濱水空間活動強度差異中的地形設(shè)計*
——以上海后灘公園和徐匯濱江為例

董楠楠 胡抒含 陳路平

同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海 200092

1 研究背景

隨著城市的發(fā)展，人們開始反思與自然的生態(tài)關(guān)系[1]，濱水地帶由傳統(tǒng)的生產(chǎn)、運輸功能區(qū)向公眾親水休閑游憩場置換[2-3]，人們的期待也從可觀轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎?、可參與。人們對水的親近欲驅(qū)動了濱水地區(qū)的修復(fù)與改建。防災(zāi)已不是護岸設(shè)計的唯一標(biāo)準(zhǔn)，營造可接近的 “親水”空間更是基于生態(tài)優(yōu)先原則的綜合考量。在進行具體設(shè)計時，駁岸、防洪堤、場地原貌等地形條件便成為了設(shè)計的限制和首要問題，而后才能在此基礎(chǔ)上進行要素與空間設(shè)計[4]。

地形具有骨架、空間、背景、造景、觀景、工程等作用，還兼具塑造空間、組織視線、調(diào)節(jié)局部氣候和豐富游人體驗等功能。地形主要有4類，即平坦地形，坡地地形和凹、凸地形[5-6]?？偨Y(jié)歸納地形對空間的塑造主要體現(xiàn)在空間開合程度 (形成視野的開敞或閉塞感)、空間引導(dǎo)程度 (線性的空間引導(dǎo)與視線吸引)、空間向心程度 (凹凸空間的匯聚性視覺吸引)、空間豐富程度 (組合空間的層次與序列)以及空間律動程度(地表高程界面的起伏變化)[7-8]。

在相關(guān)領(lǐng)域，已有研究對景觀的環(huán)境、社會與經(jīng)濟效益進行景觀績效評價，重點是衡量景觀實踐的綜合性能表現(xiàn)[9-10]，而從視覺審美與空間體驗出發(fā)，對于場地設(shè)計實現(xiàn)程度的評價并無一套科學(xué)、系統(tǒng)的方法，多為主觀觀察和問卷分析。針對濱水空間，相較城市公園呈現(xiàn)強烈的帶狀特征，在防洪等硬性條件下，地形設(shè)計決定了整體格局、基礎(chǔ)空間利用與功能安排。設(shè)計后的場地空間效果影響了人的使用偏好，進而出現(xiàn)場地使用強度的差異。本文以上海后灘濕地公園與徐匯濱江的若干場地作為研究對象，圍繞場地設(shè)計的本質(zhì)問題，對承載不同活動強度的場地必要特征及其設(shè)計手法進行探索。

2 研究方法

2.1 特征提取

2.1.1 地形空間效果因子提取

通過對文獻的整理總結(jié)出5類具有主要影響的空間效果程度和其對應(yīng)的特征。針對濱水空間，根據(jù)其與水關(guān)系的處理，可提取人們觀水、臨水程度的親水感；根據(jù)其對防洪高差的處理，可提取地形坡度的陡緩感受和高差變化豐富感；根據(jù)其對帶狀空間層次的處理，可提取向心感、圍合感、線性引導(dǎo)感，其中，向心感偏重表達(dá)點狀吸引與視覺控制。最后總結(jié)得到6個空間效果因子，即親水感 (水的可親近程度，包括觀水、戲水的綜合評價)、向心感 (注意力、視線或行為等不由自主被某個點吸引)、圍合感 (空間被包圍的感覺、空間的開敞和幽閉程度)、線性引導(dǎo)感(注意力、視線或行為等不由自主被某個線性方向吸引)、地形坡度和高差變化豐富感。

2.1.2 小場地選擇

考慮空間活動強度還會受到場地功能設(shè)置、設(shè)施布置、與主流線的關(guān)系等多種因素的影響，我們盡量選擇功能單一、設(shè)施均衡、地形設(shè)計特征最強烈且各具特色的小場地進行研究，從徐匯濱江挑選7個場景，從地形處理豐富的后灘公園挑選9個場景。

