基于空間句法的城市交通空間形態研究——以長沙大學城為例

何韶瑤,陳　舒

(湖南大學建筑學院，中國 長沙　410082)

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基于空間句法的城市交通空間形態研究——以長沙大學城為例

何韶瑤,陳舒

(湖南大學建筑學院，中國 長沙410082)

摘要介紹了空間句法理論和方法，對長沙大學城的交通網絡進行了提取軸線地圖、句法分析、解讀指標變量、數據統計等分析，宏觀上分析了研究區的路網空間結構，微觀上分析了區域內的重要節點．并結合傳統的交通學研究方法，對研究區交通狀況進行綜合評價，揭示其存在辨識度不高、支路擁堵、交通混雜、校園道路對城市道路過度依賴等問題，提出了規整路網、保護標志性地物、局部限制交通準入、疏導途經校園的城市路段、促進校園內部道路網絡化等建議．

關鍵詞空間句法;城市交通;長沙大學城

傳統城市交通空間研究受地理學和建筑學等的影響，相對更注重定性描述，對定量分析的應用稍顯不足．空間句法理論則注重變量分析和圖示表達，將其運用于交通學領域，有助于城市交通空間研究的定量化和可視化．長沙大學城地處岳麓山風景名勝區，且高校推行開放式辦學理念不設置圍墻和大門，使得區內交通狀況復雜而特殊，仍有較大的改善空間．

1空間句法基礎理論

1.1定義

“句法”，是指句子中的詞語根據邏輯關系和語法順序排列在一起，形成完整的句子結構，以表達某種含義．“空間句法”則是把單個空間比作句子中的詞語，根據相互的位置關系和一定的規則連接在一起，形成空間網絡，呈現空間形態，營造一個能與人的主觀心理產生互動的空間系統．

專業說來，空間句法是一種通過對包括建筑、城市、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[1]．它將單個空間抽象化為基于拓撲關系的獨立元素，結合圖論的思想，重點研究空間的通達性、空間網絡格局特征、空間結構與人類活動間的關系等[2]．

1.2起源與發展

空間句法理論產生于20世紀70年代，由倫敦大學空間句法實驗室比爾·希列爾(Bill Hillier)小組首次提出并使用．這一理論創立的最初目的是描述建筑設計中選擇不同的實體和空間構造可能帶來的不同影響[3]．后來隨著城市化的發展，城市科學規劃和管理迫切需要對城市空間形態進行定量研究．空間句法在城市空間結構及空間中行人活動模式等方面的強大分析能力使其逐漸從建筑設計應用向城市空間形態分析聚焦．

除對城市空間形態的研究外，空間句法還應用于城市交通網絡、人流、車流和社區文化等諸多現象的分析和解釋．國外的相關研究較為深入，已經在城市空間形態、交通流、犯罪空間分布、建筑物形態等方面展開了商業化的應用，實現了從科學研究到社會服務的轉化[4-5]．

1.3基本方法

空間句法首先要對空間進行提取，根據城市自由空間類別，空間句法有3種基本方法：凸多邊形法、視區分割法和軸線模型法[6]．

凸多邊形法主要用于非線性空間，對凸多邊形空間如房間、走道等刻畫準確，常用于建筑內部平面布局等微觀環境的研究．視區分割法是基于視區的概念(即空間中某點在其所處水平面上可見的點的集合)，通過計算空間特征點的視區及這些視區間的連接關系來分析每個視區的句法變量[7]．軸線法一般適用于建筑或建筑群體構成的街區和城市，原理是忽略道路寬度及其兩側土地的使用性質等因素，用軸線代表街道，將街道網絡抽象處理為由軸線交織形成的“軸線地圖”，并以此為基礎來分析城市空間、交通網絡等．軸線法是研究城市系統最常用的方法，根據研究的空間尺度，本文選用軸線法進行分析．

1.4形態變量

(1)整合度(Integration)．反映一個單元空間相對于系統中其他空間的集聚或離散程度，分為局部整合度和全局整合度．局部整合度表示某一空間與距其3步范圍內空間之間的相互關系，可以用來分析行人流量的空間分布；全局整合度是指從一點出發，遍訪空間中其他各點所需的總步數，體現某一個空間相對于其他城市空間的中心性．全局整合度越大，空間的中心性越強．

