界殼理論視角下城市濱水空間開(kāi)放性評(píng)價(jià)模型構(gòu)建研究
——以大連黑石礁—星海灣濱?？臻g為例

錢 芳

奚冠東

開(kāi)放性是城市濱水空間的基本屬性[1]。作為銜接城市空間和自然水域環(huán)境的系統(tǒng)邊界，濱水空間的開(kāi)放性是關(guān)系城市內(nèi)部系統(tǒng)和水域環(huán)境之間聯(lián)通程度的關(guān)鍵因素，影響水陸空間發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系，以及整個(gè)城市的生態(tài)安全和市民生活。

由于濱水空間開(kāi)發(fā)管理與內(nèi)陸整合發(fā)展往往是2個(gè)不同運(yùn)營(yíng)體系，陸域主導(dǎo)發(fā)展框架，導(dǎo)致濱水沿線存在水陸匹配不佳、橫縱連通不暢、生態(tài)環(huán)境破壞、活力不足等問(wèn)題。目前關(guān)于濱水空間開(kāi)放性的研究，一方面缺少明確具體的規(guī)范、導(dǎo)則等的定性描述和指導(dǎo)，造成對(duì)開(kāi)放性認(rèn)知的不足；另一方面對(duì)濱水空間的開(kāi)放“度”也鮮有科學(xué)、直觀的檢驗(yàn)方法，導(dǎo)致“如何開(kāi)”“開(kāi)多大”缺少理性的判斷抓手。

本文引入界殼理論及其開(kāi)放度計(jì)算的核心內(nèi)容，研究濱水空間的開(kāi)放屬性，通過(guò)構(gòu)建濱水空間開(kāi)放性的評(píng)價(jià)模型，為優(yōu)化濱水空間，促進(jìn)水陸統(tǒng)籌發(fā)展提供有效的規(guī)劃設(shè)計(jì)途徑。

1 濱水空間開(kāi)放性的界殼關(guān)聯(lián)

1.1 關(guān)于界殼理論

界殼理論是研究系統(tǒng)周界一般規(guī)律的理論。開(kāi)放度是界殼研究的最核心內(nèi)容和關(guān)鍵要素[2]。開(kāi)放度是結(jié)構(gòu)上的，側(cè)重于界殼的自身特性。假設(shè)系統(tǒng)的周界記為L(zhǎng)，其周長(zhǎng)為l，那么，界殼開(kāi)放度的計(jì)算公式為：

式中，p為通道，即界門寬度。需要指明的是，這里的l和p不僅可以表征長(zhǎng)度，也可以引申為高度、寬度、面積、體積、厚度或密度，二者之比仍然可以表征界殼的開(kāi)放程度。

1.2 濱水空間開(kāi)放性的多維界殼

城市濱水空間是城市系統(tǒng)和自然系統(tǒng)的過(guò)渡地帶[3]，它是處在城市系統(tǒng)外圍，起到衛(wèi)護(hù)城市內(nèi)部系統(tǒng)與水域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行交換的中介體——界殼，其開(kāi)放屬性具體表現(xiàn)為水系、山體、風(fēng)等自然要素的滲透和交融[4]；公共空間、交通設(shè)施和商業(yè)服務(wù)設(shè)施等的交互和共享；對(duì)市民活動(dòng)的容納和促進(jìn)；濱水岸線、建筑形態(tài)的層次感和可識(shí)別等。

界殼視角下影響城市濱水空間開(kāi)放性的因素大體上可以分為空間形態(tài)、功能業(yè)態(tài)、交通路網(wǎng)、景觀通廊和建筑界面等(圖1)，具體可分為5個(gè)中類和19個(gè)小類[5-6](表1)。其中，藍(lán)線寬度與水域?qū)挾鹊谋戎涤绊憙砂蛾P(guān)系、開(kāi)放空間和人的視覺(jué)體驗(yàn)，比值越大，水岸活動(dòng)空間越開(kāi)闊；凹凸岸線長(zhǎng)度在岸線總長(zhǎng)中的占比越大，表示“褶皺”越多；“褶皺”處往往是人流、物流的集聚處和聚焦點(diǎn)；前、中景天際線的平均高度與背景天際線的高差影響濱水天際線的層次感和通透性；公共性用地所占比例越大，空間的公共性越強(qiáng)，意味著越強(qiáng)的公眾吸引力；生活性岸線滿足了市民觀水、親水的需求；道路面密度反映了道路的承載容量和交通的發(fā)達(dá)程度；與水體相交的道路長(zhǎng)度與道路總長(zhǎng)之比以及公交站點(diǎn)的服務(wù)半徑都顯示了濱水空間的可達(dá)性和便捷性；綠化覆蓋率和景觀視廊與地塊的面寬比是衡量空間環(huán)境、品景觀質(zhì)的重要指標(biāo)；建筑密度和建筑間距與地塊面寬的比值可以用來(lái)判斷建筑的布局、空間的“透氣”性以及微氣候環(huán)境是否良好等。

