生態語境下交通廊道對城市空間割裂程度研究模型的建構

蒙小英 李春蕾 楊子瑩 MENG Xiaoying, LI Chunlei, YANG Ziying

道路及其兩側環境形成了交通廊道。交通廊道是城市空間、形態與肌理的骨架，也是人們探討肢解、隔離或割裂城市空間、形態和肌理時最具關聯性和高頻出現的語匯[1-4]。盡管交通廊道的割裂性不可避免地存在，但交通廊道開發建設卻是促進區域貿易和培育經濟發展的法寶。1970年代以來，許多國內外城市都在嘗試“通過更新交通基礎設施來消除或者減輕快速交通設施對城市功能、城市生態和城市空間的分割[1]”，尤其是在城市設計領域。在我國新型城鎮化和城市生態復興中，交通廊道的“割裂”問題備受關注。交通廊道及其效應不僅影響了城市的空間格局、形態和功能，也影響了城市生態廊道網絡的構建和城市社會空間的結構[5]。既有的對交通廊道割裂城市空間的寬泛和定性的描述，已不足以客觀、精準地應對當下道路生態學的發展和城市生態的恢復與修復。而且交通廊道作為綠色基礎設施建設的重要內容，它不僅是交通出行的載體、物質環境意義上的生態廊道，也是城市的認知廊道和文化的遺產廊道[6]。廓清交通廊道割裂城市空間、形態、功能等的方式和途徑，是交通廊道這一綠色基礎設施生態復興的基石。城市生態復興，復興的也不僅是物質環境的生態。本文嘗試在泛生態的生態語境下探究不同類型交通廊道“割裂”問題的定量化描述，以期為解決“割裂”問題的復興對策提供針對性和精準性較強的問題描述，提升對策的實效性。

基于“交通類型廊道會對沿線城市空間產生不同程度割裂”這一共識，本文提出以下兩個假設。假設一：生態語境下交通廊道對城市空間的割裂程度可以通過連續性、可達性、可視性等要素表征；假設二：假設一中的要素表征可以通過空間句法的定量化研究建構交通廊道對城市空間割裂程度的研究模型。本文以交通廊道為例，主要研究兩方面內容。第一，表征割裂的空間要素：剖析城市結構、空間形態、城市肌理、城市生態等組成要素，提取抽離出表征交通廊道對城市空間割裂的要素；第二，空間句法定量化研究模型的建構：以空間句法對城市結構和形態定量化分析為優勢，研究割裂程度的空間圖示表達。

1 生態語境與交通廊道的界定

文中生態語境不單獨指物質環境意義上的生態，是回應生態文明建設的泛生態，即學科領域二次細分的各種生態，如環境生態、文化生態、城市生態、景觀生態等。與交通廊道和城市空間相關聯的泛生態，包括環境生態、空間生態、功能生態和文化生態①下文將詳解此處環境生態、功能生態、空間生態和文化生態生成的因由。。環境生態是指物質含義上的環境，是交通廊道自身作為城市生態系統中廊道的生態屬性；空間、功能與文化生態是交通廊道對城市空間產生割裂后應復興的生態屬性。

與部分研究者界定的交通廊道概念不同，本文“交通廊道”概念不關注“交通廊道在空間形態或功能上呈現一定同質性的帶狀空間”[7]中的同質性，而更多地遵循“交通廊道是一個由一種或多種交通方式共享空間形成的線性空間”[8]的界定。即交通廊道以交通功能為主體，是一個結合了綠色、生態、城市認知和文化遺產功能的線性復合公共空間。泛指的交通廊道類型（圖1）包括城際和城市內的所有交通廊道。市內交通廊道包括城市快速路廊道、主干路廊道和軌道交通廊道，城際中穿越市域范圍最常見和最重要的交通廊道交通方式通常是高速公路和鐵路（空中和水上交通廊道暫不考慮）。區別于道路或快速路、主干路等用詞，文中交通廊道將道路及其兩側環境視為整體并進行一體化研究。交通廊道的空間研究范圍是以交通線路的中線為廊道中線，至交通線路兩側建筑用地紅線止，同時包括其上空；當交通線路兩側無圍合物時，交通線路的紅線寬度即為廊道寬度（圖2）。在城市交通廊道中，城市快速路因其封閉性、有局部地面段、地下段或高架路段的可能性等成為市域范圍內路段形式變化較多、兩側用地性質可能跟主干路相似或不相似，但比高速公路和鐵路兩側用地性質要復雜的交通廊道。因此，從例證交通廊道與城市空間割裂性研究的便利性與代表性出發，本文選取北京東三環至東五環的1條城市快速路較繁忙路段為研究對象，運用構建的模型成果演示其路段中不同部位對城市空間割裂的程度。

