基于Depthmap的地鐵站換乘空間導(dǎo)向性優(yōu)化設(shè)計

胡　斌　倪振杰　呂　元

(北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院　北京　100124)

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基于Depthmap的地鐵站換乘空間導(dǎo)向性優(yōu)化設(shè)計

胡斌倪振杰呂元

(北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院北京100124)

以地鐵為中心的綜合一體化換乘中心日漸普遍，地鐵站換乘空間導(dǎo)向性是影響換乘高效程度的重要因素。Depthmap作為空間句法分析軟件，對空間具有獨(dú)特的分析視角。首先，介紹空間句法相關(guān)知識及北京地鐵白石橋南站的運(yùn)行現(xiàn)狀；其次，利用空間句法軟件depthmap建立模型，對平面中的流線組織、平面布局與節(jié)點(diǎn)設(shè)計采用空間句法參數(shù)分析，將難以用語言進(jìn)行描述分析的地鐵站換乘空間用空間句法的不同參數(shù)進(jìn)行表達(dá)與評價；最后，以白石橋南站為例，基于空間句法軟件depthmap分析結(jié)果，針對發(fā)現(xiàn)的問題提出相鄰空間的有機(jī)整體連接、采用大尺度融通空間、重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計吸引人流等優(yōu)化設(shè)計策略。

地鐵站；Depthmap軟件；換乘空間；優(yōu)化設(shè)計

現(xiàn)代化的建設(shè)使城市范圍不斷擴(kuò)大，地鐵的建設(shè)亦成為城市發(fā)展的主題[1]。地鐵站換乘空間具有換乘流線復(fù)雜、人流量大等特點(diǎn)，換乘空間在換乘中起到非常重要的作用。其導(dǎo)向性研究在換乘頻率、轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)模日益增大的趨勢下顯得尤為重要。空間句法是一種通過對包括建筑、聚落、城市甚至景觀在內(nèi)的人居空間結(jié)構(gòu)的量化描述來研究空間組織與人類社會之間關(guān)系的理論和方法[2]。經(jīng)過20余年的發(fā)展,空間句法理論已經(jīng)深入到對建筑和城市的空間 本 質(zhì) 與 功 能 的 細(xì) 致研究之中[3]。目前，國內(nèi)外對于空間句法的應(yīng)用多停留在城市形態(tài)、保護(hù)及更新、空間認(rèn)知及導(dǎo)向?qū)ぢ返阮I(lǐng)域，具有將感知效果轉(zhuǎn)化為可見、量化、易解析的特點(diǎn)。應(yīng)用研究體現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，而其在地下空間設(shè)計研究中的運(yùn)用則屬于較為空白的領(lǐng)域。

筆者選取現(xiàn)實(shí)中影響換乘空間導(dǎo)向性的3個主要因素：平面布局、流線組織與重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計，并選取Depthmap中與之對應(yīng)的3個參數(shù)：集成度(Integration value)、可理解度(intelligibility)與智能代理機(jī)器人(agent analysis)，運(yùn)用空間句法對北京白石橋南站的換乘空間進(jìn)行導(dǎo)向性分析，并據(jù)此提出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計策略。

1　基于depthmap的評價方法

在科技高度發(fā)展的今天,計算機(jī)模型分析在空間結(jié)構(gòu)分析中所起的作用越來越被廣大學(xué)者認(rèn)識[4]。Depthmap作為空間句法的分析軟件,從空間的構(gòu)型入手[5],分析由街道和道路的網(wǎng)絡(luò)以及所有在此基礎(chǔ)上附加的空間所組成的空間結(jié)構(gòu)特性[6]。軟件會模擬最理想環(huán)境下的運(yùn)動狀態(tài)，計算出所需要的連接值(connectivity value)、控制值( control value)、深度值(depth value)、集成度、可理解度等5個基本變量，并衍生出許多其他用來描述空間的變量。筆者選取其中的集成度、可理解度與智能代理機(jī)器人3個變量進(jìn)行分析現(xiàn)實(shí)中存在的問題。