1.3 濱水空間開(kāi)放性的量化計(jì)算

正是由于濱水空間開(kāi)放性的多維界殼存在，因此其開(kāi)放度是各單層界殼開(kāi)放度的加權(quán)和[2]，即：

θ表示濱水空間的總體開(kāi)放度，vi表示某一維界殼開(kāi)放度的權(quán)重，ρi表示某一維界殼的開(kāi)放度大小，其中，本文將采用層次分析法[7](AHP)來(lái)確定權(quán)重。因此，總體開(kāi)放度的計(jì)算可依次逐層遞推。

2 濱水空間開(kāi)放性的評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

開(kāi)放性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是由一系列從多個(gè)層次、多個(gè)方面反映濱水空間開(kāi)放性的指標(biāo)集合。因此，選取完整有效、針對(duì)可行的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并將各指標(biāo)影響大小的主次關(guān)系通過(guò)科學(xué)的方法賦予權(quán)重，構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是定量評(píng)價(jià)濱水空間開(kāi)放性空間特征的重要前提。

圖1 濱水空間開(kāi)放性的多維界殼

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

為了提高評(píng)價(jià)效率，突出評(píng)價(jià)重點(diǎn)，找出關(guān)鍵性影響因子，評(píng)價(jià)指標(biāo)將結(jié)合表1進(jìn)行選取。選取原則是選擇針對(duì)基地特質(zhì)、關(guān)注人與空間關(guān)系、可以量化的空間要素。

將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的目標(biāo)層確定為濱水空間開(kāi)放性的空間要素評(píng)價(jià)；一級(jí)指標(biāo)體系由形態(tài)要素、功能要素、交通要素、景觀要素和空間要素構(gòu)成；再把這5個(gè)層級(jí)按照各自特性精分成若干分子集，如凹凸型岸線長(zhǎng)度/海岸線總長(zhǎng)、公共建筑總面積/建筑總面積[8]、道路面積/地塊面積、景觀廊道寬度/地塊面寬等共13個(gè)二級(jí)指標(biāo)，構(gòu)成二級(jí)指標(biāo)體系(表2)。逐層、分類判定濱水空間開(kāi)放性的空間特征及開(kāi)放度大小。

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

本文評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重的確定是根據(jù)層次分析法(AHP)的基本步驟，在搜集專家學(xué)者普遍意見(jiàn)的基礎(chǔ)之上，利用yaahp軟件進(jìn)行計(jì)算，包括繪制層次結(jié)構(gòu)模型、錄入判斷矩陣數(shù)據(jù)，最終得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果(表3)。

表1 濱水空間開(kāi)放性的影響要素

3 濱?？臻g開(kāi)放性評(píng)價(jià)模型的檢驗(yàn)

3.1 研究區(qū)域概況

圖2 大連黑石礁—星海灣濱海區(qū)及其空間劃分

以大連黑石礁—星海灣濱海空間為研究對(duì)象，即西起黑石礁街，東至星海廣場(chǎng)右側(cè)的馬欄河，北部被中山路隔開(kāi)，面積約2.5km2。

黑石礁片區(qū)和星海灣片區(qū)實(shí)際上是2片不同的區(qū)域，之所以將它們作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，一是因?yàn)槠涞乩砦恢孟嗷ヅ?，空間界限模糊，同時(shí)，若研究范圍較大，得出結(jié)果的可信度就越高；二是因?yàn)?片區(qū)在功能上兼具同質(zhì)性和異質(zhì)性，既可以同時(shí)討論，又可以進(jìn)行橫向?qū)Ρ取?/p>

