空间句法分析在城市路网规划中的运用

杨林红,石晓娜

(西南交通大学建筑学院,四川成都 610031)

1 空间句法基本理论

1.1 空间句法的概念

空间句法是英国伦敦大学巴格特建筑学院的比尔·希列尔(BillHillier)教授于上世纪 80年代创立的一套可用于城市空间结构和形态分析的技术。空间句法理论是一种通过对建筑、社区及城市体系的空间结构的定量化描述,来研究空间组织与人类社会之间关系的理论和方法。它从自由空间本身出发,解释了城市体系内空间形态、交通网络、人流、车流和社区文化等诸多现象,并有引出更多颇有见地的新思路与新突破的趋势。空间句法理论、方法、实证等的研究成为国际地理学、建筑学、规划学等学科的研究热点。

1.2 空间句法的基本原则

任何一个城市系统都是由两部分组成:闭合空间和自由空间。闭合空间主要是建筑物,而自由空间是指由空间物体隔开的、人可以在其中自由活动的空间。自由空间具有连续性特征,即从任何一点出发可以到达空间的任何其他点。对空间句法而言,自由空间是一个非常重要的概念,有时又叫开空间。空间句法着眼于自由空间的表示。

空间句法的基本原则是空间分割,根据城市的自由空间情况,空间分割有 3种基本方法:凸多边形法、轴线法、视区分割法。

凸多边形法——对于建筑内部房间或者走道的布局一般采用这种方法。它针对开空间呈现非线形情况,对于呈现凸多边形房间、走道研究刻画准确,但是对于城市层面的研究不适用(图 1)。

图1 凸多边法

轴线法——首先画一条最长的轴线来代表一条街道,然后画第二长的轴线与第一条相交,直至整个自由空间或者街道网由一系列轴线连接,所成的轴线图基本上是由最少数目的最长直线组成。这种方法多用于建筑或者比较密集的建筑群体或应用于城市层面的分析(图 2)。

图2 轴线法

视区分割法——即在大尺度欧氏三维空间 E 3,对其中的每一点 x,相应的视区V x是由所有从该点可视的点的集合构成,即视区分割法。目前视区分割相对来看处于理论探索阶段。

2 空间句法的数理模型

根据空间分割方法,空间句法可以导出相应的连接图,从连接图可以导出一系列的形态分析变量。空间句法模型主要有以下几个形态变量:连接度、控制度、深度值、整合度。

2.1 连接度(Connectivity)

连接度 Ci,计算公式为 Ci=k,

式中 k是与第 i个结点相连的结点数,相应的 Ci表征与第 i个部分空间相交的其它部分空间数。Ci的计算较为方便,将交通网络通过空间分割到连接图,从连接图可直接读出。在实际空间系统中,某个空间的连接值越高,则表示其空间渗透性越好。

2.2 控制值(Control)

式中k是与第i个结点的直接相连的结点数;Cj是第 j个结点的连接值,Ctrl i表征一个空间对与之相交空间的控制程度,从某种程度上反映一个空间对其周围空间的影响程度。

2.3 平均深度值(Depth)

式中 dij是连接图上任意两点的最短距离,表示区域内总深度;M Di表征某一结点距其它所有结点的最短距离。

2.4 整合度(Integration)

整合度RAi、RRAi, 计算公式分别为,计算公式分别为

式中Dn=2n{log2[(n+2)/3-1]+1}/[(n-1)(n-2)],是用来标准化集整合度值的,根据所考虑结点情况,整合度可以表征一个空间与局部空间或整体空间的关系;整合度越高可达性越高。通过对城市街道网络整合度的分析达到对城市路网可达性的分析。

3 空间句法在城市路网规划中的运用

3.1 空间句法分析的原理流程

3.2 空间句法软件

目前, 可用来实现空间句法的软件主要有基于Macintosh的非GIS平台的Axman, 基于Mapinfo软件的confeego插件以及基于GIS平台Arcview下用宏语言Avenne开发的副本“ Axwoman” , 本次采用的是最后一种。计算结果显示在View窗口中, 按整合度值的不同, 从大到小用从红到黄再到绿最后到蓝的颜色序列表示。

3.3 空间句法分析在遂宁市城市道路网规划中的应用

空间句法分析在路网规划中的应用主要是通过对不同路网(现状、规划)进行分析和评价,从而对路网规划提出建议而实现的。

图3 遂宁市现状空间句法可达性分析

首先,用空间句法对遂宁市现状城市空间结构进行整合度分析。绘制现状轴线地图时主要根据道路网(主干道,次干道和部分支路)来进行,接着在Arcview计算,结果主要以图片的形式表达如图 3。在此主要对整合度进行分析,整合度越高可达性越好。图中显示整合度最高的路段是遂州路、滨江北路、凯旋路、和平路和涪江三桥;整合度较高的有西山北路、渠河路、开善东路、滨河路、涪江二桥等。这些路段具有较高整合度其可达性也越好,聚集的交通流量越大。这与我们做的现状交通流量调查很吻合。遂宁市交通流多集中在涪江二桥和涪江三桥之间的老城区的三条主要道路上,这也与其带形城市形态相符。

接着,用相同的方法对遂宁市总体规划路网(快速干道、主干道、次干道和部分支路)进行了分析,结果如图 4。图中显示整合度最高的路段仍然是城区内部各主要道路以及渠河路、滨河路、南津路、开善东路、涪江二桥等。城市交通流也集中于这些路段。以南北向的遂州路以及其延长线、东平路及其延长线,东西向涪江二桥及开善东路、涪江三桥及明月路形成的井字形路网交通最集中被称为集成核,这些集成核不仅是联系城市中心和周边各个地区的纽带,而且也是城市内部人类活动最为活跃的地带,但同时也是容易形成交通蜂腰的地方。

最后,通过运用空间句法对现状及总体规划路网的分析,可以看出遂宁市交通路网中存在的一些问题。由于涪江对于城市交通的阻碍作用,城市向东拓展,涪江二桥和涪江三桥交通压力巨大,容易形成交通拥堵点。中央商务区遂州路上步行街的建成,其位于老城区的集成核上容易聚集人流,但对于交通的影响也比较大。城市空间结构的发展趋势是带状组团式,但组团间联系还比较薄弱。

图4 遂宁市总规空间句法可达性分析

对于交通路网存在的问题我们提出了以下几点建议:(1)注意老城区内交通网络的改善与交通协调管制。(2)利用成南铁路改线后铁路桥的功能转换(作为非机动车和人行桥);考虑连接猫儿洲桥梁的建设,提高跨江交通的通达能力。(3)城市空间结构沿江呈组团带状发展,宜增加城市紧凑度,增强组团间主要道路的联系。

4 结 论

空间句法以 GIS为平台,为城市交通分析提供了一种完全不同的空间新视角——基于图论的表达方式。空间句法有较高的预测准确性,为我们提供了一个可信度较高的模型和迅速建构模型的方法,一个具有最佳成本效益比的辅助设计方法。随着该理论的发展,空间句法将会成为将感性的分析和理性的规划分析联系的纽带。

[1]段进,比尔·希列尔.空间研究 3-空间句法与城市规划[M].东南大学出版社,2007

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[3]陈明星,沈非,查良松,等.基于空间句法的城市交通网络特征研究——以芜湖市为例[J].地理与地理信息科学,2005,21(2):39-42

[4]遂宁市规划局.遂宁市城市总体规划[R]