1.1集成度

集成度值越高，即表示該單元所居位置的便捷值越高[7]。集成度衡量了一個空間吸引到達(dá)交通的潛力。整體集成度表示節(jié)點(diǎn)與整個系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的緊密程度；而局部集成度則是表示某節(jié)點(diǎn)與其附近幾步內(nèi)的節(jié)點(diǎn)間聯(lián)系的緊密程度[8]。

depthmap中局部空間集成度與整體空間集成度的融合程度參數(shù)可以描述系統(tǒng)內(nèi)是否存在多塊分離的小區(qū)域。對地鐵站整個換乘空間的平面布局進(jìn)行量化分析，驗(yàn)證換乘空間的導(dǎo)向性。

1.2可理解度

可理解度描述的是處在局部空間對于整體空間把握的程度。如果空間系統(tǒng)中連接值高的空間，其集成度也高，那么，這就是一個可理解性好的空間系統(tǒng)[9]。地鐵站換乘空間流線組織最重要的評價指標(biāo)之一就是平面流線是否容易被識別，有利于增強(qiáng)換乘乘客的導(dǎo)向性。

1.3智能代理機(jī)器人

心理學(xué)研究表明，人們應(yīng)用2種參照模式判斷自身所處的位置：一個是自我參照體系，另一個是環(huán)境參照體系。環(huán)境參照體系的含義是在面前視域范圍內(nèi)把可以作為判斷方位的物體作為參照的基點(diǎn)，再根據(jù)此基點(diǎn)做出相應(yīng)的選擇[10]。Depthmap就是通過模擬和觀察環(huán)境參照體系中每個人的運(yùn)動軌跡來看待整個空間環(huán)境的，通過模擬人流來觀察人流在行進(jìn)過程中節(jié)點(diǎn)設(shè)計出現(xiàn)的問題。

1.4Depthmap評價方法

1) 集成度分析。以整體集成度為x軸，局部集成度為y軸，建立關(guān)聯(lián)表，求導(dǎo)其r-squared值。r值越大，說明局部空間和整體空間越融合，平面布局合理性也越高。

2) 可理解度分析。對整個換乘空間進(jìn)行depthmap分析，集成度高、連接度高的點(diǎn)其可理解度就高。通過集成度與連接度的分析圖，然后根據(jù)depthmap導(dǎo)出連接度-集成度散點(diǎn)圖，分析所得r-squared值，分析r值的高低。r值代表了流線組織的可理解度。

3) 代理機(jī)器人分析。運(yùn)用代理機(jī)器人模擬人流，是否設(shè)計節(jié)點(diǎn)，是否變化空間尺度來吸引與匯聚人流，減少人流的停滯，起到引導(dǎo)乘客換乘的作用。

2　具體實(shí)例分析

2.1研究對象選取

北京地鐵白石橋南站是地鐵6號線與9號線的換乘車站。地下1層為站廳層，在兩線交叉處設(shè)置公共站廳。地下2層為9號線站臺層，地下3層為6號線站臺層(見圖1)。6號線部分為設(shè)備層，研究換乘乘客在換乘空間中的導(dǎo)向性問題，所以省略對設(shè)備層部分的分析，只對乘客可以進(jìn)入的換乘空間進(jìn)行分析。

圖1　北京地鐵白石橋南站軸測示意

2.2空間導(dǎo)向性分析

較為復(fù)雜的換乘方式很容易削弱換乘乘客的導(dǎo)向性。由于缺乏對外界的可視性，導(dǎo)致人們對環(huán)境難以清楚了解，沒有了外界參照物，人們很難感知地下建筑的整體布局，由此導(dǎo)致在地鐵空間的定向困難[11]，很多乘客在地鐵站換乘空間中缺少導(dǎo)向性，換乘行為不流暢。借助depthmap軟件對白石橋南站各個平面進(jìn)行分析，提出換乘空間導(dǎo)向性優(yōu)化設(shè)計策略。

2.2.1整體集成度與局部集成度融合程度分析

平面布局的合理有效與否，也是影響換乘空間導(dǎo)向性的一個重要因素。平面布局中整個系統(tǒng)越融合，銜接越緊密，則平面布局越成熟。

圖2是整體集成度-局部集成度散點(diǎn)圖。

圖2　整體集成度-局部集成度散點(diǎn)圖

由圖2可以看出，整體集成度與局部集成度相關(guān)，利用depthmap求導(dǎo)趨勢線的均值方根r-squared，這個值代表了局部空間和系統(tǒng)空間的融合程度，r值越大，說明局部空間和系統(tǒng)空間越融合，平面布局合理性也越高。由白石橋南站整體集成度與局部集成度r值0.48看出，融合程度較低，存在許多分離的小區(qū)域，布局不是很緊湊。