(2)深度(Depth)．規定兩個鄰接節點(在交通系統中即道路交叉口)間的距離為一步，則從一個節點到另一節點的最短路程(即最少步數)就是這兩個節點間的深度[8]．深度值包括總深度、三步以內總深度和平均深度．其中運用比較廣泛的是平均深度，指在一個空間系統中某一單元空間到其他所有空間最少步數之和的平均值，反映街道之間的便捷程度，深度值越低越方便．

(3)智能度(Intelligibility)．代表局部空間在整個系統中的地位及其與周圍空間的關系是否關聯和統一，反映了由局部空間的連接性感知整體空間的能力．智能度高意味著局部空間結構有助于觀察者建立整個系統的全局圖景，獲得較多的關于整體空間可達性的信息[9]．

圖1　研究范圍示意圖Fig.1　Research scope

2空間句法在城市交通研究中的應用

2.1研究范圍

在城市道路系統的研究中易產生“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[10]．同時根據已有研究經驗，劃定研究范圍時宜選取對行人自由活動阻隔效應明顯的界限[3]，所以本文選取了比長沙大學城實際空間范圍更大的區域作為研究范圍，即長沙市二環線以內湘江以西的地區，如圖1所示．

2.2長沙大學城路網空間結構分析

以研究區交通圖為基礎，對現有主要道路進行軸線矢量化，再進行分析．基本原理是：用ArcView3.2提取研究區軸線地圖，用Axwoman3.0擴展模塊執行軸線分析命令，得到整合度、平均深度等變量的數據和分析圖，并對變量數據進行統計分析．結合分析圖、數據和實際情況對研究對象整體及重要地段的交通空間形態特征進行分析，如圖2．

圖2　技術路線示意圖Fig.2　Technical route

圖3　研究區空間整合度分析圖Fig.3　Integration of research area

(1)空間整合度分析

在圖3所示研究區，從整體上來看：研究區中部偏北地段(大致為楓林路以北、茶子山路以南)整合度較高，北部及南部整合度偏低；整合度最高的是二環線、金星路、岳麓大道、銀杉路等；從西二環線和瀟湘大道這兩條南北跨度最大的道路來看，其整合度都呈現中段高、南北兩段低的狀態．現實中，楓林路以北、茶子山路以南的地區居住、商貿、醫療、教育等功能相對完善，同時它與河東中心城區聯系較為緊密，是長沙河西城區城市活動最為活躍的區段；而楓林路以南既是高校集中地又是風景區，道路系統具有相對的封閉性，茶子山路以北則鄰近城郊，城市活動相對單一欠活躍．可見空間整合度的分析結果和現實中各區段的區位條件及功能性質分異是吻合的．另外，從圖中可以看到，楓林路以南、麓山北路以東的地段是研究區南部一個高整合度的核心，而這里正是通程商圈所在地．

(2)空間智能度分析

圖4　局部整合度與全局整合度相關性分析圖Fig.4　Correlation between integration_3 and integration

將GIS系統計算得到的全局整合度和局部整合度進行相關分析，得到結果見圖4．可以看出，局部整合度與全局整合度相關系數僅為0.357，相關性不高．由此可判斷：研究范圍內道路系統的空間智能度比較差，身處該道路系統中要準確感知自己所處位置以及如何到達區域中另一位置在理論上難度相對較大．結合實際分析原因，研究范圍內地貌較為復雜，涵蓋了岳麓山、咸嘉湖、后湖等自然地物，對人的環境感知產生了天然的阻隔作用；同時也是這些自然地物的存在，導致區域內道路組織不夠流暢，這也對空間可感知性表現造成了不利的影響．

2.3重要地段分析

下面將研究視點聚焦到大學城核心區，即湖南師大、湖南大學和中南大學主要校區所在地．為涵蓋這3所高校的實際范圍，并盡可能地消除邊界效應，將聚焦范圍確定為北起岳麓大道、南抵靳江路的區段．為完整地展示交通網絡空間形態，對師大、湖大這兩個開放式校園的內部道路也進行了軸線提取處理．大學城核心區道路網絡整合度和平均深度分析見圖5，圖6.

