空中庭院与半围合式住宅感知密度的关联性研究——以广州万科峯境为例

甄穗豪

杜宏武

王 擎*

人口持续增长、社会资本集中、建筑技术进步以及随之而来的城市密集化影响着城市生活日常交流的场所与方式[1]。空中庭院是城市交往空间在垂直向度上的延伸，无论是勒·柯布西耶马赛公寓中的屋顶公园，还是新加坡达士岭组屋的空中公园，其物质环境的建造都力图满足和拓展人们休憩活动与精神恢复的需求[2]。当前紧凑型城市的发展使空中庭院这类具备功能复合型潜力的空间萌生出越来越契合高密度状态的现实作用，它所带来的高空视野、生态补偿以及环境感知等正面价值将空间补偿的被动成因转化为主动发展的有利条件[3]。

空中庭院作为当今城市人居的一部分，为个体和人群提供休憩空间，并给空间、社会、经济、环境、技术和文化带来益处与贡献。空中庭院对于改善高密度居住环境品质，重塑居住空间与公共空间的互动关系，提升城市生活质量具有重要意义。了解不同形态下空中庭院的可视性、绿视率与感知密度的关联程度，依据视觉感知优化空中庭院在设计中的空间形态，是充分发挥它在高密度环境中的功能和感知价值的重要途径。

1 研究背景

1.1 高密度环境下的空中庭院

空中庭院是当前人类城市栖居环境的重要组成部分，它已逐渐变成城市居民的娱乐休闲场所，既为欣赏高空视野提供了有利条件，又给环境与社会心理带来积极作用。目前存在各种各样对空中绿色休憩空间的表述，其中较具有代表性的是Pomeroy，他将有盖顶的空中休憩空间成为空中庭院(skycout)，而将无盖顶的称为空中花园(skygarden)。本文中的空中庭院泛指有盖顶或无顶盖、处于不同位置、具有不同形态尺度的空中绿色环境。国外对空中庭院的研究较为成熟，大多学者从发展策略、社会表现、建造技术以及生态价值等方面进行研究；国内则主要集中在类型归纳、技术与策略的经验借鉴上，近年来开始探讨它在城市环境中的生态价值与使用价值。Wong N H与Yuen B通过新加坡城市数据，从使用程度、使用原因以及其价值分析居民对屋顶花园的感知和期望[4]；Pomeroy J提出了空中庭院的空间形态会对环境的感知密度产生积极影响，并在其书《空中庭院与空中花园：绿化城市人居》(The Skycourt and Skygarden:Greening the Urban Habitat)中探讨空中庭院在高密度环境中作为替代性公共空间的价值，并强调其空间形态与感知密度的密切关系；Chan S T香港高层建筑中共享空中花园的社交价值进行研究[5]；Tian Y H与Jim C Y则探讨了影响香港空中花园空间格局和类型的主要因素并提出发展建议[6]。需要指出的是，空中庭院不仅是高密度城市环境的被动应对，它还是营造美好城市人居的主动选择。

1.2 感知密度与视觉感知

感知密度是个体对给定环境内人数及其活动的环境暗示的感知和评估[7]，本质上所关注的是处理环境信息的难易程度。视觉感知是人眼对所视空间中的各种信息进行快速选择和捕捉的生理反应过程，所生成视觉吸引机制是研究空间感知的重要基础[8]。研究感知密度的目的在于理解客观空间与感知空间之间的关系，以减少对高密度环境的感知程度。刘滨谊、范榕围绕景观空间的视觉吸引机制进行一系列的研究与实验，为基于视觉感知的探索提供了新思路[9-10]。近年来，虚拟现实技术的发展迅速，为进一步开展沉浸式体验研究提供了新的工具和更有效的切入点。黄一如、朱培栋基于建筑形态的密度控制指标，设计了虚拟现实技术的密度感知实验，研究测量密度与感知密度之间的关联性机制[11]。Fisher-Gewirtzman将空间开敞度作为三维可见性分析的基础，对小型公寓内的感知密度和视觉私密性进行关联性研究[12]。