圖1 不同類型的交通廊道示意圖

圖2 交通廊道空間研究范圍界定

2 交通廊道對城市空間割裂程度研究模型的建構

交通廊道類型不同，沿線用地土地利用性質、用地開發強度、城市結構、空間、肌理與文化屬性不同，交通廊道對城市空間、形態和肌理的割裂程度也各不相同，生態和景觀的定位也各自有別。即使是同類型交通廊道，也因位置的不同，其沿線用地土地利用性質、用地開發強度、城市結構、空間、肌理與文化屬性等也會有所不同。“割裂常指把不應當分割的東西分割開”[4]，交通廊道對城市空間等要素的割裂目前主要體現在地面及地上空間中，故構建暫不考慮地下軌道交通方式的影響。

交通廊道是城市生態廊道中的人工生態廊道，是組成城市生態網絡的骨架。交通廊道既對城市空間有所分割，也是廊道兩側被分割空間的聯系物。近年來，隨著國內街道向城市公共空間的轉變，道路交通廊道所造成的城市空間割裂受到關注，在城市設計視角下對縫合“割裂”的探討逐漸增多[3-6，9]。有研究者[3]從“功能、交通、景觀3個層面分析高架快速路對城市割裂的負面影響”：功能層面是指高架快速路割裂了原街道空間中的整體功能，影響街道兩側的用地性質，使得原本完整的功能、空間、肌理被分割；交通層面主要指對地面交通組織方式的割裂；景觀層面是指切割城市公共空間網絡，形成消極空間。這種分析視角更多聚焦于交通廊道自身，缺少在城市設計視野下對廊道與城市空間結構關聯性的探索。王西西博士在城市紋理斷裂的研究中，根據富勒（Foley）在城市空間結構“四維”概念框架中提出的“物質環境”、“功能活動”和“文化價值”3大城市空間結構要素，界定出“完整城市紋理是城市空間、城市功能、城市文脈3個紋理層次的疊合”[9]，從這3個層次進行分類，將每一類的“斷裂”細化到要素子項上，再運用空間句法對每一類的縫合策略進行定量驗證。該研究鼓勵并啟示了文中“不同類型交通廊道對城市空間割裂程度研究模型”的建構思路和方法。文中模型建構以富勒的“物質環境、功能活動、文化價值”三要素為原型，結合交通廊道的割裂內容，以泛生態化的生態語境為背景，按要素分類構建子項和細分內容（圖3）。“物質環境”要素包括兩方面內容。一是交通廊道本身的廊道生態作用，即環境生態。借用景觀生態學的理論，它的生態性可以從廊道自身景觀的連續性和均質性去考查。二是交通廊道與城市空間作用下的有關空間層面的關系，即空間生態。在物質層面上，交通廊道對城市空間的作用是集割裂與聯系于一體的。空間生態包括城市空間結構、空間形態和空間肌理的完整性、連續性與可視性，是使用者對交通廊道兩側城市各種物理空間結構、空間形態和空間肌理獲得完整性、連續性與可視性的感知體驗。“功能活動”要素對應的是“功能生態”，文中指交通廊道外兩側城市功能布局的合理性和功能使用的可達性。“文化價值”要素對應的是“文化生態”，文中指交通廊道外兩側的城市文化活動和文脈延續，包括活動的參與性與可視性，以及文脈的連續性與可視性。