2.2.2空間可理解度分析

流線組織大多依靠建筑師經(jīng)驗(yàn)，處在其中的乘客是否容易在局部很清楚地對整個換乘空間流線有整體把握是導(dǎo)向性最基本的評價指標(biāo)。根據(jù)可理解度定義可知，集成度高、連接度高的點(diǎn)其可理解度高，乘客更容易在此把握空間全局，流線組織更為有效，可增強(qiáng)換乘導(dǎo)向性。圖3是站廳層與站臺層換乘空間集成度分析。

圖3　站廳層與站臺層換乘空間集成度分析

對白石橋站的Depthmap可理解度分析，由圖3可以看出，地下1層站廳層內(nèi)側(cè)集成度比較高，站臺層的兩個角落集成度較低。地下1層到地下2層，地下1層到地下3層，拓?fù)渖疃戎饾u變大，可達(dá)性差，集成度小，吸引到達(dá)交通的潛力就小。地下1層位于地鐵站最上層，整體集成度偏高。地下2層與地下3層分別通過樓梯連接地下1層，站臺層樓梯部分集成度高于兩側(cè)其他站臺層空間。

由圖4可以看出，連接度較高的區(qū)域位于站臺層內(nèi)側(cè)，連接度較低的區(qū)域位于站臺層的角落。使用空間主要分為樓梯空間與過道空間，樓梯空間只與其中的部分過道空間有連接，而過道空間大都彼此聯(lián)系，因此，對整個換乘空間而言，靠近樓梯的空間連接度要低于其他部分的連接度。

由圖5可以看出，集成度高、連接度高的點(diǎn)，分布在回歸線上方，相反的則分布在下方。

利用depthmap求導(dǎo)趨勢線的均值方根r-squared，對于整個空間流線的系統(tǒng)性進(jìn)行判斷，即為所選空間的智能值，這個值代表了單元流線空間在系統(tǒng)的地位及與周邊流線空間連接關(guān)系是否關(guān)聯(lián)統(tǒng)一。該值取0～1之間，越接近1，說明流線的可理解度就越高。一般高于0.45就認(rèn)為具有很好的可理解度。白石橋南站可理解度r值為0.24，整個換乘空間流線可理解度較低，流線組織不容易識別，降低了換乘導(dǎo)向性。

圖4　站廳層與站臺層換乘空間連接度分析

圖5　連接度-集成度散點(diǎn)圖

2.2.3代理機(jī)器人模擬分析

建筑空間重要節(jié)點(diǎn)的設(shè)置既可以匯聚人流，又可以引導(dǎo)換乘，增強(qiáng)換乘導(dǎo)向性。通過depthmap進(jìn)行智能代理機(jī)器人模擬(見圖6)，分析人流匯聚的可能性，評價換乘空間匯聚與引導(dǎo)人流的能力。

圖6　代理機(jī)器人分析

由圖6可以看出，白石橋南站換乘空間缺乏節(jié)點(diǎn)設(shè)計，沒有較大空間來吸引與匯聚人流，空間缺乏變化，比較單調(diào)，導(dǎo)向性較差。通過代理機(jī)器人模擬人流分析，多數(shù)人分布得比較平均，勻質(zhì)空間不利于提高換乘導(dǎo)向性。

3　優(yōu)化設(shè)計策略

3.1相鄰空間有機(jī)整體連接

通過整體集成度與局部集成度融合程度分析平面布局，局部空間與系統(tǒng)空間越融合，平面布局合理性也越高。根據(jù)集成度是深度值的倒數(shù)可以得出，想要提高整體空間與局部空間的融合度，就要降低連接區(qū)域之間的深度值，保持空間結(jié)構(gòu)形態(tài)的連續(xù)，這種連續(xù)的形態(tài)在相鄰的空間中形成有機(jī)整體。在設(shè)計手法中也是多種多樣：采用圓弧處理空間之間的銜接部分，不會顯得特別生硬，空間之間的聯(lián)系也更為緊密(見圖7)；相鄰空間之間設(shè)計風(fēng)格相統(tǒng)一，避免出現(xiàn)較大變化；減少不必要的分離小區(qū)域等，從而增大整體集成度與局部集成度的融合程度。

