基于空間句法的校園交通空間研究
——以河南理工大學(xué)南校區(qū)為例

宋東博

(北方工業(yè)大學(xué)， 北京 100144)

0 引言

隨著相關(guān)理論和技術(shù)的不斷進步，數(shù)學(xué)中的拓撲學(xué)和相關(guān)計算方法的進一步優(yōu)化使得對道路交通空間的研究進一步精細化、理性化和更具有說服力. 而空間句法作為能從系統(tǒng)空間內(nèi)提取數(shù)據(jù)信息再加以計算分析的工具，更把需要大量人力成本和時間成本才能完成的研究工作，改進得低成本而高效率，并得出了通過傳統(tǒng)研究方式研究無法得出的結(jié)論[1].

交通系統(tǒng)領(lǐng)域中能和空間句法理論較好地契合的只有交通空間系統(tǒng)以及其與多個學(xué)科交叉的土地利用理論，研究目標(biāo)系統(tǒng)容易出現(xiàn)樣本容量太小、研究方法和路徑單一導(dǎo)致研究效果不太明顯的情況.

通常情況下，擁有良好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和使用情況的高校系統(tǒng)本身就是一個成熟的大系統(tǒng)，是一個值得研究的對象. 同時高校中交通參與者的交通出行較為固定、出行目的較為均質(zhì)化、交通環(huán)境較為穩(wěn)定，非常利于利用空間句法理論對高校系統(tǒng)內(nèi)的交通空間進行分析研究. 而空間句法中進一步的各種分析理論方法也為其暴露出來的交通組織問題進行組織優(yōu)化. 因此具有良好的研究意義. 并且由于交通與土地利用理論關(guān)系密切，交通的產(chǎn)生和吸引、交通方式的劃分、交通流的分配與高校系統(tǒng)內(nèi)部的建筑布局有著相輔相成和相互促進的關(guān)系.

河南理工大學(xué)南校區(qū)在遷入新校區(qū)之前進行了綜合性的建設(shè)，而且持續(xù)了擴建、改建等，但是如今的河南理工大學(xué)南校區(qū)內(nèi)部仍有大量的綠地和建設(shè)用地，仍然存在著大量的新建建筑的可能性. 而這些潛在的新建建筑勢必會產(chǎn)生新的交通發(fā)生與吸引，導(dǎo)致新的交通空間的出現(xiàn)[2]. 因此，在此之前進行現(xiàn)有交通空間的分析研究和優(yōu)化組織是有著必要性的. 所以在此進行嘗試研究交通空間的進一步組織優(yōu)化.

1 基于空間句法的校園交通空間研究

1.1 空間句法基本原理

空間句法作為一種描述城市空間格局的語言，其理論是基于空間尺度、空間分割以及對它們之間復(fù)雜關(guān)系的分析. 空間句法強調(diào)的是空間的主動性、物質(zhì)性和獨立性[3]. 空間句法理論更凸顯了人類交通活動的內(nèi)在屬性也具有幾何空間性，因此，空間不是一個單獨的個體，彼此之間的聯(lián)系構(gòu)成了空間模型或者空間結(jié)構(gòu)，為分析校園空間提供了新的理論依據(jù). 由此可推之，對于校園交通空間而言，良好的交通空間布置和其上的交通組織并不是在人的自由意志下實施的強制性行為，而是應(yīng)該適應(yīng)交通空間的自組織規(guī)律，促使與其他組織力量耦合.

1.2 在交通空間中的研究和應(yīng)用

空間句法相關(guān)理論有個重要結(jié)論是：空間本身不重要，重要的是空間之間的關(guān)系[4]. 在此基礎(chǔ)上實際的交通空間被抽象成凸空間，然后又被抽象成了類似圓圈的點. 這樣就將實際中的互相連接的道路圖轉(zhuǎn)換成了空間中各個點的拓撲圖. 研究道路之間的關(guān)系就轉(zhuǎn)變成了空間中各個點的相互關(guān)系.

2 基于空間句法對南校區(qū)的交通空間分析

經(jīng)歷了接近12年的建設(shè)和發(fā)展，河南理工大學(xué)南校區(qū)已經(jīng)成為一個基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完備和使用情況良好的成熟系統(tǒng)，道路系統(tǒng)穩(wěn)定并且經(jīng)過了長期的使用和建設(shè)，已經(jīng)使得學(xué)校師生在校內(nèi)交通出行有了良好的選擇習(xí)慣. 這種較為穩(wěn)定存在的交通空間無論是對于理論研究還是優(yōu)化處理都是極為方便的，因此河南理工大學(xué)南校區(qū)系統(tǒng)的空間句法研究適用性較為良好[5].

首先需要說明的是，在Depth Map中默認的顏色設(shè)置是這樣規(guī)定的：從最大值到最小值共分成10個數(shù)值段，最高的數(shù)值用紅色表示，最低的用藍色表示. 也就是偏暖的顏色是高數(shù)值段的，偏冷的顏色是低數(shù)值段段.

