城市幾何設(shè)計(jì):空間句法的闡釋

楊 滔

1 背 景

歷史上城市空間形態(tài)的研究更多關(guān)注于城市的視覺形態(tài)。這不僅指地圖和平面的幾何規(guī)則，也指建筑形體方面的美學(xué)。20世紀(jì)50年代康恩澤（Conzen）開始從街道和地塊的角度研究城鎮(zhèn)的地理結(jié)構(gòu)和演變規(guī)律，開啟了人本化的城鎮(zhèn)幾何規(guī)律探索。之后，不同研究方法應(yīng)用到建筑和城市空間形態(tài)之中，特別是劍橋大學(xué)的研究,關(guān)注空間幾何形態(tài)對于使用價(jià)值的影響，例如街坊塊的長寬高對土地利用價(jià)值的影響程度。在這些研究之中，設(shè)計(jì)本身如何以幾何形態(tài)的方式去影響人的生活方式 、城市功能運(yùn)行以及價(jià)值實(shí)現(xiàn)，逐步成為了研究重點(diǎn)之一。這大體分為4個(gè)研究角度：一是人文地理和歷史演變的角度，如延續(xù)康恩澤（Conzen）方法論，以伯明翰的懷特漢德（Whitehand）城市形態(tài)學(xué)派為代表；二是城市原型和結(jié)構(gòu)的角度，以卡尼基亞（Caniggia）或羅西（Rossi）為代表的意大利學(xué)派；三是面向未來創(chuàng)新的烏托邦角度，以霍華德、柯布西耶、賴特、福斯特、扎哈等不同時(shí)代的知名建筑師為代表，他們也許缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬔堇[，然而不斷地推出了各種新的概念，影響著真實(shí)城市形態(tài)的建設(shè)實(shí)踐；四是人類認(rèn)知與行為學(xué)的角度，以亞歷山大（Alexander）的《模式語言》和希利爾（Hillier）的《空間的社會(huì)邏輯》為代表，試圖從數(shù)學(xué)實(shí)證的角度去總結(jié)符合人類認(rèn)知建成環(huán)境的幾何形態(tài)規(guī)律，探索適合人類居住的形態(tài)模式，并借用組合學(xué)和機(jī)器迭代的原理去衍生新的模式。在復(fù)雜科學(xué)的啟發(fā)下，上述4種模式都借助計(jì)算科學(xué)的發(fā)展，采用自組織方式去模擬真實(shí)的未來城市運(yùn)行模式，人的感知、認(rèn)知、行為、需求等成為建構(gòu)這種自下而上的涌現(xiàn)機(jī)制的基本要素。

在這種國際空間形態(tài)發(fā)展的大背景下，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》提出“走出一條以人為本、四化同步、優(yōu)化布局、生態(tài)文明、文化傳承的中國特色新型城鎮(zhèn)化道路”。其中的核心包括兩點(diǎn)：①以人的城鎮(zhèn)化來合理引導(dǎo)人口和產(chǎn)業(yè)的分布；②優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)，提高空間利用效率。這不僅闡釋了新型城鎮(zhèn)化的重要轉(zhuǎn)型，從以物質(zhì)為主體的城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)向了以人為本的城鎮(zhèn)化，而且揭示了現(xiàn)有的城市空間結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化，提檔升級。與之同時(shí)，最近中央相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也指出，需要加強(qiáng)城市設(shè)計(jì)和完善決策評估機(jī)制，提高城市建筑整體品質(zhì)，避免粗制濫造的奇奇怪怪建筑。這涉及中微觀層面上城市本身的建造、項(xiàng)目落地、城市體驗(yàn)等具體事宜。從城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)的理論角度而言，我們需要進(jìn)一步研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、城市空間結(jié)構(gòu)以及城市空間品質(zhì)之間的互動(dòng)關(guān)系。大體而言，這包括3方面的內(nèi)容：①社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間分布規(guī)律和特征，即空間屬性方面；②城市空間自身建設(shè)的規(guī)律和特征，即空間本體方面；③上述兩個(gè)方面之間的聯(lián)系或影響。這些理論性研究課題將有利于我們在規(guī)劃實(shí)踐中優(yōu)化區(qū)域規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、土地出讓審批、項(xiàng)目落地之間的銜接，輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)施決策，使得城市或具體建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益最大化。