一般而言，對(duì)于這種通過(guò)將研究地塊的矢量數(shù)據(jù)和多邊形數(shù)據(jù)加以整合，來(lái)測(cè)度城市空間形態(tài)特征的研究，多是以柵格為基本分析單元來(lái)整合諸要素[9]，這也是本文最初的研究思路，但是，在不同柵格尺度下的結(jié)果很難保持一致性。由于各指標(biāo)都是基于地塊的，只需將測(cè)算數(shù)據(jù)賦值于各個(gè)地塊，就能得到相對(duì)準(zhǔn)確的分析結(jié)果。因此，本文最終改用地塊作為基本的分析單元，依照濱?？臻g開(kāi)放性的空間評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行濱?？臻g開(kāi)放性、開(kāi)放度的測(cè)算與分析，并借助GIS平臺(tái)進(jìn)行疊加整合，進(jìn)而尋找各要素與開(kāi)放性的內(nèi)在聯(lián)系。

保證地塊的相對(duì)獨(dú)立是本文地塊劃分的基本原則，綜合考慮濱?？臻g及其周邊的環(huán)境，同時(shí)以水體、道路等邊界要素作為主要?jiǎng)澐纸缇€，將研究區(qū)域劃分為8個(gè)地塊(圖2)。

表2 濱水空間開(kāi)放性的空間評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表3 濱水空間開(kāi)放性的空間指標(biāo)體系權(quán)重

3.2 空間特征測(cè)度

對(duì)黑石礁——星海灣濱?？臻g開(kāi)放性的5類空間要素：形態(tài)界殼、功能界殼、交通界殼、景觀界殼和空間界殼進(jìn)行的量化測(cè)算，并劃分開(kāi)放等級(jí)(表4)。

借助GIS的疊加分析功能，整合各界殼要素的開(kāi)放度結(jié)果，對(duì)濱?？臻g開(kāi)放性的空間特征進(jìn)行綜合判斷，將濱海空間的開(kāi)放程度由低到高分為8個(gè)層級(jí)。其中，Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類表示濱?？臻g較低的開(kāi)放屬性，這類濱?？臻g各界殼要素的開(kāi)放性都較差，活力不足；Ⅳ類和Ⅴ類為中度開(kāi)放，該濱?？臻g或多或少存在一定的開(kāi)放性問(wèn)題，但并不影響市民使用，仍有活力；Ⅵ類、Ⅶ類和Ⅷ類則表示開(kāi)放性較高，基本能滿足交通可達(dá)、設(shè)施共享、空間可用等開(kāi)放性的基本特征(圖3)。

分析可知，H地星海新天地、C地星海浴場(chǎng)和A地黑石礁公園片區(qū)被判定為開(kāi)放性較好的地段，而G、E、B地塊開(kāi)放性水平較低。將這一結(jié)果同前面各界殼要素的開(kāi)放等級(jí)劃分進(jìn)行橫向比較，發(fā)現(xiàn)二者并不都是呈現(xiàn)出異步同趨的正向聯(lián)系，也存在相關(guān)性較小、局部地塊甚至出現(xiàn)截然相反的現(xiàn)象。比如，H地綜合開(kāi)放等級(jí)最高，但其形態(tài)界殼、景觀界殼的開(kāi)放度卻較低。因此，需要用非空間形態(tài)要素，即居民活動(dòng)特征作進(jìn)一步檢驗(yàn)。

3.3 市民活動(dòng)強(qiáng)度分布特征分析

市民活動(dòng)是在通勤、工作等必需活動(dòng)之外，被城市空間環(huán)境質(zhì)量所吸引和觸發(fā)的活動(dòng)，被廣泛認(rèn)為是城市空間活力的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[10]。

用街景地圖、手機(jī)APP獲取的市民活動(dòng)分布數(shù)據(jù)進(jìn)行空間定位，并借助GIS平臺(tái)進(jìn)行密度分析，得到濱?？臻g市民活動(dòng)強(qiáng)度熱力圖(圖3)。

