同時幾條粗的軸線延伸到周邊地區,起到聯系中心與周邊的功能,加強城市內不同功能空間之間的協作和聯系。從這些延伸軸線可以看到,城市空間表現出逐漸向片區東南部發展的趨勢。在東南部軸線21,20,7,15,25,11的集成度較高,空間可達性較好,軸線分別對應的交通干道是關山路、關山大道、光谷大道、雄楚大道、新竹路和佳園路。由此可見,魯巷片區的城市空間形態發展趨勢是較合理的。當然魯巷畢竟是正開發建設的地段,一些地區的交通路網不可能短期內建設的很完善,城市的空間形態也不是盡善盡美。筆者認為,鑒于該片區南面臨湖,北面有大學校園和東湖磨山風景區,按照現在的趨勢繼續往東南發展固然是對的,但也要加強與西部舊城區的聯系,逐漸形成一個結構功能完善的良性城市空間形態。

[1] 黃亞平.城市空間理論與空間分析[M].南京:東南大學出版社,2002.

[2] 易增林,李本新,肖高銘,等.空間句法在城市形態分析中的作用[J].測繪通報,2008(2):44.

[3] 李 江,郭慶勝.基于句法分析的城市空間形態定量研究[J].武漢大學學報,2003,36(2):69-73.

[4] Jose Julio Lima.Social-spatial segregation and urban form:belem at the end of the 1990s[J].Geoforum,2001,32(5):493-507.

[5] 李冬雪,尹洪妍.宜居城市公共空間規劃設計對策研究[J].山西建筑,2008,34(25):55-56.