空間句法分析在城市路網規劃中的運用

楊林紅,石曉娜

(西南交通大學建筑學院,四川成都 610031)

1 空間句法基本理論

1.1 空間句法的概念

空間句法是英國倫敦大學巴格特建筑學院的比爾·希列爾(BillHillier)教授于上世紀 80年代創立的一套可用于城市空間結構和形態分析的技術。空間句法理論是一種通過對建筑、社區及城市體系的空間結構的定量化描述,來研究空間組織與人類社會之間關系的理論和方法。它從自由空間本身出發,解釋了城市體系內空間形態、交通網絡、人流、車流和社區文化等諸多現象,并有引出更多頗有見地的新思路與新突破的趨勢。空間句法理論、方法、實證等的研究成為國際地理學、建筑學、規劃學等學科的研究熱點。

1.2 空間句法的基本原則

任何一個城市系統都是由兩部分組成:閉合空間和自由空間。閉合空間主要是建筑物,而自由空間是指由空間物體隔開的、人可以在其中自由活動的空間。自由空間具有連續性特征,即從任何一點出發可以到達空間的任何其他點。對空間句法而言,自由空間是一個非常重要的概念,有時又叫開空間。空間句法著眼于自由空間的表示。

空間句法的基本原則是空間分割,根據城市的自由空間情況,空間分割有 3種基本方法:凸多邊形法、軸線法、視區分割法。

凸多邊形法——對于建筑內部房間或者走道的布局一般采用這種方法。它針對開空間呈現非線形情況,對于呈現凸多邊形房間、走道研究刻畫準確,但是對于城市層面的研究不適用(圖 1)。

圖1 凸多邊法

軸線法——首先畫一條最長的軸線來代表一條街道,然后畫第二長的軸線與第一條相交,直至整個自由空間或者街道網由一系列軸線連接,所成的軸線圖基本上是由最少數目的最長直線組成。這種方法多用于建筑或者比較密集的建筑群體或應用于城市層面的分析(圖 2)。

圖2 軸線法

視區分割法——即在大尺度歐氏三維空間 E 3,對其中的每一點 x,相應的視區V x是由所有從該點可視的點的集合構成,即視區分割法。目前視區分割相對來看處于理論探索階段。

2 空間句法的數理模型

根據空間分割方法,空間句法可以導出相應的連接圖,從連接圖可以導出一系列的形態分析變量。空間句法模型主要有以下幾個形態變量:連接度、控制度、深度值、整合度。

2.1 連接度(Connectivity)

連接度 Ci,計算公式為 Ci=k,

式中 k是與第 i個結點相連的結點數,相應的 Ci表征與第 i個部分空間相交的其它部分空間數。Ci的計算較為方便,將交通網絡通過空間分割到連接圖,從連接圖可直接讀出。在實際空間系統中,某個空間的連接值越高,則表示其空間滲透性越好。

2.2 控制值(Control)

式中k是與第i個結點的直接相連的結點數;Cj是第 j個結點的連接值,Ctrl i表征一個空間對與之相交空間的控制程度,從某種程度上反映一個空間對其周圍空間的影響程度。

2.3 平均深度值(Depth)

式中 dij是連接圖上任意兩點的最短距離,表示區域內總深度;M Di表征某一結點距其它所有結點的最短距離。

2.4 整合度(Integration)

整合度RAi、RRAi, 計算公式分別為,計算公式分別為

式中Dn=2n{log2[(n+2)/3-1]+1}/[(n-1)(n-2)],是用來標準化集整合度值的,根據所考慮結點情況,整合度可以表征一個空間與局部空間或整體空間的關系;整合度越高可達性越高。通過對城市街道網絡整合度的分析達到對城市路網可達性的分析。