從歐洲的經(jīng)驗(yàn)來看，不管是南歐偏物質(zhì)形態(tài)設(shè)計(jì)的規(guī)劃，還是德國和法國偏社會(huì)經(jīng)濟(jì)管控型的規(guī)劃，抑或英國偏協(xié)商型的規(guī)劃，對于空間都較為重視，廣義上的空間規(guī)劃（Spatial Planning）是歐洲各國的共識。歐盟的規(guī)劃條約中，空間規(guī)劃被認(rèn)為是“經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化以及生態(tài)政策的地理空間表達(dá)……一門理性的學(xué)科、一種管理技術(shù)以及一項(xiàng)跨學(xué)科的綜合性政策，并根據(jù)總體戰(zhàn)略，形成空間上的物質(zhì)性結(jié)構(gòu)”[1]。雖然歐洲各國對此有不同的解釋，然而其普遍共識是：空間規(guī)劃關(guān)注空間和場所，而空間政策包括任何影響空間區(qū)位和用地決策、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)分布的政策[2]。這種規(guī)劃不僅強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)、參與、動(dòng)態(tài)管理，而且注重從社區(qū)、城市到區(qū)域、國家、洲際的尺度互動(dòng)[3]。因此，對于人的城鎮(zhèn)化和物的城鎮(zhèn)化之間互動(dòng)的研究，以空間為出發(fā)點(diǎn)，綜合性地研究社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等空間屬性、以及相關(guān)的空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)該是一個(gè)方向。

本文基于空間句法理論和方法，以實(shí)證案例為主，從各個(gè)尺度上重點(diǎn)研究空間形態(tài)結(jié)構(gòu)對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間分布的影響，并提出創(chuàng)造性的空間營造需要基于人的行為與空間形態(tài)之后的互動(dòng)規(guī)律，這將會(huì)形成一種城市設(shè)計(jì)方法，橋接人與物這兩種實(shí)體的城鎮(zhèn)化。

2 空間句法的基本理念

空間句法理論和方法源于對二戰(zhàn)之后物質(zhì)形態(tài)規(guī)劃失效的思考。當(dāng)時(shí)，西方大規(guī)模的社會(huì)住宅建設(shè)導(dǎo)致了嚴(yán)重的社會(huì)問題，這引發(fā)了各界人士懷疑大規(guī)模社會(huì)住宅建設(shè)的基本出發(fā)點(diǎn)，即好的城市物質(zhì)環(huán)境能夠解決不良的社會(huì)問題[4。在很大程度上，這也說明了社會(huì)問題不能簡單地依靠改善城市物質(zhì)形象或環(huán)境來解決，于是很多規(guī)劃和設(shè)計(jì)專業(yè)人士轉(zhuǎn)向?qū)ι鐣?huì)經(jīng)濟(jì)本身的研究。不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，這是當(dāng)時(shí)西方發(fā)達(dá)國家從物的城鎮(zhèn)化向人的城鎮(zhèn)化的轉(zhuǎn)型。

然而，仍有部分西方學(xué)者依舊執(zhí)著于探索人和物質(zhì)環(huán)境之間的關(guān)系。因?yàn)閺某ＷR來看，物質(zhì)環(huán)境的確對人有影響，而人們也在改造物質(zhì)環(huán)境。空間句法理論的創(chuàng)始人比爾·希利爾（Bill Hillier）教授就是其中一員。他認(rèn)為不是物質(zhì)實(shí)體形象影響日常社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化活動(dòng)，而是人們運(yùn)用物質(zhì)空間的營造方式去組織社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化活動(dòng)。這形成了空間句法最基本的理論出發(fā)點(diǎn)，即空間不是人們活動(dòng)的背景，而是人們活動(dòng)的本質(zhì)。他認(rèn)為，人們創(chuàng)造、改造、使用空間的歷時(shí)性過程之中，體現(xiàn)了空間本身的構(gòu)成規(guī)律或特征；而空間本身的建造方式又折射出某時(shí)某地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的規(guī)律或特征。也就是說，物質(zhì)形態(tài)和功能并不是直接相互作用的，而是通過空間這個(gè)媒介，才能發(fā)生作用[5](Hillier, 1996)。因此，空間句法在理論源頭上，強(qiáng)調(diào)空間本身的重要性，重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)基本問題：①物質(zhì)空間是否影響日常社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化運(yùn)作？②社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的行為是用通過物質(zhì)空間布局來實(shí)現(xiàn)？

