场所活化 空间营造*——基于行人仿真的商业广场空间设计优化方法研究

任 睿，武思含，白 梅，连海涛

引言

城市化的加快与消费水平的提升促使商业建筑迅猛发展，但空间品质良莠不齐，不乏在设计中过分追求建筑形式而忽略空间体验感与商业规律，进而导致空间活力缺失。当前关于商业广场空间活力提升的研究备受关注，主要分为设计实践与理论研究两方面。设计实践方面，为了吸引年轻消费者，并让更多用户产生共情，商业广场空间的设计发展趋势偏向时尚化、传统化、改造类与科技化，如造型时尚的三里屯太古里、融入传统的成都太古里、新旧交织的上海新天地以及科技灵动的韩国天安格兰亚商城等。理论研究方面，雷姆·库哈斯（荷兰）阐释了商业建筑设计方法[1]。谷口汎邦（日本）提出了商业设施规划设计方法[2]。丹尼尔·舒尔茨（德国）从场地规划与空间组织方面阐述了设计趋势[3]。罗伯·克里尔（奥）从空间原形与设计手法角度对广场空间进行研究[4]。李翔宇提出差异逻辑、情感诉求与审美泛化的设计维度[5]。查翔[6]和姜涌[7]等分别基于场所感与商业建筑性质及物联网发展提出了设计方法。蔡永洁从公共性与人文性对广场空间进行研究[8]。通过对设计实践与理论研究总结发现，当前商业广场空间设计重视人群感知，因缺乏人群运动量化分析工具，对人群感知的重视多反映在宏观设计理念与原则中，无法落实到具体空间形成操作与尺度上。

针对行人仿真的商业空间设计量化分析研究逐渐受到关注，主要研究方向分为四种，分别为基于大数据的行为分析[9]、基于行为模式的空间优化[10]、基于空间句法的空间设计[11]、基于虚拟现实技术的寻路设计[12]。既有研究中行人仿真模型的核心算法多采用吸引子或者空间句法算法，忽略了空间中视觉刺激对人群行为的影响。

基于此，本文根据视觉注意理论构建更适于商业空间人群行为运动特征研究[13]的行人仿真模型[14]，结合模型与既有建筑设计方法，提出商业价值与空间活力并重的商业广场空间设计优化方法。以北京三里屯太古里南区为例展开实践应用，证明方法的合理性。以期从商业特征与人群行为角度出发解决商业广场活力与空间形式的互馈关联问题。

1 行人仿真模型

本文采用的行人仿真模型是以视觉注意理论为基础、以MATLAB R2016a 为平台构建的视觉分析连续模型,重视商业空间中的人群寻路机制特征。视觉分析连续模型包括环境模型、行人模型、行为模型与躲避模型四部分。环境模型简化空间环境并分解空间要素；行人模型采用具体特征向量描述人群运动行为，例如运动速度、前进方向、当前位置等；行为模型模拟人群各运动行为；躲避模型模拟人群绕过障碍物的运动轨迹。

以店铺访问量作为行人仿真模型的模拟评价指标，评判商业广场活力，访问量的变化直观反映店铺活力的提升或下降。当前空间活力评价标准主要为定性分析，本文提出量化比较指标——活力比较指数，其公式为：

其中Pb指模拟设定场景下进入店铺的人数，Pa指原场景中（场景0）进入店铺的人数。Indexe为活力比较指数，其数值反映店铺活力的变化程度，数值为正表示活力增加，为负表示活力下降。

2 空间设计优化方法的构建

本文针对商业广场因空间体验感缺失而产生的空间“低活力”现象，提出空间活力视角下的设计优化方法。基于语言学与设计方法学，对既有空间设计方法进行总结提炼，从空间意向要素与行为感知两个角度构建空间操作方法知识图谱（图1）。再结合行人仿真模型，提出商业广场空间设计优化方法的三步骤：问题表征、空间赋形、模拟评价。其中空间赋形与模拟评价联系紧密，彼此交替佐证共同完成空间赋形，是辩证统一的两部分，故并置讨论。

图1 空间操作方法知识图谱

方法的具体操作如下（图2）：第一，完成问题表征，分解设计任务。结合建筑师自身分析能力，将设计初期面临的问题（场地信息、约束条件、设计目标等）转化为建构问题、赋形问题与具体化问题[15]。其中建构问题指场地规划条件，具体化问题指空间场所活力，赋形问题指空间形式质量。第二，进行空间赋形，生成多方案场景。将建构问题（场地与规划条件）转化成为空间形式边界，如限高、限容与退界。再依据上述知识图谱选择操作手法对空间形式进行塑造，赋形方法主要包括界面延伸、路径引导、空间布局、节点调控，并结合建筑师的自身经验与设计偏好，将赋形问题（空间形式质量）转化为多方案场景。第三，进行模拟评价，对比各场景活力。利用行人仿真模型对生成的多方案场景进行模拟评价，将具体化问题（空间场所活力）转化为定量分析；通过对比各模拟结果中行人轨迹、店铺访问、密度分布等信息，进而判断各方案场景活力的优劣，并选择最优方案。对最优方案的评价若认可，则确定最终商业广场空间设计优化方案；否则，返回上一步。

