基于空間句法的校園交通空間分析
——以鄭州大學主校區為例

文／郭鵬宇 鄭州大學建筑學院 碩士研究生

引言

空間句法理論最早開始于20 世紀70 年代末，由英國倫敦大學建筑與城市形態學的比爾·希利爾（Bill Hillier）教授提出[1]。空間句法研究對象主要為空間構型，將物質城市作為主導的分析對象，利用語言學名詞句法表示空間關系，同時為空間布局和社會現象提供了連接紐帶。空間句法為管理規劃者、發掘現有設計存在的問題，可在設計階段將空間配置與交通網絡實現最大化利用。近年來空間句法理論應用到國內外實際工程項目中的實踐逐漸增多，同時也在一定程度上避免了傳統城市建筑設計中設計師的主觀因素。

鄭州大學主校區地處河南省鄭州市高新區，學生及教職工數量位列全國前茅。校園人均使用面積較少，公共設施分布不均，部分交通道路存在周期擁堵以及道路等級分配不合理等問題。良好的校園交通環境可以提供優質的學習條件。文章運用空間句法軸線分析中的連接值、控制度、深度值、整合度、智能度等分析，發掘校園道路空間問題并提出改造建議。

1 研究范圍及研究步驟

1.1 研究范圍

研究范圍位于鄭州大學主校區（圖1），總占地面積約3.23km2。校園規劃分區明確（圖2），主要功能分區由文、理、工、醫四個教學組團，行政管理中心，圖書館，啟明、元和、五星廣場，南北體育場，核心教學區，后山，眉湖，松、荷、柳、菊四個宿舍區等組成。

圖1 鄭州大學主校區場地范圍（圖片來源：作者自繪）

圖2 鄭州大學主校區分區平面圖（圖片來源：作者改繪）

1.2 研究步驟

首先對鄭州大學校園環境進行實地調研并發掘問題，再從百度地圖軟件提取鄭州大學主校區衛星影像，然后運用拓撲學原理在Autocad2019 版本中描繪鄭州大學校園路網，再導入Depthmap10 軟件，采用軸線模型并進行變量值、整合度以及空間智能度等分析，最后提出相應具體的改造措施。

2 鄭州大學主校區路網空間結構分析

經前期調研分析發現，鄭州大學主校區由于在校學生數量龐大，平時通勤及飯點人流量較多，經常會出現擁擠、人車混流、通行速度緩慢以及校園設施利用率低下等問題。天健大道和厚德大道作為主要的交通干道，平日人流量存在周期性浮動，高峰期容易發生擁堵和行人穿行現象；河園路為東西最外環主路，除就餐時間點和快遞收發處人員較多外，道路南北鮮有人員通行；毓秀路與鐘靈路設置了路障只允許行人通行，造成了不熟悉道路環境的機動車主被迫繞道進而侵占其他道路；聚英園餐廳入口道路在就餐高峰期存在較為嚴重的交通擁堵情況，非機動車大量占用步行道，雖有地面標識提示禁止停放車輛，但仍有違規停放現象存在；校園北部寢室人口數量明顯比南部少，空間配置不夠均衡；工科園區與宿舍距離過遠等問題。

為實驗需要，現將鄭州大學主校區根據使用功能分為25 個區域（圖3）：松、菊、荷、柳四個住宿生活區；南核、北核、中核、文、理、工、醫科七個教學區；南北操場以及中部體育館三個運動區；圖書館區；后山、眉湖、松林櫻花林及綠化地區；行管中心；國際交流中心以及音樂廳區；五星廣場、元和廣場以及啟明廣場區。

圖3 鄭州大學主校區拓撲圖（圖片來源：作者自繪）

3 變量值分析

3.1 連接值分析

連接值為某節點與另一節點臨接的節點個數，其數值與滲透性呈正相關，即連接值越高越能體現出該道路與其相連的其他道路的滲透性越好[2]。在功能節點分區中眉湖連接值為9；松林櫻花林為7；柳園生活區、元和廣場、理科園、后山為6；五星廣場、工科園、南核教學區、文科園為5；行管中心、荷園生活區、中核教學區、圖書館、北核教學區、菊園生活區、綠化地為4；音樂廳、啟明廣場、體育館、松園生活區、北體育場、醫科園為3；風雨操場、國際學術交流中心連接值為2。

