基于空間句法的大學(xué)校園空間結(jié)構(gòu)研究
——以中國科學(xué)院大學(xué)雁棲湖校區(qū)為例

曹羽 CAO Yu

中國科學(xué)院大學(xué)建筑研究與設(shè)計中心

1 研究背景和目的

空間既是人類社會活動的載體，也是人類社會發(fā)展的產(chǎn)物，是連接建筑功能與社會意義的紐帶。社會的發(fā)展與變革、使用者的行為習(xí)慣以及設(shè)計者的規(guī)劃等都對空間的演化起著重要的作用。反言之，空間對人和社會的發(fā)展起著引導(dǎo)作用，一種空間布局同時表達(dá)和塑造著一種社會模式[1]?？臻g、人和社會三者之間是辯證統(tǒng)一的關(guān)系。三者之間的相互作用始終存在于空間的演化過程中，使“空間作為一種物質(zhì)性布局從而獲得了一種社會邏輯”，并逐漸演化出結(jié)構(gòu)上的特征——空間的演化是一個逐漸結(jié)構(gòu)化的過程[2]?？臻g結(jié)構(gòu)可理解為在各個空間所組成的系統(tǒng)中，空間與空間之間相互聯(lián)系和作用的方式，也就是空間系統(tǒng)的骨架。研究空間結(jié)構(gòu)是探索空間演化的核心問題，對設(shè)計工作具有重要意義。

校園空間的演化是一個更加系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化的過程，并且這個動態(tài)的過程充滿著變化和不確定性。大學(xué)校園作為學(xué)生及老師生活、學(xué)習(xí)和工作的載體，從本質(zhì)上講，構(gòu)成了一個微型社會。隨著大學(xué)與城市的邊界被不斷弱化，很多大學(xué)如今已經(jīng)發(fā)展成為一個小型城市。這些因素使得大學(xué)在一定程度上具備了城市的某些特征和屬性。因此，空間句法等城市學(xué)科的理論及研究方法可以應(yīng)用于大學(xué)校園空間的研究，提供更為宏觀的分析視角和研究范式。

本文運(yùn)用空間句法分析了中國科學(xué)院大學(xué)雁棲湖校區(qū)的空間結(jié)構(gòu)，并對初始規(guī)劃的空間結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比研究，以此探索校園空間內(nèi)在的運(yùn)作機(jī)制，以期為后續(xù)的規(guī)劃和研究提供參考與借鑒。

2 理論基礎(chǔ)：空間句法

空間句法始于20世紀(jì)70年代，由英國倫敦大學(xué)學(xué)院巴特萊特建筑學(xué)院的比爾·希列爾教授（Bill Hillier）首先提出。它是基于建筑學(xué)、城市科學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、社會學(xué)、語言學(xué)以及數(shù)學(xué)等跨學(xué)科研究而發(fā)展出的用拓?fù)潢P(guān)系詮釋空間關(guān)系的建筑和城市理論以及研究方法，并以此探究空間的構(gòu)成機(jī)制、運(yùn)作機(jī)制以及空間與社會、空間與人之間的關(guān)系。希列爾團(tuán)隊進(jìn)一步開發(fā)出了專門的分析軟件，實(shí)現(xiàn)了對空間性質(zhì)的量化分析和評估?？臻g句法目前有四種計算方法，軸線計算、凸空間計算、視域計算和線段計算，通過整合度、選擇度、可理解度等一系列參數(shù)的計算結(jié)果對空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化表征。

3 案例分析：中國科學(xué)院大學(xué)雁棲湖校區(qū)