圖3 交通廊道割裂城市空間程度研究模型框圖

圖4 不同類型交通廊道對城市空間割裂程度不同的示意

3 交通廊道對城市空間割裂程度研究模型運用的圖示表達

交通廊道對城市空間割裂程度研究的根本目標是優化和提升交通廊道作為綠色基礎設施的生態服務功能。市域內不同類型交通廊道因穿越城市空間位置和土地利用性質等的不同，它們對城市空間割裂的性質與程度是不同的（圖4）。綠色基礎設施的生態服務功能存在供需動態平衡過程[10]，要優化和提升交通廊道的生態服務功能、精準把握“供”的質量與功能，定量化的割裂程度研究是其必要前提。完成必要前提的核心在于如何將上文建構的“交通廊道對城市空間割裂程度研究模型”的定量化輸出。研究表明，在定量化描述或研究城市空間上，包括城市結構、形態、功能、景觀、肌理（紋理），空間句法是目前運用最普遍的方法[11-13]。空間句法是從數理量化的角度來研究空間形態，是自下而上地從人的視角關注“空間目標間的通達性和關聯性”[13]。從上文建構的割裂程度研究模型可以看出，交通廊道作為生態走廊，其連續性與均質性的特征要素屬于交通廊道內部，文中暫不作討論。在割裂視角下，聚焦的是交通廊道與城市空間的關聯性，包括交通廊道對空間結構、空間形態、空間肌理、功能布局、功能使用、文化活動、文脈延續的割裂，體現這些割裂的指征要素有可達性、可視性、連續性和完整性。對割裂程度的定量化研究，實則是對模型中歸納的上述這些指征要素的定量化研究。因城市空間結構、形態、肌理每一項的完整性涉及內容繁多、難以統一，文中暫不對該指征要素進行定量化研究。

定量化研究并不是終極目的，其目標是為了精準定位割裂問題，從而精準對位縫合“割裂”的合宜措施與手段。空間是實現生態復興與綠色基礎設施建設的必要載體，在空間上呈現割裂程度將有助于對“交通廊道割裂”的定性泛割裂化描述走向直觀的、較為精準的定量描述，從而提升縫合策略的針對性和時效性。

圖5 Depthmap模型生成

圖6 北京市交通廊道割裂情況示意

圖7 北京東三環到東五環某快速路路段衛星地圖

圖8 北京東三環到東五環某快速路路段Depthmap模型生成的可達性

3.1 可達性

通過CAD軟件建立整體的空間句法軸線模型，再導入空間句法Depthmap后，通過空間句法對城市空間和城市道路的連接值、深度值、整合度的分析，解析局部街區內不同街道在街區中的可達性。得到廊道空間的可達性分析來確定交通廊道對城市的割裂程度，同時在最后實踐設計中對景觀策略的效果進行對比核實。首先通過已有的空間句法，可以得知當研究半徑較小時，例如500 m、1 000 m或2 000 m，更加符合人行的現實分布狀態，因為人步行活動的最大半徑平均為3 000 m。相反研究半徑大時，如10 000 m，則得到的數據分析更加貼近車行。筆者為了最大程度地還原人行軌跡，共試驗了3種線段表達法（圖5）。通常一個正常的街區為300 m寬時，用單線代表人行，用軟件模擬可達性。考慮到除了正常的十字路口還有人行道，增加了中間的線段。然后，使用雙線最大限度地模擬人行軌跡。用這個方法，我們對整個北京城市進行了人流交通流線的建模（圖6）。這樣在選取其中某條路計算時，所得到的計算結果也更加準確。本文選取了北京東三環到東五環的1條城市快速路，對其交通廊道兩側的可達性進行分析。這條快速路是全立交、全封閉、收費式城區快速，限速80—100 km/h，南側有運河伴其東延，沿河兩岸有與藍線相伴的寬窄不一的綠地（圖7）。通過空間句法Depthmap模型分析，可以看到快速路廊道的兩側路段顏色不同，同一路段上的上下行兩側顏色都有區別。圖中顏色越深越藍代表路側空間的可達性越差，越淺越黃代表可達性越好（圖8）。圖中路段數值越大代表路側空間可達性越高，no value為可達性過低。從東四環交界口往東五環的快速路上，北側道路為no value，南側3.017。兩側道路的交通可達性差異巨大，同時也說明兩側的連接性弱。

