基于空间句法的广元市城市形态演变研究

杨 华，赵银兵*，赵 星

（1.成都理工大学旅游与城乡规划学院，四川 成都610059）

基于空间句法的广元市城市形态演变研究

杨 华1，赵银兵1*，赵 星1

（1.成都理工大学旅游与城乡规划学院，四川 成都610059）

以山地河谷背景下的广元市中心城区为研究对象，基于线段模型对3个时期的城市形态进行空间句法分析。研究表明,广元市中心城区各组团中心性的变化体现其空间发展方向，并向“带状的多中心组团式”布局模式演变；城市网络化特征先弱后强，前景网络“两横两纵”的结构特征明显。受破碎与分散的城市形态影响，城市空间的连续性不强，且西部组团长期缺乏活力。

线段模型;中心性;双重网络;山地河谷型城市;秦巴山区

自黄光宇先生创立山地城市主义理论以来，山地城市的相关理论与实证研究不断发展，特别是对于重庆等山地背景下的大城市研究较多[1]，而对西南地区尤其是秦巴山区发展条件不佳、空间网络复杂、城市发展问题频出的中小山地河谷型城市的研究还较少，且多从宏观层面进行定性分析[2]，缺少运用空间句法等定量分析方法的研究。空间句法能够解释物质空间的潜在规律[3]，对山地河谷型城市形态的精细化描述有助于揭示其空间特征与演变规律，这对具有相似发展背景的中小城市有重要的指导意义。

1 研究区概况

广元市地处四川盆地北部、秦巴山脉南部，是连接川陕甘三省的交通要道，也是川东北地区重要的区域性中心城市之一。其中心城区深受典型的山地河谷地貌影响，嘉陵江和南河对两岸山体的切割作用强，适宜城市发展的河谷低地有限。依靠嘉陵江便捷的水运条件，历史上的广元市城市建设主要集中于嘉陵江两岸。改革开放以来，现代化的交通运输方式对城区的发展影响较大。汶川特大地震后，依托灾后重建项目，中心城区在较短的时间内得到极大的拓展，建立了万源和雪峰等城市组团。因此，广元市的城市发展实际上是与山地河谷地形长期作用的结果，最终形成其特殊的城市形态。

2 基础数据与研究方法

2.1 数据源与数据处理

选取3个时期的广元市中心城区城市形态作为研究对象（图1）。利用Google Earth软件截取2002-09-06、2010-03-27、2016-09-06的高分辨率历史卫星影像，均覆盖当时的实际城区范围。在ArcMap软件中，以卫星图像为底图，手工提取道路中心线，并结合百度地图的路网数据进行补充和校正，最终得到空间句法分析所需的轴线地图。使用DepthMap软件将轴线地图转换为基于米制半径和最小角度法则的线段地图。研究所使用的路网均采用双线或多线画法来表达中间有隔离带的高等级公路，这是对城市空间较为精细化的表达[4]。

图1 不同时期的中心城区范围

2.2 空间句法指标

线段模型是对传统轴线模型的提升，其角度和距离的计算原则，使其能够从微观尺度对城市的物质空间进行研究[5]。整合度是线段模型中的重要指标，用于计算城市网络的空间可达性；基于米制半径的整合度又可分为局部整合度和全局整合度，用以揭示不同层级的城市中心。标准化角度整合度（normalized angular integration，简称NAIN）和标准化角度选择度（normalized angular choice，简称NACH）是线段模型的标准化变量，利于全局尺度下指标的相互对比：NAIN是整合度的标准化变量；NACH代表被行人或车流选择作为最短穿越路径的潜力[6]。因此，可持续的城市形态应是可达性足够高，穿越性交通较为均匀地分布[7]。

3 城市中心性分析

街区步行的可达性深刻影响着城市商业分布，商业集中的地区通常是区域性的活力中心。机动车交通作为更远距离的出行，其可达性影响整个城市的商业活力[8]。山地城市规划中“有机分散与分片集中”的核心思想实际上是对城市的中心性进行疏解与分散，以更好地适应山地地形下的城市空间形态，这与空间句法理论认为城市涌现不同层级中心的思想是一致的[3]。据前人研究，800 m半径约等于人行10 min的距离，可以揭示社区或组团中心；5 000 m半径代表限速下车行交通30 min的路程，这可以揭示城市中心[9]。如图2所示，2002年的中心城区面积仅为6.52 km2，形成嘉陵、南河和东坝3个明显的组团中心（图2）。嘉陵组团的高整合度线段数量是南河和东坝组团的加总，整合度最高，表明其中心的影响范围最大，且最具活力，其余组团次之。嘉陵与南河的组团中心连续性较强，而东坝组团中心稍显孤立。车行半径下的城市中心为蜀门南、北路构成的单一轴线，但中心性较弱（图3）。

图2 2002年的组团中心图谱

图3 2002年的城市中心图谱

2002～2010年，中心城区面积扩展到19 km2，城区范围拓展较大，城市向东完善东坝组团，向西发展下西组团，城市形态的带状特征更加显著。城区仍保持嘉陵、南河和东坝3个组团中心，其中心性和影响范围不断增大，且嘉陵和南河组团中心的联系更加紧密，基本形成 “带状”城市形态的中心部分（图4）。东坝组团的平均和最大整合度增长较大，中心性显著提高，但仍缺乏与中部组团的联系。城市中心南移至南河组团，其中心影响范围扩大近6倍，整合度值也有极大的提高，形成了较复杂的近似环形结构（图5）。

