促進(jìn)學(xué)術(shù)信息偶遇的大學(xué)校園空間布局仿真量化研究

鄧巧明，趙思

1 偶遇學(xué)術(shù)信息有利于激發(fā)跨學(xué)科交流合作與創(chuàng)新

知識經(jīng)濟(jì)時代，大學(xué)作為國家知識創(chuàng)新的主要力量，肩負(fù)跨學(xué)科創(chuàng)新的重要使命，大學(xué)校園的空間布局與形態(tài)對于激發(fā)和孕育跨學(xué)科創(chuàng)新有著重要的影響。以往研究與實(shí)踐更多關(guān)注環(huán)境空間對人與人相遇交流互動的影響[1-4]，這種人與人相遇交流溝通的前提是已具有一定的社會關(guān)系。根據(jù)筆者對大學(xué)校園公共交往空間使用情況的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，發(fā)生交往行為的主體都是原本就互相認(rèn)識的同事和師生[5]，對于不同學(xué)科、也鮮少有機(jī)會認(rèn)識的師生，即使是在精心設(shè)計(jì)的交往空間相遇，也幾乎不會與陌生人在這里交流互動。

不同的校園空間布局會帶來不同的步行路徑，為師生們提供了一種在日常活動中了解其他學(xué)科科研信息的重要渠道。本研究基于促進(jìn)“學(xué)術(shù)信息偶遇”視角研究環(huán)境空間與創(chuàng)新的關(guān)系，運(yùn)用仿真模擬的研究方法，量化對比不同的校園空間布局對師生日常步行路徑與偶遇學(xué)術(shù)信息效率的影響。

2 構(gòu)建關(guān)聯(lián)校園空間布局特征與偶遇學(xué)術(shù)信息潛力的仿真模型

2.1 建立大學(xué)校園師生日常步行系統(tǒng)交通仿真模型

運(yùn)用GAMA（GIS &Agent-based Modeling Architecture）代理建模與仿真平臺構(gòu)建多智能體模型，模擬和量化校園內(nèi)師生的日常出行活動與跨學(xué)科學(xué)術(shù)信息偶遇評估值。

（1）采集行為數(shù)據(jù)

研究借助騰訊宜出行熱力圖獲取華南理工大學(xué)校園人群實(shí)時分布數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS 核密度分析校園建筑人群活躍度分布，以及校園內(nèi)各時段人群活動分布情況。通過問卷調(diào)查師生對科研建筑內(nèi)各功能空間的使用行為習(xí)慣，獲得師生對公共空間的使用意愿、使用類型、使用時間等信息[6]。

2 校園道路總?cè)肆髁糠植?/p>

3 科研空間的跨學(xué)科人流分布（原方案）

4 優(yōu)化牽引功能位置的跨學(xué)科人流分布

5 提高學(xué)院空間連接度的跨學(xué)科人流分布

6 復(fù)合化優(yōu)化調(diào)整的跨學(xué)科人流分布

（2）設(shè)計(jì)代理族

代理族是具有共同屬性和行為規(guī)則的一類代理，校園仿真模型中主要設(shè)置5 類代理族：建筑族、房間族、入口族、道路族、人群族。

（3）制定調(diào)度信息與行為規(guī)則

結(jié)合采集的行為數(shù)據(jù)與學(xué)校作息時間表，為人群族制定調(diào)度信息與行為規(guī)則。人群族根據(jù)不同時間段內(nèi)各類活動發(fā)生的概率，為行人代理隨機(jī)安排全天的活動計(jì)劃，代理人依據(jù)最短路徑原則前往相應(yīng)活動地點(diǎn)。

