時空分異視角下寒地城市空間活力研究

蘇萬慶， 陳睿， 張紫然， 鄒志翀

（哈爾濱工業大學建筑學院，寒地城鄉人居環境科學與技術工業和信息化部重點實驗室，自然資源部寒地國土空間規劃與生態保護修復重點實驗室，哈爾濱 150006）

0 引言

城市活力是優質城市空間需求的根本，是城市空間具有旺盛生命力和促進城市功能生存發展的保證［1］。楊·蓋爾認為，城市空間活力源于人們的公共活動［2］。凱文·林奇認為評價城市空間形態質量的首要指標是城市空間活力［3］。簡·雅各布斯認為城市被提議在人類活動和生活場所交織的過程中獲得活力，要保持這種活力，必須注意四個條件：功能混合使用、小街區、不同年代建筑和高人口密度［4］。卡茨認為緊湊、步行尺度、功能混合、適宜的建筑密度是影響活力的重要因素［5］。城市活力隨時間變化在城市形態上表現為適宜的建筑密度、高功能混合度和高可達性［6］。傳統的空間活力研究主要集中在城市的經濟活力和競爭力方面，大多采用定性分析［7］。近年來，開源數據的發展為城市空間活力的研究提供了新的視角。

“大數據”具有多樣性、高速性、海量性、低價值密度性的特點，它為人類生活創造了一個全新的、可量化的維度［8］。葉宇等通過GIS平臺的空間句法、形態矩陣和功能混合分析等方法，對于不同活力及發展階段街道的可達性、建筑密度與形態、功能混合度這三種空間形態要素進行了研究，發現城市活力在城市形態上表現為適宜的建筑密度與形態、多功能混合度等，這些特征在演變中逐步向高可達性的地塊積聚［6］。塔娜等運用大眾點評數據、出租車到達數據與文化設施POI數據測度城市活力的經濟、社會和文化維度，在街區和街道層面分析城市活力的空間結構特征，分析城市建成環境對城市活力的影響關系［9］。郭海博等以多元數據為基礎，提取老城區典型街區形態要素并進行量化，探究功能混合度、空間可達性、建設強度等對街區活力的影響機制［10］。高原等運用百度熱力圖、POI等開源數據對廣州歷史文化街區活力值進行識別，探究功能密度、功能混合度、區位熵等指標對街區活力的影響，發現較高的功能聚集度與多樣性會對街區活力有正向的影響［11］。

從十九世紀末開始，哈爾濱作為東北亞中心城市成為了西方現代城市規劃思想在東方的實踐之地。便利的交通條件以及近代歷史的發展使其成為本土地域文化和西方外來文化的文化混合體。多元文化的共同作用及政治、經濟、地理各方面的因素交互影響造就了哈爾濱獨具魅力的城市風貌特征。城市空間結構融合了花園城市、文藝復興城市、巴洛克等城市思想。建國以后西方原有的“小街區、密路網、外向型”的規劃手法，逐漸被“大院式、寬馬路、內向型”的街區規劃所取代，形成了時空分異特征明顯的城市肌理，這為研究城市街區活力，探索城市活力特征機制提供了優越條件。

因此文中在時空分異視角下，以哈爾濱的傳統街區和現代街區為研究對象，借助ArcGIS10.4平臺，運用人口熱力分析、矢量分析、核密度分析、混合度分析、空間句法等方法，從空間、功能和交通三個層面，對比分析了影響城市街區活力的要素，包括空間尺度、設施完善度和交通通達性等。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區域

文中選取了哈爾濱市具有時空分異特征的典型街區，其中包括道里傳統街區（10km2）、南崗傳統街區（6km2）、道外傳統街區（3km2）三處具有19世紀規劃的特征地塊，以及松北現代街區（30km2）、群力現代街區（35km2）、哈西現代街區（12km2）三處20世紀至21世紀形成的特征地塊，如圖1所示。

圖1 哈爾濱市不同時期典型街區分布

1.2 數據來源

數據來源于百度地圖、OSM地圖、高德地圖等開放平臺，數據獲取時間為2022年05月。百度地圖數據主要表現為人口熱力數據，分別選取工作日和休息日9：00、15：00、20：00的實時數據。OSM地圖數據主要表現為城市道路、建筑等矢量信息。高德地圖對POI的分類中一級分類有23類，將POI重新分類、去重、篩選，共得到8大類（餐飲住宿、商業購物、休閑娛樂、科教文化、醫療健康、金融保險、便民服務、交通出行），總計35532條有效信息，如表1所示。