空間句法中的圖示中，顏色越偏向于暖色的空間軸線說明在此交通空間的變量值的數(shù)值越強，其所反映的理論意義就越強烈，與之相反，冷色的空間軸線表示實際理論意義強度越弱.

2.1 南校區(qū)軸線圖的引入

首先選擇河南理工大學(xué)南校區(qū)平面圖作為底圖進行分析，發(fā)現(xiàn)南校區(qū)的中心軸線道路——春秋大道是整個系統(tǒng)中最長的道路，選擇CAD進行軸線圖的繪制，從春秋大道起手開始畫，逐步將各個相連的道路空間以軸線形式繪制.

在繪制過程中需要注意的有2點：

1)因為Depth Map這個軟件不能識別曲線，因此所有圓弧形道路都是以直線段拼接而成.

從那之后，人類開始逐漸告別小兒麻痹癥。而在研發(fā)該疫苗的過程中，索爾克教授的團隊所用的細胞正是海拉細胞。

2)在繪制過程中，盡量按照實際情況中道路的布局進行交通空間的剝離和凸空間軸線的繪制.

圖1 河南理工大學(xué)南校區(qū)圖與軸線圖

將CAD畫出來的軸線圖轉(zhuǎn)換成dxf格式以便于導(dǎo)入Depth Map工具. 在應(yīng)用Depth Map工具進行變量值分析前應(yīng)當(dāng)對所做的軸線圖進行軸線模型的正確性驗證. 而在Depth Map中，與任何軸線都不連接的軸線會顯示出紅色，會導(dǎo)致整個軸線模型的錯誤. 這種現(xiàn)象在實際情況中表現(xiàn)為：未與任何軸線相連的軸線代表沒有存在著某些交通空間和其他交通空間不相通，這在實際情況中并不存在，因此會導(dǎo)致軸線模型的錯誤.

軸線圖的正確性檢查就是將軸線圖導(dǎo)入Depth Map后進行檢查Node Count這個參數(shù). 而Node Count的意思就是從某個元素走出去，一共能走到幾個其他的元素. 這樣的話，一旦出現(xiàn)1個不屬于目標(biāo)空間系統(tǒng)的元素，它就不能通向任何一個空間系統(tǒng)，那么經(jīng)過Node Count檢查的話它就會被以不同于空間系統(tǒng)其他元素的顏色而被標(biāo)出.

2.2 連接度的計算與分析

連接度(Connectivity value)是指空間系統(tǒng)中與目標(biāo)元素相連的其他元素的數(shù)量. 由此可見，連接度只涉及到單一空間單元與其周圍的鄰接單元，而不受空間系統(tǒng)整體情況的影響，因而連接度是用來描述系統(tǒng)局部層面上的屬性變量.

連接度反映的是空間系統(tǒng)的滲透性. 就是指當(dāng)交通空間系統(tǒng)被分割成上百個凸空間元素時，各個凸空間連接其他凸空間的數(shù)量，這個數(shù)值就是連接度.

圖2 南校區(qū)連接度

左圖中存在著非常明顯的一條紅色軸線，相比其他而言它的色調(diào)是最偏近于暖色調(diào)的，這說明這個交通空間元素在整個交通空間系統(tǒng)中是連接度最高的，即它所連接的可視作凸空間元素的道路空間是最多的.

從右圖中的實際地圖中可看出這個編號為0的凸空間元素所對應(yīng)的實際道路是春秋大道. 在實際的交通空間中，春秋大道也是河南理工大學(xué)南校區(qū)內(nèi)部的主軸線，該道路從學(xué)校西門直指東門，貫穿整個南校區(qū). 與春秋大道相連的凸空間交通空間共有25個. 可看出春秋大道在南校區(qū)交通空間中的重要地位.

2.3 控制度的計算與分析

(1)

在這種計算規(guī)則下，連接度表示是各個空間元素之間的相互控制的程度和比重. 某空間元素的控制度就是與之相連的其他空間元素的連接值倒數(shù)之和.

圖3 南校區(qū)控制度

將河南理工大學(xué)南校區(qū)的連接度色度圖與控制度色度圖進行對比，發(fā)現(xiàn)大部分空間元素的控制度色調(diào)與連接度色調(diào)幾乎沒有改變. 在連接度色度圖上偏向于暖色調(diào)的各條軸線在控制度色度圖上依然是偏向于暖色調(diào).

這樣就可延續(xù)連接度的結(jié)論. 即是作為南校區(qū)中軸線的春秋大道是整個南校區(qū)交通空間系統(tǒng)內(nèi)部中控制度最高的空間元素，而且在實際校園中控制度較高的交通空間道路元素依然是那些交通空間子系統(tǒng)的主軸線或者溝通交通空間子系統(tǒng)的交通要道.

