基于有效空間載體的城市街道空間活力量化研究
——以海口市生活型街道為例

林世平，楊 超

（海南大學 林學院，海南 海口 570228）

眾所周知，相較于城市之外的自然空間來說，城市空間基本上屬于一種人化空間.隨著我國城市建設(shè)由增量擴張向存量提質(zhì)的方式轉(zhuǎn)變，盤活和提升現(xiàn)有城市街道空間的活力成為城市建設(shè)管理者的重要任務(wù).尤其是在新冠疫情后，街道空間活力的盤活和提升，對恢復經(jīng)濟、促進民生具有直接的現(xiàn)實需要.目前，大部分對城市街道空間活力的研究是基于Jacobs［1］的多樣性理論和揚·蓋爾［2］的慢行理論等活力經(jīng)典理論，基本為主觀定性評價，缺乏客觀的數(shù)據(jù)支撐和定量的實證分析［3］.通過CNKI檢索2010—2019 年來發(fā)表在北大核心、CSSCI、CSCD 期刊上的關(guān)于城市街道空間活力量化研究的論文數(shù)量表明，當前對街道空間活力定量的研究幾乎處于停滯狀態(tài).

為此，本研究以城市街道空間活力的量化為目標，以人類生態(tài)學為視角，引入耗散結(jié)構(gòu)理論，嘗試從理論上分析街道空間活力形成的內(nèi)在機制，并以海口市普通生活型街道為樣本，基于有效空間載體這一研究支點，應(yīng)用熵權(quán)TOPSIS 法對街道空間活力進行量化分析，力求基于客觀數(shù)據(jù)從定量層面探索影響街道空間活力的各種要素，為城市街道空間的建設(shè)和管理提供科學依據(jù).

1 理論分析

1.1 街道空間的物質(zhì)性分析當談?wù)摽臻g時，總覺得它是虛空之物.其實，從本質(zhì)來看，空間是物質(zhì)性的，是實的而非虛空的.在哲學領(lǐng)域，辯證唯物主義認為空間是物質(zhì)存在的基本形式，是物質(zhì)存在的廣延性［4］.它是和物質(zhì)概念一樣，都是同一系列的高度抽象的概念［5］.在科學領(lǐng)域，愛因斯坦支持屬性空間概念——空間是物質(zhì)的廣延，是物質(zhì)的屬性［6］.同時，科學家通過質(zhì)空關(guān)系的研究，提出空間與物質(zhì)是同質(zhì)的，可以互相轉(zhuǎn)化［7］.總之，現(xiàn)代科學否定了空間為虛，支持了空間為實的結(jié)論［8］.

作為空間類型之一，城市街道空間在本質(zhì)上也是物質(zhì)性、實體性的，絕不是虛無空洞之物，而是具有豐富的實質(zhì)內(nèi)涵.

1.2 街道空間的內(nèi)涵分析城市一般被認為是“人（包括市民社會組織）+空間載體”構(gòu)成［9］.作為城市的有機組成部分，街道空間基本的物質(zhì)性基礎(chǔ)也是人和空間載體.但人不是直接和空間載體硬結(jié)合而形成空間，而是通過人的身體（即物質(zhì)存在）的廣延性——人的行為（為方便以下均簡稱為“行為”），間接地與空間載體發(fā)生關(guān)系，這種行為與空間載體之間所產(chǎn)生的豐富多樣的相互作用，就構(gòu)成了城市街道空間的基本內(nèi)涵，即：城市街道空間 ＝行為 +空間載體.行為是街道空間存在與發(fā)展的充分與必要條件，決定和體現(xiàn)空間的本質(zhì)，是自變量.空間載體是街道空間存在與發(fā)展的必要條件，是被動體現(xiàn)空間的本質(zhì)［9］，是因變量.