基于此理論假設(shè)，空間句法認(rèn)為城市是自組織系統(tǒng)，源于形態(tài)、認(rèn)知、社會(huì)3個(gè)方面，它們之間相互影響[5-7]。首先，城市空間形態(tài)不是無限制的空間組合的產(chǎn)物，而是在符合自然地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)規(guī)律、社會(huì)文化等前提條件下，經(jīng)由一定時(shí)間，按照幾何基本構(gòu)成原理，而逐步形成且不斷演變[8]。其次，城市空間形態(tài)雖然是以整體的方式體現(xiàn)出來，然而它是由個(gè)體建造而成，其中很多決策也是由個(gè)體做出；人作為個(gè)體單元，對于空間的認(rèn)知將會(huì)影響空間形態(tài)本身的營造和演變，反之亦然；于是，這將會(huì)形成個(gè)體認(rèn)知與集體形態(tài)之間的互動(dòng)作用，包括個(gè)體自下而上和集體自上而下的過程[9]。最后，城市空間形態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之間的相互影響具備社會(huì)屬性，反映了城市形成的原始動(dòng)力，即人們面對面聚集、交流、交易的渴望，或者說城市社會(huì)集體的需求；因此，空間形態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)往往具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的相互關(guān)系，而內(nèi)在的機(jī)制則基于空間架構(gòu)或關(guān)聯(lián)的社會(huì)行為，其中既包括作為生物人所具備的普遍性，也涵括不同文化社會(huì)所具有的獨(dú)特性。

在這樣的理論框架下，空間句法進(jìn)一步提出了城市空間結(jié)構(gòu)影響交通出行的理論，認(rèn)為城市空間的拓?fù)渚嚯x影響較長距離的出行，而城市空間的實(shí)際距離則影響較短距離的出行；此外，空間結(jié)構(gòu)與交通出行之間的關(guān)系將會(huì)影響到城市用地的空間分布，后者將會(huì)反饋，又影響交通組織和空間結(jié)構(gòu)更新或營造[10-12]。與之同時(shí)，空間句法發(fā)現(xiàn)活躍的城市中心既具備良好的局部空間結(jié)構(gòu)，又占據(jù)整個(gè)城市中較好的區(qū)段；城市中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)受到不同尺度的空間結(jié)構(gòu)影響，體現(xiàn)為復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的空間分布模式[5]。因此，城市空間形態(tài)本身將會(huì)折射出營造這些空間形態(tài)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和自然因素。例如，圖1顯示了京津地區(qū)和云貴地區(qū)，它們的空間結(jié)構(gòu)顯然不同，與不同的地形地貌和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等都密切相關(guān)。

與此同時(shí)，空間句法研究的方法不是簡單的“分析—?dú)w納”，而是基于對城市空間現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的分析，創(chuàng)造性地提出假設(shè)，對此進(jìn)行檢驗(yàn)，然后優(yōu)化或否定假設(shè)，循環(huán)往復(fù)。在這個(gè)過程中，創(chuàng)造性地提出假設(shè)或研究問題，才是最為關(guān)鍵，這是推動(dòng)整個(gè)研究的發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖1 / Figure 1北京-天津地區(qū)（左）與云貴地區(qū)（右）的空間結(jié)構(gòu)Beijing & Tianjin Areas (Left) and Yunnan & Guizhou Provinces (Right)

圖2 / Figure 2英格蘭東南部的區(qū)域分析（左）與放大后的倫敦街道層面的空間建構(gòu)（右）Regional Analysis of Southeast District of England (Left)and Zoomed-in Spatial Con fi guration of London Streets

3 不同尺度的空間營造

基于空間句法的理論和方法，城市設(shè)計(jì)實(shí)踐關(guān)注空間形態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式之間的互動(dòng)，跨越不同尺度，發(fā)掘空間使用、更新、營造的潛力，創(chuàng)造性地提出新的方案，解決城市空間整體品質(zhì)和活力的問題。空間營造包括觀測（采集數(shù)據(jù)）、體檢（找出問題）、預(yù)測（分析問題）、創(chuàng)新（解決問題）、評估（決策優(yōu)化）五大步驟；其中以實(shí)證為主體的研究性工作是空間創(chuàng)造的基礎(chǔ)之一，也是空間評估決策的依據(jù)之一。