2.4 集成度的計算與分析

整成度是空間句法中極為重要的變量指標(biāo). 集成度的意義是空間元素與系統(tǒng)內(nèi)部其他空間元素之間的緊密聯(lián)系程度，反映了空間元素相互之間的銜接性[7].

總結(jié)可知，集成度是一個關(guān)于全局深度值倒數(shù)的函數(shù)，這說明了空間集成度越高，全局深度則越低，可達性也就越好. 也就是集成度衡量了一個空間吸引到達交通的潛力.

圖4 全局集成度(上)與R-3集成度(下)

從全局集成度結(jié)果來看，河南理工大學(xué)南校區(qū)空間元素的集成度基本上按照南校區(qū)主軸線、功能小區(qū)之間連接線、功能小區(qū)軸線、普通道路的順序依次降低.

通過空間句法分析可看出，半徑-3(R-3)集成度圖與全局集成度圖幾乎一樣，除去春秋大道這根主軸線，可見宿舍區(qū)域的空間道路元素的局部集成度普遍偏高. 根據(jù)實際調(diào)研，局部集成度之所以會出現(xiàn)這樣的分布，是因為區(qū)域自身的功能特性. 在南校區(qū)交通空間系統(tǒng)中，局部集成度的核心往往是區(qū)域活動的中心，承擔(dān)著一定的活動職能.

2.5 可理解度分析

可理解度反映了空間從局部到整體的認知程度. 相比于其他變量，它既不是用來顯示系統(tǒng)的局部特征也不是用來衡量系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，而是描述局部局面變量與整體層面變量之間的相關(guān)程度[8]. 人處于空間系統(tǒng)中需要通過在空間元素之間進行連續(xù)移動才能逐步將局部感受合成對整體空間系統(tǒng)的認知. 這個過程的難易程度決定了局部的空間結(jié)構(gòu)能否作為看不到的整個空間結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)，進而決定了空間系統(tǒng)是否可很好地被理解[9].

圖5 南校區(qū)可理解度較高的交通空間

南校區(qū)可理解度色度圖中，選中右上方色度較為偏向于暖色的點，在軸線圖中可看出這些軸線多是集中在南校區(qū)的圖書館廣場區(qū)域和學(xué)生宿舍區(qū)交通要道，這些交通空間元素也是在整個南校區(qū)交通空間系統(tǒng)中可理解度較高的. 即是能較快的利用這些交通空間元素去感知和架構(gòu)整個南校區(qū)的交通空間系統(tǒng).

圖6 南校區(qū)可理解度較低的交通空間

而位于南校區(qū)可理解度色度圖左下方的點，其連接值和全局集成度在整個空間系統(tǒng)內(nèi)部都是較低的. 圈出后，在圖中發(fā)現(xiàn)，這些交通空間道路元素都是分布在南校區(qū)的“死角”. 通常情況下，都是通往一些對于在校學(xué)生來說教學(xué)設(shè)施和生活服務(wù)設(shè)施都不是集中的地方. 尤其是學(xué)校的工程實習(xí)基地，整個基地可視為一個可理解度極低的小空間系統(tǒng).

3 結(jié)論

本文依托空間句法對河南理工大學(xué)南校區(qū)的交通空間進行分析研究. 以整個校區(qū)的道路空間作為研究基礎(chǔ)元素，使用相關(guān)工具得到南校區(qū)交通空間系統(tǒng)的量化分析屬性，得到了以下結(jié)論：

1)在南校區(qū)交通空間系統(tǒng)內(nèi)部，凡是連接度與控制度趨于一致的道路元素，通常這些道路元素在自身所處于的局部交通小區(qū)內(nèi)部較為重要. 通過實際調(diào)研，發(fā)現(xiàn)這些道路要么是南校區(qū)內(nèi)部功能小區(qū)的主要交通干道，要么是連接各個功能小區(qū)的重要道路.

2)作為空間句法中極為重要的判斷指標(biāo)，集成度揭示的是一個道路空間元素吸引交通的潛力. 經(jīng)過全局集成度與局部集成度的分析. 研究發(fā)現(xiàn)南校區(qū)內(nèi)部圖書館區(qū)域和學(xué)生宿舍區(qū)是集成度較高的區(qū)域. 這意味著這兩處的道路吸引交通的潛力較大.

3)對于新進入河南理工大學(xué)南校區(qū)的交通參與者來說，需要通過在空間元素之間進行連續(xù)移動才能逐步將局部感受合成對整體空間系統(tǒng)的認知. 這個過程的難易程度決定了局部的空間結(jié)構(gòu)能否作為看不到的整個空間結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)，進而決定了空間系統(tǒng)是否可很好地被理解. 那么依據(jù)連接度和全局集成度兩個數(shù)值的關(guān)聯(lián)程度可判斷道路空間元素的可理解度，發(fā)現(xiàn)圖書館區(qū)域和學(xué)生宿舍區(qū)是可理解度較高的區(qū)域.