基于空間句法的西安市歷史街區(qū)交通改善研究

王秋平, 楊 茜, 孫 皓

(1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院, 陜西 西安710055;2.中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院, 陜西 西安710065)

城市在飛速的發(fā)展，隨著城市路網(wǎng)不斷向外擴展，城市的交通重心會逐漸轉(zhuǎn)移．歷史街區(qū)作為老城區(qū)路網(wǎng)的重要組成部分，城市路網(wǎng)的演變對街區(qū)交通產(chǎn)生了很大的影響．20世紀(jì)70年代末，空間句法由Hillier首次提出，隨后廣泛應(yīng)用于城市街道布局特征等方面的分析．利用空間句法中一系列形態(tài)變量來分析不同年代西安市路網(wǎng)的空間布局，通過對城市人流、車流流量和流向的分析，總結(jié)明城墻內(nèi)歷史街區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)存在的問題，提出相應(yīng)的改善建議．

1 空間句法概念及主要變量

1.1 空間句法概念

空間句法是一種通過對包括聚落、建筑、城市在內(nèi)的人居空間結(jié)構(gòu)的量化描述，來研究空間組織與人類社會之間關(guān)系的理論和方法，也是一種基于圖論與GIS的新的描述城市空間結(jié)構(gòu)特征的計算機語言[1]．

空間句法中所指的空間，并不是歐氏幾何所描述的可用數(shù)學(xué)方法來量測的對象，而是描述以拓?fù)潢P(guān)系為代表的一種關(guān)系．空間句法關(guān)注的也非空間目標(biāo)間的實際距離，而是其通達(dá)性和關(guān)聯(lián)性[2]．它的基本原則是空間分割，根據(jù)地理事物的自由空間情況，空間分割分為 3種基本方法：軸線分析法、凸多邊形法、視區(qū)分割法[3]．主要采用軸線分析法劃分城市空間．

1.2 空間句法主要變量

(1)連接值

連接值是一局部變量，表示系統(tǒng)中與第i個單元空間相交的空間數(shù)．從認(rèn)知角度來說，它表示一個人站在每個空間里所能見到的鄰近空間的數(shù)目，連接值越高說明該空間與其他空間聯(lián)系越緊密．

(2)集成度

集成度反映了一個單元空間與系統(tǒng)中所有其他空間的集聚或離散程度．當(dāng)一個空間系統(tǒng)是集成的或集聚的時，則該系統(tǒng)中所有單元空間相距較近，彼此之間很少有障礙物影響它們的聯(lián)系；反之，則系統(tǒng)中單元空間相距較遠(yuǎn)，彼此之間有較多的障礙物影響它們的聯(lián)系[4]．全局集成度可以體現(xiàn)某一個空間相對于其他城市空間的中心性，局部集成度可以用來分析行人流量的空間分布．空間句法用顏色分級表示空間單元的集成度值．

(3)深度值

深度值指在一個空間系統(tǒng)中單元空間i到其他空間所需經(jīng)過的最小連接數(shù)．深度值并不是一個固定的量，而是隨著觀察者在城市中視點的不同、視距的由近及遠(yuǎn)、步距離的由小變大，深度值都將隨之發(fā)生變化．深度值越小，說明該空間的便捷程度越高．

2 空間句法解析西安市不同年代道路系統(tǒng)

以不同時期西安市地圖為底圖，在 CAD中繪制道路軸線圖，將道路軸線圖導(dǎo)入GIS中，并用模塊 axwoman4.0進行空間句法分析．得到空間句法分析圖中軸線的顏色由暖色到冷色，表示全局集成度和連接度由高到低，軸線顏色越接近于紅色表示該軸線的集成度較高，連接度較好；軸線顏色越接近于藍(lán)色表示該軸線的集成度較低，連接度較差．

2.1 1965年西安市道路網(wǎng)

從圖1可以看出，1965年西安市的道路網(wǎng)整體呈棋盤式布置，城墻內(nèi)道路較密集，以城墻為中心．路網(wǎng)全局集成較高的道路主要集中在城墻內(nèi)．