3.1 空間結(jié)構(gòu)的初始規(guī)劃

中國科學(xué)院大學(xué)雁棲湖校區(qū)坐落于北京市懷柔區(qū)懷北鎮(zhèn)南部，是中國科學(xué)院研究生院的新校區(qū)。校園北側(cè)為軍都山，西側(cè)為虎山，東側(cè)為龍山，并緊鄰西南側(cè)的雁棲湖，自然條件極佳[3]。整個校園由京加快速路分隔為東西兩個校區(qū)，其中西區(qū)校園北側(cè)為學(xué)生宿舍區(qū)和運(yùn)動場地，中部為教學(xué)區(qū)，南側(cè)為圖書館和行政綜合區(qū)；東區(qū)校園北側(cè)為體育館、游泳館和禮堂，南側(cè)為教學(xué)區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)和運(yùn)動場地（圖1）。

在初始規(guī)劃階段，設(shè)計者將東西兩個鄰接的地塊規(guī)劃為校園空間結(jié)構(gòu)的中心，形成貫通兩個校區(qū)的主軸線，并在主軸線上規(guī)劃校園的禮儀性空間。從校園的主軸線出發(fā)，在兩個地塊內(nèi)結(jié)合地形分別向南北延伸出次軸線，再沿次軸線規(guī)劃下一級尺度的建筑組團(tuán)。以此由大到小、層層遞進(jìn)，形成主次復(fù)合、多中心的校園空間結(jié)構(gòu)[4]。

3.2 空間句法分析

本文對案例校園進(jìn)行軸線分析和凸空間分析，并選取西區(qū)校園的學(xué)生宿舍區(qū)和東區(qū)校園食堂以南的區(qū)域作為關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行視域分析和Agent分析（圖2）。分析軟件選用Depthmap，以整合度和選擇度為主要參數(shù)對圖形進(jìn)行分析，顏色越趨向于紅色，參數(shù)值越高，越趨向于藍(lán)色，參數(shù)值越低。

3.2.1 西區(qū)校園空間結(jié)構(gòu)：街巷制

在校園全局軸線整合度和選擇度方面，西區(qū)北面的宿舍區(qū)中間軸線的整合度和選擇度較高，形成了“中心街”的布局形式，并作為核心空間控制整個宿舍區(qū)（圖3，4）。通過實(shí)地調(diào)研得知，“中心街”人流聚集，中心性很強(qiáng)。南側(cè)教學(xué)區(qū)有兩條整合度和選擇度很高的南北軸線，一條位于東面的邊界處，一條位于中間偏西側(cè)，形成了兩條主街；另有四條東西走向的軸線參數(shù)值也較高，但低于上述兩條南北軸線，形成次街。四條東西軸線將兩條南北軸線串聯(lián)，形成教學(xué)區(qū)的空間骨架控制著該區(qū)域。實(shí)地調(diào)研得知，上述兩條南北軸線是宿舍區(qū)通往教學(xué)區(qū)的兩條主要道路，人流量較大。另外，在宿舍區(qū)和教學(xué)區(qū)的交界處有一條東西走向的軸線，整合度和選擇度都很高。這條軸線對應(yīng)的道路連接著西區(qū)的次入口，附近匯集了食堂、羽毛球館、健身中心、超市、商業(yè)店鋪、快遞收發(fā)站以及校車?？空军c(diǎn)等功能空間，人流往來頻繁，形成了一個繁華的公共活動中心，是宿舍區(qū)和教學(xué)區(qū)的重要連接和過渡空間。西區(qū)校園與城市街巷生成的方格網(wǎng)非常類似，是“街巷制”的空間結(jié)構(gòu)。

1 校園總平面圖

2 重點(diǎn)研究區(qū)域及其空間骨架

3 校園全局軸線整合度

4 校園全局軸線選擇度

5 西區(qū)校園凸空間整合度

6 西區(qū)校園凸空間選擇度

7 西區(qū)校園宿舍區(qū)視域整合度

8 西區(qū)校園宿舍區(qū)Agent 人流模擬

9 東區(qū)校園南側(cè)區(qū)域視域整合度

10 東區(qū)校園南側(cè)區(qū)域Agent 人流模擬

11 東區(qū)校園凸空間整合度

12 東區(qū)校園凸空間選擇度

在西區(qū)校園凸空間整合度和選擇度方面，教學(xué)區(qū)兩個南北走向的主街參數(shù)值很高，宿舍區(qū)“中心街”的參數(shù)值也較高。這個計算結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了前面的軸線計算結(jié)果。而西區(qū)校園學(xué)生宿舍區(qū)視域整合度的計算結(jié)果和Agent人流模擬也愈加說明了“中心街”這一形制（圖5～8）。