图5 2010年的城市中心图谱

2010～2016 年，中心城区面积为 24.88 km2，较上阶段其扩张幅度减小。天成大桥和城北快速路的修建增大了嘉陵、南河和东坝组团之间的联系，嘉陵组团的中心性进一步增强，但其余组团增长不显著。嘉陵组团的整合中心南扩，使嘉陵-南河组团的联系更为紧密。东坝组团的中心性进一步加强，并与新兴的万源组团中心构成与中部组团并行的东部大组团（图6）。城市中心东移至东坝组团，其影响范围稍有缩小，但整合度值有较大提高，中心性进一步加强，并形成更为复杂的格网化结构（图7）。

表1 组团中心整合度值（R800）

表2 城市中心整合度值（R5 000）

图6 2016年的组团中心图谱

图7 2016年的城市中心图谱

广元市城市中心性的演变是其城市发展与形态变化相互作用的结果。受制于山地河谷地形，城市进行组团式扩张，逐步构建起以嘉陵、南河为主的中部组团和以东坝、雪峰为主的东部组团。拥有重要交通枢纽的上、下西组团始终未能出现明显的组团中心，并与城市主体脱节。其原因是铁路枢纽打破了下西组团内部的连续性，加上工业用地大尺度路网产生的空间割裂，中心性难以体现；上西组团受交通和河流限制，用地范围小且狭长，难以体现区域级的中心性。

4 城市网络分析

城市形态是由不同尺度的多层级网络构成的，前景网络（foreground network）和背景网络（background network）是构成城市最基本形态的双重网络结构。标准化变量NACH和NAIN能够定量描述和图示化城市网络结构，其最大值和平均值即可分别反映城市前景网络和背景网络的强弱[6]。

如图3所示，2002年NACH的前景网络形成以蜀门北路-蜀门南路和利州东路为主体的“一横一纵”空间结构，基本对应3个组团中心的连接性道路，各组团联系较为通畅，但NACH_Max值较大，反映了高穿行度道路的交通集聚性（图8）。NAIN与NACH的前景网络有部分重叠，蜀门北路-蜀门南路兼具高可达性与高穿行度，且NAIN_Max值很高，表明城市是以这条轴线为城市中心，且中心性很强。利州东路的穿行度较高，但NAIN值较低，表明其主要为区域性穿越交通（图9）。

图8 2002年的NACH图谱

图9 2002年的NAIN图谱

2002～2010年，NACH值显著下降，城市网络的穿越性减弱。NACH的前景网络结构由“一横一纵”演变为“两横两纵”，穿越性道路向各个组团内部深入，城市的空间穿越性得到有效分散（图10）。NAIN指标大幅下降，城市网络的可达性减弱。其前景网络结构与NACH类似，利州东路等高穿越性道路的整合度也有较大提高，但只成为第二层级的NAIN前景网络，其带动区域活力的中心性不强，这也符合该时期东坝组团中心活力低下的特征（图11）。

图10 2010年的NACH图谱

图11 2010年的NAIN图谱

2010～2016年，各项句法指标值均小有回升。NACH的前景网络重心由西部转向东部，连接西部组团的高值轴线地位降低，利州东路的穿行性地位升高，其作为重要组团级连接道路的作用进一步增大，与此同时城北快速路对城区内交通压力的疏解作用显现（图12）。NAIN与NACH的前景网络结构基本重合，利州东路与利州西路构成贯穿中、东部组团的第一层级前景网络。东坝组团出现格网式前景网络结构，明显强于中部组团，这与局部整合度的分析结果相符（图 13）。

图12 2016年的NACH图谱

图13 2016年的NAIN图谱

2002～2016年，广元市中心城区的网络结构不断发展与完善，城市的前景网络在中、东部组团内实现了较为均匀的分布，且连接性较好。但下西组团长期缺乏前景网络的连接，脱离于城市整体之外，这与其局部整合中心的演变规律高度相关，如表1～3。

表3 不同年份的空间句法指标表

5 结 语

利用空间句法理论定量分析广元市中心城区空间形态的演变机制，及其与城市内部网络的互动关系，得出以下结论：在多时相和多尺度的条件下，空间句法理论适用于具有特殊网络结构的山地河谷型城市形态分析；15 a间，广元市中心城区的发展方向为“先西后东”，并带动其城市发展重心“从北到南，由西向东”的转变；以嘉陵和南河为主的中部组团始终保持其活力中心的地位，东部组团的中心性不断提升，但西部组团中心性没有得到激发，与城市整体相脱离，特别是随着城市重心的转移，其空间地位进一步降低；前景网络结构与城市中心性的演变密切相关，构成城市组团间连接的骨架。针对广元市中心城区的发展问题，提出以下改进策略：构建适应河谷型城市的路网系统，特别是快速路与主干路网，发展满足带状城市两端长距离大运量出行的轨道交通，增强西部组团与中、东部组团的连接性，激活组团中心活力，充分发挥其“西翼”的重要作用，引导城市有序发展。

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P208

B

1672-4623（2017）12-0056-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.018

2017-05-04。

国家社会科学基金青年资助项目（14CJL040）；成都理工大学教改项目（11100-16Z056919）；成都理工大学中青年骨干教师培养计划（JXGG201213）。

（*为通讯作者）

杨华，研究方向为人文地理与城乡规划。