圖1 1965年空間句法分析圖Fig.1 The space and syntax analysis chart in 1965

20世紀(jì)60年代的西安尚處于城市發(fā)展的初級階段，人們活動的主要區(qū)域集中在明城墻內(nèi)，城墻內(nèi)道路承載的交通量較其他地區(qū)較大．由于當(dāng)時以工業(yè)發(fā)展為主，西安市工業(yè)區(qū)大多集中在城東與城西，因此，城東與城西的路網(wǎng)發(fā)展較快．以城墻為中心，城東方向的集成核主要是東西方向的長櫻路、長樂西路和咸寧路以及南北向的萬壽路和幸福路；城西方向的集成核主要為大慶路和西關(guān)正街；城南方向道路發(fā)展緩慢，集成核較城東和城西方向較低，道路主要服務(wù)于通往各文化古跡景點，如小雁塔附近友誼東路和含光路，以及通往大雁塔的雁塔路等；城北方向與其他三個方向相比，集成核最低，路網(wǎng)幾乎沒有發(fā)展．

2.2 1981年西安市道路網(wǎng)

從圖2可以看出，1981年西安市路網(wǎng)與1965年相比，城西方向的支路增多，同時加強了城西城南的道路連接，在棋盤式的路網(wǎng)格局下，逐漸轉(zhuǎn)化為 “環(huán)網(wǎng)+棋盤式”格局．1981年西安市路網(wǎng)全局集成核較高的道路與1965年相比沒有較大的變化，大慶路全局集成核較 1965年有顯著提高，集成核較高的道路新增了草灘路、豐鎬路、漢城路、友誼西路和友誼東路，城市集成核往南發(fā)展，以明城墻為中心逐漸形成環(huán)狀．人們活動頻繁區(qū)域不僅僅是明城墻內(nèi)，逐漸往城西和城南方向發(fā)展[5]．

圖2 1981年空間句法分析圖Fig.2 The space and syntax analysis chart in 1981

2.3 1995年西安市道路網(wǎng)

從圖3可以看出，1995年西安市路網(wǎng)與1981年相比，城市路網(wǎng)在 1981年的基礎(chǔ)上全面向明城墻四周輻射發(fā)展，城區(qū)西南、東南以及城北方向路網(wǎng)發(fā)展較快，城東紡織城片區(qū)支路增多．

1995年西安市路網(wǎng)集成核最高的是在1981年的基礎(chǔ)上增加了龍首北路、北關(guān)正街、太華路、長樂西路、咸寧西路、雁塔路、丈八東路、昆明路、勞動路、豐鎬西路等．可見，西安市全局集成核以明城墻和二環(huán)為中心不斷向外擴展，軸線數(shù)量顯著增多，道路的通達(dá)性有了較大的提高．圖中城南方向與城北、城東、城西方向相比多數(shù)軸線偏暖色，全局集成核相對較高，因此，1995年西安市城南片區(qū)為次中心，人們活動較其他片區(qū)頻繁，這與城南片區(qū)學(xué)校和企業(yè)較多也有一定的關(guān)系．

從1981到1995的這十四年間，西安市依據(jù)之前制定的《城市總體規(guī)劃》大力發(fā)展城市建設(shè)，路網(wǎng)以二環(huán)為基礎(chǔ)，不斷向外輻射發(fā)展．城東、城西與城南都有片區(qū)各自的商圈，將人流分散開，不再集中在城墻內(nèi)，緩解了明城墻內(nèi)道路交通的壓力．

圖3 1995年空間句法分析圖Fig.3 The space and syntax analysis chart in 1995

2.4 2013年西安市道路網(wǎng)

從圖4可以看出，2013年西安市路網(wǎng)集成核最高的道路與 1995年相比，有了很大的變化．全局集成核較高的道路不再以明城墻內(nèi)道路為主，而是分散開了[6]．圖中二環(huán)線的集成度較高，說明二環(huán)線集中了較多的車流量．