2.2 數(shù)據(jù)收集

2.2.1 問卷調(diào)研部分

考慮到公眾的專業(yè)認(rèn)知差異，此部分以視頻配合問卷的形式進行。通過視頻的方式對場地空間進行盡量真實記錄和表達(dá)，選擇工作日時段盡量減少人流活動對視頻空間感知的影響，從場地各個角度的人視高度環(huán)繞并盡量在同一時段完成30 s至1 min的拍攝時長；通過語義分析法建立各因子的評分標(biāo)準(zhǔn) (表1)，設(shè)計調(diào)查問卷，根據(jù)特征的呈現(xiàn)程度給予0，3，5，7，9的分值，并向40位不同背景的公眾展開問卷調(diào)研?；厥諉柧砗筮M行數(shù)據(jù)處理。

表1 各因子的評價標(biāo)準(zhǔn)

2.2.2 現(xiàn)場調(diào)研部分

此部分通過現(xiàn)場調(diào)研記錄場地活動人數(shù)和內(nèi)容，計算小場地的靜態(tài)、動態(tài)活動強度值。場地活動人數(shù)、運動強度、場地面積都是影響場地活動強度的關(guān)鍵因素。運動強度可用代謝當(dāng)量，即MET來表達(dá)，MET是以靜坐時的能量消耗為基礎(chǔ)，表達(dá)各種活動時相對能量代謝水平和運動強度的常用指標(biāo)[11]。由此，定義動態(tài)活動強度值為“(∑某項活動MET值×活動人數(shù))/場地面積”；根據(jù)MET值，靜態(tài)活動強度可簡化為 “人數(shù)/場地面積”。

選擇活動密集的元旦下午對場地展開現(xiàn)場調(diào)研 (選擇與元旦氣象、時間等條件相似的工作日為視頻拍攝日)，統(tǒng)計1min內(nèi)場地活動情況，統(tǒng)計3次取平均值。

2.3 數(shù)據(jù)處理

將每個場地的空間效果因子評分分別與其動態(tài)、靜態(tài)活動強度值一一對應(yīng)，得到數(shù)據(jù)匯總表(表2，表3)，利用MATLAB軟件進行最小二乘法擬合求最優(yōu)解[12]。最小二乘法可以用來尋求一組數(shù)據(jù)變量之間的依賴關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系稱為經(jīng)驗公式。該方法通過調(diào)節(jié)變量權(quán)重大小，使輸出數(shù)據(jù)與原始值的差的平方和最小，求解時可以通過求解矩陣的偽逆直接獲得權(quán)重。當(dāng)場景數(shù)與變量數(shù)相同時，有唯一精確解，當(dāng)場景數(shù)大于變量數(shù)時，無精確解，但關(guān)系更為準(zhǔn)確。

表2 后灘公園各場景空間效果因子與活動強度匯總表

表3 徐匯濱江各場景空間效果因子與活動強度匯總表

在MATLAB中輸入待求表達(dá)式:場地活動強度＝a1x＋a2y＋a3z＋……＋a6m＋C(x，y，z……為各項空間效果因子的評分)，分別輸入后灘公園、徐匯濱江的各組數(shù)據(jù)編程求解。軟件計算后得到以下4個表達(dá)式:

1)后灘靜態(tài)活動強度HTJT＝0.007 3×向心感 -0.015 7×圍合感 ＋0.002 2×線性引導(dǎo)感 ＋0.012 3×親水感 -0.013 2×地形坡度 ＋0.004 8×高差變化豐富感 ＋C。

2)后灘動態(tài)活動強度HTDT＝-0.006 7×向心感 ＋0.008 0×圍合感 ＋0.004 6×線性引導(dǎo)感 -0.002 2×親水感 -0.002 8×地形坡度 ＋0.004 5×高差變化豐富感 ＋C。

3)徐匯靜態(tài)活動強度XHJT＝-0.005 1×向心感 ＋0.023 8×圍合感 -0.011 3×線性引導(dǎo)感 -0.000 5×親水感 -0.023 8×地形坡度 ＋0.022 5×高差變化豐富感 ＋C。

4)徐匯動態(tài)活動強度XHDT＝-0.045 4×向心感 ＋0.053 7×圍合感 -0.010 0×線性引導(dǎo)感 ＋0.001 6×親水感 ＋0.001 2×地形坡度 ＋0.027 5×高差變化豐富感 ＋C。