市民活動(dòng)強(qiáng)度熱力圖反映了市民活動(dòng)強(qiáng)度隨著顏色由紅到綠逐漸降低的集聚特點(diǎn)和變化趨勢(shì)。分析表明，研究區(qū)域的活動(dòng)強(qiáng)度分布存在比較明顯的集聚性，整體上呈現(xiàn)出自東向西逐漸遞減的趨勢(shì)。活動(dòng)聚集區(qū)主要分布在濱?？臻g的東北角、東南角和中部片區(qū)，尤其是靠近海濱或是廣場(chǎng)邊緣；活動(dòng)聚集點(diǎn)則分布比較均勻，在各商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、景觀節(jié)點(diǎn)、道路轉(zhuǎn)角、廣場(chǎng)公園和海岸線邊緣都成為市民活動(dòng)的“熱點(diǎn)”。

圖3 各類界殼的空間特征及其整合與市民活動(dòng)強(qiáng)度的對(duì)比分析

表4 各地塊開(kāi)放度測(cè)算統(tǒng)計(jì)

3.4 實(shí)證檢驗(yàn)

將濱海空間開(kāi)放性的空間特征測(cè)度與市民活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行疊合比對(duì)(圖3)，一方面可以校檢濱?？臻g開(kāi)放性的空間構(gòu)成要素體系是否成立，找到影響開(kāi)放性的關(guān)鍵要素；另一方面，以驗(yàn)證后的空間構(gòu)成要素為切入，提取濱水空間的優(yōu)化策略，并在空間要素的配比、尺度、比率等方面提出定量建議。

首先，空間特征的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與市民活動(dòng)強(qiáng)度分布表現(xiàn)出較高的關(guān)聯(lián)性，表明空間開(kāi)放性可以是濱水空間的活力之源和優(yōu)化重點(diǎn)，也從側(cè)面證實(shí)本文研究角度的合理性和有用性。

其次，就某一類開(kāi)放性要素而言，與市民活動(dòng)強(qiáng)度分布存在不同程度的相關(guān)性。交通界殼、功能界殼、空間界殼，顯示出較高的吻合度，而形態(tài)界殼、景觀界殼則較弱，表明5類要素都是濱水空間開(kāi)放性的影響因子，同時(shí)也存在影響程度大小的差別。

究其原因，道路交通是人們前往濱水空間的聯(lián)系通道，道路面積、步行路長(zhǎng)度等交通要素基本與空間開(kāi)放性呈正相關(guān)；適度提高公共性功能的占比，可以滿足市民的多樣化需求，促進(jìn)體力活動(dòng)的發(fā)生；“空間”是市民活動(dòng)的載體和支撐，也是城市濱水空間的主要價(jià)值所在。

總而言之，本文提出的假說(shuō)得到了初步的驗(yàn)證，既可以對(duì)濱水空間的優(yōu)化策略指明方向，又為空間要素的定量組織給予適度合理的參考。

4 結(jié)語(yǔ)

本文借助界殼理論的核心內(nèi)容——開(kāi)放性，對(duì)從何角度評(píng)價(jià)和優(yōu)化濱水空間，進(jìn)行了定性和定量的研究。通過(guò)比對(duì)濱水空間開(kāi)放性的空間特征測(cè)度和市民活動(dòng)強(qiáng)度的分布特征，來(lái)驗(yàn)證濱水空間開(kāi)放性評(píng)價(jià)模型的有效性。

研究結(jié)果也從一定程度上表明濱水空間的活力塑造和提升優(yōu)化，應(yīng)該是多角度、多學(xué)科、多方法和多技術(shù)的多元融合，可以不像以往那樣偏向于定性的案例借鑒和設(shè)計(jì)方法的研究，也可以是通過(guò)科學(xué)的定量方法，將空間形態(tài)要素?cái)?shù)據(jù)化、可視化的量化研究。但本研究也存在些許不足，如對(duì)濱水空間開(kāi)放性的研究更傾向從對(duì)人的活動(dòng)行為角度進(jìn)行探討、空間特征數(shù)據(jù)的測(cè)算偏差等。

總體來(lái)說(shuō)，本文的研究視角、方法和結(jié)果具有一定的發(fā)展意義，同時(shí)也具備進(jìn)一步拓展的可能，有待在今后的研究和實(shí)踐中不斷改進(jìn)和深入。

注：文中圖片均由作者繪制。