空間組構與空間認知

韓默，莊惟敏/HAN Mo, ZHUANG Weimin

空間組構這一概念逐漸被人們所關注，是由于比爾·希利爾（Bill Hillier）所開創的空間句法的一系列理論。希利爾在1996年出版的《空間是機器——建筑組構理論》[1]一書中闡明了空間句法不僅僅是一種測量空間的工具，更是研究人與空間之間相互關系的一個理論框架，這個理論的基礎便是空間組構。

希利爾認為，無論是在城市空間還是建筑空間中，都存在一個潛在的空間組織系統，這個系統從空間的產生之初便存在，并伴隨著人們的社會活動而發生潛移默化的演變。它具有3個特性：整體性、層級性和有機性。（1）整體性表現為宏觀視角下空間網絡的發展趨勢；（2）層級性表現為空間關系中的主與次分級；（3）有機性的含義在于，有人們活動發生的地方所產生的空間異動會產生潛移默化的多米諾效應，最終導致更大范圍的空間異動。這個潛在的空間組織系統是驅動城市與建筑運行和發展的主要動因[1]。

空間組構是一種可以將這種抽象的空間組織系統特性傳遞出來的媒介，空間句法以空間組構作為研究對象，目的是分析人們的行為活動與客觀環境之間相互影響的根本原因。希利爾對空間組構的定義是：一系列的空間關系，它們之間相互影響。更改其中任何一組空間關系，整個空間組構將會相應的發生變化[1]。這個定義隱含的3個值得思考的地方是：（1）空間組構描述的不是傳統意義上的空間本體，而是抽象的空間關系；（2）空間組構是一個動態、有機的空間現象，而不是用來復制完美空間的定律；（3）空間組構是連接人與客觀環境的紐帶，大部分的空間變化都是由人們的社會活動造成的。空間本身是客觀的，而空間的組構方式是具有人們活動的社會邏輯的。

1 空間組構的發展與演進

在試圖進一步深入地討論空間組構與人們活動的相互關系之前，有必要簡短地回溯一下空間組構這一概念及其理論的由來和發展。

1.1 心理學的研究

空間組構這一概念最早由心理學家提出。心理學家發現，空間組構能夠影響個人對空間的感知和認知過程。人對空間的感知和認知又構成了空間體驗的結果。因此可以推測，影響人們的空間體驗的因素來源于空間組構。

空間感知屬于人們認知環境的最初過程，它發生在活動過程中，是人對環境作出的直接反應；空間認知屬于更高級的反應行為，它是對外界信息的獲取，組織和解決問題的過程1）。 心理學家認為空間組構是空間認知的終極階段，它為空間認知提供了所必需的空間信息[2]。

為了呈現人腦對客觀環境的認知反應，心理學家發明了兩種實驗方法：認知地圖（cognitive mapping）和尋路研究（wayfinding）。認知地圖揭示了人們感知和認知環境的過程，它是個人發出行為的前提條件；尋路研究與認知地圖的研究相似，奧尼爾（O'Neil）做了一個實驗，由63個實驗者在3個不同的建筑中完成尋路任務并繪出速寫地圖（sketch maps）[3]。這個實驗得出的結論是，空間組構是影響尋路行為的重要因素。在較為復雜的建筑空間中，標識對尋路行為的幫助非常微弱，人們只有對空間組構有了認知才能夠完成尋路任務；尋路表現的差異也取決于人們對空間組構的認知程度[3]。

心理學家最先提出空間組構影響人對空間的認知過程，并通過認知地圖和尋路研究對這一理論進行了驗證。但是這些研究缺乏了對認知結果的研究，以及對其背后原因的分析。因此，空間組構是如何影響空間認知的，以及這種影響所揭示的規律和意義都有待繼續探索。

1.2 城市設計角度的研究

凱文·林奇（Kevin Lynch）在他的著作《城市意象》[4]中也對空間組構進行了探索。他認為城市空間的可讀性（legibility）是空間組構的一個重要特性。一個城市具有好的可讀性，那么人們對這個城市就比較容易理解，對城市系統中的局部環境也比較容易認知。空間組構的另一個特征是可意象性（imagibility），可意向性的建立從城市和建筑的可讀性中獲取信息，并在人腦中形成一系列連貫的畫面。因此，可讀性對于可意象性的影響重大。

在對患者進行實際診療之前必須要對其傷患部位進行麻醉處理，同時還要將病患的小陰唇進行縫合處理，并觀察其尿道外口。將Foley導尿管沿患者尿道外口插入，并沿尿道口以及尿道肉阜邊緣環形切開黏膜，向尿道深處由導尿管引導游離約15 mm將患者尿道口處的部分黏膜以及肉阜切除，最后將尿道口黏膜以及尿道斷端黏膜用可吸收縫線間斷縫合。