表1 POI功能設施分類

2 研究方法

文中對獲取的人口熱力數據、開源地圖數據和POI數據開展了以下分析：①對不同時期的城市街區進行空間活力對比，并進行了人口熱力圖的可視化表達。熱力度越高代表人口越密集，熱力度越低則代表人口越稀疏［12］，②從對城市街區的道路與建筑信息進行矢量分行，并在空間尺度上通過街區尺度、建筑密度等指標數值進行可視化表達，用以表達街區的物質形態特征與人之間建立的量度感知關系［13］，建筑密度越大，城市空間的集約度越高［14］，③采用核密度分析方法，分析了POI設施的分布特征，用于描述在城市空間分布上的空間特征、分布模式、影響因素、服務功能等［15，16］，④進行城市街區功能混合度分析，功能混合度通過熵值來表達，熵值越高，表明不同職能的土地利用類型數越多［17］。功能混合度經過標準化處理的數值，其取值范圍為［0，1］，數值越接近1，表示區域內部功能越混雜，⑤在交通層面上通過空間句法分析全局穿行度與可達性分析，并進行可視化表達。空間句法的拓撲法是利用空間句法理論中的形態分析變量來衡量穿行度和可達性，以描述空間在不同水平上的結構特征［18］。

3 空間活力對比研究

3.1 演進特征

19世紀末，在西方規劃思想“鐵路城”和“花園城”的影響下，哈爾濱初步形成以南崗為行政中心的綜合區、道里為商業區、道外以居住為主的混合區的城市功能布局模式，直到現在仍為城市人口密集和商貿繁榮的中心區域。南崗、道里、道外傳統街區形成以行政辦公、商貿、居住等功能為主的綜合性城區。

20～21世紀，在城鎮化大背景下，哈爾濱以“北躍西擴、南延東優”為城市空間發展策略，逐步開發松北地區、群力地區以及哈西地區，形成以松北為行政與辦公區、群力為綜合居住區、哈西為商業與居住區的城市功能布局模式，經過數年發展目前已形成現代城市街區。

3.2 人口熱力分析

利用ArcGIS10.4平臺對城市街區進行人口熱力分析，并將其集聚特征進行可視化表達。

由于城市人群集聚以社交性活動和自發性活動為主，需對研究數據進行多時段采集并取均值，用以準確表達不同空間人群集聚的狀態。研究分別選取工作日與休息日9：00、15：00、20：00的各3個時間段的數據取其平均值進行分析，如圖2所示。

圖2 典型街區人口熱力分析

研究發現，相較于現代街區，傳統街區整體上人口熱力值更高。道里、南崗、道外傳統街區以商貿功能為主，區域內整人口集聚呈現“極核突出，區域覆蓋”的特征，人群多為在室外場所活動，空間品質較高，其中道里街區以購物和旅游人群為主，以圣索菲亞教堂與周邊商業為活力中心，向周圍擴展；南崗街區生活職能多樣，以購物、上學、求醫人群為主，以博物館-秋林商圈為核心人群集中；道外街區以旅游人群為主，未形成明顯的活力中心。

松北、群力、哈西現代街區以居住區與區域性商業服務設施為主，整體上人口熱力值較低，但是基本形成活力中心，人群集聚點均為大型綜合商場，室外活動場地吸引性較低，其中松北街區形成以華潤萬象匯的活力中心，區域整體人口集聚性差，空間活力較低；群力街區尚未形成明顯的活力中心，數個人口積聚的點沿四方臺大道線型分布；哈西街區整體上人口熱力值較高，形成以哈西萬達、西城紅場、金爵萬象的活力區域沿哈爾濱大街分布。

4 影響因素研究

4.1 空間尺度

4.1.1 街區尺度

研究發現，由于街區尺度受規劃理念的影響深遠，傳統街區與現代街區呈現著明顯的不同，如圖3所示。

圖3 典型街區尺度分析

道里、南崗、道外傳統街區以歷史街區為核心，其呈現著“小街區，密路網”的空間特征；其中以中央大街為代表的道里傳統街區，體現著“魚骨式”的平面肌理，每個街區的規模相似，短邊長度約為70m，長邊長度約為120m，為室外空間組織的最佳尺度，同時符合人的步行尺度［19］；以博物館為代表的南崗傳統街區，體現著“方格網、放射線和弧曲線相結合”的平面肌理［20］，巴洛克式路網與方格式路網相結合，每個街區的規模相似，長度均為100m左右；以老道外為代表的道外傳統街區，由于自下而上的發展方式，沒有明顯的特征，但同時街區尺度較小，邊長為50～100m區間。

松北、群力、哈西現代街區呈現著“大街區，疏路網”的空間特征，其中以新市政府為代表的松北街區，路網形態與松花江呼應，街區規模因其用地性質的不同而表現出不同，科創中心街區尺度較小與周圍形成明顯的差別；以高品質居住區為代表的群力街區，同樣路網形態與松花江相呼應，同時綠帶也形成了重要的空間軸線，由于以高品質住區為主，其街區規模相似，邊長集中在500～1000m區間。較大規模的街區造成了內向化的發展，街道活力不足；以萬達商圈為代表的哈西街區，由于鐵路的分割，路網形態不規則，街區規模相似，邊長集中在300～800m區間。