2.2 提出量化校園空間與偶遇其他學(xué)科學(xué)術(shù)信息效率的指標(biāo)與計(jì)算公式

研究選取人流量、人流多樣性、展示面長度、展示系數(shù)4 個關(guān)聯(lián)指標(biāo)構(gòu)建跨學(xué)科學(xué)術(shù)信息偶遇評估值計(jì)算公式（如下）。即科研樓中跨學(xué)科人流量越大、人流的學(xué)科背景越多樣、師生經(jīng)過的學(xué)術(shù)信息展示面長度越長、展示媒介越豐富，對跨學(xué)科學(xué)術(shù)信息偶遇的促進(jìn)作用就會越顯著（圖1）。

qi:某時間段內(nèi)科研空間交通—展示復(fù)合空間i 的人流量；

di:某時間段內(nèi)科研空間交通—展示復(fù)合空間i 的人流學(xué)科多樣性；

li:科研空間交通—展示復(fù)合空間i 中展示面的長度；

λi:科研空間交通—展示復(fù)合空間i 中展示面的數(shù)量；

δi:科研空間交通—展示復(fù)合空間i 中單位長度展示效果系數(shù)。

3 基于仿真模擬的校園空間布局優(yōu)化研究

以西交利物浦大學(xué)太倉校區(qū)的中標(biāo)方案為例進(jìn)行仿真建模，模擬結(jié)果顯示校園主要人流集中在生活區(qū)與學(xué)研區(qū)的過渡區(qū)域（圖2），從西北側(cè)向東南側(cè)逐步減少。位于校園西北側(cè)且附近有食堂、體育館等公共設(shè)施的學(xué)院樓室內(nèi)人流量較大，且有大量的其他學(xué)院的經(jīng)過性人流，而遠(yuǎn)離生活區(qū)和公共設(shè)施的其他幾個學(xué)院的跨學(xué)科人流相對較少，盡端區(qū)域往往只有本學(xué)院的師生前往（圖3）。

3.1 優(yōu)化牽引功能分布

為牽引人流穿過其他學(xué)院樓，優(yōu)化方案中將部分共享功能如報(bào)告廳、輕餐飲等布置在各學(xué)院樓盡端，替代原設(shè)計(jì)中的本學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。模擬結(jié)果表明（圖4、表1），各學(xué)院樓條形盡端區(qū)域均產(chǎn)生了跨學(xué)科人流，總體學(xué)術(shù)信息偶遇評估值明顯提高，提升了師生日常活動中了解其他學(xué)科信息的潛力。

表1 方案調(diào)整前后的跨學(xué)科學(xué)術(shù)信息偶遇評估值

3.2 提高各學(xué)院空間連接度

太倉校區(qū)方案中U 型學(xué)院樓中間通過設(shè)有共享功能的圓環(huán)連為整體，但學(xué)院樓盡端彼此之間的空間聯(lián)系較少，這也會導(dǎo)致跨學(xué)科人流的減少。優(yōu)化方案中通過連廊將各學(xué)院樓盡端相連，以提高各學(xué)院空間的連接度。優(yōu)化后大部分學(xué)院內(nèi)的跨學(xué)科人流量均有增長，整體學(xué)術(shù)信息偶遇評估值有所提高（圖5、表1）。提高各學(xué)院空間連接度可以豐富日常路徑選擇，提升了師生穿越其他學(xué)院科研空間的可能性。

3.3 復(fù)合化優(yōu)化調(diào)整

將上述兩種優(yōu)化方法綜合運(yùn)用，在較少跨學(xué)科人流去到的學(xué)院樓盡端設(shè)置共享功能，同時通過加設(shè)連廊提高各學(xué)院空間連接度，優(yōu)化后模擬結(jié)果顯示（圖6、表1），校園總體學(xué)術(shù)信息偶遇評估值得到進(jìn)一步提高。

4 結(jié)語

本研究從促進(jìn)學(xué)術(shù)信息偶遇的全新視角出發(fā)，探討有利于促進(jìn)跨學(xué)科交流合作的大學(xué)校園空間布局。通過構(gòu)建校園行人仿真模型可以對比研究不同校園空間布局對各科研空間跨學(xué)科人流分布與學(xué)術(shù)信息偶遇效率的影響，為孕育創(chuàng)新的大學(xué)校園規(guī)劃設(shè)計(jì)提供新的思路與方法。