基于空間句法的歷史文化街區街道空間活力分析
——以濟南商埠區為例

文／劉 暢 山東建筑大學建筑城規學院 碩士研究生

陳 平 山東建筑大學建筑城規學院 副教授（通訊作者）

引言

隨著城市的發展以及社會的進步，歷史文化街區的空間形態呈現多元化的發展趨勢，其布局形式錯綜復雜，各種功能混合形成了具有不同空間認知尺度的街道環境，如何對城市歷史文化街區的街道空間進行保護成為重要問題。在過去的相關研究中大部分是通過調研問卷或相關圖書文獻輔以決策者主觀評判得到結論與建議，然而這種方式效率低、誤差大，很難較為系統、科學、全面地評判地區空間形態狀況。隨著空間句法理論的提出，空間定量研究成為可能，該理論將空間結構社會化，形成一種離散系統，從數學語言、自然語言以及形態語言等多個維度進行分析，最終形成空間句法的語言邏輯[1,2]，通過這種理論進行數據分析，可以更加合理地對城市街道空間進行量化評價。

1 國內外研究現狀

空間句法理論是由倫敦大學的比爾·希列爾（Bill·Hillier）、朱莉安妮·漢森（Julienne Hanson）等在20 世紀70 年代末期提出的空間與社會關系理論，該理論認為建筑、城鎮空間分布情況會對人的各項行為以及交往活動產生影響[3,4]。20 世紀90 年代，空間句法理論開始應用在建筑和規劃領域，之后加強了在實際項目中的運用，如建筑設計、城市歷史街區的更新以及城市規劃等。當下空間句法已不僅僅應用于建筑學[5]、城市規劃與設計[6]等傳統學科，在地理學、社會學[7]、交通運輸[8,9]等各個方面也均得到較為科學的應用，解決了諸如空間布置、交通組織等許多問題。如Hillier Bill[10]針對空間組構等問題，將城市空間形態機制以及人對于空間形態的反映作為研究對象展開研究；Da Raabrams[11]使用空間評價標準對人和空間的辨識度進行測試，結果表明，空間句法的選擇度、整合度等因素對使用者的空間認知會產生影響；Rafailaki E[12]對希臘歷史小鎮雷艾佛斯展開研究，使用空間句法以及意象圖解深入分析了空間形態對人的認知產生的影響。這些研究均表明了空間句法理論用于指導建筑空間形態布局及其活力分析的科學性以及合理性。近些年來國內對此也展開了較多研究，內容涉及城市[13]、街道[14]、學校[15]、鄉村[16]等多個空間類型，展開了相關理論在中國的進展研究[17]、相關空間構型方法研究[18]，并嘗試以區域作為研究對象，從實踐與應用層面總結歷史街區空間提升方法[19]；同時還有學者通過算法和空間句法模型構建出可達性數學模型，系統地分析了街區空間結構性規律[20]。國內學者在理論與實踐層面均取得了較多的研究成果，廣度和深度均較為深刻。

總體來看，國內外研究對象多聚焦在城市中心區，對于歷史文化街區的街道空間活力研究尚有待挖掘，且多采用定性方法對空間句法進行具體應用，較少采用定量分析展開實際操作，對調研樣本依賴性大。基于以上情況，研究提出城市歷史文化街區空間量化分析流程，并以具體實例展開剖析與具體操作，嘗試從定量角度對歷史文化街區街道空間活力展開研究與探討。

2 基于空間句法的街道空間活力量化分析流程

基于空間句法的街道空間活力量化分析流程，主要包括前期的基礎模型制作、中期的空間模型生成轉化和后期的空間分析與處理三個部分。基礎模型的制作需要對比實際地圖與實際建筑布局完成CAD 基礎模型平面的制作及軸線地圖的繪制，空間模型生成需要將完成的基礎平面模型導入分析軟件中，通過轉化將其變成可識別、可操作的空間模型，空間分析與處理則是對軸線模型進行相關的數據分析與結果評價，最終完成整個空間的相關量化分析（圖1）。

2.1 基礎模型制作

這一過程需要將研究區域范圍的地圖圖像作為基底，通過調整比例線形完成范圍內的模型繪制，并最終確定區域范圍內的路網軸線，將這些軸線進行歸類后，可以完成基礎模型的制作，為后續模型的深化與導入提供前提，不同地區具有不同的路網結構與空間特性，這也使得模型的空間形態存在差異。

2.2 空間模型生成轉化

完成的平面軸線模型以dxf 格式導入分析軟件Depthmap 中，對其進行轉換與分類可以生成計算機軟件能夠識別的空間模型。在這個模型中，初始狀態下主要以連接度來展示其空間特性，表征空間聯系狀態，這一步驟是后續工作的前提。

2.3 空間分析與處理

在進行基礎模型的轉換之后，可以對其進行整合度以及可選擇度的分析，完成可理解度散點圖的繪制。整合度（R=n）主要包括全局整合度和局部整合度，其中n 表示的是人們的拓撲距離，通過空間句法軟件可以把分析半徑中的所有空間與其他空間的聯系情況展現出來。一般來說拓補距離可以取“3、5、9”，通過多個拓撲距離的比較，有助于得到更加客觀、科學的結果。穿行度是對某一系統中對路網穿行能力的評估[21]，穿行度高則會有更多的人選擇該空間，空間活力與潛力會更大。在穿行度和整合度的基礎之上可以繪制出可理解度的散點圖，相關性越高說明可理解度越高，即處于該空間中的人比較容易理解空間的整體狀況。研究結合地區范圍與研究對象選擇半徑為3 的局部整合度和全局整合度繪制散點圖，分析研究地區的可理解度。

