基于空间句法的校园交通空间分析——以郑州大学主校区为例

文／郭鹏宇 郑州大学建筑学院 硕士研究生

引言

空间句法理论最早开始于20 世纪70 年代末，由英国伦敦大学建筑与城市形态学的比尔·希利尔（Bill Hillier）教授提出[1]。空间句法研究对象主要为空间构型，将物质城市作为主导的分析对象，利用语言学名词句法表示空间关系，同时为空间布局和社会现象提供了连接纽带。空间句法为管理规划者、发掘现有设计存在的问题，可在设计阶段将空间配置与交通网络实现最大化利用。近年来空间句法理论应用到国内外实际工程项目中的实践逐渐增多，同时也在一定程度上避免了传统城市建筑设计中设计师的主观因素。

郑州大学主校区地处河南省郑州市高新区，学生及教职工数量位列全国前茅。校园人均使用面积较少，公共设施分布不均，部分交通道路存在周期拥堵以及道路等级分配不合理等问题。良好的校园交通环境可以提供优质的学习条件。文章运用空间句法轴线分析中的连接值、控制度、深度值、整合度、智能度等分析，发掘校园道路空间问题并提出改造建议。

1 研究范围及研究步骤

1.1 研究范围

研究范围位于郑州大学主校区（图1），总占地面积约3.23km2。校园规划分区明确（图2），主要功能分区由文、理、工、医四个教学组团，行政管理中心，图书馆，启明、元和、五星广场，南北体育场，核心教学区，后山，眉湖，松、荷、柳、菊四个宿舍区等组成。

图1 郑州大学主校区场地范围（图片来源：作者自绘）

图2 郑州大学主校区分区平面图（图片来源：作者改绘）

1.2 研究步骤

首先对郑州大学校园环境进行实地调研并发掘问题，再从百度地图软件提取郑州大学主校区卫星影像，然后运用拓扑学原理在Autocad2019 版本中描绘郑州大学校园路网，再导入Depthmap10 软件，采用轴线模型并进行变量值、整合度以及空间智能度等分析，最后提出相应具体的改造措施。

2 郑州大学主校区路网空间结构分析

经前期调研分析发现，郑州大学主校区由于在校学生数量庞大，平时通勤及饭点人流量较多，经常会出现拥挤、人车混流、通行速度缓慢以及校园设施利用率低下等问题。天健大道和厚德大道作为主要的交通干道，平日人流量存在周期性浮动，高峰期容易发生拥堵和行人穿行现象；河园路为东西最外环主路，除就餐时间点和快递收发处人员较多外，道路南北鲜有人员通行；毓秀路与钟灵路设置了路障只允许行人通行，造成了不熟悉道路环境的机动车主被迫绕道进而侵占其他道路；聚英园餐厅入口道路在就餐高峰期存在较为严重的交通拥堵情况，非机动车大量占用步行道，虽有地面标识提示禁止停放车辆，但仍有违规停放现象存在；校园北部寝室人口数量明显比南部少，空间配置不够均衡；工科园区与宿舍距离过远等问题。

为实验需要，现将郑州大学主校区根据使用功能分为25 个区域（图3）：松、菊、荷、柳四个住宿生活区；南核、北核、中核、文、理、工、医科七个教学区；南北操场以及中部体育馆三个运动区；图书馆区；后山、眉湖、松林樱花林及绿化地区；行管中心；国际交流中心以及音乐厅区；五星广场、元和广场以及启明广场区。

图3 郑州大学主校区拓扑图（图片来源：作者自绘）

3 变量值分析

3.1 连接值分析

连接值为某节点与另一节点临接的节点个数，其数值与渗透性呈正相关，即连接值越高越能体现出该道路与其相连的其他道路的渗透性越好[2]。在功能节点分区中眉湖连接值为9；松林樱花林为7；柳园生活区、元和广场、理科园、后山为6；五星广场、工科园、南核教学区、文科园为5；行管中心、荷园生活区、中核教学区、图书馆、北核教学区、菊园生活区、绿化地为4；音乐厅、启明广场、体育馆、松园生活区、北体育场、医科园为3；风雨操场、国际学术交流中心连接值为2。