图2 商业广场空间设计优化方法

3 空间设计优化方法的应用

案例的实践应用分别从变量赋值、问题表征、空间赋形与模拟评价三方面进行阐述，以证实设计优化方法的有效性。案例选取北京三里屯太古里南区（以下简称为三里屯）。选取依据为：从设计角度出发，三里屯拥有专业的设计团队——欧华尔顾问有限公司、美国SHOP Architect 公司与日本隈研武建筑事务所。设计舍弃传统大盒子综合体方式，采用二十多栋建筑物与街巷的设计组合形式，创造出独具特色的商业内街。从商业角度出发，三里屯店铺的空间尺度合理、功能匹配丰富，以富有开放性与艺术气息的人性化设计激活内街商业氛围。从用户角度出发，三里屯在网络调查问卷中被评选为北京地区最受欢迎商业街区。

通过对三里屯项目运营过程的调查，发现现状设计方案是在2004 年方案（图3）的基础上经过调整修改后所得。为了佐证现状方案的合理性，在空间设计优化方法的应用中，同时将2004 年方案进行仿真模拟评价与对比。

图3 区位图(左)；2004 年首层平面图（中）；现状首层平面图(右)

3.1 变量赋值

行人仿真模型变量包括模拟容量、环境变量与行人特征变量。各变量赋值如下：一、模拟容量，总人数依据空间面积进行匹配；各开口进入人数依据其宽度进行匹配。二、环境变量（包括空间尺寸、店铺位置与数量）依据测量数据进行定位。三、行人特征变量（包括平均速率、视距与视域夹角等）依据表1 参数进行赋值。

表1 参数设置表

3.2 问题表征

本项目的建构问题是如何满足设计规划条件，以及建筑如何回应场地；具体化问题是如何激发空间的商业活力；赋形问题是如何塑造项目的空间质量。具体化问题与赋形问题是矛盾统一体，须通过空间赋形与模拟评价相结合方法进行迭代优化。而建构问题凭借建筑师直觉与分析可以获取设计结果，规划条件的满足依据收集与分析项目地块相关资料进行，不须赘述，在此重点阐释建筑设计如何回应场地。首先，场地是一个矩形，建筑红线长184m，宽138m，长宽比为1 ∶3，面积为2.54万m2（图3）。该场地较宽，故不宜设计为单条主街，更适合设计成横纵交错的网格式街巷。其次，据问卷分析发现，场地周边的公共交通站点是人流汇集的主要来向，周边的道路交叉口是人流汇集的次要来向。如图3区位图所示，在场地的东南方向有地铁站（团结湖地铁站），是该商业街区最主要的人流入口（东南方向）。

3.3 空间赋形与模拟评价

该商业街区的空间赋形分为界面延伸、路径引导、空间布局、节点调控四步骤，并结合空间操作知识图谱辅助完成。首先，依据空间操作步骤，选择适合的空间操作。其次，对空间操作形成的多个方案场景进行模拟评价。最后，择选较优解形成最终方案。具体步骤如下：

3.3.1 界面延伸

空间赋形：以三里屯1 号街道为例分析其界面延伸过程（图4）。节点扩大，确定重要节点空间位置，并延申出支路。细部嵌折，对转角细部再进行“折”的操作，使空间形式层次更加丰富。斜切扭转，通过斜切增加界面，阻断过于贯通的视觉，并使空间形态更具动感。通过三次递进式操作，街道空间质量依次经历了形式丰富化、层次丰盈、动感提升三阶段。商铺临街面长度由330m增至494.2m，增加164.2m，故而可设置更多临街商铺，整体商业价值增加。

图4 界面延伸操作方法

模拟评价：参数标定，通过对国内20 个商业步行街宽度的统计分析，并依据《商店建筑设计规范（2014 年）》的要求，选定4m、4.6m、6m、11.7m 四个参数作为街道宽度。街道长度与店铺布置以三里屯1 号街为参照，其余模型变量赋值参照表1 进行标定。最终形成设计场景包括三里屯1 号街与2004 年1 号街在内共6 种（图5），并对场景进行模拟评价（图5、6）。