圖5　大學城全局整合度分析圖　　　　　　圖6　大學城平均深度分析圖Fig.5　Integration of the university town　　　　　Fig.6　Average depth of the university town

從整合度分析圖來看，岳麓大道沿線仍然是高整合度的中心，同時在這一范圍內通程商圈的中心性更加明顯．綜合整合度和平均深度分析結果，不少路段存在整合度和深度不夠協調的問題，主要表現為高整合度值對應高深度值，表明這些路段中心性較強但便捷性不夠，即這些道路負擔了超出自身承載力的城市交通職能．為此，擬將大學城整合度和平均深度放入二維坐標系，生成折線圖，以分析兩者擬合情況．由于這兩個變量的作用方向是相反的(整合度值越大越佳，平均深度值越小越佳)，所以為符合趨勢線擬合度越高協調度越好的一般認知習慣，將平均深度值進行不影響變量整體內涵的數學處理，得到與整合度作用方向相同且處于同一數量級的新參數平均深度-1．整合度(INTEGRATION)與平均深度-1(AVE_DEPT-1)的擬合結果如圖7.

圖7　大學城整合度和平均深度-1數值分布折線圖Fig.7　Data distribution of integration and average depth of the university town

如圖7所示，兩條折線走勢大體接近，但局部存在擬合程度不佳的情況，驗證了上述大學城部分道路整合度和平均深度不夠匹配的問題．為更加直觀深入地分析和探討這一現象，擬進一步放大這一現象比較突出的地區，即麓山路沿線的大學城核心地段，包括通程商圈、師大校區和湖大校區，該地段空間分布示意及句法分析結果如圖8～10.

圖8　核心地段空間分布示意圖　　圖9　核心地段整合度分析圖　　圖10　核心地段平均深度分析圖Fig.8　Spatial distribution of core area　　　　Fig.9　Integration of core area　　　　Fig.10　Average depth of core area

綜合以上分析圖可以看出，該地段平均深度值普遍較高，整合度和平均深度不夠協調的問題較為集中，典型的有新民路、愛民路-學堂坡路等．為此，將核心地段內全部47條軸線分別根據整合度降序(即中心性由高到低)和平均深度升序(即便捷性由高到低)排列，得到各軸線整合度值和平均深度值的序次情況，見表1.

表1　核心地段整合度和平均深度排序表(部分)

由表1可以看到，新民路整合度的序次為2，平均深度的序次卻為46，兩者極不協調，情況類似的還有麓山北路、銀盆南路、愛民-學堂坡路、長塘山路等．這些道路在整個路網中并沒有處于十分便捷的位置，交通疏散能力不足，但交通流量卻很大，交通負荷超出了實際承載力，造成了現實狀況中這些路段的擁堵．究其原因，上述道路所在的通程商圈緊鄰湘江一橋，是長沙河東與河西聯系往來十分緊密的區段，承接了很大的過江交通量，但由于其建設歷史較為久遠，路面寬度較窄，路網層次單一、等級不夠分明，且車輛可以隨意就近從小道進出，從而造成該區段交通量高度集中難以及時疏散．

麓山南路師大段也有類似情況．該路段兩側均是師大教學用地，實際使用性質更大程度上應是校區內部道路，具有較高的平均深度值是合理的．然而該路段具有中等水平的整合度值，即它以低等級的道路定位承擔了高等級道路的職能，導致該路段現實中公共汽車、小汽車、自行車和學生行人混雜而通行不暢的交通局面．與此同時，湖南大學校區內部主要道路的整合度和平均深度則表現得較為協調．這種差異主要來自于兩個校區空間布局以及路網組織情況的不同：師大校區整體呈線性布局，校內道路以麓山路為骨架組織，且多狹窄而不成系統，造成整個校園交通對麓山路的依賴性很強，加重了麓山路師大段的交通負荷．而湖大校區基本形成了網絡化的具備一定承載能力的內部道路系統，且在內部道路與城市道路的交叉口處設置了關卡，限制外部車輛進出，做到了內外分流，從而使校區內部形成了僅供行人和少量車輛通行的相對封閉的交通空間．由于內部道路分擔了部分行人和車輛的交通量，城市道路的交通壓力得到疏解，所以整個交通空間達到一種較為均衡的狀態．