3.2 可視性

借鑒“基于空間句法分析的街道空間節點認知——以呼和浩特市成吉思汗東街為例”一文對可視性的研究成果[14]，運用空間句法的視線定量分析尋找在不同視線距離內的空間核心，依據街道空間重要軸線，利用建筑空間對視覺與行為的影響因素，將街道空間劃分成若干個小區域，根據分析的結果確定特定尺度下視覺的敏感位置，確認交通廊道從視覺上對城市割裂程度以及找出帶狀割裂帶最嚴重的節點。首先，通過已有的北京城市地圖、百度實景地圖和現場調研，在CAD軟件中繪制城市地圖。超過5 m的建筑物和城市構筑物都在CAD軟件中表現出來。然后導入空間句法Depthmap，進行視線深度的參數設置，得到視覺整合度（Visual integration）、視覺平均深度（Visual mean depth）， 可以看到其他元素的個數（Visual node count）和相對視覺熵值（Visual relativized entropy）等計算結果。“視覺整合度”反映空間節點在整體系統中被發現的難易程度，“連接度”反映與視點直接建立聯系的點數量，“視線可控度”反映某節點被周邊節點看到的難易程度，“視線第一矩陣”反映節點的視野開闊程度（“聚合系數”反應方向性選擇的程度）[14]。通過分析視域整合度，值高的空間單元最易形成人流的聚集，整合度低的地方視線割裂嚴重，人們便不愿在此聚集。實證分析選取的道路依然是北京某城市快速路東三環到東五環路段。通過模型分析，可以看出因為大量的高架橋和兩側高密度的城市建筑，在四環到五環路之間視線可達性差，在五環到六環之間因為部分路段建在地面上，且沿途伴行的河流在此段離快速路最近，此段的帶狀公園大大增高了對兩側城市空間的可視性。圖中紅色部分為可視性最好的地方，藍色部分為可視性較弱的地方（圖9）。

圖9 北京東三環到東五環某快速路路段Depthmap模型生成

圖10 美國辛辛那提市中心鳥瞰：州際高速I-75和I-71兩側截然不同的土地利用模式

圖11a） 北京東三環到東五環某快速路路段兩側建筑高度

圖11b） 北京東三環到東五環某快速路路段連續性分析

3.3 連續性

1950年代中期，美國提出國家高速建設計劃，許多規劃的州際高速公路穿城而過，尤其是二三線城市。高速公路成為市中心區的邊界和圍墻，導致穿越市中心的高速路兩側街景相當迥異，一側是辦公及商業建筑高樓林立，另一側或是低矮的平房、住宅，或是工業廠區等。美國中部城市辛辛那提市中心完全因州際高速I-75和I-71限制了發展，兩條高速路中間是商務區，高速路的另一側則是截然不同的站場、物流、居住用地模式（圖10），駕乘人可以輕易地感受到城市中心繁華與破敗僅一路之遙。美國拉斯維加斯、亞特蘭大等市中心也因高速路的穿越而呈現出同樣的割裂問題。這種被割裂的問題在城市空間上最直觀的體現是建筑高度的變化。這一認知啟示了筆者對連續性的量化方法，即通過整理交通廊道兩側所有建筑物的高度，并在平面圖中列出，然后導入CAD軟件后，進行兩側的高度差計算，從而得到交通廊道兩側建筑高度的連續性，差值越小連續性越高。從北京某城市快速路東三環到東五環路段兩側連續性分析的圖示可以直觀看到不同路段連續性的高低（圖11），東三環內（西）的一小段路段因高密度建設，其連續性差值為零，表明連續性最高。東三環外向東至四環及五環，因路南側是河流和伴行綠地形成的帶狀綠化，導致快速路廊道兩側連續性降低。

4 結論與討論

綠色基礎設施服務于城市生態的重要任務之一是縫合市域內交通廊道對城市空間結構要素造成的種種不可避免的割裂。“生態語境下交通廊道對城市空間割裂程度研究模型”建構了關聯割裂程度的4個指征要素：可達性、可視性、連續性和完整性。選取北京某城市快速路東三環到東五環之間的路段兩側城市空間為案例，對前3個要素進行定量化的探索研究。在進一步的研究中，可改良和完善這種定量化研究的手段與方法，以某條交通廊道為案例，進行實證研究，為縫合策略提供精準的路段“割裂支撐”，精準地為城市生態服務；也可以選擇經過某斷面及延長線上的不同類型交通廊道進行比較研究，探究不同類型交通廊道割裂城市空間的指征要素的異同；或是同一類型交通廊道對不同城市的空間割裂程度的表現，為我國交通廊道綠色基礎設施建設的健康發展和交通廊道—城市規劃的協同設計提供依據。