3.2 控制度分析

控制度表明节点之间相互控制的程度，用来度量某空间与之相邻空间进入该空间的难易程度，与该节点相连的所有节点的连接值的倒数之和即为控制值。根据空间句法控制度公式：

其中Ki为所求控制值；k 表示与节点i 相接的节点个数；Cj表示与节点i 相邻节点j 的连接值[3]。可以得出25 个片区具体控制度（表1）。可见，眉湖控制度（2.09）最高，柳园生活区(1.68)、后山（1.61）次之，国际学术交流中心控制度（0.4）最低，这与实际体验一致，即眉湖最易到达，国际学术交流中心最不易到达。

表1 空间句法连接值与控制度（表格来源：作者自绘）

3.3 深度值分析

深度值反映了空间的可达性，具体为从某一空间到另一空间需要穿越的空间数量，即相邻两个节点之间的拓扑距离为一步，深度值体现出空间或道路的吸引力。深度值越高的道路可达性则越低，整合度也就越低，反之亦然。对于25 个功能分区，根据空间句法深度值公式：

其中MD 为所求深度值；n 表示节点个数。

根据公式：

其中D 为节点i 与节点j 之间最少步数[4]。

根据公式求得各区块深度值（表2），其中工科园深度值最高（3.83），风雨操场次之（3.46），而眉湖和松林樱花林深度值最低（1.88），全校园总深度值之和为66.56，平均深度值为2.66，全校平均深度值处于中度水平。

表2 空间句法连接值与深度值（表格来源：作者自绘）

3.4 整合度分析

整合度指系统中从任意空间到其他所有空间的标准化距离，衡量了一个空间吸引到达交通的潜力。整合度越高的空间可达性也越高，若全局整合度平均值小于1，则可达性不高，空间聚集性较低。整合度较高的区域空间深度值低，空间拓扑关系清晰简约，反之则越高越复杂[5]。通过Depthmap10 软件计算整合度（图4），图中红、橙、黄等暖色调表示整合度相对较高的道路，蓝、紫等冷色调表示整合度相对较低的道路。郑州大学主校区最高全局整合度为2.82，最低为0.8。道路层面的最高整合度位于河园路（2.76）与泊月路（2.67），春华路（2.61）、秋实路（2.54）次之。整合度较高区域大部分分布在校园主干道，也印证了调研过程中该区域除河园路外的其他交通道路流量较大，并且由于该区域的道路机动车停车位较多，平时机动车通行频率也较高；与前期调研不同的是，具有潮汐效应的天健大道（2.09）和厚德大道（2.1）整合度处于居中偏高水平，低于泊月路（2.67）。另外春华路实际交通量要低于天健大道和厚德大道，平日行人通量屈指可数，但在整合度图中显示为较高水平。大部分分区内部道路网的交通水平显示为较低水平，生活园区中柳园与荷园整合度整体高于菊园和松园，与实际体验相符；图中显示四个生活园区整合度为相对中等偏低水平，柳园和荷园整合度相对较菊园松园较高，宿舍院区道路平均整合度低于厚德大道，但实际中四个园区道路内人流量高于天健大道和厚德大道；在教学区中，医学院整合度低于文、理、工三区，这与调研一致，而文理区又高于工科区；在图中文理区整合度为中度水平，但实际文理区行人量处于较多水平，可能原因与其毗邻南北核心教学区和校图书馆有关，文理园区起到了一定交通作用；体育馆整合度处于绿色和青色中下级别，与调研结果一致，笔者考虑可能与体育馆平时不开放、学生运动意识薄弱、建筑体量庞大产生的疏远感、周边便利服务设施较少有关，行人更多以过路为主要目的；南北体育场亦存在潮汐效应，晚上锻炼的人数最多，白天则相对较少，在图中为中度水平；后山整合度为相对较低水平，眉湖、樱花林整合度为相对中上水平，由于眉湖和樱花林景观视线开阔、设计手法优秀，吸引了校内外人员拍照驻留，在实际体验中可归纳为较高水平，另外眉湖由于距核心教学区较近，为学生上课必经之路，行人通量较大，在上课高峰期会产生拥堵现象，厚德大道的车辆经过此地不得不减速让行。校园主干道位于学校主要交通位置上，平日承担交通流任务，然而一些宿舍前小路数量较多，学生存在就近绕路现象，也起到了分流作用，实际体验人流较多，但在整合度图中水平偏低。