3綜合評價及建議

(1)從整個研究范圍來看，城市交通空間形態特征大體與城市功能要求及道路兩廂用地性質相符合．存在的問題主要是空間智能度不高，原因除自然地貌影響外主要是路網組織不夠通暢．對此，可以考慮盡量方格化路網，清除斷頭路，加強道路網的連通性和可理解性．而由于自然地貌等客觀因素，部分區段路網方格化尚有難度．對于這種情況則可以從道路兩廂的建設方面入手加以彌補，比如建設標志性強的建筑物和廣場等，以增強城市空間的辨識度．

(2)道路交通承載力和實際負荷不協調的問題普遍而突出，通程商圈道路系統尤為明顯．原因主要是現有道路建設和路網組織難以與其優良區位條件所必然帶來的大交通量相匹配．對此，可考慮合理規劃道路等級，適當拓寬高等級道路以提高其承載力，同時對低等級道路制定嚴格的車輛準入規則，全面或者選擇性限制機動車進出，通過引導流向和限制流量來改善交通擁堵問題．其中，新民路和愛民路由于中心性較強和交通量較大的現實狀況，亟需拓寬．

(3)麓山路師大段交通混雜問題表現突出，原因主要是缺乏交通疏導和管制．對此，首先可以考慮減少公共汽車通行量，實現方法是改變部分公交線路，將從北和從南進入校區的除305路和旅1路以外的公車分別從新民路和阜埠河路導出而引向承載力更強的瀟湘大道，從而大幅降低師大校區內部的交通量．其次，應促進校園內部道路網絡化，提高路網密度．為實現這一目標，當下最重要的是對麓山路東側狹窄巷道及其兩側老舊民房的整治，通過整治爭取更多的空間來新修或拓寬校園道路，從而促進整個校園道路組織的完善．而對于校園教學場所，現有布局不宜改變，則應重點關注場所周邊道路的整理，通過提高路面質量、規范小攤點等措施提高其交通承載力，降低校園對城市道路的依賴性．

(4)城市交通空間形態的表現與土地利用類型和現實功能需求有密切聯系．城市路網的組織與沿線土地利用相適應，才能更好地改善擁堵或“有路無車”等極端現象．不同的用地功能類型，對其周邊道路空間形態特征有不同的要求．比如同處于城市中心區，居住區需要營造便利而相對私密的生活環境，這要求周邊道路具有高便捷性，同時又抗拒高中心性帶來的過多車流量；而商業區則需要周邊道路既具有高便捷性又具有高中心性．在進行城市土地利用和道路交通規劃時，這種情況特別值得思考與關注．

參考文獻：

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(編輯陳笑梅)

Research on Urban Traffic Spatial Morphology Based on Space Syntax

—Taking the University Town in Changsha as an Example

HEShao-yao,CHENShu*

(College of Architecture, Hunan University, Changsha 410082, China)

AbstractThe theory and method of space syntax were introduced, and a series of operations such as axis map extraction, syntactic analysis, indicator interpretation and data statistics were done to the traffic network of university town in Changsha. In macro sense, the spatial structure of the traffic network were analyzed in the studied area. In micro sense, some important places were analyzed. Besides, combining with the traditional traffic science, the traffic conditions of the studied area were comprehensively evaluated, some existing problems were revealed such as low intelligibility, traffic jam, traffic chaos, campus roads’ excessively dependence on urban roads and so on. Then, some advices were put forward such as restructuring road network, protecting landmarks, setting up access rules, grooming urban roads through the campus, and improving campus roads networked, etc.

Key wordsspace syntax; urban traffic; university town in Changsha

中圖分類號TU984；U412

文獻標識碼A

文章編號1000-2537(2015)05-0064-06

通訊作者*,E-mail：fengzhiye611@foxmail.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(51178168)

收稿日期：2014-12-21

DOI:10.7612/j.issn.1000-2537.2015.05.011