3.2.2 東區(qū)校園空間結(jié)構(gòu)：放射狀

在東區(qū)校園凸空間整合度和選擇度方面，數(shù)據(jù)顯示食堂周圍的區(qū)域參數(shù)值很高，以食堂前廣場為中心，呈放射狀聯(lián)系著北側(cè)教學(xué)區(qū)、西側(cè)教學(xué)區(qū)和東側(cè)宿舍區(qū)。這種空間結(jié)構(gòu)和放射狀的城市空間結(jié)構(gòu)非常類似。而食堂以南區(qū)域視域整合度的計算結(jié)果和Agent人流模擬也進(jìn)一步驗(yàn)證了東區(qū)校園放射狀的空間結(jié)構(gòu)（圖9～12），食堂前廣場起到了城市中心廣場的作用，從校園空間角度看，是東區(qū)校園的核心。

3.3 空間句法分析結(jié)果與初始規(guī)劃的對比研究

初始規(guī)劃的空間結(jié)構(gòu)是設(shè)計者基于設(shè)計思想和經(jīng)驗(yàn)而進(jìn)行的設(shè)計實(shí)踐，但由于空間演化是一個持續(xù)的過程，并且空間系統(tǒng)具有復(fù)雜性，因此實(shí)際的空間結(jié)構(gòu)往往與初始的人為規(guī)劃之間存在著一定的差異，空間句法為分析兩者間的差異及產(chǎn)生原因提供了手段。

3.3.1 西區(qū)校園的對比研究

空間句法分析得出的空間結(jié)構(gòu)與初始規(guī)劃的空間結(jié)構(gòu)基本一致。教學(xué)區(qū)中間的主街連接著學(xué)生宿舍區(qū)的“中心街”，南北貫通，形成了初始規(guī)劃的次軸線。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該軸線所經(jīng)區(qū)域正是學(xué)生通行和校園活動最集中的區(qū)域。在平時上下課時間段，通行人數(shù)最多；在周末，校園的社團(tuán)活動也都在附近。初始規(guī)劃的軸線形成了連貫的空間序列，促成了人的活動在空間中的聚集。

3.3.2 東區(qū)校園的對比研究

通過空間句法計算和實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，東區(qū)并沒有像西區(qū)一樣形成初始規(guī)劃的軸線空間結(jié)構(gòu)，而是圍繞食堂前廣場放射狀地發(fā)展。究其原因，一方面是原有基地坡地較多，設(shè)計過程中將其保留并加以利用，形成了現(xiàn)狀的坡地景觀，而這些景觀都是成片存在，尤其在教學(xué)區(qū)和宿舍區(qū)之間的過渡區(qū)域，形成了大片的塊狀綠地，這個位置也是初始規(guī)劃的軸線位置所在，綠地的片狀分布使得東區(qū)校園沒有形成中心性很強(qiáng)的軸線；另一方面，東區(qū)校園的學(xué)生宿舍區(qū)、教學(xué)區(qū)和食堂三個主要功能區(qū)塊是圍合布局，這使得使用者的行進(jìn)流線為環(huán)形，圍繞的中心為三個功能區(qū)塊之間的區(qū)域（食堂前廣場），這也驗(yàn)證了前面的分析結(jié)果。從空間角度看，食堂前廣場具有明顯的向心性。