图4 空间句法整合度图（图片来源：作者自绘）

3.5 空间智能度分析

根据全局与局部整合度散点图分析，全局整合度与局部整合度之间的联系表明了整体空间的协同度。协同度越高，则空间或道路关系越简单，空间也就越容易被人认知[5]。根据拟合度R2＝0.87（图5）和R2＝0.99（图6）所示，两者的R2均大于0.7，说明拟合度高度吻合，并且散点随x 的坐标增大而愈发拟合该直线，表明了郑州大学主校区可理解度较高，校园的道路结构较为简单，并且差异较小，可达性较高。

图5 空间句法散点图Integration Rn-R3（图片来源：作者自绘）

图6 空间句法散点图Integration Rn-R11（图片来源：作者自绘）

4 郑州大学主校区路网空间分析及改善

通过整合度图得出校园部分区域联系薄弱，并且河园东路与河园西路交通差异不明显，但实际河园东路交通流量远低于河园西路。柳园与荷园平日学生数量较多，道路规划拥挤，整合度虽高于菊园、松园，但应当考虑提供更加宽阔的道路分流，加大路边非机动车位数，增加步行提示牌，设置专人或信号系统指挥交通。在前期调研中，校园行政楼南部与五星广场由于规划过于庞大而交通流量较少，但在分析图中显示行政楼北部的泊月路整合度较高（2.65），则应增大该道路等级，同时增加停车位数，减少对其他功能区停车位的需求。校园北部居住人员较少而南部相反，可适当调整宿舍人员分配结构，加大菊园、松园的住宿量。取消钟灵路、毓秀路路障，允许非机动车通行并禁止机动车通行。调整学校后勤布局，增加人流潮汐效应明显地点的食堂前道路宽度和快递点数量，以起到分流作用。开放学校北门，将莲花街业态引入校园，为东门、南门分担人流。西门距离西四环过近，出于安全考虑可以作为物资、快递等入口，同时限制学生出行。眉湖由于连接值为9，是全局最高，加之为平日学生上下课必经之地且环境较好、行人数量较多，应增加步行路径宽度，减少路径转弯次数，并做好安全保障，防止人员落水。对于行人较多产生的小路要合理再规划，减少对环境绿植的破坏。对于偏僻处增加监控设施，例如国际交流中心附近，保障师生安全。

结语

文章研究目的在于改善郑州大学主校区交通现状，并利用空间句法，结合实地调研方法将校园空间配置与交通网络进行分析研究，并提出相应改造措施，为校园管理规划提供一定的理论依据。但空间句法理论也具有一定的局限性，人员具体活动行为可能较大受通行距离、道路熟悉程度、转弯次数、设施服务程度、景观水平等影响，因此实际状况与分析图有差异。本研究同样印证了该局限。具体主要有三点：

（1）忽略了非物质因子影响。空间句法理论过多强调空间的拓扑关系与人的空间活动，但忽略了人主观行为以及实际环境、文化、周期活动等对人出行的影响。例如，河园东路与河园西路虽然可达性处于较高水平，但实际人流量比上课时期教学组团区和就餐时期的宿舍园区少。

（2）轴线模型的绘制精确度难保障。轴线模型的绘制根据绘制人不同，会产生不可避免的误差，这些误差是难以消除的。另外由于不同人对研究地块理解和熟悉程度不同，也会导致绘制的结果不一致。

（3）立体空间的限制。由于空间句法理论依托于平面图形以及地图绘制，所以对于三维空间结构，例如立交桥或地铁站则无法表示，但在实际中这些因子不可忽略。