空中庭院與半圍合式住宅感知密度的關(guān)聯(lián)性研究
——以廣州萬科峯境為例

甄穗豪

杜宏武

王 擎*

人口持續(xù)增長、社會資本集中、建筑技術(shù)進步以及隨之而來的城市密集化影響著城市生活日常交流的場所與方式[1]?？罩型ピ菏浅鞘薪煌臻g在垂直向度上的延伸，無論是勒·柯布西耶馬賽公寓中的屋頂公園，還是新加坡達士嶺組屋的空中公園，其物質(zhì)環(huán)境的建造都力圖滿足和拓展人們休憩活動與精神恢復的需求[2]。當前緊湊型城市的發(fā)展使空中庭院這類具備功能復合型潛力的空間萌生出越來越契合高密度狀態(tài)的現(xiàn)實作用，它所帶來的高空視野、生態(tài)補償以及環(huán)境感知等正面價值將空間補償?shù)谋粍映梢蜣D(zhuǎn)化為主動發(fā)展的有利條件[3]。

空中庭院作為當今城市人居的一部分，為個體和人群提供休憩空間，并給空間、社會、經(jīng)濟、環(huán)境、技術(shù)和文化帶來益處與貢獻。空中庭院對于改善高密度居住環(huán)境品質(zhì)，重塑居住空間與公共空間的互動關(guān)系，提升城市生活質(zhì)量具有重要意義。了解不同形態(tài)下空中庭院的可視性、綠視率與感知密度的關(guān)聯(lián)程度，依據(jù)視覺感知優(yōu)化空中庭院在設計中的空間形態(tài)，是充分發(fā)揮它在高密度環(huán)境中的功能和感知價值的重要途徑。

1 研究背景

1.1 高密度環(huán)境下的空中庭院

空中庭院是當前人類城市棲居環(huán)境的重要組成部分，它已逐漸變成城市居民的娛樂休閑場所，既為欣賞高空視野提供了有利條件，又給環(huán)境與社會心理帶來積極作用。目前存在各種各樣對空中綠色休憩空間的表述，其中較具有代表性的是Pomeroy，他將有蓋頂?shù)目罩行蓓臻g成為空中庭院(skycout)，而將無蓋頂?shù)姆Q為空中花園(skygarden)。本文中的空中庭院泛指有蓋頂或無頂蓋、處于不同位置、具有不同形態(tài)尺度的空中綠色環(huán)境。國外對空中庭院的研究較為成熟，大多學者從發(fā)展策略、社會表現(xiàn)、建造技術(shù)以及生態(tài)價值等方面進行研究；國內(nèi)則主要集中在類型歸納、技術(shù)與策略的經(jīng)驗借鑒上，近年來開始探討它在城市環(huán)境中的生態(tài)價值與使用價值。Wong N H與Yuen B通過新加坡城市數(shù)據(jù)，從使用程度、使用原因以及其價值分析居民對屋頂花園的感知和期望[4]；Pomeroy J提出了空中庭院的空間形態(tài)會對環(huán)境的感知密度產(chǎn)生積極影響，并在其書《空中庭院與空中花園：綠化城市人居》(The Skycourt and Skygarden:Greening the Urban Habitat)中探討空中庭院在高密度環(huán)境中作為替代性公共空間的價值，并強調(diào)其空間形態(tài)與感知密度的密切關(guān)系；Chan S T香港高層建筑中共享空中花園的社交價值進行研究[5]；Tian Y H與Jim C Y則探討了影響香港空中花園空間格局和類型的主要因素并提出發(fā)展建議[6]。需要指出的是，空中庭院不僅是高密度城市環(huán)境的被動應對，它還是營造美好城市人居的主動選擇。

1.2 感知密度與視覺感知

感知密度是個體對給定環(huán)境內(nèi)人數(shù)及其活動的環(huán)境暗示的感知和評估[7]，本質(zhì)上所關(guān)注的是處理環(huán)境信息的難易程度。視覺感知是人眼對所視空間中的各種信息進行快速選擇和捕捉的生理反應過程，所生成視覺吸引機制是研究空間感知的重要基礎[8]。研究感知密度的目的在于理解客觀空間與感知空間之間的關(guān)系，以減少對高密度環(huán)境的感知程度。劉濱誼、范榕圍繞景觀空間的視覺吸引機制進行一系列的研究與實驗，為基于視覺感知的探索提供了新思路[9-10]。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展迅速，為進一步開展沉浸式體驗研究提供了新的工具和更有效的切入點。黃一如、朱培棟基于建筑形態(tài)的密度控制指標，設計了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的密度感知實驗，研究測量密度與感知密度之間的關(guān)聯(lián)性機制[11]。Fisher-Gewirtzman將空間開敞度作為三維可見性分析的基礎，對小型公寓內(nèi)的感知密度和視覺私密性進行關(guān)聯(lián)性研究[12]。