1.3 街道空間活力產(chǎn)生機制分析

1.3.1基本研究思路 城市街道空間由“行為+空間載體”組成.但這兩大要素都屬于變量，無法在這種不定的狀態(tài)下對空間活力形成機制進行分析.如果以行為的支配者——“人”作為研究支點會發(fā)現(xiàn)，不管行為如何自變及空間載體如何因變，都是基于人本性的需求——“活著和更高層級欲望的滿足”.這是由人的本性——“本然、實然和應(yīng)然”三向度決定的［10］.但前提是必須把人作為一個開放的系統(tǒng)，這樣才能使人和空間關(guān)聯(lián)起來［11］.否則依據(jù)熵增定律［12-13］，人是無法實現(xiàn)本性的需求.為此，研究引入普利高津的耗散結(jié)構(gòu)理論［14］.把“人”這個生命系統(tǒng)和“空間”這個包括生命和非生命成分的系統(tǒng)統(tǒng)一起來作為活力產(chǎn)生機制的分析對象［12］.耗散結(jié)構(gòu)理論認為，一個孤立系統(tǒng)的熵自發(fā)的趨于最大，就不可能自發(fā)的產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu).但對一個開放的系統(tǒng)來說，只要從外界輸入足夠大的負熵，就可抵消系統(tǒng)內(nèi)部不可逆過程引起的熵增，減少系統(tǒng)總熵，使系統(tǒng)逐漸從無序向新的有序方向發(fā)展.對照該理論，人其實也是一個具耗散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)［12，15］.一方面人通過其行為與空間載體（外界）不斷地相互作用（吸收負熵和排出熵）以滿足內(nèi)在產(chǎn)生的需求，另一方面又通過不斷對外界進行人化作用以形成能夠更好地應(yīng)對人的行為的空間載體來滿足人的新的需求.正是在行為與空間載體的這種相互作用過程中，隱藏著活力形成的根本機制（圖1）.為此，本文根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論進一步構(gòu)建理論模型對這種相互作用進行剖析.

圖1 活力形成原理示意圖Fig.1 A schematic diagram for the principle of vitality formation

1.3.2街道空間活力形成機制的模型分析 根據(jù)上述分析，以人作為研究的支點，分別形成人體生命系統(tǒng)和空間系統(tǒng)2 個基本系統(tǒng).人體生命系統(tǒng)為核心系統(tǒng)；空間系統(tǒng)由行為和空間載體所構(gòu)成，是周邊支持系統(tǒng).在空間系統(tǒng)中，人的行為屬于生命部分，指人的行為；空間載體絕大部分屬于非生命部分，指空間載體中的經(jīng)濟載體、社會載體和自然載體中的無生命成分如大氣、水體等.

2 個系統(tǒng)按照耗散結(jié)構(gòu)理論形成一個有機整體，即以人為中心，以滿足人本性需求為目的，并統(tǒng)一生命界和非生命界要素的一個理論分析模型，稱之為城市街道模型.如圖2 所示，人體生命系統(tǒng)本身是一個典型的耗散結(jié)構(gòu)，是整個模型的核心和動力系統(tǒng)，基于人本性的需求產(chǎn)生各種行為，這些行為與空間載體相互作用，吸收負熵排出熵，使人體這個生命系統(tǒng)保持有序化.同時，空間系統(tǒng)中的空間載體在行為的作用下，其有序化程度得到保持或提升（這種有序化應(yīng)該是遵循自然法則、社會倫理和經(jīng)濟規(guī)律）.因此，在行為與空間載體相互作用過程中，人體生命系統(tǒng)和空間系統(tǒng)都保持或走向有序化，空間的活力得以形成.

圖2 城市街道模型Fig.2 The urban street model

基于上述對活力形成機制的理論分析，在街道空間活力量化這一問題上，目前有以下2 方面值得商榷.