3.2 控制度分析

控制度表明節點之間相互控制的程度，用來度量某空間與之相鄰空間進入該空間的難易程度，與該節點相連的所有節點的連接值的倒數之和即為控制值。根據空間句法控制度公式：

其中Ki為所求控制值；k 表示與節點i 相接的節點個數；Cj表示與節點i 相鄰節點j 的連接值[3]。可以得出25 個片區具體控制度（表1）。可見，眉湖控制度（2.09）最高，柳園生活區(1.68)、后山（1.61）次之，國際學術交流中心控制度（0.4）最低，這與實際體驗一致，即眉湖最易到達，國際學術交流中心最不易到達。

表1 空間句法連接值與控制度（表格來源：作者自繪）

3.3 深度值分析

深度值反映了空間的可達性，具體為從某一空間到另一空間需要穿越的空間數量，即相鄰兩個節點之間的拓撲距離為一步，深度值體現出空間或道路的吸引力。深度值越高的道路可達性則越低，整合度也就越低，反之亦然。對于25 個功能分區，根據空間句法深度值公式：

其中MD 為所求深度值；n 表示節點個數。

根據公式：

其中D 為節點i 與節點j 之間最少步數[4]。

根據公式求得各區塊深度值（表2），其中工科園深度值最高（3.83），風雨操場次之（3.46），而眉湖和松林櫻花林深度值最低（1.88），全校園總深度值之和為66.56，平均深度值為2.66，全校平均深度值處于中度水平。

表2 空間句法連接值與深度值（表格來源：作者自繪）

3.4 整合度分析

整合度指系統中從任意空間到其他所有空間的標準化距離，衡量了一個空間吸引到達交通的潛力。整合度越高的空間可達性也越高，若全局整合度平均值小于1，則可達性不高，空間聚集性較低。整合度較高的區域空間深度值低，空間拓撲關系清晰簡約，反之則越高越復雜[5]。通過Depthmap10 軟件計算整合度（圖4），圖中紅、橙、黃等暖色調表示整合度相對較高的道路，藍、紫等冷色調表示整合度相對較低的道路。鄭州大學主校區最高全局整合度為2.82，最低為0.8。道路層面的最高整合度位于河園路（2.76）與泊月路（2.67），春華路（2.61）、秋實路（2.54）次之。整合度較高區域大部分分布在校園主干道，也印證了調研過程中該區域除河園路外的其他交通道路流量較大，并且由于該區域的道路機動車停車位較多，平時機動車通行頻率也較高；與前期調研不同的是，具有潮汐效應的天健大道（2.09）和厚德大道（2.1）整合度處于居中偏高水平，低于泊月路（2.67）。另外春華路實際交通量要低于天健大道和厚德大道，平日行人通量屈指可數，但在整合度圖中顯示為較高水平。大部分分區內部道路網的交通水平顯示為較低水平，生活園區中柳園與荷園整合度整體高于菊園和松園，與實際體驗相符；圖中顯示四個生活園區整合度為相對中等偏低水平，柳園和荷園整合度相對較菊園松園較高，宿舍院區道路平均整合度低于厚德大道，但實際中四個園區道路內人流量高于天健大道和厚德大道；在教學區中，醫學院整合度低于文、理、工三區，這與調研一致，而文理區又高于工科區；在圖中文理區整合度為中度水平，但實際文理區行人量處于較多水平，可能原因與其毗鄰南北核心教學區和校圖書館有關，文理園區起到了一定交通作用；體育館整合度處于綠色和青色中下級別，與調研結果一致，筆者考慮可能與體育館平時不開放、學生運動意識薄弱、建筑體量龐大產生的疏遠感、周邊便利服務設施較少有關，行人更多以過路為主要目的；南北體育場亦存在潮汐效應，晚上鍛煉的人數最多，白天則相對較少，在圖中為中度水平；后山整合度為相對較低水平，眉湖、櫻花林整合度為相對中上水平，由于眉湖和櫻花林景觀視線開闊、設計手法優秀，吸引了校內外人員拍照駐留，在實際體驗中可歸納為較高水平，另外眉湖由于距核心教學區較近，為學生上課必經之路，行人通量較大，在上課高峰期會產生擁堵現象，厚德大道的車輛經過此地不得不減速讓行。校園主干道位于學校主要交通位置上，平日承擔交通流任務，然而一些宿舍前小路數量較多，學生存在就近繞路現象，也起到了分流作用，實際體驗人流較多，但在整合度圖中水平偏低。