圖1 C1-2 16層模型VR場景

2 研究方法及實驗設計

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為模擬人們環(huán)境感知(尤其是視覺感知)的重要手段，其工具價值和有效性在規(guī)劃設計領域得到廣泛認可。理想狀態(tài)下，運用VR技術(shù)開展研究最好能盡可能多地選取不同類型的樣本，然而，過多的樣本類型將使本研究的論題復雜化。在特定的單一條件下對“可視性”和“綠視率”進行分析，能使基礎模型更明確，有利于排除其他因素的干擾?？紤]到珠三角地區(qū)中具有代表性的半圍合式住宅空中庭院優(yōu)秀案例有限，而且為避免建筑的造型與布局對環(huán)境感知密度的影響，本文將廣州萬科峯境作為實驗模型的基本布局原型，按用地規(guī)模140m×160m、容積率3.9、建筑高度50m，發(fā)展出15組VR實驗模型?；竞w空中庭院在半圍合式布局環(huán)境中不同的形態(tài)、尺度和位置等空間特征，通過VR技術(shù)模擬現(xiàn)實中不存在的實驗條件。黃一如、Fisher-Gewirtzman、徐磊青等曾分別對居住區(qū)規(guī)劃布局、小型公寓以及街道界面進行環(huán)境虛擬實驗，研究視角與條件雖不盡相同，但實驗手段相互印證，初步證明此方法具有合理性、可行性和嚴密性[11-13]。

2.1 感知密度評價試驗

2.1.1 實驗樣本模型

萬科峯境U字形的半圍合式建筑布局能夠突出住區(qū)環(huán)境對密度感知的影響，充分反映高密度城市的居住環(huán)境，將研究聚焦于城市住宅空中庭院的形態(tài)與感知密度的關(guān)系本身，其立面簡潔、連貫為設計對比模型提供了可能性。當研究以空中庭院的形態(tài)和布局作為切入點，建立15個實驗模型(表1)，分組如下。1)位置：B1-1、B1-2、B1-3；2)空間特征：B1-3、B1-4、B1-7；3)點、線、面：B1-3、B1-5、B1-6；4)特殊處理手法：B2-3、B2-6、B2-7、C1-6；5)與屋頂花園的關(guān)系：C1-1、C1-2、C1-3。

2.1.2 場景構(gòu)建

使用SketchUp按空中庭院的形態(tài)建立15個模型，為盡可能模擬真實體驗，增加一定立面細節(jié)，包括陽臺和窗戶等，但去除材質(zhì)以減少視覺干擾。而與空中庭院相關(guān)的建筑元素，如植物、樓梯或廊道等，則賦予相應材質(zhì)。所有模型的外部環(huán)境都設定為密集的城市形象以強化高密度環(huán)境。然后，通過Lumion渲染VR場景(圖1)，模擬城市住宅的全景體驗。為了讓測試者體驗不同高度的視覺環(huán)境，每個模型均設置3個視點：1層庭院中心、4層和16層陽臺，高度均為距樓層地面1.7m處。

2.1.3 評價實驗過程

受試者通過VR眼鏡觀察各個場景并對環(huán)境感知密度進行評價，時間約為20min。每完成1組模型的3個場景，填寫相應的評價等級。他們需要對其中6個模型進行單一視角評價，然后結(jié)合3個視角進行整體評價；余下9個僅進行整體評價。評價問卷采用李克特量表(Likert Scale)將感知密度分為1、2、3、4、5代表不密集、輕微密集、一般密集、較密集以及很密集5個等級。最后還要在15個模型中選出3個為最理想的居住環(huán)境。

2.2 視覺變量量化分析

拉普波特(Rapoport，1975)列舉一系列與環(huán)境感知密度相關(guān)的變量，F(xiàn)isher-Gewirtzman對小型公寓的研究初步驗證了視覺可見性對感知密度的關(guān)鍵影響。劉濱誼在風景曠奧理論中，將空間自然度作為影響視覺景觀特征的重要因子，認為自然度越高越容易產(chǎn)生親近之感，影響環(huán)境感知[14]。為研究空中庭院的視覺變量對感知密度的影響，本文把可視性與綠視率視為反映感知密度的關(guān)鍵性影響因素。

2.2.1 可視性

可視性一般是指視覺上的通達程度，即從一個或多個位置所能看到的范圍或可見程度。文中描述的可視性是指庭院體系被所有可達的觀察點看到的機會。過去的視域分析方法僅考慮二維平面，陸毅提出一種基于三維環(huán)境的可視性分析，將可視的關(guān)系區(qū)分為通用可視性分析與目標可視性分析[15]。研究基于ArcGIS插件運用目標可視性分析對模型進行三維視域分析，將空中庭院同時設置為觀察點和目標點，同時增加陽臺和窗戶作為觀察點，最后通過可視點的數(shù)量來描述空中庭院的可視程度。

