城市更新背景下旧建筑空间格局规划方法

高珍宇 王雯艳

【摘   要】   从城市更新的背景出发，在空间格局分析框架的基础上，利用空间格局功能评价原理，得到了功能评价指标值矩阵，通过计算功能评价指标的功能值，完成旧建筑空间格局功能的评价;利用全域性指数和局域性指数，计算了旧建筑空间临近单元模块属性之间的相似程度，通过引入冷热点统计量，反映旧建筑空间格局的属性特征，结合冷热点统计量计算公式，建立了空间格局规划模型;最后通过滨河线性旧建筑空间格局规划和块状空间格局规划，实现了旧建筑空间格局的规划。实验结果表明，与其他两种规划方法相比，城市更新背景下旧建筑空间格局规划方法规划效果更好。

【关键词】   城市更新;旧建筑;空间格局;空间规划

Spatial Pattern Planning Method of Old Buildings in the

Context of Urban Renewal

Gao Zhenyu， Wang Wenyan

（Nanchang Institute of Science & Technology， Nanchang 330108， China）

【Abstract】    Starting from the background of urban renewal， on the basis of the analysis framework of the spatial pattern of old buildings， using the principle of functional evaluation of the spatial pattern of old buildings， the value matrix of functional evaluation index is obtained. By calculating the functional value of the functional evaluation index， the evaluation of the spatial pattern function of old buildings is completed; by using the global index and the local index， the adjacent unit module of old buildings is calculated. Through the introduction of cold hot spot statistics， reflecting the attribute characteristics of the spatial pattern of the old buildings， and combining with the calculation formula of cold hot spot statistics， the spatial pattern planning model of the old buildings is established; finally， the spatial pattern planning of the old buildings is realized by the linear old buildings along the river and the block spatial pattern planning. The experimental results show that， compared with the other two planning methods， the old building spatial pattern planning method under the background of urban renewal has better planning effect.

【Key words】     urban renewal; old buildings; spatial pattern; spatial planning

〔中图分类号〕  TU986             〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2021）01- 0084 - 05

0     引言

城市更新背景下，旧建筑改造强调要在保持空间格局特征的基础上提升价值。土地利用方式的升级，推动了旧建筑空间格局的规划升级，同时也使得旧建筑空间得以重构。旧建筑空间格局失衡现象不仅带来了生态环境问题，还使环境保护与发展之间的矛盾更加突出[1]。国内在旧建筑空间格局规划方面的进程晚于国外的一些发达国家，针对旧建筑空间格局的理论研究主要集中在城乡规划和地域地理学领域，旧建筑空间的演变主要是在城镇化背景下展开研究的，在时间维度的基础上，利用空间分析法分析旧建筑空间格局的特征变化，总结空间格局演变的规律[2];国外主要是在社会学的视角下，以空间格局规划问题为导向，通过空间格局规划的具体问题追溯到问题存在的根源，为深入了解旧建筑空间格局规划的趋势和规律提供新的视角[3]。

城市再生视野下的空间格局规划方法是通过实地调研，总结出空间布局规划实施潜力的影响因子，结合空间布局规划分区與旧建筑分类，建立实施潜力评估方法，对旧建筑空间格局进行规划[4];基于城乡样条分区的空间格局规划方法，通过旧建筑空间格局规划的实践研究，结合样条分区法确定旧建筑空间布局规划导向，按照该导向，实现旧建筑空间格局的规划[5]。

基于以上分析，本文在城市更新背景下，设计一种空间格局规划方法，以期为旧建筑的空间格局规划提供指导。

1     旧建筑空间格局规划方法设计

1.1   评价旧建筑空间格局功能

从城市更新背景出发，以旧建筑空间布局数据为基础，以旧建筑空间布局的转换和梯度分布为依据，识别旧建筑空间格局，探寻旧建筑空间格局功能[6]。首先将旧建筑的多个楼层作为空间格局规划单元，从生态功能角度构建旧建筑空间格局功能评价指标体系，实现旧建筑的空间格局表达，其次采用冷热点分析法，以揭示旧建筑空间格局之间的相关性[7]。空间格局分析框架如图1所示。

根据分析框架进行旧建筑空间格局的功能评价。功能评价原理是根据不同空间格局指标统计值的变异程度来确定的，旧建筑空间格局功能指标的熵值越小，说明该功能评价指标的变异程度越大，提供的空间格局规划方案就越多，旧建筑空间格局规划的作用也越大[8]。旧建筑空间格局功能指标的评价步骤如下：

利用熵值法测量旧建筑空间格局功能指标权重，假设存在[m]个功能评价单元，[n]个功能评价指标，原始旧建筑空间格局功能数据组成的矩阵为[X=xijm×n]，[xij]表示功能评价单元的指标原始值。