3.3.3 校園邊界道路的對比研究

在空間句法的計算中，兩個校區(qū)的邊界道路軸線整合度都很高，但實(shí)地調(diào)研中這些校園的邊界區(qū)域并沒有形成明顯的人流和公共活動的聚集。究其原因，校園的邊界道路與兩個校區(qū)之間的城市干道京加路相連，京加路是整個地塊區(qū)域的主要道路，便捷度很高，計算出的整合度也很高，而與之直接相連的校園邊界道路僅僅增加了一個拓?fù)渖疃?，因此便捷度也較高，計算出的整合度也較高。這種區(qū)域的主要道路和與之直接相連的道路具有高整合度的現(xiàn)象在很多城市分析的案例中都會出現(xiàn)，被稱為“條帶效應(yīng)”[5]。

3.4 空間句法分析結(jié)果與現(xiàn)狀的差異研究

經(jīng)分析可知，空間句法的分析結(jié)果總體上和校園空間的現(xiàn)狀相符，但二者仍存在差異。整合度是空間句法中的一個核心參數(shù)，因此以下以整合度為例，研究空間句法分析結(jié)果與校園空間現(xiàn)狀的差異。

整合度是基于空間節(jié)點(diǎn)之間的連接而定義的一個數(shù)學(xué)概念，用以表示空間的可達(dá)性，因此空間句法更側(cè)重于表達(dá)空間中是否產(chǎn)生了人和活動的聚集。而實(shí)際情況中，空間是否產(chǎn)生了聚集效應(yīng)不但與空間的整合度有關(guān)，還與空間的功能模式、使用者的類別、空間中是否有吸引人流的要素等多方因素相關(guān)，這也體現(xiàn)了空間系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，整合度所定義的可達(dá)性并不能完全等同于空間實(shí)際的可達(dá)性。例如，在校園邊界道路的分析中，空間句法的計算整合度與實(shí)際情況存在明顯差異。整合度需要進(jìn)一步加權(quán)其他影響空間性質(zhì)的因素，如空間的功能、吸引力等。

空間句法作為一種理論和研究方法，建立的前提是對真實(shí)世界的抽象和簡化，目的是實(shí)現(xiàn)對真實(shí)世界的最大化模擬。因此，空間句法的運(yùn)用是對真實(shí)世界的一種無限趨近的表達(dá)，但非等同。這是設(shè)計者在使用空間句法時必須要認(rèn)識到的。

4 結(jié)語

本文研究的中國科學(xué)院大學(xué)雁棲湖校區(qū)地處城市的新建開發(fā)區(qū)，是個年輕的校園，后續(xù)隨著校園自身和周圍城市區(qū)域的不斷發(fā)展，校園與外界環(huán)境的物質(zhì)、能量和信息交換會越發(fā)頻繁，空間系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用也會越來越復(fù)雜，這是校園空間系統(tǒng)由簡單到復(fù)雜的演化過程。希望本文的研究結(jié)果能為校園未來的規(guī)劃和發(fā)展提供有益的幫助。

空間句法將空間的研究從定性分析拓展到了定量分析，并提出了量化的方法，有效地實(shí)現(xiàn)了對空間發(fā)展的分析和預(yù)測，同時也為設(shè)計者提供了一種新的設(shè)計思維模式，使設(shè)計者能從不同的視角思考建筑和城市問題。但空間句法的分析方法畢竟是一種抽象的邏輯算法，而空間結(jié)構(gòu)所展現(xiàn)的社會結(jié)構(gòu)是具體的，正如前文所述，空間句法的運(yùn)用是無限趨近地模擬真實(shí)社會，卻無法完全等同，因此其分析結(jié)果存在著一定的片面性，這也是空間句法計算方法的的局限性。所以，設(shè)計者應(yīng)該正確運(yùn)用這一手段，既要尊重空間的發(fā)展規(guī)律，也要及時干預(yù)和把控，將人的設(shè)計這只“看得見的手”和空間的內(nèi)在邏輯這只“看不見的手”科學(xué)合理地統(tǒng)一。