空间句法在开封市区路网空间结构中的应用

徐 冲，田 源

（河南大学环境与规划学院，河南开封 475004）

空间句法在开封市区路网空间结构中的应用

徐 冲，田 源

（河南大学环境与规划学院，河南开封 475004）

基于空间句法模型中的整合度指标计算，借助Arcview与ArcGIS软件的计算和空间分析功能，分析开封市区路网空间的可达性和可达性区域的空间分布特点，对存在问题予以归纳，提出相应的调控建议。

空间句法；空间路网结构；开封市区

目前，我国城市化进程已经进入了快速发展阶段，城市人口爆发式的增长导致城市问题的大量出现，如城市功能布局紊乱、人口超密聚集、住房和基础设施严重不足、交通问题、环境问题等[1]。其中城市交通作为城市形态的“骨骼”，它的发展合理与否将直接影响着城市的方方面面，因此城市科学规划和管理迫切需要定量化地研究城市交通网络。作为七朝古都历史文化名城的开封在进入新千年后，积极融入区域的整体发展战略，尤其是在“郑汴一体化”快速推进下，古城迎来了新的发展机遇，城市进入了快速发展阶段。因此，以古城开封的交通作路网现状为研究对象具有典型意义。

1 空间句法模型

1.1 空间句法模型简介

“句法”[2]源于西方语言学的一个基础概念，其含义是不同单词或词组间排列只有通过内在排序规则才能构成完整的语句，形成语句所要表达的内涵，这种内在规则就称为句法。在形态学的研究发展过程中，就将句法与空间概念进行结合，认为“空间句法”代表构成空间整体的空间分割单元及单元联合体之间的联系、组合规律和法则。

空间句法模型是一种描述现代城市模式的新的“计算语言”，是进行城市空间结构分析的理论和工具，可以对具有社会意义的空间构成关系进行量化分析，是一种重要的空间描述手段和情境分析方法，被广泛用于探讨城市形态与功能之间的关联[3]。学术界一致认为，空间句法分析对于经由漫长的历史演化过程发展起来的城市更为有效[4]，国内的一些学者亦将其尝试性地应用于复杂的综合性规划实践当中。空间句法作为一种独特的空间分析理论和方法，在过去的30年里取得了巨大的成就，它能够充分实现地理学宏观思想与交通、建筑设计的微观领域融合，实现交通网络和城市形态的定量化研究，因此被广泛的运用于研究城市交通网络和城市空间形态[5]。

1.2 空间句法的原理

空间句法模型的基本观点认为：任何一个城市系统都由两部分组成,即空间物体和自由空间。空间物体主要是建筑物，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，即从任何一点可以到达空间的任何其他点；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[6]。

基本原理是在明确研究区域之后，需要对研究区域空间范围进行分割，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。基于基本分割单元或模型的维度不同，空间分割的方法可以选择轴线法、凸多边形法和视区法3种。

以城市内部路网作为研究对象，由于城市内部建筑物密度较大，一般选用轴线法进行空间的分割，具体步骤为: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线相交，依次直至整个自由空间或者街道网由一系列轴线连接，所画的轴线图称作轴线地图。也就是说，轴线地图是由最少数目的最长直线组成，这可以保证轴线图可以代表城市形态的基本结构特征，然后再由得到的轴线图进一步转化生成连接图。在这过程中忽略了道路的宽度以及道路两侧的土地使用性质等几何因素，只对其进行抽象简化处理（见图1）。

图1图件的转换过程

1.3 空间句法变量指标及计算

空间句法模型主要有以下几个形态变量：连接度Ci、控制度Ctrli、深度值Di、整体集成度RAi。

1）连接度 (Connectivity)。连接度Ci，计算公式为Ci=k，式中，k表示与第i个结点相连的结点个数；相应的Ci表征与第i个部分空间相交的其他部分空间数；Ci的计算较为方便，转化为连接图后，可从连接图中可直接读出。

一般认为，空间句法众多的空间分析中最有效的是被称为整合度（Integration）的指标，不同的空间具有不同的整合度值[3]，运用整合度分析城市道路形式的线性网络，线段的整合度值越高，意味着它的可达性越强；反之，整合度值较低的道路，其可达性较差[7]。下面的实证研究都将以该指标来为研究基础。