圖4 2013年空間句法分析圖Fig.4 The space and syntax analysis chart in 2013

明城墻內(nèi)道路集成核較高的仍然是幾條主要干道，包括東大街、西大街、南大街、北大街、蓮湖路、解放路與和平路．從圖中可以看出城墻東北角空間中心性明顯較高，那里正是西安市火車站的位置，吸引的人流和車流都很大，空間感知度高．

隨著市政府北遷，西安市加快了城北方向的發(fā)展，雖然路網(wǎng)發(fā)展很快，道路較多，但全局集成度高的道路不多，區(qū)域內(nèi)整體道路集成核較低，說明城北方向與整個城區(qū)的離散程度較大，相對于其他片區(qū)空間的中心性較低．城東方向與 1995年相比變化不大，2011年西安市在浐灞舉辦了世園會，世園會的舉辦帶動了浐灞地區(qū)的發(fā)展，加快了城區(qū)東北方向路網(wǎng)的建設(shè)．城南方向在 1995年的基礎(chǔ)上路網(wǎng)持續(xù)向南發(fā)展，過了南三環(huán)還有繼續(xù)向南的趨勢．城區(qū)西南方向道路集成度整體較高，這與政府大力支持西安高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的發(fā)展有很大的關(guān)聯(lián)．高新區(qū)內(nèi)的人流量與車流量都很大，人們活動較其他片區(qū)頻繁，片區(qū)空間的中心性很強．城西方向路網(wǎng)在 1995年的基礎(chǔ)上有了進一步完善，西安市政府一直致力于打造“西咸一體化”，連通西安與咸陽，加快西安的經(jīng)濟發(fā)展[7]．

3 西安市路網(wǎng)演變對歷史街區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的影響

從1965年到2013年，西安市路網(wǎng)從最初的以明城墻內(nèi)道路交通為主，逐漸以棋盤式向四周擴展形成二環(huán)，到如今整個城市形成三環(huán)以“環(huán)網(wǎng)+棋盤式”格局繼續(xù)向外擴展．

空間句法中的集成度能夠較全面的評價空間網(wǎng)絡(luò)通達(dá)狀況，也在一定程度上表明城市人流的空間分布趨勢．通過上節(jié)分析可知，最早集成核較高的道路主要集中在明城墻內(nèi)如東大街、西大街、北大街、蓮湖路、灑金橋、東木頭市、東新街、西一路、尚德路、尚勤路、尚儉路、解放路、和平路、順城南路、順城東路等．隨著城市的發(fā)展，集成度較高的道路也不斷增多，到了 2013年北關(guān)正街、紅廟坡路、長纓路、興慶路、長樂西路、咸寧西路、咸寧東路、萬壽路、幸福路、雁塔路、西影路、長安路、含光路、太白路、灃惠南路、唐延路、丈八東路、昆明路、勞動路、豐鎬西路、大慶路等道路的集成度也都較高．交通網(wǎng)絡(luò)向四周不斷輻射發(fā)展．歷史街區(qū)主要集中在明城墻內(nèi)，見圖5．

圖5 西安市明城墻內(nèi)歷史街區(qū)區(qū)位圖Fig.5 The historic district zone map within Ming City Wall in Xi'an

20世紀(jì)60年代到80年代初，城市路網(wǎng)發(fā)展較為緩慢，明城墻內(nèi)的大部分道路集成度較高，處于城市中心性最強的區(qū)域．因此，歷史街區(qū)與其周邊地區(qū)形成了很強的集聚中心，吸引了大量的人流，街區(qū)外圍道路如西大街、南大街、解放路等都是交通主干路，街區(qū)整體吸引交通量較大．90年代城市路網(wǎng)發(fā)展較快，明城墻內(nèi)的道路整體集成度降低，歷史街區(qū)的集聚性也相對減弱，大量的人流不再集中涌向城內(nèi)，歷史街區(qū)的交通壓力有所緩解．到了2013年，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，機動車大量普及，城市路網(wǎng)急速的向外擴張，明城墻內(nèi)除了幾條主干路還保持著較高的集成度，其他道路集成度普遍不高[8]．因此，歷史街區(qū)外圍道路集成度較高，但街區(qū)內(nèi)部道路集成度較低，說明歷史街區(qū)周邊地區(qū)的人流量較大，而內(nèi)部的人流量相對較小．受路網(wǎng)擴張和道路路幅受限的影響，歷史街區(qū)內(nèi)部機動車交通量不大，街區(qū)內(nèi)大部分道路逐漸不再以機動車交通為主，而是以慢行交通為主．