一方面，根據(jù)活力形成機制的模型分析表明，“行為”與“空間載體”是一對等量的供需關(guān)系，行為需求多少（負熵），空間載體就必然要提供多少；行為需求要向外界釋放多少（熵值），空間載體就必然要消化多少（熵值）.這樣，行為和空間載體這一對對等的供需關(guān)系才能保持最大程度的平衡.空間活力就是在行為與空間載體之間所發(fā)生的熵值的輸入和輸出過程中使受體（生命系統(tǒng)）和供體（空間載體）走向或保持有序過程中產(chǎn)生的.這個輸入和輸出的熵值是等量的，只是方向不同.因此，在活力量化方法上只需基于一端，如果既基于“行為”端，又基于“空間載體”端，有重復計算之嫌.

另一方面，由于空間載體具有隱性特性，只有那些能有效地與行為發(fā)生相互作用并形成有效供給的空間載體，才實際對其所在的空間活力起到發(fā)生和促進作用，這種空間載體才能作為空間活力量化統(tǒng)計的依據(jù).因此，在空間活力的量化過程中，應(yīng)當對“空間載體”進行有效性甄別，否則容易造成空間實際活力被夸大，活力評價容易落入唯“設(shè)施決定論”的怪圈，造成活力量化有不實之嫌，這是基于空間載體端活力量化的關(guān)鍵.

1.4 基于有效空間載體活力量化評價體系的構(gòu)建

1.4.1空間載體有效性界定 根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論及活力產(chǎn)生機制研究模型分析，本文擬從空間載體端構(gòu)建評價指標體系，以有效空間載體作為調(diào)查統(tǒng)計對象.所謂有效性空間載體，是指那些具備與行為發(fā)生相互作用條件，并能形成有效供給的自然、社會文化及經(jīng)濟載體.這些載體主要表現(xiàn)為以下3方面特性：首先，空間載體應(yīng)具有用性，即載體能夠?qū)臻g活力的形成產(chǎn)生直接影響作用（如臨街處于營業(yè)狀態(tài)的店鋪，但該店鋪如果關(guān)門歇業(yè)則為無效載體）；其次，空間載體應(yīng)具物質(zhì)性，非物質(zhì)性載體（諸如社會管理等）因其對活力的影響最終是通過物質(zhì)性載體來實現(xiàn)，就不列入載體范疇；最后，空間載體應(yīng)具非現(xiàn)象性.由于現(xiàn)象本身是多種因素的一種綜合表象，因此，現(xiàn)象對活力的影響不是根源性影響，不能作為空間載體進行統(tǒng)計.例如溫度、濕度本身只是空間中植被、水體、建筑等物質(zhì)性要素綜合作用下表現(xiàn)出的兩種現(xiàn)象，真正的根源性因素是植被、水體等物質(zhì)性因素.

1.4.2評價指標、因子的確立 基于上述對街道空間活力產(chǎn)生機制的理論分析，確立基于有效空間載體的街道空間活力量化評價指標因子體系，如表1 所示.對指標因子的設(shè)置做如下說明.

表1 城市街道空間活力量化的有效空間載體指標因子體系一覽表［15，23］Tab.1 The index factor system of effective space carrier for quantifying the space vitality of the urban street

表1（續(xù)）

關(guān)于載體結(jié)構(gòu)分類，分為“自然載體、社會人文載體和經(jīng)濟載體”是基于人類生態(tài)學對城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)劃分理論［15］.同時，把人列入有生命空間載體的依據(jù)也是基于人類生態(tài)學關(guān)于城市生態(tài)系統(tǒng)中有生命的第一生產(chǎn)者由植物為主體變成了以人為主體的基本觀點［15］以及普利高津的耗散結(jié)構(gòu)理論［14］.