4.1.2 建筑密度

研究發現，建筑密度與用地性質關系密切，傳統街區與現代街區呈現著明顯的不同，如圖4所示。

圖4 典型街區建筑密度分析

道里、南崗、道外傳統街區商業和居住功能混雜，區域整體上呈現著高密度特征，其中道里區的建筑密度分布由中心的中央大街向四周逐步降低，集中在0.3～0.6區間；南崗街區的建筑密度密度分布由博物館-秋林商圈向周邊降低，集中在0.2～0.6區間；道外街區由于街區規模與建筑體量相似，因此其建筑密度分布較為平均，集中在0.2～0.4區間。

松北、群力、哈西現代街區商業和居住功能分離，同時還存在待開發用地，區域整體上呈現著低密度特征，其中松北街區以高層辦公、多層居住為主，建筑密度分布較為平均，集中在0.1～0.3區間；群力街區建筑密度分布整體上平均，個別商業地塊建筑密度較高，集中在0.1～0.3區間；哈西街區以高層辦公和高層公寓為主，建筑密度整體上偏低，集中在0.1～0.3區間。

4.2 設施完善度

4.2.1 核密度

研究發現，設施分布與區域內部的服務半徑有關，傳統街區與現代街區呈現著相似的結果，如圖5所示。

圖5 典型街區設施核密度分析

傳統街區和現代街區均呈現以市級商圈為核心，向外輻射的特征；其中道里街區以中央大街和哈一百商圈為核心，向外輻射設施密度最大，設施最為完善，如表2所示；南崗街區以博物館-秋林商圈為核心，向外輻射，整體上設施密度較高；道外街區以旅游觀光類設施為主，其分布較為平均，未形成明顯核心。

表2 典型街區設施密度概況

松北街區以華潤萬象匯為核心，設施中心集中在區域北側，其他地方設施覆蓋明顯不足；群力街區以王府井商場和遠大商場為核心，其他以居住區底商形式出現，整體上分布較為平均；哈西街區以哈西商圈為核心，在三個現代街區中在設施密度最高，同時區域設施覆蓋度也較高，設施相對完善。

4.2.2 混合度

為降低不同街區間尺度差別的影響，研究將研究區域細分為100×100m方格，用以比較區域功能混合度，如圖6所示。

圖6 典型街區功能混合度分析

研究發現，傳統街區與現代街區在功能混合度上呈現著明顯的不同。道里、南崗、道外傳統街區商業和居住功能混雜，整體上呈現著高混合度、平均化和多樣性的特征。

現代街區商業和居住功能分離，區域整體上呈現著低功能混合度沿線性化分布的特征。大型居住區由于外部封閉，導致其內部服務設施缺失。整體上看，哈西街區設施完善度最高，空間活力也更高。

4.3 交通通達性

4.3.1 穿行度

研究發現，全局視角下交通穿行度與路網結構相關，傳統街區與現代街區呈現著不同的結果，如圖7所示。傳統街區內部道路等級較低，因而穿行度較低，路網中主干路承擔交通穿行職能，其他道路路幅窄，過境交通流量集中在區域邊界上。區域整體穿行度低，但也避免了過境交通的干擾。

圖7 典型街區全局交通穿行度分析

現代街區由于路網整體規劃，道路等級相對分明，且各區域間相互獨立，穿行度較高，方格網狀路網疏解了部分車流，降低主要道路的交通流量，提高了交通效率，整體道路車流量相對平均。

4.3.2 可達性

可達性也與路網結構高度相關，傳統街區與現代街區呈現著不同的結果，如圖8所示。傳統街區延續原有的城市肌理，路網結構復雜，可達性較低。現代街區在整體規劃的背景下，路網結構相對合理，區域內部全局可達性較高。

圖8 典型街區全局交通可達性分析

5 結語

文中通過對寒地城市不同時期建設的典型街區，探求高活力街區空間的影響因素，以期為后續舊城更新和新區建設提供策略。研究得出以下結論：

（1） 不同時空特征下的街區其人口集聚特征明顯不同，傳統街區人群多集聚在室外場所，表明區域空間活力更高，外部空間品質更好，而在現代街區人群多集中在室內的綜合型商場，室外空間場所吸引性相對不足。

（2） 在探究影響空間活力的因素中，發現寒地城市中空間活力較高的傳統街區，尺度宜人，空間有明顯的節奏變化，體現著“窄馬路，小街區，密路網”的空間肌理特征，同時基本上形成了設施高度積聚的極核，輻射較廣，其設施密度、功能混合度均較高，全局穿行性較低而可達性較高；而現代街區尺度過大，空間同質化明顯，具有“寬馬路，大街區，疏路網”的空間肌理特征，經過快速發展，形成了設施極核，但覆蓋程度和功能混合度較低，全局穿行性和可達性均較高。

由此可見，在經歷了現代城市快速擴張后，并未有助于高活力城區的形成。傳統城區雖然活力較高，但也呈現圈層低效蔓延的特征。未來寒地城市在建設上應重視保護傳統街區空間肌理，疏解人車矛盾，提升步行環境品質；在新區建設上，應進一步完善生活服務設施，提升設施密度和功能混合度，提升步行吸引力，共同營造活力宜居的寒地城市。