空間句法分析在城市路網(wǎng)規(guī)劃中的運(yùn)用

楊林紅,石曉娜

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院,四川成都 610031)

1 空間句法基本理論

1.1 空間句法的概念

空間句法是英國(guó)倫敦大學(xué)巴格特建筑學(xué)院的比爾·希列爾(BillHillier)教授于上世紀(jì) 80年代創(chuàng)立的一套可用于城市空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)分析的技術(shù)。空間句法理論是一種通過(guò)對(duì)建筑、社區(qū)及城市體系的空間結(jié)構(gòu)的定量化描述,來(lái)研究空間組織與人類(lèi)社會(huì)之間關(guān)系的理論和方法。它從自由空間本身出發(fā),解釋了城市體系內(nèi)空間形態(tài)、交通網(wǎng)絡(luò)、人流、車(chē)流和社區(qū)文化等諸多現(xiàn)象,并有引出更多頗有見(jiàn)地的新思路與新突破的趨勢(shì)?？臻g句法理論、方法、實(shí)證等的研究成為國(guó)際地理學(xué)、建筑學(xué)、規(guī)劃學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。

1.2 空間句法的基本原則

任何一個(gè)城市系統(tǒng)都是由兩部分組成:閉合空間和自由空間。閉合空間主要是建筑物,而自由空間是指由空間物體隔開(kāi)的、人可以在其中自由活動(dòng)的空間。自由空間具有連續(xù)性特征,即從任何一點(diǎn)出發(fā)可以到達(dá)空間的任何其他點(diǎn)。對(duì)空間句法而言,自由空間是一個(gè)非常重要的概念,有時(shí)又叫開(kāi)空間。空間句法著眼于自由空間的表示。

空間句法的基本原則是空間分割,根據(jù)城市的自由空間情況,空間分割有 3種基本方法:凸多邊形法、軸線(xiàn)法、視區(qū)分割法。

凸多邊形法——對(duì)于建筑內(nèi)部房間或者走道的布局一般采用這種方法。它針對(duì)開(kāi)空間呈現(xiàn)非線(xiàn)形情況,對(duì)于呈現(xiàn)凸多邊形房間、走道研究刻畫(huà)準(zhǔn)確,但是對(duì)于城市層面的研究不適用(圖 1)。

圖1 凸多邊法

軸線(xiàn)法——首先畫(huà)一條最長(zhǎng)的軸線(xiàn)來(lái)代表一條街道,然后畫(huà)第二長(zhǎng)的軸線(xiàn)與第一條相交,直至整個(gè)自由空間或者街道網(wǎng)由一系列軸線(xiàn)連接,所成的軸線(xiàn)圖基本上是由最少數(shù)目的最長(zhǎng)直線(xiàn)組成。這種方法多用于建筑或者比較密集的建筑群體或應(yīng)用于城市層面的分析(圖 2)。

圖2 軸線(xiàn)法

視區(qū)分割法——即在大尺度歐氏三維空間 E 3,對(duì)其中的每一點(diǎn) x,相應(yīng)的視區(qū)V x是由所有從該點(diǎn)可視的點(diǎn)的集合構(gòu)成,即視區(qū)分割法。目前視區(qū)分割相對(duì)來(lái)看處于理論探索階段。

2 空間句法的數(shù)理模型

根據(jù)空間分割方法,空間句法可以導(dǎo)出相應(yīng)的連接圖,從連接圖可以導(dǎo)出一系列的形態(tài)分析變量。空間句法模型主要有以下幾個(gè)形態(tài)變量:連接度、控制度、深度值、整合度。

2.1 連接度(Connectivity)

連接度 Ci,計(jì)算公式為 Ci=k,

式中 k是與第 i個(gè)結(jié)點(diǎn)相連的結(jié)點(diǎn)數(shù),相應(yīng)的 Ci表征與第 i個(gè)部分空間相交的其它部分空間數(shù)。Ci的計(jì)算較為方便,將交通網(wǎng)絡(luò)通過(guò)空間分割到連接圖,從連接圖可直接讀出。在實(shí)際空間系統(tǒng)中,某個(gè)空間的連接值越高,則表示其空間滲透性越好。

2.2 控制值(Control)

式中k是與第i個(gè)結(jié)點(diǎn)的直接相連的結(jié)點(diǎn)數(shù);Cj是第 j個(gè)結(jié)點(diǎn)的連接值,Ctrl i表征一個(gè)空間對(duì)與之相交空間的控制程度,從某種程度上反映一個(gè)空間對(duì)其周?chē)臻g的影響程度。

2.3 平均深度值(Depth)

式中 dij是連接圖上任意兩點(diǎn)的最短距離,表示區(qū)域內(nèi)總深度;M Di表征某一結(jié)點(diǎn)距其它所有結(jié)點(diǎn)的最短距離。

2.4 整合度(Integration)

整合度RAi、RRAi, 計(jì)算公式分別為,計(jì)算公式分別為

式中Dn=2n{log2[(n+2)/3-1]+1}/[(n-1)(n-2)],是用來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化集整合度值的,根據(jù)所考慮結(jié)點(diǎn)情況,整合度可以表征一個(gè)空間與局部空間或整體空間的關(guān)系;整合度越高可達(dá)性越高。通過(guò)對(duì)城市街道網(wǎng)絡(luò)整合度的分析達(dá)到對(duì)城市路網(wǎng)可達(dá)性的分析。