在此過程之中，識別到空間形態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式之間的關(guān)系，在相關(guān)程度較高的情況下，我們可以從空間結(jié)構(gòu)和空間分布的角度，去預(yù)測社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對空間形態(tài)的影響，或反之，提出可以通過空間營造或空間管控來實(shí)現(xiàn)的新方案；或在相關(guān)程度較低的情況下，探討空間結(jié)構(gòu)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式的差異性，識別出那些“非空間的因素”（如開發(fā)規(guī)模等）對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式的影響，進(jìn)而通過優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)去促進(jìn)因勢利導(dǎo)，降低開發(fā)或管理的成本。

此外，本文認(rèn)為基于空間句法的空間營造是一種城市設(shè)計(jì)，在于這種方法認(rèn)為空間形態(tài)的變化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)物化的手段，并試圖把社會(huì)經(jīng)濟(jì)層面的規(guī)劃與物質(zhì)形態(tài)的設(shè)計(jì)聯(lián)系起來。因此，在宏觀的分析過程中，也包含中微觀層面的空間建構(gòu)。例如，在英格蘭東南部的區(qū)域分析之中（圖2），放大空間模型，就可以發(fā)現(xiàn)該空間模式是建立在詳細(xì)的街道尺度之中，那么區(qū)域規(guī)劃分析的結(jié)果可反饋到街道層面上，直接用于設(shè)計(jì)，促進(jìn)了規(guī)劃與設(shè)計(jì)之間的銜接。

表1 / Table 1中國大陸（除海南省）、美國、歐洲的空間效率均值和最大值The Average and Maximum of Spatial Efficiency of The Mainland of China(Except Hainan Province), USA and Europe

圖3 / Figure 3北京、曼哈頓、雅典的“方格網(wǎng)”的空間效率Spatial Ef fi ciency of The Grids of Beijing, Manhattan and Athens

3.1 超大尺度（XL）

在洲際或國家的超大尺度上，可以發(fā)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的空間分布模式有一定的影響。正如“美國2050年區(qū)域規(guī)劃”中提到，除了傳統(tǒng)的人口、就業(yè)、預(yù)期人口和就業(yè)增長率等因素，未來的區(qū)域研究方向是將交通網(wǎng)絡(luò)和流量整合到城市連綿區(qū)/帶（MegaRegions)的識別之中。在我國大陸（除了海南島）、美國、歐洲的層面上，定量地分析空間之間的聯(lián)系，即每個(gè)空間“流動(dòng)到”或連接到其他空間的效率，可簡稱為“空間效率”或“空間流”；分析也可在不同半徑尺度下展開，如50km、300km、1,500km和3,000km，分別大致代表市域、城鎮(zhèn)群、國家、洲際尺度。

如表1所示，在各種尺度上，歐洲具有最高的空間效率均值；而在市域、城鎮(zhèn)群和國家尺度上，它又具有最低的最大值。這說明，歐洲的空間開發(fā)效率分布較為均勻,這與3個(gè)因素有關(guān)：①歐洲是由較為發(fā)達(dá)的中小國家組成的；②歐洲各國的城鎮(zhèn)緊湊度較高；③缺少惡劣的自然環(huán)境，如沙漠等。在各種尺度上，美國具有最高的空間效率最大值；而在國家、洲際尺度上，它的均值最低；且在市域和城鎮(zhèn)群尺度上，其均值也處于中間。這說明了美國的空間開發(fā)效率分布很不均勻，也許與兩個(gè)因素有關(guān)：①美國內(nèi)陸與沿海的自然環(huán)境差別較大；②美國較多城鎮(zhèn)的蔓延現(xiàn)象較為嚴(yán)重，城鎮(zhèn)空間較為破碎，而某些城鎮(zhèn)又高度城鎮(zhèn)化。在各種尺度上，我國大陸的空間效率都不高；在市域、城鎮(zhèn)群和國家尺度上，最大值處于中間水平；而在市域、城鎮(zhèn)群尺度上，均值最低；在國家和洲際尺度上，均值處于中間水平。這說明我國開發(fā)空間效率還有待提高，可能與兩個(gè)因素有關(guān)：①我國東西部差別較大，西部較多地方氣候惡劣，不適合城鎮(zhèn)建設(shè)；②我國較多城鎮(zhèn)的空間結(jié)構(gòu)被高速路等肢解嚴(yán)重，街坊塊偏大，“大院”現(xiàn)象在國際上都較為突出。如果仔細(xì)對比一下北京、曼哈頓和雅典（圖3），紅色表示空間效率較高，藍(lán)色表示空間效率較低。雖然它們都是“方格網(wǎng)”，然而它們之間的空間效率差異較大，并大致解釋了表1中所體現(xiàn)的現(xiàn)象。曼哈頓是具有最多空間效率的街道；雅典街道的空間效率分布相對均勻；而北京則具有較多空間效率較低的街道。