2 空间句法模型在空间路网中的应用

2.1 开封市区路网现状分析

结合空间句法技术方法后的分析步骤如下：①轴线地图的制作。选择市区最新旅游地图为底图，结合内部承担主要交通功能的干路和部分支路作为路网系统的道路要素，提取道路网系统的结构图。②利用Arcview 3.2中加载的Axwoman3.0模块进行整合度指标运算，输入开封市区的道路网系统结构图，对生成的轴线地图进行图示分析，生成专题地图（见图2）；并将得到的市区道路网系统的整合度数值存入相应的数据库文件（*.dbf）。③分析市区路网中道路整合度指标值的统计特征，获取道路网系统通达性的结构特征。

图2 道路网底图生成整合度专题轴线地图

从图上可以看出：①市区道路网系统的轴线地图中，整合度值较高的道路集中在旧城区区，城墙以内最为突出。表明旧城区的道路承担着开封市内的主要交通流量负荷，西区目前仍是城市向外拓展的核心区域，承担着市区内部较大比重的过境来往交通流量，来自西区、东区的东西方向较高的交通流造成旧城区东西向交通走廊压力很大。大梁路-西门大街-东西大街-新曹路，滨河路，向阳路-西司门街-省府街-寺后街-鼓楼街-汴京路、观前街-大纸坊街-自由路等东西向干路的现状交通承载量非常大，旧城区的通勤活动主要集中在这几条交通干道上。由于开封市不同行政分区的功能定位过于单一、发展不够均衡，东区突出工业区的生产功能，西区目前以较单纯的居住生活功能为主，不同行政区的功能差别较大，产生了市区内部较大的频繁通勤交通流量，造成了旧城区道路网络交通流量较大的局面，加重了市区内部的交通压力。②图中市区道路网系统南北方向干路的交通承载情况，发现仍是旧城区内的道路交通负荷量最重，区内的解放大道、中山路的交通压力非常大，旧城区南北城区之间的通勤流量主要集中在这两条干路上；随着居住人口密度的增加，黄河大街南端改造工程的竣工，这两条南北向干路上的通勤压力应该得到适度的缓解。③市区交通系统内部的流量分配极不均衡。与旧城区繁重的区内、过境交通压力完全不同，西区内部道路网连通性较好，但道路网的交通压力实际情况并不大；通过现场踏勘发现，旧城区内的人口密度虽然较高，但区内道路网的交通运输压力较大程度上来自于其他区间的过境交通流，旧城区内自身路网连通性较好，能够满足区内基本通行需求。④受地形、铁路、高速公路等客观条件限制，城市形态呈东西带状分布，城市交通东西方向压力较大，但目前东西方向能够贯通的仅有东京大道，大梁路-西门大街-东西大街-新曹路以及宋城路-滨河路3条主干路。由于东京大道处在了道路网的最北端，所以通达性相对小于其余 2条。随着郑汴一体化建设，特别是汴西新区的建设，东西方向的交通需求将进一步增加，现有的通道服务水平将不足以支撑城市东西轴线的发展。

2.2 空间路网通达性插值分析

考虑到空间插值的均匀性、特征性、可行性等因素,选取已提取的开封市交通网络中每条路段的中间点为空间插值的特征点,利用空间句法的变量指标中的整合度值对开封目前市交通网络特征进行空间差值分析，利用已有数据,在ArcGIS9.3中通过样条插值法(Spline),得出开封市交通网络和整合度指标值RAi的Grid专题图像 (见图3)。

图3 整合度值的spline插值空间分布

2.2.1 开封市交通网络空间通达性特征分析

整合度值可以较全面地评价空间网络通达状况,因此也在一定程度上表明城市人流、物流的空间分布趋势[7]。根据整合度值 RAi的插值模拟空间分布图（见图3），开封交通网络基本上以经济发展程度表现出差异性，与开封市目前的城市发展走向基本一致。首先旧城区交通网络通达能力以马道街、中山路、东西大街与寺后街所组成的商业街区为中心向四周递减，西区以大梁门以西的西环路十字路口、黄河路十字路口为中心向四周递减，与实际情况较为吻合。以上 2个区域整合度值明显高于其他空间,表明这里是开封市交通网络条件最优的地带,也是居民活动最剧烈的区域。其次，我们看到图上A、B两处明显处于整合度最低值处，与周围区域的整合度出现较大落差。A处为龙亭湖游览区域，分布着龙亭公园、翰园碑林、天波杨府、清明上河园4处旅游景区；B处为包公湖游览区，分布着包公祠、开封府景区，2处既有面积较大的湖泊，又有景区的阻隔，仅有环湖公路，缺少连同东西的道路，所以便导致这两处整合度值较低。