图1 C1-2 16层模型VR场景

2 研究方法及实验设计

虚拟现实技术作为模拟人们环境感知(尤其是视觉感知)的重要手段，其工具价值和有效性在规划设计领域得到广泛认可。理想状态下，运用VR技术开展研究最好能尽可能多地选取不同类型的样本，然而，过多的样本类型将使本研究的论题复杂化。在特定的单一条件下对“可视性”和“绿视率”进行分析，能使基础模型更明确，有利于排除其他因素的干扰。考虑到珠三角地区中具有代表性的半围合式住宅空中庭院优秀案例有限，而且为避免建筑的造型与布局对环境感知密度的影响，本文将广州万科峯境作为实验模型的基本布局原型，按用地规模140m×160m、容积率3.9、建筑高度50m，发展出15组VR实验模型。基本涵盖空中庭院在半围合式布局环境中不同的形态、尺度和位置等空间特征，通过VR技术模拟现实中不存在的实验条件。黄一如、Fisher-Gewirtzman、徐磊青等曾分别对居住区规划布局、小型公寓以及街道界面进行环境虚拟实验，研究视角与条件虽不尽相同，但实验手段相互印证，初步证明此方法具有合理性、可行性和严密性[11-13]。

2.1 感知密度评价试验

2.1.1 实验样本模型

万科峯境U字形的半围合式建筑布局能够突出住区环境对密度感知的影响，充分反映高密度城市的居住环境，将研究聚焦于城市住宅空中庭院的形态与感知密度的关系本身，其立面简洁、连贯为设计对比模型提供了可能性。当研究以空中庭院的形态和布局作为切入点，建立15个实验模型(表1)，分组如下。1)位置：B1-1、B1-2、B1-3；2)空间特征：B1-3、B1-4、B1-7；3)点、线、面：B1-3、B1-5、B1-6；4)特殊处理手法：B2-3、B2-6、B2-7、C1-6；5)与屋顶花园的关系：C1-1、C1-2、C1-3。

2.1.2 场景构建

使用SketchUp按空中庭院的形态建立15个模型，为尽可能模拟真实体验，增加一定立面细节，包括阳台和窗户等，但去除材质以减少视觉干扰。而与空中庭院相关的建筑元素，如植物、楼梯或廊道等，则赋予相应材质。所有模型的外部环境都设定为密集的城市形象以强化高密度环境。然后，通过Lumion渲染VR场景(图1)，模拟城市住宅的全景体验。为了让测试者体验不同高度的视觉环境，每个模型均设置3个视点：1层庭院中心、4层和16层阳台，高度均为距楼层地面1.7m处。

2.1.3 评价实验过程

受试者通过VR眼镜观察各个场景并对环境感知密度进行评价，时间约为20min。每完成1组模型的3个场景，填写相应的评价等级。他们需要对其中6个模型进行单一视角评价，然后结合3个视角进行整体评价；余下9个仅进行整体评价。评价问卷采用李克特量表(Likert Scale)将感知密度分为1、2、3、4、5代表不密集、轻微密集、一般密集、较密集以及很密集5个等级。最后还要在15个模型中选出3个为最理想的居住环境。

2.2 视觉变量量化分析

拉普波特(Rapoport，1975)列举一系列与环境感知密度相关的变量，Fisher-Gewirtzman对小型公寓的研究初步验证了视觉可见性对感知密度的关键影响。刘滨谊在风景旷奥理论中，将空间自然度作为影响视觉景观特征的重要因子，认为自然度越高越容易产生亲近之感，影响环境感知[14]。为研究空中庭院的视觉变量对感知密度的影响，本文把可视性与绿视率视为反映感知密度的关键性影响因素。