2.2.2 綠視率

空中庭院具有休憩與生態(tài)的雙重作用，除了滿足公共空間的作用外，亦需符合自然景觀的特征。本文在衡量自然屬性時，以環(huán)境中綠色植物在視野中的構(gòu)成比率，即綠視率作為評價對象。以往大量研究已證明：綠視率〈5%的地區(qū)，患有呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率比綠視率〉25%的地區(qū)高[16]；綠視率有利于紓解生活壓力，它與緩解壓力的效果呈現(xiàn)非線性的相關(guān)關(guān)系，效果最佳的綠視率為24%～34%[13]。因此，文中所涉及的綠視率對比研究主要集中在觀察視角和建筑空間上。

3 結(jié)果分析

本次VR實驗有效樣本為84個，測試者均長期居住在廣州城區(qū)的核心地帶，具有相近的高密度環(huán)境生活居住體驗以及密度認知標準，與本文實驗場景相契合。

3.1 感知密度的主觀評價結(jié)果

3.1.1 基于感知密度評價的分析

表2中B-3、B-6、B-7組內(nèi)兩兩對比顯示：空中庭院出挑于建筑立面，能有效地減低環(huán)境感知密度；相同體積的空中庭院，其占用面積越多，則越易被感知，對降低環(huán)境的感知密度越有利；綠植墻雖非真實可利用的空間，但它在視覺上與空中庭院的效果相似。

從表3可見，1層與16層視點顯示出最弱的相關(guān)性，4層與16層的相關(guān)性最高；A1-1、B1-2、B1-5、B1-6顯示出位于4層的視點與總體評價具有中高強度的相關(guān)性。

3.1.2 基于理想居住環(huán)境評價的分析

分析測試者的理想居住環(huán)境，主要圍繞以下3個方面。

1)理想住區(qū)的感知密度：被選次數(shù)最高的5組模型的平均數(shù)都小于3，表示空中庭院對降低住區(qū)環(huán)境感知密度的效果明顯，大多數(shù)人愿意居住在擁有一定數(shù)量空中庭院的居住環(huán)境中。

2)空中庭院的層次：B1-4(多層線狀)和C1-2(高層線狀+屋頂)的選擇數(shù)最多?？梢?，單純增加空中庭院的數(shù)量并非最有效的做法，人們對空中庭院的層次性與豐富性具有一定要求。

3)與屋頂花園的關(guān)系：C1-2(高部線狀+屋頂)與C1-3(中部線狀+屋頂)分別有30和26人將其評為理想的居住密度，可認為空中庭院與屋頂花園的密切聯(lián)系能提高大眾對空中庭院的滿意程度。

表1 實驗模型

表2 主觀評價結(jié)果

表3 單一視角與總體評價之間的相關(guān)性分析

3.2 可視性與綠視率的客觀量化結(jié)果

3.2.1 可視性(表4)

人們感知空中庭院主要依靠三維視域中的視覺互動，可視程度越高，它被感知的機會越多，效果也越明顯，這將有利于增強空中庭院對擁擠感受的正面作用。表4對比B1組可見，以水平線狀分布的空中庭院，位置越高可視程度越高；從空間的分布狀態(tài)看，視域內(nèi)的可視面積和數(shù)量是空間可視性的決定性因素，分析結(jié)果呈現(xiàn)：面狀分布〉豎向點狀〉水平線狀〉集中點狀的趨勢；對比B1-7、B2-7、C2-7時，可發(fā)現(xiàn)陽臺庭院以及垂直綠墻能達到與空中庭院相似的可視效果。

3.2.2 綠視率(表5)

空中庭院關(guān)注空間特征的同時也十分重視綠色植物所帶來的視覺景觀特征對場所營造的作用。文中通過拍攝的方式記錄不同視角VR場景中的綠視率。表5結(jié)果顯示，觀察的位置越高其綠視率越低；綠視率與其實際可視面積和數(shù)量有直接相關(guān)關(guān)系，4種空間形態(tài)基本呈現(xiàn)：面狀分布〉豎向點狀〉水平線狀〉集中點狀；水平線性分布的空中庭院的綠視率比垂直分布低，這是因為水平分布受建筑環(huán)境內(nèi)遮擋的機會較多，而垂直分布能在不同高度產(chǎn)生視覺接觸。