图5 界面延伸—多场景比对分析

图6 界面延伸—各场景访问量统计结果

比较发现，街道宽度越小，人群运动轨迹密度越高；当宽度为6m 时，访问量最大；然而其访问量与街道宽度的关系并非呈相同趋势。三里屯1 号街现状的访问量与6m 宽街道近似。4m、4.6m 街道与2004 年1 号街的访问量次之。11.7m 宽街道的访问量最低。结果表明商业街道不宜过宽。三里屯1 号街的宽度上下浮动，平均值为7m，局部最大值接近11.5m，最小值为4.6m，绝大部分街道宽度维持在6m 左右，故街道宽度兼具空间变化与店铺活力。

图9 路径引导—各场景访问量统计结果

3.3.2 路径引导

空间赋形：以三里屯1 号入口为例分析其入口广场的生成过程（图7）。模式择优，如上所述，主要人流从东南角地铁站位置进入三里屯，故设计三种入口广场场景——南侧进入、东侧进入与东南方向斜向进入，包含三里屯1 号入口与2004 年1 号入口在内共五个场景（图8）。通过模拟分析，选择人流量最大、进入方式最顺畅、入口广场店铺界面最大且访问量最高的场景。切割，根据入口方向择优，以人流道路切割出内部主要商业界面。扩展，将入口处边界进行扩展形变，突出入口的方向性与引导性，增强人群行为动向引导。内嵌，嵌入内部公共中庭空间，将环形界面整合进原本的线性商业界面当中。切角，丰富界面层次，增加界面视觉变化，增加店铺前人群聚集时间，提高店铺中商品售出概率。

图7 路径引导操作方法

图8 路径引导—多场景比对分析

模拟评价：对各场景进行模拟评价（图8、9），比较发现，三里屯1 号入口场景人流最均匀顺畅，访问量最高，场景3 次之。三里屯1 号入口场景是在保持东南入口的基础上，将东侧建筑南移，削弱入口广场空旷感，尺度更加适宜。同时，斜切界面的方向顺应人流，更易引导人流入内，并且使中心建筑物之间的空地面积减少，店铺面积增加。场景1（南入口）、场景2（东入口）以及2004 年1 号入口场景均造成部分人流分流，场景1、2 的入口界面开敞性不强，且可视性较弱；2004年场景的开敞性虽有加强，但入口处建筑物尖角使入口与内部广场的空间联系存在割裂感。场景3（东南入口）的欢迎姿态较场景1、2 及04 年场景明显加强，且促使更多人流进入广场；但其入口位置过于宽敞空旷，空间尺度感欠佳，人流过于分散。本文研究对象为商业广场，故未考虑直接面向城市街道的店铺访问情况，只考虑进入商业街道后，从内部广场进入店铺的情况。

3.3.3 空间布局

空间赋形：以三里屯1 号广场为例分析其空间布局的生成过程（图10）。空间架构择选，依据罗伯·克里尔提出的街道与广场的对位关系，设计中心穿过、偏心穿过、角落进入、角落双口介入四个场景，包含三里屯1号广场与2004 年1 号广场（此二者都为角落双口介入型的变体）在内共六个场景（图11）。通过模拟分析，选择人流量进入最大、访问量最高的场景。滑移错置，“平移”使街道错落，在尽端产生视觉界面。斜切缩放，“斜切”改变界面方向，引导人流；“缩放”增加广场空间，丰富空间效果。最终形成的街道场景使店铺与人群运动方向的绝对距离减小，令消费者更易观察到店铺，更易触发消费者的消费行为。

图10 空间布局操 作方法

图11 空间布局—多场景比对分析

图12 空间布局—各场景访问量统计结果

模拟评价：对各场景进行模拟评价（图11、12），比较发现，三里屯1 号广场与场景4 的平均轨迹密度高于其它三种场景；场景4 的访问量最高，三里屯1 号广场次之，由于其东侧入口过大，致使访问量有所下降。前三种场景入口布局方式的行为轨迹略有不同，轨迹密度逐步升高，轨迹热点集中于边角与店铺入口位置。2004 年1 号广场场景的入口布局方式是场景4 的斜切变体，其访问量却远低于场景4。综合分析发现，三里屯1号广场的空间布局方式设计合理，采用了角落双口介入形式，同时为了产生类似威尼斯圣马可广场的L 型广场形制，设计了大小两个广场，将其东侧开口加大，虽然略微损失了广场整体的行人访问量，但获得了极其丰富的空间效果。