關(guān)于指標設(shè)置的依據(jù)，在無生命載體指標一欄中，未把大氣、土壤列入是因為對同一座城市，其各條街道的大氣環(huán)境具有同質(zhì)性.同時，城市街道基本屬于鋪裝路面，故土壤環(huán)境這一載體對街道活力的有效影響也非常低.設(shè)施文化載體指標欄中，主要指標依據(jù)活力產(chǎn)生機制研究模型及國內(nèi)外主流指標的設(shè)定［16-20］.經(jīng)濟載體指標主要是基于德國城市地理學家克里斯塔勒（W.Christaller）和德國經(jīng)濟學家廖斯（A.Losch）所提出的中心地概念為理論依據(jù)［21-22］.把街道空間范圍內(nèi)處于運行狀態(tài)的中心地根據(jù)其為空間提供的人口或商品、服務(wù)規(guī)模劃分成大型、中型、小微型3 個等級.

2 研究方法

2.1 熵權(quán)TOPSIS法TOPSIS法常譯為優(yōu)劣解距離法，是常用的指標綜合評價方法，基本原理是一個指標到該指標的最優(yōu)解距離越小說明越好.該方法能充分利用原始數(shù)據(jù)的信息，對評價對象進行評價排序，評價結(jié)果能精確地反映各評價對象之間的差距.但TOPSIS 法默認的是各評價指標沒有重要性之分，這就存在一個如何確立不同評價指標所占權(quán)重的問題.為此，本研究采用熵權(quán)法來確定各指標的權(quán)重［31］.熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，僅依賴于數(shù)據(jù)本身的離散性，這就避免了在指標賦權(quán)時帶入人為主觀的成分.

2.2 評價原理針對每一項指標下的影響因子（表1）按客觀合理的計量方式由現(xiàn)場采集相關(guān)數(shù)據(jù)，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，得到街道空間活力原始數(shù)據(jù)矩陣.假設(shè)對象街道為n 條，每條街道空間活力的評價因子為m個，則形成原始數(shù)據(jù)矩陣

第1 步，對原始矩陣X 進行正向化處理，統(tǒng)一因子類型.因本研究的因子只涉及到區(qū)間型因子需正向化，其正向化公式如下：

假設(shè)｛xi｝為一組區(qū)間型因子序列，且最佳區(qū)間為［a，b］，則原始矩陣X正向化后得到正向化矩陣

第2 步，對正向化矩陣～X標準化，統(tǒng)一量綱，形成標準化矩陣：

當p1j＝p2j＝… ＝pnj時，此時ej＝1 信息熵達到最大.第j個因子的信息熵ej越大，表明第j 個因子的信息越少，越不重要.因此，利用因子j 的信息熵ej進一步計算該因子的信息效應(yīng)值dj＝1 -ej.信息效應(yīng)值dj越大，該因子的信息就越多，其得到的權(quán)重值ωj也就越大，即

第4 步，計算評分Si并歸一化：

顯然，0≤Si≤1，當越小且Si越大時，說明該評價對象Z 越接近最大值.對有n（i ＝1，2，…，n）個評價和m（j ＝1，2，…，m）個評價因子的標準化矩陣Z，為計算出，定義最大值Z+，最小值Z-，則

定義第i（i ＝1，2，…，n）個評價對象與最大值的評價距離

定義第i（i ＝1，2，…，n）個評價對象與最小值的評價距離

將第3 步計算的各指標權(quán)重ωj（j ＝1，2，…，m）帶入，得到評價距離

最后，對Si進行歸一化處理，得到每條樣本街道的最終活力值，即

3 實證研究

3.1 樣本街道的選擇依據(jù)《城市綜合交通體系規(guī)劃標準》（GB／T51328—2018），城市道路分為交通型（快速路、主干路、次干路）和生活服務(wù)型（次干路、支路）2 大類.基于街道空間活力源于人的行為與空間載體相互作用，選取海口市海甸島片區(qū)與市民生活行為密切關(guān)聯(lián)的59 條（段）生活服務(wù)型街道作為樣本街道（段），如圖3 和表2 所示.

