基于空間句法的大學校園空間結構研究
——以中國科學院大學雁棲湖校區為例

曹羽 CAO Yu

中國科學院大學建筑研究與設計中心

1 研究背景和目的

空間既是人類社會活動的載體，也是人類社會發展的產物，是連接建筑功能與社會意義的紐帶。社會的發展與變革、使用者的行為習慣以及設計者的規劃等都對空間的演化起著重要的作用。反言之，空間對人和社會的發展起著引導作用，一種空間布局同時表達和塑造著一種社會模式[1]。空間、人和社會三者之間是辯證統一的關系。三者之間的相互作用始終存在于空間的演化過程中，使“空間作為一種物質性布局從而獲得了一種社會邏輯”，并逐漸演化出結構上的特征——空間的演化是一個逐漸結構化的過程[2]?？臻g結構可理解為在各個空間所組成的系統中，空間與空間之間相互聯系和作用的方式，也就是空間系統的骨架。研究空間結構是探索空間演化的核心問題，對設計工作具有重要意義。

校園空間的演化是一個更加系統化和結構化的過程，并且這個動態的過程充滿著變化和不確定性。大學校園作為學生及老師生活、學習和工作的載體，從本質上講，構成了一個微型社會。隨著大學與城市的邊界被不斷弱化，很多大學如今已經發展成為一個小型城市。這些因素使得大學在一定程度上具備了城市的某些特征和屬性。因此，空間句法等城市學科的理論及研究方法可以應用于大學校園空間的研究，提供更為宏觀的分析視角和研究范式。

本文運用空間句法分析了中國科學院大學雁棲湖校區的空間結構，并對初始規劃的空間結構與現狀空間結構進行了對比研究，以此探索校園空間內在的運作機制，以期為后續的規劃和研究提供參考與借鑒。

2 理論基礎：空間句法

空間句法始于20世紀70年代，由英國倫敦大學學院巴特萊特建筑學院的比爾·希列爾教授（Bill Hillier）首先提出。它是基于建筑學、城市科學、拓撲學、社會學、語言學以及數學等跨學科研究而發展出的用拓撲關系詮釋空間關系的建筑和城市理論以及研究方法，并以此探究空間的構成機制、運作機制以及空間與社會、空間與人之間的關系。希列爾團隊進一步開發出了專門的分析軟件，實現了對空間性質的量化分析和評估?？臻g句法目前有四種計算方法，軸線計算、凸空間計算、視域計算和線段計算，通過整合度、選擇度、可理解度等一系列參數的計算結果對空間結構進行量化表征。

3 案例分析：中國科學院大學雁棲湖校區

3.1 空間結構的初始規劃

中國科學院大學雁棲湖校區坐落于北京市懷柔區懷北鎮南部，是中國科學院研究生院的新校區。校園北側為軍都山，西側為虎山，東側為龍山，并緊鄰西南側的雁棲湖，自然條件極佳[3]。整個校園由京加快速路分隔為東西兩個校區，其中西區校園北側為學生宿舍區和運動場地，中部為教學區，南側為圖書館和行政綜合區；東區校園北側為體育館、游泳館和禮堂，南側為教學區、學生宿舍區和運動場地（圖1）。

在初始規劃階段，設計者將東西兩個鄰接的地塊規劃為校園空間結構的中心，形成貫通兩個校區的主軸線，并在主軸線上規劃校園的禮儀性空間。從校園的主軸線出發，在兩個地塊內結合地形分別向南北延伸出次軸線，再沿次軸線規劃下一級尺度的建筑組團。以此由大到小、層層遞進，形成主次復合、多中心的校園空間結構[4]。

3.2 空間句法分析

本文對案例校園進行軸線分析和凸空間分析，并選取西區校園的學生宿舍區和東區校園食堂以南的區域作為關鍵點進行視域分析和Agent分析（圖2）。分析軟件選用Depthmap，以整合度和選擇度為主要參數對圖形進行分析，顏色越趨向于紅色，參數值越高，越趨向于藍色，參數值越低。

3.2.1 西區校園空間結構：街巷制

在校園全局軸線整合度和選擇度方面，西區北面的宿舍區中間軸線的整合度和選擇度較高，形成了“中心街”的布局形式，并作為核心空間控制整個宿舍區（圖3，4）。通過實地調研得知，“中心街”人流聚集，中心性很強。南側教學區有兩條整合度和選擇度很高的南北軸線，一條位于東面的邊界處，一條位于中間偏西側，形成了兩條主街；另有四條東西走向的軸線參數值也較高，但低于上述兩條南北軸線，形成次街。四條東西軸線將兩條南北軸線串聯，形成教學區的空間骨架控制著該區域。實地調研得知，上述兩條南北軸線是宿舍區通往教學區的兩條主要道路，人流量較大。另外，在宿舍區和教學區的交界處有一條東西走向的軸線，整合度和選擇度都很高。這條軸線對應的道路連接著西區的次入口，附近匯集了食堂、羽毛球館、健身中心、超市、商業店鋪、快遞收發站以及校車?？空军c等功能空間，人流往來頻繁，形成了一個繁華的公共活動中心，是宿舍區和教學區的重要連接和過渡空間。西區校園與城市街巷生成的方格網非常類似，是“街巷制”的空間結構。

1 校園總平面圖

2 重點研究區域及其空間骨架

3 校園全局軸線整合度

4 校園全局軸線選擇度

5 西區校園凸空間整合度

6 西區校園凸空間選擇度

7 西區校園宿舍區視域整合度

8 西區校園宿舍區Agent 人流模擬

9 東區校園南側區域視域整合度

10 東區校園南側區域Agent 人流模擬

11 東區校園凸空間整合度

12 東區校園凸空間選擇度

在西區校園凸空間整合度和選擇度方面，教學區兩個南北走向的主街參數值很高，宿舍區“中心街”的參數值也較高。這個計算結果進一步驗證了前面的軸線計算結果。而西區校園學生宿舍區視域整合度的計算結果和Agent人流模擬也愈加說明了“中心街”這一形制（圖5～8）。