將樣本數(shù)據(jù)中的空間效果因子值回代入公式中進行準(zhǔn)確性驗證，可得各活動強度值與樣本數(shù)據(jù)中的活動強度值的偏差關(guān)系，整體誤差在可接受范圍內(nèi)。

3 結(jié)果分析

3.1 總體分析

對后灘公園和徐匯濱江表達(dá)式的各項系數(shù)進行比較，發(fā)現(xiàn)影響兩個公園各場地空間效果的關(guān)鍵性因子存在一定的規(guī)律。影響兩個公園動態(tài)活動強度的共性因子為向心感、圍合感和高差變化豐富感，影響靜態(tài)活動強度的共性因子為地形坡度和高差變化豐富感。

3.2 分類分析

3.2.1 場所空間特征

1)向心感。向心感為影響各場地動態(tài)活動強度的共性因子與影響靜態(tài)活動強度的差異因子，且在動態(tài)活動強度影響程度中都占據(jù)了較大比重 (圖1)。向心感作為共性因子，當(dāng)場地的視覺控制性過強時，將不利于動態(tài)活動的自由開展，因而數(shù)值越大，動態(tài)活動強度越低。推測因后灘場地特征流線感較強，需要向心感(對視覺的吸引、控制性)來引導(dǎo)靜態(tài)活動在場地上的開展，所以其靜態(tài)活動強度在向心感上呈現(xiàn)正相關(guān)。

圖1 向心感系數(shù)占比與正負(fù)相關(guān)性

2)圍合感。圍合感為影響各場地動態(tài)活動強度的共性因子與影響靜態(tài)活動強度的差異因子，且在影響程度中都占據(jù)了最大比重 (圖2)。作為共性因子，圍合感在一定程度上是對場地的邊界限定，對于活動所需的場地選址起重要作用，因此圍合感越強，動態(tài)活動強度越大。推測因后灘公園本身種植較密集，相比較徐匯濱江以開闊廣場為主的場地特征，過于圍合會引起空間閉塞，影響人的選擇，所以其靜態(tài)活動強度在圍合感上呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

3)線性引導(dǎo)感。線性引導(dǎo)感為影響兩個場地靜態(tài)活動與動態(tài)活動強度的差異因子，且在后灘全部呈現(xiàn)正相關(guān)，在徐匯濱江呈現(xiàn)負(fù)相關(guān) (圖3)。對在兩個場地上開展的活動類型進行統(tǒng)計，后灘的線性活動類型 (如散步、騎自行車等)占比大于徐匯濱江，而徐匯濱江的大范圍開展的活動類型 (如輪滑、滑板等)占比遠(yuǎn)大于后灘，因而推測場地的選取與活動本身的類型有關(guān)。徐匯濱江場地上的活動多需要大面積場地才能開展，因此線性引導(dǎo)感越強，活動人數(shù)越少，而在后灘場地上多依靠線性空間開展的活動，對線性引導(dǎo)感則呈現(xiàn)了正相關(guān)。3.2.2濱水特征

圖2 圍合感系數(shù)占比與正負(fù)相關(guān)性

圖3 線性引導(dǎo)感系數(shù)占比與正負(fù)相關(guān)性

圖4 親水感系數(shù)占比與正負(fù)相關(guān)性

親水感為影響兩個場地靜態(tài)活動與動態(tài)活動強度的差異因子，系數(shù)的差別體現(xiàn)了兩個公園的特征差異 (圖4)。徐匯濱江在設(shè)計中親水特征不明顯，除漫步能遠(yuǎn)眺江面外，其余小場地與水的互動性較弱，未能激發(fā)人們對親水活動的偏好與追求，因此其影響程度小、系數(shù)占比?。缓鬄┕珗@引入內(nèi)河系統(tǒng)[13]，親水空間為小場地設(shè)計重要部分，因而影響程度較大。但由于在設(shè)計時缺少對多樣性動態(tài)戲水活動的構(gòu)思以及近年來水質(zhì)一般，后灘的親水活動局限于靜態(tài)的觀水，對空間使用的時長和活動強度較低。后灘動態(tài)親水活動在開發(fā)、維持上的欠缺使場地親水感增加的同時，靜態(tài)觀水活動強度大幅增加，而動態(tài)活動強度卻稍有下降。

