界壳理论视角下城市滨水空间开放性评价模型构建研究——以大连黑石礁—星海湾滨海空间为例

钱 芳

奚冠东

开放性是城市滨水空间的基本属性[1]。作为衔接城市空间和自然水域环境的系统边界，滨水空间的开放性是关系城市内部系统和水域环境之间联通程度的关键因素，影响水陆空间发展的协调关系，以及整个城市的生态安全和市民生活。

由于滨水空间开发管理与内陆整合发展往往是2个不同运营体系，陆域主导发展框架，导致滨水沿线存在水陆匹配不佳、横纵连通不畅、生态环境破坏、活力不足等问题。目前关于滨水空间开放性的研究，一方面缺少明确具体的规范、导则等的定性描述和指导，造成对开放性认知的不足；另一方面对滨水空间的开放“度”也鲜有科学、直观的检验方法，导致“如何开”“开多大”缺少理性的判断抓手。

本文引入界壳理论及其开放度计算的核心内容，研究滨水空间的开放属性，通过构建滨水空间开放性的评价模型，为优化滨水空间，促进水陆统筹发展提供有效的规划设计途径。

1 滨水空间开放性的界壳关联

1.1 关于界壳理论

界壳理论是研究系统周界一般规律的理论。开放度是界壳研究的最核心内容和关键要素[2]。开放度是结构上的，侧重于界壳的自身特性。假设系统的周界记为L，其周长为l，那么，界壳开放度的计算公式为：

式中，p为通道，即界门宽度。需要指明的是，这里的l和p不仅可以表征长度，也可以引申为高度、宽度、面积、体积、厚度或密度，二者之比仍然可以表征界壳的开放程度。

1.2 滨水空间开放性的多维界壳

城市滨水空间是城市系统和自然系统的过渡地带[3]，它是处在城市系统外围，起到卫护城市内部系统与水域生态环境进行交换的中介体——界壳，其开放属性具体表现为水系、山体、风等自然要素的渗透和交融[4]；公共空间、交通设施和商业服务设施等的交互和共享；对市民活动的容纳和促进；滨水岸线、建筑形态的层次感和可识别等。

界壳视角下影响城市滨水空间开放性的因素大体上可以分为空间形态、功能业态、交通路网、景观通廊和建筑界面等(图1)，具体可分为5个中类和19个小类[5-6](表1)。其中，蓝线宽度与水域宽度的比值影响两岸关系、开放空间和人的视觉体验，比值越大，水岸活动空间越开阔；凹凸岸线长度在岸线总长中的占比越大，表示“褶皱”越多；“褶皱”处往往是人流、物流的集聚处和聚焦点；前、中景天际线的平均高度与背景天际线的高差影响滨水天际线的层次感和通透性；公共性用地所占比例越大，空间的公共性越强，意味着越强的公众吸引力；生活性岸线满足了市民观水、亲水的需求；道路面密度反映了道路的承载容量和交通的发达程度；与水体相交的道路长度与道路总长之比以及公交站点的服务半径都显示了滨水空间的可达性和便捷性；绿化覆盖率和景观视廊与地块的面宽比是衡量空间环境、品景观质的重要指标；建筑密度和建筑间距与地块面宽的比值可以用来判断建筑的布局、空间的“透气”性以及微气候环境是否良好等。

1.3 滨水空间开放性的量化计算

正是由于滨水空间开放性的多维界壳存在，因此其开放度是各单层界壳开放度的加权和[2]，即：

θ表示滨水空间的总体开放度，vi表示某一维界壳开放度的权重，ρi表示某一维界壳的开放度大小，其中，本文将采用层次分析法[7](AHP)来确定权重。因此，总体开放度的计算可依次逐层递推。

2 滨水空间开放性的评价体系构建

开放性评价指标体系是由一系列从多个层次、多个方面反映滨水空间开放性的指标集合。因此，选取完整有效、针对可行的评价指标，并将各指标影响大小的主次关系通过科学的方法赋予权重，构建合理的评价指标体系，是定量评价滨水空间开放性空间特征的重要前提。

图1 滨水空间开放性的多维界壳

2.1 评价指标选取

为了提高评价效率，突出评价重点，找出关键性影响因子，评价指标将结合表1进行选取。选取原则是选择针对基地特质、关注人与空间关系、可以量化的空间要素。

将评价指标体系的目标层确定为滨水空间开放性的空间要素评价；一级指标体系由形态要素、功能要素、交通要素、景观要素和空间要素构成；再把这5个层级按照各自特性精分成若干分子集，如凹凸型岸线长度/海岸线总长、公共建筑总面积/建筑总面积[8]、道路面积/地块面积、景观廊道宽度/地块面宽等共13个二级指标，构成二级指标体系(表2)。逐层、分类判定滨水空间开放性的空间特征及开放度大小。

2.2 指标权重确定

本文评价指标体系权重的确定是根据层次分析法(AHP)的基本步骤，在搜集专家学者普遍意见的基础之上，利用yaahp软件进行计算，包括绘制层次结构模型、录入判断矩阵数据，最终得到各评价指标权重的计算结果(表3)。

表1 滨水空间开放性的影响要素

3 滨海空间开放性评价模型的检验

3.1 研究区域概况

图2 大连黑石礁—星海湾滨海区及其空间划分

以大连黑石礁—星海湾滨海空间为研究对象，即西起黑石礁街，东至星海广场右侧的马栏河，北部被中山路隔开，面积约2.5km2。

黑石礁片区和星海湾片区实际上是2片不同的区域，之所以将它们作为一个整体进行研究，一是因为其地理位置相互毗邻，空间界限模糊，同时，若研究范围较大，得出结果的可信度就越高；二是因为2片区在功能上兼具同质性和异质性，既可以同时讨论，又可以进行横向对比。