3.2.2 東區校園空間結構：放射狀

在東區校園凸空間整合度和選擇度方面，數據顯示食堂周圍的區域參數值很高，以食堂前廣場為中心，呈放射狀聯系著北側教學區、西側教學區和東側宿舍區。這種空間結構和放射狀的城市空間結構非常類似。而食堂以南區域視域整合度的計算結果和Agent人流模擬也進一步驗證了東區校園放射狀的空間結構（圖9～12），食堂前廣場起到了城市中心廣場的作用，從校園空間角度看，是東區校園的核心。

3.3 空間句法分析結果與初始規劃的對比研究

初始規劃的空間結構是設計者基于設計思想和經驗而進行的設計實踐，但由于空間演化是一個持續的過程，并且空間系統具有復雜性，因此實際的空間結構往往與初始的人為規劃之間存在著一定的差異，空間句法為分析兩者間的差異及產生原因提供了手段。

3.3.1 西區校園的對比研究

空間句法分析得出的空間結構與初始規劃的空間結構基本一致。教學區中間的主街連接著學生宿舍區的“中心街”，南北貫通，形成了初始規劃的次軸線。實地調研發現，該軸線所經區域正是學生通行和校園活動最集中的區域。在平時上下課時間段，通行人數最多；在周末，校園的社團活動也都在附近。初始規劃的軸線形成了連貫的空間序列，促成了人的活動在空間中的聚集。

3.3.2 東區校園的對比研究

通過空間句法計算和實地調研發現，東區并沒有像西區一樣形成初始規劃的軸線空間結構，而是圍繞食堂前廣場放射狀地發展。究其原因，一方面是原有基地坡地較多，設計過程中將其保留并加以利用，形成了現狀的坡地景觀，而這些景觀都是成片存在，尤其在教學區和宿舍區之間的過渡區域，形成了大片的塊狀綠地，這個位置也是初始規劃的軸線位置所在，綠地的片狀分布使得東區校園沒有形成中心性很強的軸線；另一方面，東區校園的學生宿舍區、教學區和食堂三個主要功能區塊是圍合布局，這使得使用者的行進流線為環形，圍繞的中心為三個功能區塊之間的區域（食堂前廣場），這也驗證了前面的分析結果。從空間角度看，食堂前廣場具有明顯的向心性。

3.3.3 校園邊界道路的對比研究

在空間句法的計算中，兩個校區的邊界道路軸線整合度都很高，但實地調研中這些校園的邊界區域并沒有形成明顯的人流和公共活動的聚集。究其原因，校園的邊界道路與兩個校區之間的城市干道京加路相連，京加路是整個地塊區域的主要道路，便捷度很高，計算出的整合度也很高，而與之直接相連的校園邊界道路僅僅增加了一個拓撲深度，因此便捷度也較高，計算出的整合度也較高。這種區域的主要道路和與之直接相連的道路具有高整合度的現象在很多城市分析的案例中都會出現，被稱為“條帶效應”[5]。

3.4 空間句法分析結果與現狀的差異研究

經分析可知，空間句法的分析結果總體上和校園空間的現狀相符，但二者仍存在差異。整合度是空間句法中的一個核心參數，因此以下以整合度為例，研究空間句法分析結果與校園空間現狀的差異。

整合度是基于空間節點之間的連接而定義的一個數學概念，用以表示空間的可達性，因此空間句法更側重于表達空間中是否產生了人和活動的聚集。而實際情況中，空間是否產生了聚集效應不但與空間的整合度有關，還與空間的功能模式、使用者的類別、空間中是否有吸引人流的要素等多方因素相關，這也體現了空間系統的復雜性。因此，整合度所定義的可達性并不能完全等同于空間實際的可達性。例如，在校園邊界道路的分析中，空間句法的計算整合度與實際情況存在明顯差異。整合度需要進一步加權其他影響空間性質的因素，如空間的功能、吸引力等。

空間句法作為一種理論和研究方法，建立的前提是對真實世界的抽象和簡化，目的是實現對真實世界的最大化模擬。因此，空間句法的運用是對真實世界的一種無限趨近的表達，但非等同。這是設計者在使用空間句法時必須要認識到的。

4 結語

本文研究的中國科學院大學雁棲湖校區地處城市的新建開發區，是個年輕的校園，后續隨著校園自身和周圍城市區域的不斷發展，校園與外界環境的物質、能量和信息交換會越發頻繁，空間系統內部的相互作用也會越來越復雜，這是校園空間系統由簡單到復雜的演化過程。希望本文的研究結果能為校園未來的規劃和發展提供有益的幫助。

空間句法將空間的研究從定性分析拓展到了定量分析，并提出了量化的方法，有效地實現了對空間發展的分析和預測，同時也為設計者提供了一種新的設計思維模式，使設計者能從不同的視角思考建筑和城市問題。但空間句法的分析方法畢竟是一種抽象的邏輯算法，而空間結構所展現的社會結構是具體的，正如前文所述，空間句法的運用是無限趨近地模擬真實社會，卻無法完全等同，因此其分析結果存在著一定的片面性，這也是空間句法計算方法的的局限性。所以，設計者應該正確運用這一手段，既要尊重空間的發展規律，也要及時干預和把控，將人的設計這只“看得見的手”和空間的內在邏輯這只“看不見的手”科學合理地統一。