此外，根據(jù)3,000km和50km的空間效率，綜合識別了中國大陸陸上區(qū)域、美國、歐洲的空間結(jié)構(gòu)（圖4—圖7），紅色表示空間效率較高，藍(lán)色表示空間效率較低。對于我國大陸而言，空間效率最高的密集區(qū)域是長三角、珠三角以及京津冀城鎮(zhèn)群，其次較為密集的區(qū)域是山東半島、中原（鄭州）城鎮(zhèn)群，再次的包括遼中南、成渝等城鎮(zhèn)群（圖5）。對比根據(jù)人口密度和人均GDP分析，可發(fā)現(xiàn)空間效率模式與基于人口和經(jīng)濟(jì)分析的模式有很大程度的一致性。這說明了“空間流”對于人口流動(dòng)和產(chǎn)業(yè)聚集對于美國有一定的影響作用，反之亦然。對于美國，空間效率最高的密集區(qū)域是東北部大西洋沿岸和五大湖區(qū)城鎮(zhèn)群；美國西海岸的城鎮(zhèn)群也呈現(xiàn)暖色調(diào)的色彩。這種空間效率的分布模式與基于總部經(jīng)濟(jì)就業(yè)的中心模式有密切的關(guān)系，也說明了空間結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的互動(dòng)聯(lián)系。對于歐洲，空間效率最高的密集區(qū)域?qū)?yīng)于“漢堡—布魯塞爾—阿姆斯特丹—巴黎—倫敦”這個(gè)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)帶，與總部經(jīng)濟(jì)就業(yè)中心模式也有一定的吻合度，進(jìn)一步說明了空間結(jié)構(gòu)對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的空間模式有一定的影響。

此外，對比我國城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃圖，可發(fā)現(xiàn)3,000km的空間效率識別出了全國性的空間聯(lián)系軸帶，與規(guī)劃圖的兩橫三縱有一定的聯(lián)系，即識別出陸橋通道、沿長江通道兩條橫軸，沿海、京哈京廣、包昆通道三條縱軸；而50km的空間效率則識別出局部空間的聚集，對應(yīng)規(guī)劃圖中的城鎮(zhèn)群。

圖4 / Figure 4我國中東部地區(qū)人口密度和人均GDP分析（左）以及空間效率模式（右）The Analysis of GDP per capita and Population Density in the East Central Region of China (Left) and TheSpatial Ef fi ciency Pattern (Right)

圖5 / Figure 5我國城鎮(zhèn)群的空間效率排名The Rank of Spatial Ef fi ciency of City Clusters in China