一般而言，对于这种通过将研究地块的矢量数据和多边形数据加以整合，来测度城市空间形态特征的研究，多是以栅格为基本分析单元来整合诸要素[9]，这也是本文最初的研究思路，但是，在不同栅格尺度下的结果很难保持一致性。由于各指标都是基于地块的，只需将测算数据赋值于各个地块，就能得到相对准确的分析结果。因此，本文最终改用地块作为基本的分析单元，依照滨海空间开放性的空间评价指标体系进行滨海空间开放性、开放度的测算与分析，并借助GIS平台进行叠加整合，进而寻找各要素与开放性的内在联系。

保证地块的相对独立是本文地块划分的基本原则，综合考虑滨海空间及其周边的环境，同时以水体、道路等边界要素作为主要划分界线，将研究区域划分为8个地块(图2)。

表2 滨水空间开放性的空间评价指标体系

表3 滨水空间开放性的空间指标体系权重

3.2 空间特征测度

对黑石礁——星海湾滨海空间开放性的5类空间要素：形态界壳、功能界壳、交通界壳、景观界壳和空间界壳进行的量化测算，并划分开放等级(表4)。

借助GIS的叠加分析功能，整合各界壳要素的开放度结果，对滨海空间开放性的空间特征进行综合判断，将滨海空间的开放程度由低到高分为8个层级。其中，Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类表示滨海空间较低的开放属性，这类滨海空间各界壳要素的开放性都较差，活力不足；Ⅳ类和Ⅴ类为中度开放，该滨海空间或多或少存在一定的开放性问题，但并不影响市民使用，仍有活力；Ⅵ类、Ⅶ类和Ⅷ类则表示开放性较高，基本能满足交通可达、设施共享、空间可用等开放性的基本特征(图3)。

分析可知，H地星海新天地、C地星海浴场和A地黑石礁公园片区被判定为开放性较好的地段，而G、E、B地块开放性水平较低。将这一结果同前面各界壳要素的开放等级划分进行横向比较，发现二者并不都是呈现出异步同趋的正向联系，也存在相关性较小、局部地块甚至出现截然相反的现象。比如，H地综合开放等级最高，但其形态界壳、景观界壳的开放度却较低。因此，需要用非空间形态要素，即居民活动特征作进一步检验。

3.3 市民活动强度分布特征分析

市民活动是在通勤、工作等必需活动之外，被城市空间环境质量所吸引和触发的活动，被广泛认为是城市空间活力的评价指标之一[10]。

用街景地图、手机APP获取的市民活动分布数据进行空间定位，并借助GIS平台进行密度分析，得到滨海空间市民活动强度热力图(图3)。

市民活动强度热力图反映了市民活动强度随着颜色由红到绿逐渐降低的集聚特点和变化趋势。分析表明，研究区域的活动强度分布存在比较明显的集聚性，整体上呈现出自东向西逐渐递减的趋势。活动聚集区主要分布在滨海空间的东北角、东南角和中部片区，尤其是靠近海滨或是广场边缘；活动聚集点则分布比较均匀，在各商业网点、景观节点、道路转角、广场公园和海岸线边缘都成为市民活动的“热点”。

图3 各类界壳的空间特征及其整合与市民活动强度的对比分析

表4 各地块开放度测算统计

3.4 实证检验

将滨海空间开放性的空间特征测度与市民活动强度进行叠合比对(图3)，一方面可以校检滨海空间开放性的空间构成要素体系是否成立，找到影响开放性的关键要素；另一方面，以验证后的空间构成要素为切入，提取滨水空间的优化策略，并在空间要素的配比、尺度、比率等方面提出定量建议。

首先，空间特征的综合评价结果与市民活动强度分布表现出较高的关联性，表明空间开放性可以是滨水空间的活力之源和优化重点，也从侧面证实本文研究角度的合理性和有用性。

其次，就某一类开放性要素而言，与市民活动强度分布存在不同程度的相关性。交通界壳、功能界壳、空间界壳，显示出较高的吻合度，而形态界壳、景观界壳则较弱，表明5类要素都是滨水空间开放性的影响因子，同时也存在影响程度大小的差别。

究其原因，道路交通是人们前往滨水空间的联系通道，道路面积、步行路长度等交通要素基本与空间开放性呈正相关；适度提高公共性功能的占比，可以满足市民的多样化需求，促进体力活动的发生；“空间”是市民活动的载体和支撑，也是城市滨水空间的主要价值所在。

总而言之，本文提出的假说得到了初步的验证，既可以对滨水空间的优化策略指明方向，又为空间要素的定量组织给予适度合理的参考。

4 结语

本文借助界壳理论的核心内容——开放性，对从何角度评价和优化滨水空间，进行了定性和定量的研究。通过比对滨水空间开放性的空间特征测度和市民活动强度的分布特征，来验证滨水空间开放性评价模型的有效性。

研究结果也从一定程度上表明滨水空间的活力塑造和提升优化，应该是多角度、多学科、多方法和多技术的多元融合，可以不像以往那样偏向于定性的案例借鉴和设计方法的研究，也可以是通过科学的定量方法，将空间形态要素数据化、可视化的量化研究。但本研究也存在些许不足，如对滨水空间开放性的研究更倾向从对人的活动行为角度进行探讨、空间特征数据的测算偏差等。

总体来说，本文的研究视角、方法和结果具有一定的发展意义，同时也具备进一步拓展的可能，有待在今后的研究和实践中不断改进和深入。

注：文中图片均由作者绘制。