圖4 空間句法整合度圖（圖片來源：作者自繪）

3.5 空間智能度分析

根據全局與局部整合度散點圖分析，全局整合度與局部整合度之間的聯系表明了整體空間的協同度。協同度越高，則空間或道路關系越簡單，空間也就越容易被人認知[5]。根據擬合度R2＝0.87（圖5）和R2＝0.99（圖6）所示，兩者的R2均大于0.7，說明擬合度高度吻合，并且散點隨x 的坐標增大而愈發擬合該直線，表明了鄭州大學主校區可理解度較高，校園的道路結構較為簡單，并且差異較小，可達性較高。

圖5 空間句法散點圖Integration Rn-R3（圖片來源：作者自繪）

圖6 空間句法散點圖Integration Rn-R11（圖片來源：作者自繪）

4 鄭州大學主校區路網空間分析及改善

通過整合度圖得出校園部分區域聯系薄弱，并且河園東路與河園西路交通差異不明顯，但實際河園東路交通流量遠低于河園西路。柳園與荷園平日學生數量較多，道路規劃擁擠，整合度雖高于菊園、松園，但應當考慮提供更加寬闊的道路分流，加大路邊非機動車位數，增加步行提示牌，設置專人或信號系統指揮交通。在前期調研中，校園行政樓南部與五星廣場由于規劃過于龐大而交通流量較少，但在分析圖中顯示行政樓北部的泊月路整合度較高（2.65），則應增大該道路等級，同時增加停車位數，減少對其他功能區停車位的需求。校園北部居住人員較少而南部相反，可適當調整宿舍人員分配結構，加大菊園、松園的住宿量。取消鐘靈路、毓秀路路障，允許非機動車通行并禁止機動車通行。調整學校后勤布局，增加人流潮汐效應明顯地點的食堂前道路寬度和快遞點數量，以起到分流作用。開放學校北門，將蓮花街業態引入校園，為東門、南門分擔人流。西門距離西四環過近，出于安全考慮可以作為物資、快遞等入口，同時限制學生出行。眉湖由于連接值為9，是全局最高，加之為平日學生上下課必經之地且環境較好、行人數量較多，應增加步行路徑寬度，減少路徑轉彎次數，并做好安全保障，防止人員落水。對于行人較多產生的小路要合理再規劃，減少對環境綠植的破壞。對于偏僻處增加監控設施，例如國際交流中心附近，保障師生安全。

結語

文章研究目的在于改善鄭州大學主校區交通現狀，并利用空間句法，結合實地調研方法將校園空間配置與交通網絡進行分析研究，并提出相應改造措施，為校園管理規劃提供一定的理論依據。但空間句法理論也具有一定的局限性，人員具體活動行為可能較大受通行距離、道路熟悉程度、轉彎次數、設施服務程度、景觀水平等影響，因此實際狀況與分析圖有差異。本研究同樣印證了該局限。具體主要有三點：

（1）忽略了非物質因子影響。空間句法理論過多強調空間的拓撲關系與人的空間活動，但忽略了人主觀行為以及實際環境、文化、周期活動等對人出行的影響。例如，河園東路與河園西路雖然可達性處于較高水平，但實際人流量比上課時期教學組團區和就餐時期的宿舍園區少。

（2）軸線模型的繪制精確度難保障。軸線模型的繪制根據繪制人不同，會產生不可避免的誤差，這些誤差是難以消除的。另外由于不同人對研究地塊理解和熟悉程度不同，也會導致繪制的結果不一致。

（3）立體空間的限制。由于空間句法理論依托于平面圖形以及地圖繪制，所以對于三維空間結構，例如立交橋或地鐵站則無法表示，但在實際中這些因子不可忽略。