空間句法在交通工程可行性研究中的應用

□文/程清華

一、引言

工程項目的可行性研究是確定建設項目是否可行，為正確進行投資決策提供科學依據的重要技術經濟論證。它是建設項目前期立項階段的重要組成部分，是編制建設項目設計任務書的依據。對建設項目進行可行性研究是基本建設管理中的一項重要基礎工作，是保證建設項目以最小的投資換取最佳經濟效果的科學方法，可行性研究在項目投資決策和項目運作建設過程中都具有十分重要的作用。可行性研究要對擬建項目進行多方面的分析論證，涉及到擬建項目的建設背景、建設條件、投資估算、籌資方式、環境影響、社會效益和經濟效益等多個方面。具體到交通工程而言，社會效益和經濟效益是各個評價因素中的重中之重。如果可行性研究沒有做好，在論證不充分的情況下讓項目盲目上馬，就會出現交通工程的利用不足甚至是閑置，造成投資和土地資源的浪費。

表1 空間句法量化指標的定義及計算方法

目前，交通工程的可行性研究基本上都是從技術、經濟、環境等多個方面，使用文字進行描述和論證，來對項目建設的必要性進行分析，冗長枯燥的理論依據過多，而準確生動的定量分析比較匱乏。針對于此，空間句法可以提供的定量分析方法為交通工程的可行性研究提供數據支撐和圖像依據。

二、空間句法模型

空間句法是英國倫敦大學巴格特建筑學院的比爾·希列爾（Bill.Hillier）教授于上世紀八十年代創立的一套可用于城市空間結構和形態分析的技術。空間句法以直線近似模擬人的活動流線，對于網狀布局空間中人的行為與社會活動進行解釋；通過分析空間模式之間的關系，定量描繪城市空間的各種模式特征，控制形態變量分析城市功能，評估城市空間相互之間的通達性和集成程度。

第一步：確定研究區域。構建空間句法模型的第一步是收集和分析對象區域的空間資料，確定合理的研究區域——通常是涵蓋研究對象區域在內的一塊更大的區域。其主要原因是句法模型在分析使用時會產生“邊界效應”，即當不清楚分析范圍內外的行人活動模式或其他城市功能指標是如何相互影響的情況下，越臨近區域邊界，研究對象的空間指標就越不能反映人流活動模式或其他城市功能指標的真實狀況。研究區域邊界宜選取對行人自由活動阻隔效應明顯的限界，如河流、寬度較大的干道等。

第二步：空間分割。研究區域確定后，需要按照一定規則把大尺度空間劃分成小尺度空間單元或單元聯合體，即對區域進行空間分割。基于維度不同，空間分割的方法可以選擇軸線法、凸多邊形法和視區法三種。以城市空間為對象的研究，大多選用軸線法進行空間的分割，即對以一條直線（即軸線）代替道路空間，忽略道路寬度、道路兩側的土地使用性質等幾何因素，對其進行抽象簡化處理。“最長軸線”是軸線法進行空間分割的基本元素，是視線和動線的結合，代表連接不同空間單元的最少且最長的視覺動線，研究區域所有道路空間抽象簡化的集合即為軸線地圖。

第三步：軸線圖與連接圖的轉化。由上述步驟繪制得出的軸線地圖需要進一步加以處理，處理方法與拓撲理論和圖論類似。軸線圖中表示單元之間連接的視覺動線用節點表示，節點之間再用直線聯系，表示相關關系。即原軸線圖中的節點變成了連接圖中的軸線，而軸線圖中的軸線則轉換成了連接圖中的節點。連接圖中兩節點間的距離不再表示實際的物理距離，而是兩相鄰空間單元的拓撲距離。軸線圖轉化成為連接圖后，即可計算句法變量。

第四步：句法變量計算。句法變量指標主要包含如下幾類（表1），所有句法變量的計算都可以通過空間句法相關軟件實現。

第五步：集成度圖形的輸出。將分段集成度值域賦不同顏色梯度，在軸線圖中表示，即可方便直觀地把握研究區域的整體空間構型。

三、應用舉例——以貴州省威寧縣二環路為例

1、工程概況。威寧縣二環路工程是城市基礎設施建設項目，通過該項目的建設，可以使威寧縣城形成清晰完整的二環線，使得沿東南-西北方向途經中心城區的車輛可以繞行二環路，節約了時間，提高了運輸效率，大大緩解了中心城區交通擁擠的狀況。同時，配合長遠整體規劃，完善了威寧縣城的整體交通布局，初步構建了科學合理的城市路網系統。（圖1）

2、基本方法。首先，在假設尚未建設二環路的情況下，確定整個研究區域，在道路規劃圖上人工繪制軸線從而抽象出軸線圖，并導入空間句法相關軟件進行空間句法指標的計算和圖像的分析，得到第一份數據和圖像結果；然后，在假設二環路建成的情況下以相同的步驟進行分析計算，得到第二份數據和圖像結果。通過對這一對有對比參照性的數據和圖像進行分析，從而得出最終的結論。

3、具體過程。在ArcView環境下運行Axwoman模塊，將道路規劃圖導入軟件，在假設尚未建設二環路的前提下，選擇主干道為操作目標，按照道路的位置和方向人工手動標出道路的軸線，完成后通過軟件進行計算與分析，從而提取出假設尚未建設二環路情況下的道路軸線圖，進而可以表格的形式顯示出各個主干道的連接度、控制值、深度值、集成度等空間句法指標的數據。（圖2、圖3）

現假設二環路建成的情況下以相同的指導思想和基本方法進行分析計算，只是在人工手動標注主干道軸線這一步驟上，把待建的二環路納入研究范圍，其余步驟均相同。經過計算分析得到假設二環路建成情況下的道路軸線圖和數據表格。（圖 4、圖 5）

4、結果分析。對比有無修建二環路情況下的道路軸線，直觀上可以明確二環路的修建使整個縣城的交通網絡更加密集、更加合理。在道路軸線圖上，紅色代表該道路集成度較高，通達能力較好；藍色代表該道路集成度較低，通達能力較差。中間顏色是過渡色，從暖色到冷色，集成度和通達能力依次遞減。對比圖2和圖4可以得出，二環路的修建使得城區暖色的道路增多，而冷色的道路相對減少，或者說城區道路從冷色向暖色整體上有所轉變，這說明二環路的修建使得城區道路的通達能力有所提升。

對比有無修建二環路情況下道路空間句法指標的變化，各個主干道的連接度、控制值、深度值、集成度等空間句法指標在修建前后都有明顯變化，如集成度，修建后比修建前的整體水平有了顯著提升。這些數據從量化角度說明修建二環路使得城區道路的通達能力有所提升，路網更加趨于合理。

四、結論

空間句法的研究才剛剛起步，發展尚不完善，還存在許多問題和不足。它本身并不是一種城市空間理論或者空間設計方法，句法模型也不是路網中行人或車輛分布或運動模式的真實模擬，而是忽略幾何要素的拓撲空間結構與步行活動之間相關關系的描述。空間句法不能作為判斷交通工程是否可行的決定性因素，而應該當作驗證的輔助工具加以使用，為可行性研究提供定量化的理論支持。切忌將空間句法當成萬能解藥，盲目投注過多熱情，但也不應漠視和排斥。正確的態度應是秉持清醒的頭腦，在深刻的理論認識基礎之上，正確使用空間句法，在合適的范圍內將其功效發揮到極致。

[1]傅搏峰.吳嬌蓉.陳小鴻.空間句法及其在城市交通研究領域的應用[J].國際城市規劃，2009.24.