3.2 大尺度（L）

在城市的大尺度上，也能發(fā)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間模式有較大程度的影響，并可以進(jìn)一步區(qū)分出不同功能對于空間結(jié)構(gòu)的敏感程度。例如，在北京案例中，可以發(fā)現(xiàn)商業(yè)、公共服務(wù)、行政機(jī)構(gòu)、停車場、旅游景點(diǎn)、工業(yè)、餐飲、娛樂、中小學(xué)、文化設(shè)施、商務(wù)辦公、高速服務(wù)設(shè)施等不同的功能具有不同的空間分布模式，雖然大部分在整體上呈現(xiàn)出從中心向邊緣的擴(kuò)散模式（圖8）。 進(jìn)一步分析，可發(fā)現(xiàn)北京的空間結(jié)構(gòu)對于盈利型功能空間分布的確有明顯的影響，同時(shí)也對某些公共型的有顯著影響。圖9（左）顯示了各類功能與全局和局部空間構(gòu)成效率的相關(guān)度。餐飲、商業(yè)、行政機(jī)構(gòu)的分布模式同時(shí)受到了全局和局部空間構(gòu)成的較大影響，其中餐飲的聚集更加受到局部空間構(gòu)成影響，而商業(yè)的聚集則更加受全局空間構(gòu)成的影響。娛樂、賓館、停車設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施的分布模式則主要受到局部空間構(gòu)成的影響，意味著這些功能的聚集與局部空間布局更為相關(guān)。工業(yè)、ATM、高速服務(wù)設(shè)施、商務(wù)辦公的分布模式則主要受到全局空間構(gòu)成的影響，這些功能的聚集與城市整體骨架更為相關(guān)。然而，全局和局部的空間構(gòu)成對文化設(shè)施、教育科研、旅游景點(diǎn)的分布影響不顯著，特別是對于后兩者。這表示教育科研和旅游景點(diǎn)的聚集更多在于其本身品牌的吸引力等，而非空間結(jié)構(gòu)的影響。

此外，特殊類型的空間系統(tǒng)也會(huì)對該系統(tǒng)中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式有一定影響。例如，在北京公交的研究中，北京公交線路網(wǎng)本身的空間結(jié)構(gòu)與斷面公交流量有較高的相關(guān)度（0.611）（圖10），即公交線路構(gòu)成的系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于公交流量的空間分配有影響；然而北京街道網(wǎng)的空間結(jié)構(gòu)與斷面公交流量沒有相關(guān)性，這說明公交線路在北京城市空間中的分配并不受北京街道網(wǎng)的影響，而是受制于公交線路系統(tǒng)本身這種人為的空間系統(tǒng)。進(jìn)一步研究表明，公交線路系統(tǒng)的實(shí)際距離對于斷面交通流量幾乎沒有影響，證實(shí)了在長距離出行中，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于交通流量影響更為主要。

又如，在蘇州案例中，可發(fā)現(xiàn)蘇州的空間結(jié)構(gòu)對于72.2%的車行交通流量有影響（圖11），也就是說，改變蘇州的空間結(jié)構(gòu)，可以改變交通出行的分布。因此，從街道微觀層面上的聯(lián)通性，可以發(fā)掘提升整體城市的出行模式的潛力點(diǎn)。這類似于蝴蝶效應(yīng)，即通過局部的變化通過整體城市空間網(wǎng)絡(luò)的放大和反饋效應(yīng)，從而改變整個(gè)空間網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成模式。這就是基于空間句法的空間營造應(yīng)用于城市設(shè)計(jì)的基本原理之一。

基于蘇州這種空間結(jié)構(gòu)與交通出行之間的規(guī)律，進(jìn)一步探討了如何去緩解蘇州古城壓力，提升蘇州工業(yè)園區(qū)的活力。因此，基于蘇州現(xiàn)狀空間結(jié)構(gòu)的效率分析（圖12左上），可發(fā)現(xiàn)相對于蘇州古城，蘇州工業(yè)園區(qū)活力欠缺的空間原因之一，也許在于園區(qū)南北向的聯(lián)系被湖泊所阻隔。在微觀層面上，尋求有潛力改善園區(qū)南北向聯(lián)系的空間連接，而這些連接往往都不在園區(qū)內(nèi)部。通過反復(fù)假設(shè)和檢驗(yàn)，識別出潛力點(diǎn)（圖12左下和右上），并發(fā)現(xiàn)園區(qū)的空間效率可以較大地提升，并結(jié)合目前蘇州中環(huán)的改造。此外，還在長三角和蘇州市域?qū)用嫔希⒔Y(jié)合吳江地區(qū)與上海虹橋機(jī)場的聯(lián)系以及蘇州南部機(jī)場的設(shè)想，多次檢測了南北走廊（南通—蘇州園區(qū)/老城區(qū)—吳江—寧波/杭州）的設(shè)想，提出了蘇州南北空間發(fā)展戰(zhàn)略。這體現(xiàn)了從微觀到中觀和宏觀的整體思考方式。