凱文·林奇有意識地在城市中尋找能夠表達空間組構的符號，即城市五要素。地理學家蓋爾林（Garling）依據凱文·林奇的理論，發展出了空間組構模型2）。他的這項研究嘗試著進一步地將可讀性轉化為更組構性的表達方式。他還認為，一個空間是否給人好的方向感，使人很快地找到到達目的地的路線，是可以作為評價環境設計的一個重要標準[5]。

空間組構不但直接地影響人的認知過程，而且間接地影響人的行為活動，這一理論的提出將心理學領域的研究又向前推進了一步。但這些研究的不足之處是，雖然驗證了空間組構的影響，但沒有對產生影響的原因進行分析，也欠缺對空間組構是如何影響人的認知和行為的研究，以及對它的實際應用潛力的探索。

1.3 空間句法的早期假設

希利爾和漢森（Hanson）教授在早期合作的《空間的社會邏輯》[6]中提出，在建筑設計和城市規劃過程中，人們往往過于沉迷于環境的主觀能動性。在傳統的人與環境關系的研究中，缺乏對環境關系的社會邏輯的探索。人與環境之間不是簡單的因果關系，而是通過某種媒介建立起來的復雜關系，這個媒介便是“空間組構”。 空間句法早期提出的假設為：“空間構成具有抽象的社會邏輯，社會關系具有客觀的空間屬性”。

空間句法試圖將空間組構符號化和圖示化，便于將人與環境的復雜關系用可視的方法表達出來。希利爾認為，通過句法式的空間組構分析，配合對人們在環境中的行為模式的觀察，來理解和解釋復雜表面現象下隱藏著的空間發展規律。通過研究這種規律，可以預測空間的使用以及人的活動，并預測新的設計和規劃結果。

2 空間組構與空間認知

基于上述對于空間組構概念及其理論的產生和發展過程的回溯，下文將對空間組構與空間認知的關系進行進一步的闡述，試圖探討客觀環境與人是如何相互影響和相互改變的。

2.1 空間組構與空間認知的相互依存關系

回溯到最早的心理學領域，空間組構能夠影響著人的認知早已得到了驗證。希利爾認為“空間認知過程是人的主觀心理活動與客觀環境之間的互動?！笨臻g組構一方面為空間認知提供必要的空間信息3），另一方面通過人們對它的認知而獲得自身的意義。因此，空間組構與空間認知是一對相互依存的概念。

認知屬于高級別的大腦活動，它用來組織和加工從空間環境中獲取到的原始資料。獲取空間信息的途徑是通過人的身臨其境，對四周的真實環境進行感知，主要指通過眼睛的觀察。這個過程是一個動態的過程，當人在空間中行走或移動時，才能獲取更多的空間信息，從而在大腦中建立一個更大尺度的空間環境系統，定位自己在這個空間系統中的位置，并做出相應的行為。在這個過程中，人在頭腦中構建了一個具體的空間組構形象，它就是認知層面的空間組構4）。

2.2 空間組構的局部與整體關聯性

暫且不考慮人腦認知層面的經驗因素的影響，空間認知的過程是人通過感知其所在的局部環境，來推測更大尺度空間的組構關系，并在頭腦中建立具體的空間形象。那么影響這個空間認知的關鍵因素是空間組構的局部與整體的關聯性如何。在空間句法的研究中，有一個非常重要的概念專門用來描述這種關聯性——可理解度（intelligibility）5）?？衫斫舛仍礁?，意味著局部與整體空間的關聯性越強，那么環境就越容易被人理解；反之，說明環境比較混亂，容易使人迷惑。因此，這個概念具有很大的應用潛力，即可以通過改變環境的可理解度，來改善環境的使用模式[7]。

為了說明可理解度對于人們空間認知的影響，這里引用一下茹斯·康羅伊（Ruth Conroy）所做的一個實驗（圖1）。在這個實驗中，人們在兩個看起來相似的虛擬環境中從邊緣走向中心。第一個環境具有較好的空間可理解度，它的中心區具有很高的聚合度6）和連接值7），通向中心的各個方向的街道可達性很好，在視線上很通透；第二個環境則情況相反，具有較低的空間可理解度。區域內所有的街區布置相似，接近中心位置的街區布局混亂。區域中心的聚合度較低，通向中心的街道在視線上存在著較多阻隔。實驗結果表明，在第一個環境中，人們的行動軌跡基本上是從邊緣直接到達中心，冗余折返的軌跡很少，而且人們選擇的路線基本一致；在第二個環境中，人們選擇的從邊緣到達中心的路線比較分散，選擇最短距離到達終點路線的人數比例降低；走錯路和繞遠路的人數比例升高。這個實驗說明，一個區域的空間可理解度影響人們的空間認知過程，并且間接地影響人們的行為模式。