Step1：采用最大值-最小值标准化进行计算，得到标准化后的功能评价指标值矩阵，计算公式为：

[pij=xij-minxjmaxxj-xij] （1）

式中，[pij]表示功能评价指标的标准化值，[maxxj]、[minxj]分别表示功能评价指标原始值的最大值和最小值。

Step2：对功能评价指标进行标准化同度量化之后，需要对功能评价指标进行功能比重的变换[9]，变换公式为：

[fij=yiji=1nyij] （2）

Step3：令[k=1lnm]，计算矩阵第[j]项功能评价指标的信息熵值[Hj]：

[k=1lnmHj=-ki=1nfij×lnfij] （3）

通常定义旧建筑空间格局的效用值为[ej=1-Hj]，信息的效用值越大对功能评价指标的影响就越大，矩阵第[j]项功能评价指标的权重值[wj]计算公式为：

[wj=ejj=1mej] （4）

Step4：运用加权求和公式计算功能评价指标的功能值[F]：

[wj=ejj=1mejF=i=1nwj⋅pij] （5）

从城市更新背景出发，在旧建筑空间格局分析框架的基础上，利用空间格局功能评价原理，得到了功能评价指标值矩阵，通过计算功能评价指标的功能值，完成旧建筑空间格局功能的评价，在此基础上，下一步需要构建旧建筑空间格局规划模型。

1.2   构建旧建筑空间格局规划模型

在旧建筑空间格局规划中，多数都是运用空间格局规划模型进行分析和检验，空间格局规划就是在一定的空间格局范围内，对旧建筑各单元模块之间某种属性或特征的规划[10]。空间格局规划模型是通过比较旧建筑单元模块属性值，判定旧建筑相邻单元模块之间的相关性。利用空间格局规划模型来分析旧建筑地理实体单元模块属性的空间关系，有助于了解旧建筑各单元模块不同属性的空间格局联系。在规划旧建筑空间格局过程中，空间格局规划模型指数分为全域性指数和局域性指数两种[11]。

全域性指数是假设旧建筑空间是均值的前提下，衡量在一定的区域或范围内，所考察的旧建筑单元模块属性在空间格局上的总体布局情况，表示旧建筑单元模块属性在全域范围内的空间格局规划情况，但是仍然缺乏对旧建筑局部空间格局的规划体现[12]。全域性指数包括Geory’C指数和Moran’I指数，通过总结旧建筑空间格局规划研究成果，发现大多数学者都采用Moran’I指数来规划旧建筑空间格局。

全域性指数不仅可以描述旧建筑空间临近单元模块属性之间的相似程度，还可以采用值域划分的方式区分旧建筑空间格局的无相关类别和正负相关性，在分析和对比方面具有足够大的优势。全域性指数的计算公式为：

[I=ni=1nj=1mwijxi-xxj-xi=1nj=1mwiji=1nxi-x2] （6）

式中，[n]表示旧建筑空间格局的单元模块总数，[xi]和[xj]分别表示旧建筑空间格局单元模块[i]和[j]的属性值，[wij]表示旧建筑空间格局单元模块的权重指数，一般采用距离矩阵的形式来表征空间格局单元模块的邻接关系，[x]表示空间格局单元模块的权重指数平均值。Moran’I指数在規划旧建筑空间格局时的取值范围在-1到1之间，Moran’I指数的值越大，说明旧建筑空间格局属性值的正相关性就越强，Moran’I指数的值越接近-1，说明空间格局属性在旧建筑中整体负相关水平就越强，当Moran’I指数的值等于0时，空间格局属性值之间不存在空间格局上的相关性[13]。

当全域性指数不存在相关性时，局域性指数在规划旧建筑空间格局可能存在显著的相关性，引入局域性Lcal Moran’I 指数进行旧建筑空间格局规划模型的建立，将空间格局的相关研究思路应用到旧建筑局部空间范围内，识别旧建筑空间异质性的条件下，建立空间格局属性之间的局域相关关系，发现空间格局属性与邻域空间格局属性之间的关联特征，局域性Lcal Moran’I 指数的计算公式如下：

[Ii=yi-yS2j=1mwijyi-y] （7）

式中，[S2=1njnyi-y2]，[y=1ni=11yi]。

在空间格局规划模型指数的基础上，引入冷热点统计量来建立旧建筑空间格局模型。冷热点统计量是探测旧建筑空间格局属性的热点区和冷点区，主要反映旧建筑空间格局的属性特征，冷热点统计量[G*id]的计算公式为：

[G*id=i=1nj=1mWijd×Xjj=1mXj] （8）

利用冷热点统计量，建立旧建筑空间格局规划模型，表达式为：

[ZGi=G*id-EG*idVARG*id] （9）

上式中，[Wij]表示旧建筑空间格局的权重指数，[EG*id]表示[G*id]的数学期望，[VARG*id]表示[G*id]的变异系数。利用旧建筑空间格局规划模型的Z值来检验旧建筑空间格局的集聚性。