3 空間句法在城市路網規劃中的運用

3.1 空間句法分析的原理流程

3.2 空間句法軟件

目前, 可用來實現空間句法的軟件主要有基于Macintosh的非GIS平臺的Axman, 基于Mapinfo軟件的confeego插件以及基于GIS平臺Arcview下用宏語言Avenne開發的副本“ Axwoman” , 本次采用的是最后一種。計算結果顯示在View窗口中, 按整合度值的不同, 從大到小用從紅到黃再到綠最后到藍的顏色序列表示。

3.3 空間句法分析在遂寧市城市道路網規劃中的應用

空間句法分析在路網規劃中的應用主要是通過對不同路網(現狀、規劃)進行分析和評價,從而對路網規劃提出建議而實現的。

圖3 遂寧市現狀空間句法可達性分析

首先,用空間句法對遂寧市現狀城市空間結構進行整合度分析。繪制現狀軸線地圖時主要根據道路網(主干道,次干道和部分支路)來進行,接著在Arcview計算,結果主要以圖片的形式表達如圖 3。在此主要對整合度進行分析,整合度越高可達性越好。圖中顯示整合度最高的路段是遂州路、濱江北路、凱旋路、和平路和涪江三橋;整合度較高的有西山北路、渠河路、開善東路、濱河路、涪江二橋等。這些路段具有較高整合度其可達性也越好,聚集的交通流量越大。這與我們做的現狀交通流量調查很吻合。遂寧市交通流多集中在涪江二橋和涪江三橋之間的老城區的三條主要道路上,這也與其帶形城市形態相符。

接著,用相同的方法對遂寧市總體規劃路網(快速干道、主干道、次干道和部分支路)進行了分析,結果如圖 4。圖中顯示整合度最高的路段仍然是城區內部各主要道路以及渠河路、濱河路、南津路、開善東路、涪江二橋等。城市交通流也集中于這些路段。以南北向的遂州路以及其延長線、東平路及其延長線,東西向涪江二橋及開善東路、涪江三橋及明月路形成的井字形路網交通最集中被稱為集成核,這些集成核不僅是聯系城市中心和周邊各個地區的紐帶,而且也是城市內部人類活動最為活躍的地帶,但同時也是容易形成交通蜂腰的地方。

最后,通過運用空間句法對現狀及總體規劃路網的分析,可以看出遂寧市交通路網中存在的一些問題。由于涪江對于城市交通的阻礙作用,城市向東拓展,涪江二橋和涪江三橋交通壓力巨大,容易形成交通擁堵點。中央商務區遂州路上步行街的建成,其位于老城區的集成核上容易聚集人流,但對于交通的影響也比較大。城市空間結構的發展趨勢是帶狀組團式,但組團間聯系還比較薄弱。

圖4 遂寧市總規空間句法可達性分析

對于交通路網存在的問題我們提出了以下幾點建議:(1)注意老城區內交通網絡的改善與交通協調管制。(2)利用成南鐵路改線后鐵路橋的功能轉換(作為非機動車和人行橋);考慮連接貓兒洲橋梁的建設,提高跨江交通的通達能力。(3)城市空間結構沿江呈組團帶狀發展,宜增加城市緊湊度,增強組團間主要道路的聯系。

4 結 論

空間句法以 GIS為平臺,為城市交通分析提供了一種完全不同的空間新視角——基于圖論的表達方式。空間句法有較高的預測準確性,為我們提供了一個可信度較高的模型和迅速建構模型的方法,一個具有最佳成本效益比的輔助設計方法。隨著該理論的發展,空間句法將會成為將感性的分析和理性的規劃分析聯系的紐帶。

[1]段進,比爾·希列爾.空間研究 3-空間句法與城市規劃[M].東南大學出版社,2007

[2]江斌,黃波,陸鋒.GIS環境下的空間分析和地學視覺化[M].高等教育出版社,2002

[3]陳明星,沈非,查良松,等.基于空間句法的城市交通網絡特征研究——以蕪湖市為例[J].地理與地理信息科學,2005,21(2):39-42

[4]遂寧市規劃局.遂寧市城市總體規劃[R]