2.2.1 可视性

可视性一般是指视觉上的通达程度，即从一个或多个位置所能看到的范围或可见程度。文中描述的可视性是指庭院体系被所有可达的观察点看到的机会。过去的视域分析方法仅考虑二维平面，陆毅提出一种基于三维环境的可视性分析，将可视的关系区分为通用可视性分析与目标可视性分析[15]。研究基于ArcGIS插件运用目标可视性分析对模型进行三维视域分析，将空中庭院同时设置为观察点和目标点，同时增加阳台和窗户作为观察点，最后通过可视点的数量来描述空中庭院的可视程度。

2.2.2 绿视率

空中庭院具有休憩与生态的双重作用，除了满足公共空间的作用外，亦需符合自然景观的特征。本文在衡量自然属性时，以环境中绿色植物在视野中的构成比率，即绿视率作为评价对象。以往大量研究已证明：绿视率〈5%的地区，患有呼吸系统疾病的死亡率比绿视率〉25%的地区高[16]；绿视率有利于纾解生活压力，它与缓解压力的效果呈现非线性的相关关系，效果最佳的绿视率为24%～34%[13]。因此，文中所涉及的绿视率对比研究主要集中在观察视角和建筑空间上。

3 结果分析

本次VR实验有效样本为84个，测试者均长期居住在广州城区的核心地带，具有相近的高密度环境生活居住体验以及密度认知标准，与本文实验场景相契合。

3.1 感知密度的主观评价结果

3.1.1 基于感知密度评价的分析

表2中B-3、B-6、B-7组内两两对比显示：空中庭院出挑于建筑立面，能有效地减低环境感知密度；相同体积的空中庭院，其占用面积越多，则越易被感知，对降低环境的感知密度越有利；绿植墙虽非真实可利用的空间，但它在视觉上与空中庭院的效果相似。

从表3可见，1层与16层视点显示出最弱的相关性，4层与16层的相关性最高；A1-1、B1-2、B1-5、B1-6显示出位于4层的视点与总体评价具有中高强度的相关性。

3.1.2 基于理想居住环境评价的分析

分析测试者的理想居住环境，主要围绕以下3个方面。

1)理想住区的感知密度：被选次数最高的5组模型的平均数都小于3，表示空中庭院对降低住区环境感知密度的效果明显，大多数人愿意居住在拥有一定数量空中庭院的居住环境中。

2)空中庭院的层次：B1-4(多层线状)和C1-2(高层线状+屋顶)的选择数最多。可见，单纯增加空中庭院的数量并非最有效的做法，人们对空中庭院的层次性与丰富性具有一定要求。

3)与屋顶花园的关系：C1-2(高部线状+屋顶)与C1-3(中部线状+屋顶)分别有30和26人将其评为理想的居住密度，可认为空中庭院与屋顶花园的密切联系能提高大众对空中庭院的满意程度。

表1 实验模型

表2 主观评价结果

表3 单一视角与总体评价之间的相关性分析

3.2 可视性与绿视率的客观量化结果

3.2.1 可视性(表4)

人们感知空中庭院主要依靠三维视域中的视觉互动，可视程度越高，它被感知的机会越多，效果也越明显，这将有利于增强空中庭院对拥挤感受的正面作用。表4对比B1组可见，以水平线状分布的空中庭院，位置越高可视程度越高；从空间的分布状态看，视域内的可视面积和数量是空间可视性的决定性因素，分析结果呈现：面状分布〉竖向点状〉水平线状〉集中点状的趋势；对比B1-7、B2-7、C2-7时，可发现阳台庭院以及垂直绿墙能达到与空中庭院相似的可视效果。

3.2.2 绿视率(表5)

空中庭院关注空间特征的同时也十分重视绿色植物所带来的视觉景观特征对场所营造的作用。文中通过拍摄的方式记录不同视角VR场景中的绿视率。表5结果显示，观察的位置越高其绿视率越低；绿视率与其实际可视面积和数量有直接相关关系，4种空间形态基本呈现：面状分布〉竖向点状〉水平线状〉集中点状；水平线性分布的空中庭院的绿视率比垂直分布低，这是因为水平分布受建筑环境内遮挡的机会较多，而垂直分布能在不同高度产生视觉接触。

