空间句法在交通工程可行性研究中的应用

□文/程清华

一、引言

工程项目的可行性研究是确定建设项目是否可行，为正确进行投资决策提供科学依据的重要技术经济论证。它是建设项目前期立项阶段的重要组成部分，是编制建设项目设计任务书的依据。对建设项目进行可行性研究是基本建设管理中的一项重要基础工作，是保证建设项目以最小的投资换取最佳经济效果的科学方法，可行性研究在项目投资决策和项目运作建设过程中都具有十分重要的作用。可行性研究要对拟建项目进行多方面的分析论证，涉及到拟建项目的建设背景、建设条件、投资估算、筹资方式、环境影响、社会效益和经济效益等多个方面。具体到交通工程而言，社会效益和经济效益是各个评价因素中的重中之重。如果可行性研究没有做好，在论证不充分的情况下让项目盲目上马，就会出现交通工程的利用不足甚至是闲置，造成投资和土地资源的浪费。

表1 空间句法量化指标的定义及计算方法

目前，交通工程的可行性研究基本上都是从技术、经济、环境等多个方面，使用文字进行描述和论证，来对项目建设的必要性进行分析，冗长枯燥的理论依据过多，而准确生动的定量分析比较匮乏。针对于此，空间句法可以提供的定量分析方法为交通工程的可行性研究提供数据支撑和图像依据。

二、空间句法模型

空间句法是英国伦敦大学巴格特建筑学院的比尔·希列尔（Bill.Hillier）教授于上世纪八十年代创立的一套可用于城市空间结构和形态分析的技术。空间句法以直线近似模拟人的活动流线，对于网状布局空间中人的行为与社会活动进行解释；通过分析空间模式之间的关系，定量描绘城市空间的各种模式特征，控制形态变量分析城市功能，评估城市空间相互之间的通达性和集成程度。

第一步：确定研究区域。构建空间句法模型的第一步是收集和分析对象区域的空间资料，确定合理的研究区域——通常是涵盖研究对象区域在内的一块更大的区域。其主要原因是句法模型在分析使用时会产生“边界效应”，即当不清楚分析范围内外的行人活动模式或其他城市功能指标是如何相互影响的情况下，越临近区域边界，研究对象的空间指标就越不能反映人流活动模式或其他城市功能指标的真实状况。研究区域边界宜选取对行人自由活动阻隔效应明显的限界，如河流、宽度较大的干道等。

第二步：空间分割。研究区域确定后，需要按照一定规则把大尺度空间划分成小尺度空间单元或单元联合体，即对区域进行空间分割。基于维度不同，空间分割的方法可以选择轴线法、凸多边形法和视区法三种。以城市空间为对象的研究，大多选用轴线法进行空间的分割，即对以一条直线（即轴线）代替道路空间，忽略道路宽度、道路两侧的土地使用性质等几何因素，对其进行抽象简化处理。“最长轴线”是轴线法进行空间分割的基本元素，是视线和动线的结合，代表连接不同空间单元的最少且最长的视觉动线，研究区域所有道路空间抽象简化的集合即为轴线地图。

第三步：轴线图与连接图的转化。由上述步骤绘制得出的轴线地图需要进一步加以处理，处理方法与拓扑理论和图论类似。轴线图中表示单元之间连接的视觉动线用节点表示，节点之间再用直线联系，表示相关关系。即原轴线图中的节点变成了连接图中的轴线，而轴线图中的轴线则转换成了连接图中的节点。连接图中两节点间的距离不再表示实际的物理距离，而是两相邻空间单元的拓扑距离。轴线图转化成为连接图后，即可计算句法变量。

第四步：句法变量计算。句法变量指标主要包含如下几类（表1），所有句法变量的计算都可以通过空间句法相关软件实现。

第五步：集成度图形的输出。将分段集成度值域赋不同颜色梯度，在轴线图中表示，即可方便直观地把握研究区域的整体空间构型。

三、应用举例——以贵州省威宁县二环路为例

1、工程概况。威宁县二环路工程是城市基础设施建设项目，通过该项目的建设，可以使威宁县城形成清晰完整的二环线，使得沿东南-西北方向途经中心城区的车辆可以绕行二环路，节约了时间，提高了运输效率，大大缓解了中心城区交通拥挤的状况。同时，配合长远整体规划，完善了威宁县城的整体交通布局，初步构建了科学合理的城市路网系统。（图1）

2、基本方法。首先，在假设尚未建设二环路的情况下，确定整个研究区域，在道路规划图上人工绘制轴线从而抽象出轴线图，并导入空间句法相关软件进行空间句法指标的计算和图像的分析，得到第一份数据和图像结果；然后，在假设二环路建成的情况下以相同的步骤进行分析计算，得到第二份数据和图像结果。通过对这一对有对比参照性的数据和图像进行分析，从而得出最终的结论。

3、具体过程。在ArcView环境下运行Axwoman模块，将道路规划图导入软件，在假设尚未建设二环路的前提下，选择主干道为操作目标，按照道路的位置和方向人工手动标出道路的轴线，完成后通过软件进行计算与分析，从而提取出假设尚未建设二环路情况下的道路轴线图，进而可以表格的形式显示出各个主干道的连接度、控制值、深度值、集成度等空间句法指标的数据。（图2、图3）

现假设二环路建成的情况下以相同的指导思想和基本方法进行分析计算，只是在人工手动标注主干道轴线这一步骤上，把待建的二环路纳入研究范围，其余步骤均相同。经过计算分析得到假设二环路建成情况下的道路轴线图和数据表格。（图 4、图 5）

4、结果分析。对比有无修建二环路情况下的道路轴线，直观上可以明确二环路的修建使整个县城的交通网络更加密集、更加合理。在道路轴线图上，红色代表该道路集成度较高，通达能力较好；蓝色代表该道路集成度较低，通达能力较差。中间颜色是过渡色，从暖色到冷色，集成度和通达能力依次递减。对比图2和图4可以得出，二环路的修建使得城区暖色的道路增多，而冷色的道路相对减少，或者说城区道路从冷色向暖色整体上有所转变，这说明二环路的修建使得城区道路的通达能力有所提升。

对比有无修建二环路情况下道路空间句法指标的变化，各个主干道的连接度、控制值、深度值、集成度等空间句法指标在修建前后都有明显变化，如集成度，修建后比修建前的整体水平有了显著提升。这些数据从量化角度说明修建二环路使得城区道路的通达能力有所提升，路网更加趋于合理。

四、结论

空间句法的研究才刚刚起步，发展尚不完善，还存在许多问题和不足。它本身并不是一种城市空间理论或者空间设计方法，句法模型也不是路网中行人或车辆分布或运动模式的真实模拟，而是忽略几何要素的拓扑空间结构与步行活动之间相关关系的描述。空间句法不能作为判断交通工程是否可行的决定性因素，而应该当作验证的辅助工具加以使用，为可行性研究提供定量化的理论支持。切忌将空间句法当成万能解药，盲目投注过多热情，但也不应漠视和排斥。正确的态度应是秉持清醒的头脑，在深刻的理论认识基础之上，正确使用空间句法，在合适的范围内将其功效发挥到极致。

[1]傅搏峰.吴娇蓉.陈小鸿.空间句法及其在城市交通研究领域的应用[J].国际城市规划，2009.24.