3.3 關(guān)聯(lián)性研究結(jié)果

3.3.1 散點圖分析

將上述實驗模型的空間特征量化數(shù)據(jù)為X軸；相應模型的感知密度評價等級為Y軸，建立直角坐標系。由圖2中的①可見，除個別模型外，其余模型的環(huán)境感知密度與空中庭院可視性存在著較為明顯的線性負相關(guān)關(guān)系。隨著空中庭院被看到的概率和范圍的增加，人對住區(qū)的密度感知呈現(xiàn)出較穩(wěn)定的線性下降。圖2中的②中所有坐標點的分布呈現(xiàn)出較為明確的直線，反映環(huán)境感知密度與綠視率存在著明顯的負相關(guān)線性關(guān)系。

3.3.2 相關(guān)系數(shù)分析

為進一步定量研究感知密度的主觀評價與各物理變量之間的關(guān)聯(lián)，使用SPSS對數(shù)據(jù)展開進行皮爾遜(Pearson)相關(guān)性分析以檢驗兩者的相關(guān)系數(shù)。表6顯示，環(huán)境感知密度和空中庭院的可視性、綠視率均屬于高強度負相關(guān)，與散點圖一致。

圖2 可視性、綠視率與感知密度評價的散點圖

各個實驗模型的感知密度評價平均值作為因變量y，模型客觀量化的可視性和綠視率作為自變量x通過SPSS軟件進行多重線性回歸(表7、8)。擬合模型A的決定系數(shù)R方(0.861)以及調(diào)整后的R方(0.838)都非常高，模型的擬合優(yōu)度非常好；而且方差分析中顯著性為0.000，可信程度很高。進一步分析回歸系數(shù)表，可視性與綠視率這2個特征指標顯示高強度相關(guān)，比較經(jīng)標準化后的系數(shù)Beta值，可發(fā)現(xiàn)相對權(quán)重相近，分別為-0.405以及-0.584。由此得到多重線性回歸模型為：

y感知密度=8.274-0.007x可視性-19.365x綠視率

建立回歸模型在于比較標準化后的回歸系數(shù)，確定變量間的貢獻權(quán)重，使通過形態(tài)特征來推測空中庭院的對緩解城市擁擠感的作用大小成為可能，為今后空中庭院的設計提供一定的理論依據(jù)。

表4 可視性分析結(jié)果

表5 綠視率分析結(jié)果

表6 可視性、綠視率與感知密度的相關(guān)系數(shù)分析

表7 可視性、綠視率與感知密度的多重線性回歸分析

表8 可視性、綠視率與感知密度的多重線性回歸系數(shù)表

4 結(jié)論

從實驗結(jié)論看，盡管本研究僅針對萬科峯境一個半圍合式住宅案例為原型進行模擬評價，但由于對比模型之間的變量單一，而且量化的內(nèi)容較多，實驗中的15個樣本在反映空中庭院的空間形態(tài)與居住環(huán)境的感知密度的關(guān)聯(lián)性趨勢上具有一定的代表性。需要指出，本實驗結(jié)論存在一定的局限性：由于設備與場地的限制，若要將研究結(jié)果拓展到更大的范圍，則需要擴大實驗樣本；三維可視性分析仍處于發(fā)展階段，ArcGIS插件的取樣點數(shù)設置有限，若要更精準地反映實際效果仍有待發(fā)展；使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對真實場景進行數(shù)字化模擬，與現(xiàn)實環(huán)境相比仍缺乏大量的環(huán)境細節(jié)，存在著一定的空間體驗差異。但受建成案例與現(xiàn)場調(diào)研的限制，難以進行控制變量研究，所以VR技術(shù)仍是目前交互體驗研究中不可替代的方法。

量化研究的主要結(jié)論有如下幾方面。

1)VR感知實驗評價：在半圍合式住宅中，居住環(huán)境的感知密度和空中庭院形態(tài)有著密切的聯(lián)系，緩解密集感的效果排序為面狀分布〉線狀分布〉點狀分布；高層〉中層〉低層。

2)理想居住環(huán)境評價：空中庭院對降低住區(qū)環(huán)境感知密度的效果顯著。被選為理想環(huán)境的模型中，可視性評價結(jié)果的跨度較大，綠視率處于較高水平。

3)客觀量化分析：可視性與自然度能夠從視覺感知層面合理地解釋不同空中庭院的空間特征。面狀分布的可視性和綠視率最高，特殊處理手法能有效地提高空中庭院的視覺感知。

4)相關(guān)系數(shù)分析：可視性和綠視率都顯示出較強相關(guān)性和描述能力——隨著空中庭院的可視性和綠視率的提高，環(huán)境感知密度趨向于下降。

文中對珠三角地區(qū)半圍合式城市住宅空中庭院的感知問題僅為初步的探討，還有很多更加深入的問題，如感知與現(xiàn)實的差異性、感知與社會文化的聯(lián)系、感知與個體認知的關(guān)系等，都具有迫切的現(xiàn)實意義并值得今后研究。