2.2.2 开封市交通网络存在问题

目前开封市区的交通路网干道整体表现为“六横七纵”的路网，但从图 3中可以明显看出开封市区交通路网的问题：①由于A、B两处的通达性受限，直接导致城市东西向交通压力集中于大梁路两侧区域内，尤其是大梁路上。随着郑汴一体化建设，特别是汴西新区的建设，东西方向的交通需求将进一步增加，现有的通道服务水平将不足以支撑城市东西轴线的发展。城市最北侧的东京大道虽然在一定程度上缓解大梁路上的压力，但由于其处在城市北部的最外缘，因此通达能力较弱，并未能有效地分担大梁路区域的交通压力。②空间句法只考虑道路的拓扑关系的通达性而未能考虑道路的实有宽度与路况的通达情况。道路通达性最高值的区域为旧城区的商业中心地带，表示这一区域承受着巨大的交通流压力。但这一区域的道路实际路况难以匹配，旧城区作为历史文化名城的精华所在，改造的过程中步履艰难，尤其是道路的整改。

3 调控建议

通过对开封市区目前的交通路网的整合度分析的基础上，得出以下结论：

1)由表1分析可得，路网整体的通达能力有待提升，尤其是通达性较高的路段数量有待提高。必须提高路网密度，合理的安排干道，支路与次干道之间布局，调整三者之间的比例，才能真正实现路网整体的通达能力的提高；

表1 开封市区道路网整合度指标值的分段统计

2)城市东西向交通流压力较大，且过于集中于大梁路一线，建议在新一轮的城市规划中新增东西向干道，例如可以将图3中A处几段东西向支路予以统一整改，形成一条新的贯穿城市东西的干道；

3)旧城区商业中心区域通道度虽高，但实际道路情况又难以支撑巨大的交通流，所以一方面对这一地区的道路情况进行整改，另一方面鉴于目前开封城区的人口分布与经济发展情况，应当在西区建设新的通达性高的商业中心区域，从根本解决旧城区商业中心区域的交通问题。

4展 望

从空间分析的角度上，空间句法提供了一种崭新的空间视角，是基于图论的表达方式。空间句法计算道路可达性只考虑道路的空间位置的拓扑位置关系，所以数据获取容易，计算结果稳定且可靠性高。但单从拓扑空间结构来分析路网通达性的模型方法，并不能完全反映现实情况。例如通过空间句法计算可以得出某一区域的可达性值，但现实中这一地区的通达性还与它本身的几何属性，如路面的整体情况，道路两旁的用地类型的具体情况相关。空间句法不能当成解决交通问题的万能解药，必须秉持清醒的头脑，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] 周春山.城市空间结构与形态[M].北京：科学出版社2007

[3] Hillier B.Space Is the Machine：A Configurational Theory of Architecture[M].Cambridge Cambridge University Press，1996

[2] Hillier B，Leaman A，Stansall P，etal.Space Syntax[J].Environmentand Planning B：Planning and Design,1976,3:147-185

[4] 段进，比尔·希列尔.空间研究3：空间句法与城市规划[M].南京：东南大学出版社，2006

[5] 陈明星，沈非.基于空间句法的城市交通网络特征研究-以安徽省芜湖市为例[J].地理与地理信息科学，2005,21（2）：39-41

[6] 江斌，黄波.GIS环境下的空间分析和地学视觉化[M].北京:高等教育出版社,2002

[7] Hillier B，Hanson J.The Social Logic of Space[M].Cambridge：Cambridge University Press，1984

Research on Space Road Network of Kaifeng Based on the Model of Space Syntax

by XU Chong

The model of space syntax analysis is an objective method of analyzing road network.This paper analyzed the accessibility and the spatial distribution of accessibility regional of Kaifeng w ith the analysis functions of Arcview and ArcGIS.And then discussed the problem of Kaifeng road network and give some improvement measures.

space syntax，space road network，Kaifeng （Page:69）

F290

B

1672-4623(2011)02-0069-04

2010-09-17

项目来源：国家自然科学基金资助项目（40771065）；2010年度河南省政府决策研究课题资助项目（A238）。

徐冲，硕士，研究方向为城市区域综合发展与RS、GIS应用研究。