3 空間句法在城市路網(wǎng)規(guī)劃中的運(yùn)用

3.1 空間句法分析的原理流程

3.2 空間句法軟件

目前, 可用來(lái)實(shí)現(xiàn)空間句法的軟件主要有基于Macintosh的非GIS平臺(tái)的Axman, 基于Mapinfo軟件的confeego插件以及基于GIS平臺(tái)Arcview下用宏語(yǔ)言Avenne開(kāi)發(fā)的副本“ Axwoman” , 本次采用的是最后一種。計(jì)算結(jié)果顯示在View窗口中, 按整合度值的不同, 從大到小用從紅到黃再到綠最后到藍(lán)的顏色序列表示。

3.3 空間句法分析在遂寧市城市道路網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

空間句法分析在路網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用主要是通過(guò)對(duì)不同路網(wǎng)(現(xiàn)狀、規(guī)劃)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),從而對(duì)路網(wǎng)規(guī)劃提出建議而實(shí)現(xiàn)的。

圖3 遂寧市現(xiàn)狀空間句法可達(dá)性分析

首先,用空間句法對(duì)遂寧市現(xiàn)狀城市空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合度分析。繪制現(xiàn)狀軸線(xiàn)地圖時(shí)主要根據(jù)道路網(wǎng)(主干道,次干道和部分支路)來(lái)進(jìn)行,接著在Arcview計(jì)算,結(jié)果主要以圖片的形式表達(dá)如圖 3。在此主要對(duì)整合度進(jìn)行分析,整合度越高可達(dá)性越好。圖中顯示整合度最高的路段是遂州路、濱江北路、凱旋路、和平路和涪江三橋;整合度較高的有西山北路、渠河路、開(kāi)善東路、濱河路、涪江二橋等。這些路段具有較高整合度其可達(dá)性也越好,聚集的交通流量越大。這與我們做的現(xiàn)狀交通流量調(diào)查很吻合。遂寧市交通流多集中在涪江二橋和涪江三橋之間的老城區(qū)的三條主要道路上,這也與其帶形城市形態(tài)相符。

接著,用相同的方法對(duì)遂寧市總體規(guī)劃路網(wǎng)(快速干道、主干道、次干道和部分支路)進(jìn)行了分析,結(jié)果如圖 4。圖中顯示整合度最高的路段仍然是城區(qū)內(nèi)部各主要道路以及渠河路、濱河路、南津路、開(kāi)善東路、涪江二橋等。城市交通流也集中于這些路段。以南北向的遂州路以及其延長(zhǎng)線(xiàn)、東平路及其延長(zhǎng)線(xiàn),東西向涪江二橋及開(kāi)善東路、涪江三橋及明月路形成的井字形路網(wǎng)交通最集中被稱(chēng)為集成核,這些集成核不僅是聯(lián)系城市中心和周邊各個(gè)地區(qū)的紐帶,而且也是城市內(nèi)部人類(lèi)活動(dòng)最為活躍的地帶,但同時(shí)也是容易形成交通蜂腰的地方。

最后,通過(guò)運(yùn)用空間句法對(duì)現(xiàn)狀及總體規(guī)劃路網(wǎng)的分析,可以看出遂寧市交通路網(wǎng)中存在的一些問(wèn)題。由于涪江對(duì)于城市交通的阻礙作用,城市向東拓展,涪江二橋和涪江三橋交通壓力巨大,容易形成交通擁堵點(diǎn)。中央商務(wù)區(qū)遂州路上步行街的建成,其位于老城區(qū)的集成核上容易聚集人流,但對(duì)于交通的影響也比較大。城市空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是帶狀組團(tuán)式,但組團(tuán)間聯(lián)系還比較薄弱。

圖4 遂寧市總規(guī)空間句法可達(dá)性分析

對(duì)于交通路網(wǎng)存在的問(wèn)題我們提出了以下幾點(diǎn)建議:(1)注意老城區(qū)內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)的改善與交通協(xié)調(diào)管制。(2)利用成南鐵路改線(xiàn)后鐵路橋的功能轉(zhuǎn)換(作為非機(jī)動(dòng)車(chē)和人行橋);考慮連接貓兒洲橋梁的建設(shè),提高跨江交通的通達(dá)能力。(3)城市空間結(jié)構(gòu)沿江呈組團(tuán)帶狀發(fā)展,宜增加城市緊湊度,增強(qiáng)組團(tuán)間主要道路的聯(lián)系。

4 結(jié) 論

空間句法以 GIS為平臺(tái),為城市交通分析提供了一種完全不同的空間新視角——基于圖論的表達(dá)方式。空間句法有較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,為我們提供了一個(gè)可信度較高的模型和迅速建構(gòu)模型的方法,一個(gè)具有最佳成本效益比的輔助設(shè)計(jì)方法。隨著該理論的發(fā)展,空間句法將會(huì)成為將感性的分析和理性的規(guī)劃分析聯(lián)系的紐帶。

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[4]遂寧市規(guī)劃局.遂寧市城市總體規(guī)劃[R]