圖6 / Figure 6美國經(jīng)濟(jì)中心（根據(jù)總部經(jīng)濟(jì)就業(yè)人口數(shù)）（左）以及空間效率模式（右）American Economic Centres in Terms of Employment Population of Headquarter (Left) and Spatial Ef fi ciency Pattern (Right)

圖7 / Figure 7歐洲經(jīng)濟(jì)中心（根據(jù)總部經(jīng)濟(jì)就業(yè)人口數(shù)）（左）以及空間效率模式（右）European Economic Centres in Terms of Employment Population of Headquarter (Left) and Spatial Ef fi ciency Pattern (Right)

3.3 中小尺度（M&S）

在片區(qū)或社區(qū)尺度上，仍然可發(fā)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有相當(dāng)大的影響。例如，在北京王府井案例中（圖13），車行交通與5km的空間結(jié)構(gòu)效率的相關(guān)度為0.521；在上海四川北路案例中（圖14），車行交通與整個(gè)城市的空間結(jié)構(gòu)效率的相關(guān)度高達(dá)0.717，而自行車交通與5km的空間結(jié)構(gòu)效率的相關(guān)度則為0.541。上述案例說明：在片區(qū)研究范圍內(nèi)，不同尺度的空間結(jié)構(gòu)影響著不同的出行方式；不同城市的空間結(jié)構(gòu)有不同的影響程度。一般而言，長途出行受到較大尺度的影響，而中短途出行則受到較小尺度的影響。

基于此，通過調(diào)整或打造社區(qū)或片區(qū)的內(nèi)部空間布局或與其周邊地區(qū)的空間聯(lián)系，可比較不同設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。例如，在四川北路的案例中，根據(jù)設(shè)計(jì)地段周邊的空間分析，強(qiáng)化四川北路本身與地段的東西向聯(lián)系，提出不同的聯(lián)系方式和模式，在空間模型中檢測和比選，最終實(shí)現(xiàn)最大化地激活該地段的空間區(qū)位價(jià)值。

4 討 論

在洲際、國家、城鎮(zhèn)、片區(qū)、社區(qū)等尺度上，都可以發(fā)現(xiàn)城市的空間結(jié)構(gòu)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間分布有一定的關(guān)聯(lián)，它們彼此不可分離。于是，在規(guī)劃和設(shè)計(jì)的層面上，可將空間本體營造與（社會(huì)經(jīng)濟(jì)的）空間屬性緊密地結(jié)合起來。在這種意義上，空間結(jié)構(gòu)的定量分析提供了一種城市設(shè)計(jì)的方法，基于中微觀的空間形態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的空間分配，整合不同尺度上與空間有關(guān)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理或決策等環(huán)節(jié)，最終力圖實(shí)現(xiàn)人的城鎮(zhèn)化與物的城鎮(zhèn)化的良性互動(dòng)，邁向新常態(tài)的城鎮(zhèn)化。

圖8 / Figure 8北京功能的空間分布模式Functional Distribution Pattern of Beijing

圖9 / Figure 9北京各類功能（左）、各類賓館（中）、某些商業(yè)/公共類（右）分別與兩種尺度的空間效率的相關(guān)度The Correlation between Two Levels of SpatialEf fi ciency (SE) and Different Functions of Beijing (Left),between those of SE and Different Types of Hotel(Middle) and between those of SE and Commercial or Public Facilities.

圖10 / Figure 10北京公交線路網(wǎng)絡(luò)本身與斷面公交流量相關(guān)度較高（0.611）（左）、以及北京街道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與斷面公交流量無相關(guān)性（右）Higher Correlation between Public Traf fi c Routes of Beijing and Public Bus Movement with An R-square of 0.611 (Left), and No Correlation between Street Network of Beijing and Public Bus Movements (Right)

圖11 / Figure 11蘇州空間結(jié)構(gòu)分析（左）、蘇州空間結(jié)構(gòu)與車流量相關(guān)性分析（右）Spatial Structure Analysis of Suzhou (Left) and The Correlation Analysis of Suzhou Structure and Vehicle Movement (Right)