以上利用全域性指数和局域性指数，计算了旧建筑空间临近单元模块属性之间的相似程度，通过引入冷热点统计量，反映旧建筑空间格局的属性特征，结合冷热点统计量计算公式，建立了旧建筑空间格局规划模型。下面通过滨河线性旧建筑空间格局规划和块状空间格局规划，实现旧建筑空间格局的规划。

1.3   规划旧建筑空间格局

在规划旧建筑空间格局过程中，应该充分考虑旧建筑与周围生态环境的生态耦合关系，建立良好的建筑生态网络，最终达到旧建筑空间格局规划合理性的目的[14]。

滨河线性旧建筑空间格局规划路径是利用旧建筑临水的生态景观资源优势，增强旧建筑与河流之间的连通性，在旧建筑与周边河流之间建立绿廊，引导生态景观向旧建筑空间格局内部渗透，在此基础上，利用绿廊种植一些植被，规划旧建筑空间格局。滨河线性旧建筑空间格局规划如图2所示。

利用滨河线性旧建筑空间格局规划来打造合理的空间格局中心，沿着旧建筑空间结构方向分散设计公共设施，使旧建筑空间格局规划更加合理。

采用块状布局模式来规划旧建筑空间格局是将旧建筑用地集中布置，最大限度地减少对周围公共设施和植被的干扰，保持原有旧建筑的完整性。块状空间格局规划如图3所示。

2     实验对比分析

2.1   旧建筑空间格局利用率对比试验

空间格局利用率对比实验以旧建筑空间体积为横坐标，分别采用城市再生视野下的空间格局规划方法、基于城乡样条分区的空间格局规划方法及城市更新背景下的空间格局规划方法，来规划旧建筑的空间格局，得到旧建筑空间格局利用率对比结果，如图4所示。

从图4的实验结果可以看出，采用城市再生视野下的空间格局规划方法来规划旧建筑空间格局时，旧建筑空间格局在150立方米以内的利用率增加较快，但是之后随着旧建筑空间体积的增加，利用率变化不大，说明该规划方法受到旧建筑空间体积的影响比较大;采用基于城乡样条分区的空间格局规划方法来规划旧建筑空间格局时，空间体积在150～300立方米之间的利用率变化很大，之后的利用率没有明显变化，说明该规划方法在300立方米以内的旧建筑中空间格局规划效果较好;采用城市更新背景下的空间格局规划方法来规划旧建筑空间格局时，空间利用率基本不会受到空间体积的影响，尤其是当旧建筑空间体积达到350立方米时，空间利用率就超过了90%。

2.2   旧建筑空间格局SKU容量对比试验

空间格局SKU容量对比实验以旧建筑空间体积为横坐标，分别采用城市再生视野下的空间格局规划方法、基于城乡样条分区的空间格局规划方法及城市更新背景下的空间格局规划方法，来规划旧建筑的空间格局，得到了旧建筑空间格局SKU容量对比结果，如图5所示。

从图5的实验结果可以看出，采用城市再生视野下的空间格局规划方法来规划旧建筑空间格局时，旧建筑空间格局SKU容量受到旧建筑空间体积的影响非常大，使得SKU容量只有总体空间体积的30%左右，说明该方法在规划旧建筑空间格局方面还存在一些不足之处;采用基于城乡样条分区的空间格局规划方法来规划旧建筑空间格局时，旧建筑空间体积在200立方米以内时，旧建筑空间格局SKU容量基本可以与旧建筑空间的总体积相适应，但是当旧建筑空间体积超过200立方米时，旧建筑空间格局SKU容量开始偏离旧建筑空间的体积值，说明该方法在规划旧建筑空间格局时，只能用来规划200立方米以内的空间;采用城市更新背景下的空间格局规划方法来规划旧建筑空间格局时，旧建筑空间体积在200立方米以内时，SKU容量与基于城乡样条分区的空间格局规划方法基本一致，随着旧建筑空间体积的变化，SKU容量仍然可以与旧建筑空间相适应，满足旧建筑空间格局的规划要求。

综合以上实验结果，无论是在旧建筑空间格局利用率还是SKU容量方面，城市更新背景下的空间格局规划方法在空间格局规划效果方面的优势更大。

3     结语

本文在城市更新背景下，利用旧建筑空间格局分析框架，评价了空间格局功能，通过引入冷热点统计量，建立了空间格局规划模型，结合滨河线性旧建筑空间格局规划和块状空间格局规划，实现了旧建筑空间格局的规划。结果显示，城市更新背景下旧建筑空间格局规划方法的规划效果更好。

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