這個實驗直觀地呈現了空間組構對于空間認知的影響，具體地說明了一個好的空間環境是由于局部空間與整體空間之間具有良好的組構關系，因此使人的認知過程變得清晰明了，從而引導正確的行為活動。

2.3 社會性經驗對空間認知的影響

空間認知的過程除了通過空間感知之外，還受到成長過程中所積累的經驗性信息的影響。在一個陌生的環境中，哪些空間是公共的，哪些空間是私密的；哪些空間是自由使用的，哪些空間是有所禁忌的，這些問題往往不會寫在指示牌上，需要人們通過自身的社會經驗進行判斷?？臻g句法在早期的研究中提出了“空間具有社會邏輯”[6]。那么我們可以假設空間組構除了能夠描述空間關系以外，還能夠表達社會屬性，這種社會屬性與人腦中的社會經驗相一致的時候，便會有效地引導人們的空間認知。

1 茹斯·康羅伊對可理解度影響空間認知的實驗（圖片來源：Ruth Conroy. Spatial navigation in immersive virtual environments. ）

這里舉個簡單的例子，假設圖2展示的是一個辦公空間。將它簡化為右邊的二維空間組構模型，來分析使用各個房間的人在工作環境中的社會地位。從空間組構中可以看出，A與B是對稱，這說明了A和B在這個工作環境中的等級相同；A與S不對稱，并且進入A必須經過S，說明S的社會等級要低于A；無論進入A、B還是S，都必須經過U，那么U的社會等級最低。從空間的私密性角度分析，私密性最高的空間是A和B，它們的空間深度8）最深（空間深度為3），這與使用者的社會等級相符，即地位最高；S的私密性略低于A和B，但S對A和B具有一定程度的控制力；U的私密性最低，公共性最強，空間深度最淺（空間深度為1），相應的，U的自由度最大。第二個空間，在A和B的另一側增加了一個過道V，組構層面上沒有發生太大的變化，A、B、S和U的社會等級關系也沒有發生變化?？臻g的私密程度和人的自由度得到了提高，即A和B的私密性更強；相應的，S和U的私密性也得到了提高。

上述例子說明，空間組構是可以表達空間的社會屬性和社會職責的，并且通過空間深度來表達空間的私密性與公共性。從這個角度出發，具象的空間環境與抽象的社會關系通過空間組構模型連接了起來?？臻g組構所傳達的信息也與人頭腦中的社會經驗相溝通，從而幫助了人們對空間的認知，并且引導著人們在環境中的特定行為模式（圖3）。

3 研究空間組構與空間認知的意義和目的

3.1 研究空間組構與空間認知的意義

無論是城市空間還是建筑空間，在發展和演變的過程中，能夠影響人們生活和行為的主要因素是空間組構層面上的改變。因此，研究空間組構的最根本意義在于理解和歸納城市與建筑空間自身的發展規律。

其次，空間組構為空間認知提供必要的空間信息，同時空間組構又需要人們的感受和認知從而獲得自身的意義。空間組構與空間認知是一對相互依存的概念，缺乏認知的理解，空間組構只能作為一種簡單的現象而存在。因此，對空間認知的研究是促使空間組構發揮潛力的前提條件。只有先了解人們對于空間的認知過程，才能有效地調整空間組構。

空間的可理解度是將空間組構與空間認知連接在一起的橋梁，它借助人們通過感知局部空間來推測整體空間的認知原理，將局部環境與整體環境的相關性定量地描述出來。因此，借助空間的可理解度可以用來評價一個空間組構的合理性，進而對它進行調整，使之適應人們的使用。

空間組構除了描述客觀空間關系，還可以輸出空間關系的社會屬性信息。社會等級關系和空間的私密程度通過組構模型中的對稱性和空間深度表達出來。人們對陌生環境的認知需要借助頭腦中積累的經驗信息的指導，空間組構所傳達的社會信息與人腦中積累的社會經驗相溝通，從而指引人們空間認知的過程，進而引導人在環境中的行為模式。

3.2 研究空間組構與空間認知的目的

2 社會關系與空間特征在組構中的體現

首先，借助空間組構可以影響空間認知的原理，可以預測一個建筑空間或一個城市空間區域的運轉和使用情況，具體來說，可以預測人們的活動模式、人車流量和土地使用等現象。在新的設計和規劃方案的選擇上，也可以運用這一原理來預測方案實現后，新的建筑或新的城市設計將會如何引導人們的活動模式。此外，借助空間句法對于空間組構的定量分析，可以有助于多維度地研究人們對于建成環境的滿意度研究。