圖12 / Figure 12蘇州現(xiàn)狀空間效率分析（左上）、改善潛力點(diǎn)的蘇州空間效率分析（右上）、蘇州空間聯(lián)系的潛力點(diǎn)（左下）、強(qiáng)化蘇州市域南北聯(lián)系的方案構(gòu)思（右下）The Spatial Ef fi ciency Analysis of The Current of Suzhou (Top Left), That Analysis of The Potential Points(Top Right), The Potential Connections (Bottom Left) and The Schematic Plan of Connecting the South and the North of Suzhou Region (Bottom Right)

圖13 / Figure 13北京王府井中車行交通出行與5km的空間效率有較好的相關(guān)性（左）、上海四川北路車行交通出行與整個(gè)城市的空間效率有較好的相關(guān)性（中）、上海四川北路自行車出行與5km的空間效率有較好的相關(guān)性（右）The Good Correlation between Vehicle Movements in Wangfujing and Spatial Ef fi ciency at 5km(Left), The Good Correlation between Vehicle Movements in Shichuan North Road of Shanghai and Spatial Ef fi ciency of the Whole City (Middle), and The Good Correlation between Bicycle Movement and Spatial Ef fi ciency at 5km (Right)

圖14 / Figure 14上海四川北路中某個(gè)地段內(nèi)不同的方案比較和優(yōu)化The Comparison and Optimization of Different Schemes of One Site of Sichuan North Road of Shanghai

The Geometric Design of Cities based on Space Syntax

YANG Tao

Can geometric structure of built environment as a way of influencing living style, functional performance and land value realization be reflected in design process? This has become one of research themes in the international field of spatial morphology. Within this background,The Plan of National New Type of Urbanism(2014-2020) proposes a new route for Chinese urbanism focusing on the concepts of the people orientated, the integration of industrialization,digitalization, urbanization and agricultural modernization, the optimization of spatial structure, the ecological civilization, the cultural continuity. It addresses two ideas. One aims to offer a scientific guidance of locating population and industries via a way of people-centred urbanism;the other seeks to optimize spatial structure and upgrade efficiency of spatial utilization. This points out the paradigm shift, the movement from the urbanism addressing physical performance to the urbanism focusing on humanization, as well as the upgrading of the current city structures and values. And meanwhile, the Central Government and the Ministry of Housing and Urban-rural Development highlights the enhancement of the mechanism of designing cities and decision-making assessment, with an aim of generating high-quality built environment and avoiding unusually shoddy buildings. This is related to urban design, project construction and urban performance assessment at the microand meso-levels. From a point of view of urban planning and design, the interaction among socio-economic activities, urban spatial structure and city quality should be further investigated. In general, this is composed of three parts:①the spatial distribution patterns and characters of socio-economic activities, namely the aspects of spatial features;②the patterning and configuring of urban spaces, namely space itself;③the interaction between the previous two parts. The theoretical investigation on the role of geometric layout in bridging physical environment and functional performance will maximize the effects of economy, environment and society in the process of urban construction,in which it is composed of regional planning,comprehensive planning, regulation planning,urban design, land use permission, design decision making and project construction.

This article, using space syntax theories and methods, investigated the relationship between spatial structure and socio-economic activity at the levels of continent/country, city/town,district and community. A comparison among the Mainland of China (except for Hainan Province), USA and European Continent was made to explore how the different geometric networks of mega regions might be distinguished in terms of the relationship between physical connections and economic functions. Then, the geometric structure of Beijing was compared to the layout of different functions in order to explore the role of spatial connections identified at the different scales in the interaction between the patterning and the functioning of the city of Beijing. In addition, the movements of public transportation were further compared to both street networks and public traffic routes. Another case of Suzhou was also studied to demonstrate how the designing can be involved in geometric layout analysis in terms of urban functioning.At the end, the influence of geometric patterning of street networks on the movements was examined in the cases of Wangfujing district of Beijing and Sichuan North Road. It revealed that vehicle movements were highly channeled by the geometric connections embedded in the feature of spatial networks. This mechanism can be applied to make a comparison among different schemes of block design for Sichuan North Road. In general, the scientific based analysis offers a new method of urban design to investigate socio-economic distribution with regards to the meso and micro levels of spatial morphology. This will help us integrate the procedures of planning, design, management and decision-making, and will promote a good interaction between the urbanism focusing on physical layouts and that addressing on human performance. Both parts are the essential of urbanism itself.