3 濟南市商埠區街道空間活力分析

濟南商埠區位于古城的西側偏南，毗鄰膠濟鐵路沿線，并臨近膠濟鐵路、津浦鐵路的交匯處，其有良好的區位條件。根據商埠區自開埠以來的發展歷史、文化脈絡以及調研現狀，確定具有典型歷史文化特征的研究范圍：緯一路、緯十二路、經一路、玉函立交橋圍合的地區，以及經一路以北、膠濟鐵路以南、天城路至緯四路延伸所圍合的原膠濟鐵路濟南站周邊地區（圖2）。

圖1 街道空間活力量化分析流程（圖片來源：作者自繪）

圖2 歷史文化街區典型街道空間范圍區劃圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 空間量化分析流程（圖片來源：作者自繪）

3.1 軸線模型繪制

軸線模型可以對空間模型進行準確的復原和分析，具有線性空間視線不受限制、較高聚集度等優勢，因此可以使用軸線模型來概括空間。地塊東西（經）向的長度約3.8 公里，南北（緯）向的長度約2.9 公里，總用地面積約6.79 平方公里。這一過程中需要集成濟南市商埠區高清衛星地圖，將衛星地圖導入制繪圖軟件中對主要軸線進行繪制，通過繪制完成的基本信息平面模型可以完成分析的基本工作。

3.2 拓撲關系建立

在這一步中使用空間句法軟件Depthmap 進行空間數字化構建，建立濟南商埠區的軸線拓撲關系。其中，需要將之前完成的軸線模型進行轉換和分類，將其轉變成計算機軟件可以認知的空間模型，在這個模型中，其基本特性為連接度，此空間特性將為后續的其他方面分析變量提供前提（圖3）。

3.3 空間句法分析

圖4 商埠區整合度分析圖（圖片來源：作者自繪）

圖5 商埠區穿行度分析圖（圖片來源：作者自繪）

圖6 可理解度分析散點圖（圖片來源：作者自繪）

這個過程中對空間句法核心變量，包括整合度、穿行度和可理解度進行具體表達與分析，這些變量基于空間阻構系統中的空間關系，通過使用軟件可以計算并生成該地區的空間特征，相關指標可以對現有街道空間作出分析，并有效地為后續可行的調整保護方案提供支撐，從而改善當下存在的問題。

4 分析與討論

4.1 商埠區街道空間整合度分析

通過采用量化分析流程對濟南商埠區街道空間整合度分析的量化結果（圖4）顯示，整合度較高的區域主要集中在商埠區的西北處，其中整合度最高的是緯九路與小緯六路之間以及經二路與經七路之間形成的正方形區域（圖4），這表明人流更傾向于在此區域集聚，該區域內的活力和人群密度相對較高，整體空間形態尺度較為宜人。因此，可以有針對性地對整合度較低的東部設立一些文化設施，提升文化氛圍從而保護當地傳統文化特色。西部可以充分利用自身空間優勢，在提升文化氛圍的同時設立商業空間，帶動周邊文化旅游的發展，完善相關配套設施。

4.2 商埠區穿行度分析

通過采用量化分析流程對濟南商埠區街道空間穿行度分析的量化結果（圖5）顯示緯九路、緯六路、小緯六路等道路穿行度較高，說明這些道路和空間的利用率較高，更多的人會選擇這些區域，商業潛力較大，同等情況下人們更愿意選擇這些空間作為前進的目標，空間形態的尺度更利于穿行與活動。從穿行度來看各街區之間的聯系不夠緊密，使得東部和西部的人流與活力存在較大差異，因此可以嘗試打通各街區之間的障礙，將各功能街區有序地串聯起來，實現各區域協同發展，有序保護整體文化特色，同時樹立不同區域空間的主題特色，形成豐富多彩的街道空間。

4.3 可理解度

如圖所示，X 軸表示全局整合度，Y 軸表示局部整合度，根據軟件計算得出該區域的可理解度R2等于0.6273，大于臨界值0.5，說明這二者具有高相關性（圖6），即說明該地區的可理解度較高，游客或路人在自然出行的情況下可以有效了解該區域的整體空間信息，范圍內部的人流活動可以正常進行，內部空間形態利于辨識，可識別性較高。

結語

科學合理地對城市歷史文化街區街道空間活力進行保護是延續城市文化的重要途徑，研究運用空間句法理論和工具，以整合度、穿行度和可理解度為表征數據對濟南商埠區空間活力展開具體分析，構建出街道空間量化分析流程，得到如下結論：總體來看濟南商埠區可理解度相對較高，西部區域空間利用率高，商業活力潛力相對較大，東部區域從空間上來看活力較為欠缺，可通過提升活力、加強聯系等方法保護原有街區的空間屬性。