3.3 关联性研究结果

3.3.1 散点图分析

将上述实验模型的空间特征量化数据为X轴；相应模型的感知密度评价等级为Y轴，建立直角坐标系。由图2中的①可见，除个别模型外，其余模型的环境感知密度与空中庭院可视性存在着较为明显的线性负相关关系。随着空中庭院被看到的概率和范围的增加，人对住区的密度感知呈现出较稳定的线性下降。图2中的②中所有坐标点的分布呈现出较为明确的直线，反映环境感知密度与绿视率存在着明显的负相关线性关系。

3.3.2 相关系数分析

为进一步定量研究感知密度的主观评价与各物理变量之间的关联，使用SPSS对数据展开进行皮尔逊(Pearson)相关性分析以检验两者的相关系数。表6显示，环境感知密度和空中庭院的可视性、绿视率均属于高强度负相关，与散点图一致。

图2 可视性、绿视率与感知密度评价的散点图

各个实验模型的感知密度评价平均值作为因变量y，模型客观量化的可视性和绿视率作为自变量x通过SPSS软件进行多重线性回归(表7、8)。拟合模型A的决定系数R方(0.861)以及调整后的R方(0.838)都非常高，模型的拟合优度非常好；而且方差分析中显著性为0.000，可信程度很高。进一步分析回归系数表，可视性与绿视率这2个特征指标显示高强度相关，比较经标准化后的系数Beta值，可发现相对权重相近，分别为-0.405以及-0.584。由此得到多重线性回归模型为：

y感知密度=8.274-0.007x可视性-19.365x绿视率

建立回归模型在于比较标准化后的回归系数，确定变量间的贡献权重，使通过形态特征来推测空中庭院的对缓解城市拥挤感的作用大小成为可能，为今后空中庭院的设计提供一定的理论依据。

表4 可视性分析结果

表5 绿视率分析结果

表6 可视性、绿视率与感知密度的相关系数分析

表7 可视性、绿视率与感知密度的多重线性回归分析

表8 可视性、绿视率与感知密度的多重线性回归系数表

4 结论

从实验结论看，尽管本研究仅针对万科峯境一个半围合式住宅案例为原型进行模拟评价，但由于对比模型之间的变量单一，而且量化的内容较多，实验中的15个样本在反映空中庭院的空间形态与居住环境的感知密度的关联性趋势上具有一定的代表性。需要指出，本实验结论存在一定的局限性：由于设备与场地的限制，若要将研究结果拓展到更大的范围，则需要扩大实验样本；三维可视性分析仍处于发展阶段，ArcGIS插件的取样点数设置有限，若要更精准地反映实际效果仍有待发展；使用虚拟现实技术对真实场景进行数字化模拟，与现实环境相比仍缺乏大量的环境细节，存在着一定的空间体验差异。但受建成案例与现场调研的限制，难以进行控制变量研究，所以VR技术仍是目前交互体验研究中不可替代的方法。

量化研究的主要结论有如下几方面。

1)VR感知实验评价：在半围合式住宅中，居住环境的感知密度和空中庭院形态有着密切的联系，缓解密集感的效果排序为面状分布〉线状分布〉点状分布；高层〉中层〉低层。

2)理想居住环境评价：空中庭院对降低住区环境感知密度的效果显著。被选为理想环境的模型中，可视性评价结果的跨度较大，绿视率处于较高水平。

3)客观量化分析：可视性与自然度能够从视觉感知层面合理地解释不同空中庭院的空间特征。面状分布的可视性和绿视率最高，特殊处理手法能有效地提高空中庭院的视觉感知。

4)相关系数分析：可视性和绿视率都显示出较强相关性和描述能力——随着空中庭院的可视性和绿视率的提高，环境感知密度趋向于下降。

文中对珠三角地区半围合式城市住宅空中庭院的感知问题仅为初步的探讨，还有很多更加深入的问题，如感知与现实的差异性、感知与社会文化的联系、感知与个体认知的关系等，都具有迫切的现实意义并值得今后研究。