其次，借助空間認知會反作用于空間組構的理論，可以有針對性地調整和修改衰敗地區或建筑中消極空間的組構關系。這一依據是對傳統的城市設計和建筑設計方法的一個推進?？陀^的分析和診斷空間問題代替了傳統的根據設計師經驗而做決策的方法，可以更加有效地對已經出現問題的區域和室內空間進行局部的調整，從而避免大拆大建和不必要的浪費。同時，利用空間認知對空間組構的反作用，還可以建立對空間體驗的客觀評價體系，從而彌補現有評價方法過于主觀的不足。

第三，空間組構賦予了客觀環境以社會邏輯，這在一定程度上幫助了人們對于陌生環境的認知。借助這一理論，可以更進一步地研究哪些類型的空間組構有助于人們的社會交流互動，而哪些類型的空間組構可以保護人們所需要的領域感，將以往不可言表的成功的設計經驗用空間句法和動態跟蹤等量化的分析方法呈現出來。

3.3 結論和展望

空間組構是溝通具象與抽象的媒介，它將具體客觀的空間環境與人們對于它的抽象認知聯系在了一起，使得過去作為人們日常生活背景的客觀環境走到了舞臺的前方，成為人們希望去了解和研究的認知層面上的需求。另一方面，空間組構是人們審視空間的一個全新的角度，這一角度要求人們不再僅僅將目光聚焦在局部的一點，而是將一個建筑或一個區域作為整體來思考，對一個局部的思考就是對它與其他空間之間的關系的思考，這樣的思考模式可以使設計師更加了解人們在空間中的真實體驗。

空間組構與空間認知之間的相互依存可以借助空間句法和動態軌跡追蹤等技術方法，應用于建立建筑空間環境的客觀評價機制，有意識地發掘哪些數據可以作為人們對于空間體驗的滿意度的評價指標，進而對現有建成環境的使用后評估理論體系和方法中的空白進行填補。另一方面，還可以將這一理論所得出的關于空間組構關系和人們的認知反應的反饋信息應用于建設項目前期的建筑策劃階段，避免重蹈下一個同類項目出錯題和蒙眼式設計的覆轍?！?/p>

3 空間組構與社會等級關系圖（2.3繪制：韓默）

注釋

1）空間認知是對環境的整體把握，這種宏觀理解需要將局部環境的印象、事物和事件在頭腦中組織和整理出來。

2）空間組構模型研究空間組構通過感知和認知來影響人們在空間中的定位和導航行為的過程。

3）空間組構是由兩組空間信息組成的，它們分別是：通過感知直接從環境中獲得的直覺型信息和通過認知對整體空間結構的歸納型知識。

4）空間組構由真實環境的客觀組構與認知層面的抽象組構構成。

5）可理解度被定義為連接值與整合度之間的關聯度，適用于描述人在建筑中運動時在多大程度上基于對局部環境的感知來了解整體的建筑空間結構。通常的做法是在局部與整體變量之間建立線性回歸，以其中的相關系數R2作為理解度值。

6）聚合度表示在一個整體環境系統中，一個空間到其他空間的平均深度。聚合度在量化方面去除了元素個數等非相關因素所帶來的影響，因而在不同方案的比較中更具有意義。

7）連接值表示在組構中與某個空間直接相連的空間。連接值對應空間的局部組構特征，反映了該空間在整體結構中的滲透能力。

8）深度值表示一個節點在組構中的拓撲深度，而非實際距離。兩個相連接的節點構成了1個深度值。從X點到Y點深度值為n的意思為，從X點出發到Y點最少需要經過n個連接，也就是n-1個點。如果將一個點到其所在組構中的其他所有點的深度值相加后取平均，則稱之為該節點的平均深度值。

[1] 比爾·希利爾. 空間是機器——建筑組構理論[M].楊滔，張佶，王曉京譯. 申祖列校. 中國建筑工業出版社，2008.

[2] Hart, R.A.&Moore, G.T. The Development of Spatial Cognition: A Review. In R.M.Downs&D.Stea Eds,Image and Environment[M]. London: Arnold, 1973.

[3] O'Neil, M.J. Effects of Signage and Floor Plan Configuration on Wayfinding Accuracy. Environment&Behavior[M]. 1991, Vol.23: 554-574.

[4] Kevin Lynch. The Image of the City[M]. Cambridge,MA: MIT Press, 1960.

[5] Garling,T., Book,A.& Lindberg,E.Spatial Orientation and Wayfinding in the Designed Environment: a conceptual analysis and some suggestions for postoccupancy evaluation[J]. Journal of Architectural and Planning Research, 1986,Vol.3, No.1: 55-64.

[6] Hillier, B. & Hanson, J. The Social Logic of space[M].UK: Cambridge University Press, 1984.

[7] Alan Penn. Space Syntax and Spatial Cognition:or why the axiel line [J]. Paper presented at the Third International Space Syntax Symposium, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, 2001.