圖7　相鄰空間采用圓弧處理

3.2盡可能采用大尺度融通空間

從可理解度方面出發(fā)可以看出，交通組織優(yōu)化必須提高集成度與連接度；根據(jù)前面提到的集成度是全局深度值的倒數(shù)可以得出，要提高交通組織的可理解度，就要降低全局深度，提高連接度。因此，在空間句法層面上，大尺度融通空間的交通組織的可理解度略高一些。在以后的地鐵站換乘空間設(shè)計中，應(yīng)該盡可能地提高空間的尺度感(見圖8)，進(jìn)而提高空間流線組織的可理解度。

圖8　大尺度融通空間

3.3重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計來吸引人流

根據(jù)白石橋南站換乘空間代理機(jī)器人分析可以看出，模擬人流均勻分布在整個換乘空間。換乘空間設(shè)計應(yīng)該避免尺度規(guī)整，重要的節(jié)點(diǎn)處應(yīng)增加空間尺度變化；在出入口、空間內(nèi)部等重要節(jié)點(diǎn)布置中庭(見圖9)、綠化景觀、休閑區(qū)等；通過空間處理手法增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)處空間的趣味性，引導(dǎo)人流的行進(jìn)，增加流動性，增強(qiáng)換乘空間的導(dǎo)向性。

圖9　換乘空間布置中庭

4　結(jié)語

目前對于地鐵站換乘空間的分析缺乏量化指標(biāo)，只是停留在感性認(rèn)識上。怎樣利用量化數(shù)據(jù)進(jìn)行換乘空間的導(dǎo)向性分析已經(jīng)成為必要的研究。本文以白石橋南站為例，從平面布局、流線組織、重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計提出導(dǎo)向性的量化分析，并在空間句法層面上提出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計策略。希望對我國今后的地鐵站換乘空間分析和評價、研究提供有益的借鑒。

[1] 王秋軍.地鐵公共環(huán)境交通識別系統(tǒng)設(shè)計研究[D].成都：西南交通大學(xué), 2006.

[2] 段進(jìn).HILLIER B.空間句法與城市規(guī)劃[M].南京:東南大學(xué)出版社,2007.

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[4] 陳燁.Depthmap軟件在園林空間結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2009,26(9):87-89.

[5] HILLIER B.The architecture of the urban objects [J ].Ekistics,1989, 56(334 /335):5-21.

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(編輯：曹雪明)

Optimization Design for Transfer Space Orientation in Subway Station Based on Depthmap

Hu BinNi ZhenjieLyu Yuan

(College of Architecture and Urban Planning, Beijing University of Technology, Beijing 100124)

The transfer station complex with subway as its center is becoming increasingly important with the rapid expansion of Chinese cities. The orientation of transfer space in the subway station is an important factor affecting the transfer efficiency. Depthmap is an analysis software of space syntax, with a unique perspective of space analysis. This paper firstly introduces the basics of space syntax and the current situation of Baishiqiao South Station in Beijing. Secondly, Depthmap is used to establish the model of Baishiqiao South Station, and the space syntax parameters are used in the analysis of the streamline organization of the station plane, the plane layout and the node design. They are also employed to express and evaluate the transfer space which is difficult to be described by language. Thirdly, Baishiqiao South Station is taken as an example. On the basis of the results of Depthmap analysis, we put forward some design strategies such as the organic connection of the adjacent space, large circulation space and important node design to attract passenger, etc.

subway station; Depthmap; transfer space; optimization design

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.01.008

2014-11-17

2015-01-07

胡斌，男，博士，副教授，從事地下空間規(guī)劃與設(shè)計的研究,binhu126@126.com

北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(8132020)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51108004);全國工程專業(yè)學(xué)位研究生教育自選課題研究資助(2014-JY-004)

U231.4

A

1672-6073(2016)01-0030-05