表2 海口市海甸島片區(qū)調(diào)查街道基本信息Tab.2 Basic information of investigated str eets in Haidian Island area of Haikou City

圖3 海口市海甸島片區(qū)樣本街道（段）分布圖（來源：2019 年海口市海甸島片區(qū)控制性詳細規(guī)劃）Fig.3 The distribution map of sample streets in Haidian Island area of Haikou City

3.2 數(shù)據(jù)的采集以人的行為與空間載體相互作用的高頻時段作為數(shù)據(jù)采集時段確立的依據(jù)，分別選擇工作日和休息日的早間（8：00—9：00）、午間（12：00—13：00）和晚間（19：00—20：00）3 個時段（圖4）.由于片區(qū)內(nèi)的街道幾乎不涉及到“建筑風格、故事／記憶元素以及公共藝術(shù)景觀”3 項因子，因此，本次量化評價未把此3 因子列為調(diào)查取數(shù)對象，調(diào)查和測算方法，詳見表1 備注欄.

圖4 樣本街道空間在休息日和工作日的早、中、晚間活力排序結(jié)果Fig.4 The result of activity ranking for each sample street in the morning，noon and evening on weekends and weekdays

3.3 結(jié)果分析通過熵權(quán)TOPSIS 法對各樣本街道（段）相關(guān)指標數(shù)據(jù)進行評價計算，得到各樣本街道（段）在不同時空條件下的活力定量評價排序結(jié)果，以及各指標因子對街道空間活力的影響權(quán)重，匯總?cè)鐖D4 和表3.

3.3.1街道活力排序分析 由圖4 可知，各街道（段）活力定量評價排序結(jié)果與該街道（段）的現(xiàn)實活力表征基本吻合.說明基于耗散結(jié)構(gòu)理論對街道空間活力的定量評價結(jié)果是客觀科學的，該理論在街道空間活力定量研究方面是可行和有效的.

3.3.2不同時空條件下街道空間活力分析 通過圖4 中各街道（段）活力值按道路等級進行歸類分析發(fā)現(xiàn)，對于普通生活型街道，同時段下空間活力值其支路要高于次路（圖5），平均高出27%左右.此外，無論是工作日還是休息日，同一條街道白天和夜間的活力值幾乎相當（特殊的街道如夜市街除外）（圖6）.這也間接地說明城市街道夜間經(jīng)濟的潛力非常可期.同時，同一條街道工作日和休息日的活力值保持高度一致（節(jié)假日未調(diào)查），街道空間活力具有相對穩(wěn)定性（圖7）.

圖5 次道與支路在不同時空條件下的活力比較Fig.5 Comparison of vitality between secondary roads and branches under different space-time conditions

圖6 街道白天與夜間活力值對比分析Fig.6 Comparative analysis of street activity between days and nights

圖7 街道空間休息日與工作日活力比較Fig.7 Comparison of street space activity between weekdays and weekends

3.3.3街道空間各指標因子活力影響力分析 通過分析發(fā)現(xiàn)，在“自然、社會和經(jīng)濟”三大載體中，經(jīng)濟載體對街道空間的活力影響力居首，權(quán)重值高達

58.66%（表3、圖8），表明有效經(jīng)濟載體對街道空間活力的影響是決定性的.從表3 各載體指標對街道空間活力具體的影響力來看，以各種臨街的小型店面和各種固定、不固定攤點為代表的小微型中心地是各項指標中對街道空間活力影響最大的一個，權(quán)重為33.55%，遠高于其它載體指標（圖9）.可見，個體經(jīng)濟是街道空間活力產(chǎn)生的主力軍.

表3 各載體、指標及因子對空間活力的影響分析Tab.3 Analysis of the influence of each index factor on spatial vitality

圖8 各載體所占權(quán)重Fig.8 Weight of each carrier

圖9 載體各指標所占權(quán)重Fig.9 Weight of each index

應(yīng)用熵權(quán)法，通過經(jīng)濟載體中不同載體成分對街道空間活力影響度的分析結(jié)果如表4 所示.貨、服貿(mào)中心地對街道空間活力的影響度要遠高于人口中心地，占整個經(jīng)濟載體各要素影響度的79.36%，人口中心地僅為20.63%；而在貨、服貿(mào)中心地中，大型貨、服貿(mào)中心地對街道空間活力的影響力權(quán)重達33.67%，對街道空間的活力起到龍頭帶動作用；緊隨其后的是各類小微型貨、服貿(mào)中心地，權(quán)重值達24.88%，是街道活力營造的中堅力量.