選取明城墻內(nèi)主干路及部分歷史街區(qū)內(nèi)道路，計算其四個時期全局集成度的T分?jǐn)?shù)值，見表1．

表1 明城墻內(nèi)部分道路不同年代T分?jǐn)?shù)值Tab.1 The T score of some roads in different years within Ming City Wall

結(jié)合之前分析結(jié)果可知，東大街、西大街、南大街、北大街、尚德路、順城南路東段的全局集成核都較高．從表1可以看出，大部分道路的T分?jǐn)?shù)值都有所增加，說明這些道路軸線全局集成度相對值在增長．明城墻內(nèi)大部分主干路及部分歷史街區(qū)內(nèi)道路仍具有較強的集聚性，很有發(fā)展?jié)摿Γ缆返耐ㄟ_(dá)性較之前有所提高，由這些道路構(gòu)成的城市主要交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性增加，能夠更好的吸引人流量與車流量．西大街、南廣濟街、順城南路西段和竹笆市的T分?jǐn)?shù)值在2013年有明顯下降，說明隨著城市的擴展明城墻內(nèi)西南片區(qū)的中心性有所下降，由西大街、南大街、順城南路西段和南廣濟街圍城的湘子廟片區(qū)地位較其他時期有些下滑，對人流的吸引力減弱．

3.1 西安市歷史街區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)存在問題

歷史街區(qū)的道路也是城市道路網(wǎng)的組成部分，因此，分析歷史街區(qū)的交通網(wǎng)絡(luò)，不能割裂城市路網(wǎng)．以 2013年西安市道路軸線空間句法分析結(jié)果為基礎(chǔ)，截取明城墻內(nèi)路網(wǎng)分析結(jié)果，見圖6．

圖6 2013年明城墻區(qū)域空間句法分析結(jié)果Fig.6 The space and syntax analysis results of Ming City Wall Regional

分析圖6可知，明城墻內(nèi)歷史街區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)存在以下問題：

(1)單一道路全局集成度較高，但周圍道路集成度很低，區(qū)域整體中心性不強．如西大街、東大街等，道路集成度較高，圖中為紅色，但其周邊道路大多為藍(lán)色，集成度很低．計算得西大街的連接值為 19，東大街為 20，說明這兩條主干路的空間連通度很高，道路的可達(dá)性很好．西大街靠近鐘樓南北兩邊分別為湘子廟歷史街區(qū)和北院門歷史街區(qū)，東大街的南邊有三學(xué)街歷史街區(qū)．這幾個歷史街區(qū)都與可達(dá)性很高的主干路相連，但對街區(qū)內(nèi)道路通達(dá)性的提高幫助不大，說明湘子廟街區(qū)和三學(xué)街街區(qū)的整體交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不均衡，不能吸引較多的人流、車流，浪費道路資源．

(2)部分所處空間位置較好的道路實際道路紅線較窄，交通狀況差．如尚勤路、尚儉路和尚德路，集成度較高，道路通達(dá)性強，空間位置很好．但實際道路寬度較窄，交通擁擠，道路交通的基礎(chǔ)設(shè)施承載能力不能適應(yīng)其實際交通需求，交通擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重．該片區(qū)靠近火車站，車流量大，雖然附近道路的連接值很高，道路可達(dá)性好，但現(xiàn)有的交通條件與理論計算不符，需要改善實際道路狀況．

(3)部分道路交通網(wǎng)絡(luò)空間位置較差，不能滿足其實際承載的交通，如南大街等．從圖中看南大街的分析結(jié)果呈黃色，表明全局集成度不高，計算得其連接值為 8，與其他主干路相比，空間句法各變量值都較低，說明從理論上講南大街的可達(dá)性與便捷程度都不高．然而，現(xiàn)實中這類道路交通流量大，與其理論值不符，說明道路交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性較差，不能達(dá)到其承載的交通流．