3.2.3 高差設(shè)計特征

1)地形坡度。地形坡度為影響兩塊場地靜態(tài)活動強度的共性因子 (占比較大)與影響動態(tài)活動強度的差異因子 (圖5)。坡度使底面不平整，不易形成安全的停留空間，因而地形坡度越陡峭，靜態(tài)活動強度越低。對于動態(tài)活動強度而言，后灘較多是軟質(zhì)自然坡，不如徐匯濱江硬化處理的地形坡度對動態(tài)活動的容納能力強，其更注重公共活動空間的開發(fā)[14-15]，因而出現(xiàn)差異，不過系數(shù)占比均不高，不是主要影響因子。

2)高差變化豐富感。高差變化豐富感為影響兩個場地靜態(tài)活動與動態(tài)活動強度的共性因子，且都占據(jù)了相當(dāng)?shù)谋戎?(圖6)。高差變化豐富感能夠引起人們對場地的趣味和使用多樣性，無論是動態(tài)活動或靜態(tài)活動，都具有較強的吸引力。此外，結(jié)合場地特性來說，后灘的高差大多體現(xiàn)在臨水棧道和曲徑，承載了游客的較多行走活動，因此動態(tài)活動強度中高差變化豐富感系數(shù)所占的比重比靜態(tài)的大；徐匯濱江的高差變化豐富之處多為梯級臺階，適合坐息，因此靜態(tài)活動強度中高差變化豐富感系數(shù)所占的比重比動態(tài)的大。系數(shù)占比差異體現(xiàn)了人們的活動類型與高差變化的方式有關(guān)。

圖5 地形坡度系數(shù)占比與正負(fù)相關(guān)性

圖6 高差變化豐富感系數(shù)占比與正負(fù)相關(guān)性

4 結(jié)論

本次研究亮點在于建立一套將空間效果與人群感知量化聯(lián)系的關(guān)系式，以輔助分析與評價場地設(shè)計。濱水空間局限性強[16]，研究結(jié)論可輔助設(shè)計者從最根本的地形設(shè)計入手考慮場地功能安排，在此基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的空間要素設(shè)計營造場所，提升設(shè)計效率。研究所用的方法在于量化場地使用強度與地形營造空間效果之間的關(guān)系，可用于描述或評價場地設(shè)計的實現(xiàn)程度 (表4)。

表4 場地特征對活動強度的影響

1)為使場地靜態(tài)活動強度實現(xiàn)目標(biāo)構(gòu)思，首先需要考慮地形坡度和高差變化豐富感的設(shè)計；而針對動態(tài)活動強度時，則需首先考慮圍合感、高差變化豐富感和向心感的設(shè)計。

2)在場所空間特征中，向心感較弱、圍合感較強的空間有利于動態(tài)活動的開展；圍合感較強的空間能夠引導(dǎo)靜態(tài)活動發(fā)生。當(dāng)在線性場地內(nèi)營造使人停留坐息的空間時，則需要同時加強此空間的向心感和圍合感；若要營造歡快的活動空間，則加強圍合感。

3)在濱水特征方面，應(yīng)對活動內(nèi)容的濱水依賴性展開思考，設(shè)計的親水空間能容納多種親水活動時，提高親水感才是有效和積極的，同時需要注重工程后續(xù)的水體質(zhì)量維護。

4)在高差設(shè)計特征中，動態(tài)活動及靜態(tài)活動都常在高差變化較豐富的空間發(fā)生，因為此類空間既有趣又功能多樣。坡度陡峭的空間不利于靜態(tài)活動的開展，建議以高差變化消解陡坡；自然軟質(zhì)的坡面不利于進行動態(tài)活動，要在濱水邊營造動態(tài)活動空間時，需使用硬質(zhì)鋪裝。

實驗所得結(jié)論存在一定季節(jié)性因素的影響，如冬季人們會更偏愛在陽光下活動，夏季則喜愛選擇遮蔽下的陰涼地，這些偏好因素可能會使圍合度等因子的影響程度產(chǎn)生變化。因此，在未來的實驗中，可以選擇不同季節(jié)、氣象條件下的活動分布和空間效果評價做多組測評進行綜合分析。