表4 經(jīng)濟載體中不同的載體成分對街道空間活力的影響度Tab.4 Impact degree of different components in economic carriers on street space vitality

由圖10可知，以大中專院校、大型社區(qū)、大型政府單位辦公點等非盈利性機構(gòu)為代表的大型人口中心地反而對街道空間活力的影響度較低，僅占整個經(jīng)濟載體影響度的5.25%.因此，嚴格來說，經(jīng)濟載體各成分對街道空間活力影響度排序是：大型貨、服貿(mào)中心地＞小微型貨、服貿(mào)中心點＞中型貨、服貿(mào)中心地＞中型人口中心地＞大型人口中心地.

圖10 經(jīng)濟載體各成分對活力的影響排序Fig.10 The influence of various components in economic carriers on vitality

將各街道空間活力評價因子按經(jīng)濟要素、公共功能、景觀藝術(shù)及有效人口進行歸類，結(jié)果如表5所示.除經(jīng)濟要素類因子外，公共功能類因子對街道空間活力的影響較大（白天為24.695%，夜間為25.895%）.在該類因子中，其它設(shè)施完善度、公交站點便捷度、停車位占有率、綠地率因子是公共功能類因子中對街道活力影響最大的4 個因子（圖11）；而景觀藝術(shù)類是各類型因子中對街道空間活力影響最小的一類.因此，在普通生活型街區(qū)，景觀藝術(shù)對活力的影響十分有限（圖12）.

圖11 公共功能類各因子對街道空間活力的影響Fig.11 The influence of public function factors on the vitality of the street space

表5 各類型因子對街道空間活力的影響度Tab.5 The influence degree of various factors on street space vitality

圖12 各類因子對街道空間活力的影響度Fig.12 The influence degree of various factors on street space vitality

4 結(jié)論

通過基于有效空間載體對海口市59 條普通生活型街道（段）空間活力的量化研究，提出以下幾點討論：

1）引入耗散結(jié)構(gòu)理論對城市街道空間活力進行量化研究是客觀可行的.說明引入外領(lǐng)域科學理論對城市相關(guān)問題進行研究是城市研究的一條積極的途徑.

2）同一時段內(nèi)，城市支路的空間活力要高于次路；同一街道（段）下，白天和夜間的活力值幾乎相當（特殊的街道如夜市街除外），工作日和休息日活力相對穩(wěn)定.說明如果要提高城市街道空間活力，城市支路應(yīng)該作為城市街道活力營造的重點.同時，城市支路夜間經(jīng)濟和休息日經(jīng)濟的潛力值得挖掘.

3）經(jīng)濟載體是街道空間活力營造的主要載體.經(jīng)濟載體中的個體經(jīng)濟是街道空間活力營造的主力軍，而小微型經(jīng)濟則是個體經(jīng)濟中街道空間活力營造的中堅力量.因此，建議在普通生活型街區(qū)，對城市的支路徹底放開以小微型經(jīng)濟為代表的個體經(jīng)濟.地攤經(jīng)濟、夜市經(jīng)濟不但能解決就業(yè)，也是快速提高街道空間活力的直接有效手段.

4）城市公共功能類因子對城市街道空間活力也有重要影響，特別是公共設(shè)施完善度、公交站點便捷度、停車位占有率、綠地率4 大因子應(yīng)當成為城市街道空間品質(zhì)提升的重要抓手，而景觀藝術(shù)類因子對普通生活型街道空間活力的提升影響有限.