3.2 改善建議

根據(jù)空間句法定量分析出的結(jié)果，對西安市明城墻內(nèi)歷史街區(qū)交通改善提出以下幾點建議：

(1)對于街區(qū)內(nèi)機動車交通量較大、道路等級較高但其空間位置較差的道路，應(yīng)打通其附近的斷頭路，增加道路連接度，提高道路通達(dá)性．以南大街為例，可加強南大街兩側(cè)湘子廟片區(qū)與三學(xué)街片區(qū)中與南大街相連的支路的直接聯(lián)系，打通片區(qū)內(nèi)的斷頭路，加強片區(qū)的可達(dá)性，同時也能提高南大街的連接度與便捷程度，加強其交通條件[8]．

(2)對于重點發(fā)展的區(qū)域，應(yīng)加強其中心性，提高區(qū)域整體空間感知度．交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時需注意與通達(dá)性高的道路相連通，提高街區(qū)的便利性．以三學(xué)街歷史街區(qū)為例，街區(qū)內(nèi)有書院門、碑林等著名文化古跡旅游景點，吸引了大量的游客和本地市民，片區(qū)內(nèi)大部分街道為步行街，以慢行交通為主．可以通過提高街區(qū)外圍道路南大街、柏樹林等的集成度、深度值等，從而提高片區(qū)的空間感知度，加強街區(qū)的便捷程度．

(3)道路集成度較高的片區(qū)，具有良好的中心性，人流密度高，便捷程度也很高，具有很好的發(fā)展?jié)摿Γ畬τ谶@種片區(qū)的交通改善在保護原有的街區(qū)格局的基礎(chǔ)上主要以改善交通設(shè)施為主，細(xì)化完善道路交通設(shè)施，使之與街區(qū)整體風(fēng)貌相協(xié)調(diào)．以七賢莊歷史街區(qū)為例，該片區(qū)主要道路集成度都較高，空間感知度高，道路通達(dá)性和便捷程度較好．因此，對該街區(qū)交通改善時可以從優(yōu)化道路橫斷面各組成部分的寬度、改善慢行交通環(huán)境、加強人性化設(shè)計、細(xì)化完善道路交通設(shè)施使之與七賢莊整體歷史風(fēng)貌相協(xié)調(diào)等方面考慮．

4 結(jié)語

利用空間句法對西安市四個時期的城市道路網(wǎng)形態(tài)特征進行了研究分析，結(jié)果表明：

(1)20世紀(jì)60年代到80年代西安市明城墻內(nèi)道路網(wǎng)全局集成核較高，歷史街區(qū)與其周邊地區(qū)形成了很強的集聚中心，街區(qū)整體吸引交通量較大．

(2)20世紀(jì)90年代至2013年城市路網(wǎng)快速發(fā)展，以明城墻為中心按照“環(huán)狀+棋盤式”向外輻射擴展，明城墻內(nèi)除了幾條主干路仍保持著較高的集成度，其他道路集成度明顯降低．因此，歷史街區(qū)周邊地區(qū)人流量較大，但內(nèi)部人流量相對較?。苈肪W(wǎng)擴張和道路路幅受限的影響，街區(qū)內(nèi)道路以慢行交通為主，不再以機動車交通為主．

(3)在 2013年西安市路網(wǎng)的基礎(chǔ)上對明城墻范圍內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)進行空間句法分析，發(fā)現(xiàn)存在單一道路全局集成度較高，但周圍道路集成度很低，區(qū)域整體中心性不強；部分所處空間位置較好的道路實際道路紅線較窄，交通狀況差；部分道路交通網(wǎng)絡(luò)空間位置較差，不能滿足其實際承載的交通等問題．針對存在的問題，可以通過打通附近斷頭路；合理組織交通；改善交通設(shè)施等方法解決．

空間句法在量化研究城市道路交通網(wǎng)絡(luò)特征方面具有實用性，為路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計與分析提供了一種新的思路和方法．

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