3.3.4 节点调控

节点调控包括主力店调控与广场家具调控。主力店与高吸引力广场家具对人流运动产生磁场扰动影响，进而激活局部空间活力。

（1）主力店调控

主力店调控设计场景以三里屯1 号入口为例进行分析，场景包括无主力店、全主力店、单主力店（1、6号店分别为主力店）。对各场景进行模拟评价（图13、15），比较发现，全主力店的行人运动分布密度明显高于无主力店，且访问量最高；6 号店为主力店时，1 号店附近人流密度并未产生明显减少现象，整体人流平均密度近似全主力店，访问量仅次于全主力店。

图13 节点调控1—主力店分布多场景比对分析

结果表明，若两者择一为主力店，那么6 号为主力店的方案可有效优化入口的人流运动分布，激活入口整体活力。最终方案为人流密度最高的全主力店场景，运动品牌阿迪达斯与服装品牌优衣库分立1 号店与6 号店位置，通过夺人耳目的造型与色彩打造其主力店效果。

（2）广场家具调控

广场家具调控设计场景以三里屯1 号广场为例进行分析，场景包括无广场家具、分散布置点状家具（其间可通过）、中心布置大型不可通过类家具三种（图14）。对各场景进行模拟评价（图14、15），比较发现，场景3（中心设置舞台，人流无法通过舞台）的平均人流密度最高，店铺访问量最高。场景1（无广场家具）的广场中心人流密度偏低，表明行人多选择沿店铺边缘行走，只有少数进行对角运动的人流从中心穿过广场。场景2（中心设置柱型喷泉，喷泉间可通过）的广场中心人流密度明显提高，整体人流密度变大。

图14 节点调控2—广场家具布置多场景比对分析

结果表明，广场中心布置家具优于无家具，家具自身吸引力会激活广场中部空间，而中部空间人流会反馈至四周店铺，进而激活整体广场空间。舞台等不可通过型家具既能压缩广场四周空间，又不会使消费者产生压迫感，其吸引力会激活广场中心活力，人流驻足停留又会提高店铺访问概率与广场整体活力。三里屯1 号广场家具方案采用场景2+场景3 的模式，即日常为喷泉，节假日则布置舞台或围合形旱冰场。利用场景2 中部空间的通过性、开敞性与可参与性，在保证激活广场活力同时，增加其空间体验上的变化。

图15 节点调控—各场景访问量统计结果：(左)主力店调控；(右)广场家具调控

结论

从界面、路径、空间、节点四个层面出发选取三个三里屯典型区域：1 号街道、1 号入口与1 号广场（图1），采用本文提出的空间设计优化方法对实例进行操作与仿真分析，阐释了实际方案设计的合理性与必然性，进而证明了该方法的有效性。本文的研究重点不在于三里屯的原始方案如何形成，更不是复原其生成过程，而是借实际项目为例，阐释所提出方法的合理性与有效性。以下将该方案形成过程进行整体讨论：

设计项目计划确定后，首先，应确定项目规划方向，如三里屯确定设计形式为商业街，而非高层商业综合体。其次，进行问题表征，将设计中所面临的问题转化为建构问题、具体化问题与赋形问题。空间赋形处理建构问题（退线、容积率与建筑密度等）与赋形问题（界面、路径、空间、节点形式等）；模拟评价优化处理具体化问题，如商业空间活力等。最后，依据各问题进行具体操作，过程如下：

如图16 所示，一、依据建筑红线要求，进行退线。二、依据容积率确定建筑层数。三、依据街道与店铺建筑尺度经验，确定街道宽度与店铺进深；并且根据地块尺度，确定网格型商业街道形式。四、依据路径引导操作方法设计场景，对各场景活力与人流行进方向进行比对分析（人流运动轨迹与店铺访问量），确定开口位置、尺度与形式。五、依据界面延伸操作方法设计场景，对各场景活力进行比对分析，确定各条街巷位置、尺度与形式。六、依据空间布局操作方法设计场景，对各场景活力进行比对分析，确定中心广场尺度、位置、与街巷对接关系。七、依据节点调控操作方法设计场景，对各场景活力进行比对分析，确定广场、入口、街道、交叉口处的主力店位置以及广场家具布置。八、通过以上七个步骤，最终形成三里屯商业街的最终形式。以上第四、五、六、七四个步骤操作顺序可依据项目实际情况重新排列，并且在操作方法运用层面可加入不同建筑师的设计风格与习惯。

图16 操作过程图

讨论与展望

本文以提升商业广场空间活力为出发点，结合行人仿真模型与空间操作方法知识图谱，提出了重视人群行为感知的空间设计优化方法，包括问题表征、空间赋形、模拟评价。并以实际项目为例，对方法进行应用与验证，表明其合理有效。

商业广场作为城市公共空间的重要组成部分，其设计形式影响着人群行为感知，进而表征空间活力。行人仿真模型为商业广场空间设计提供了人群行为模拟工具，依此提出的空间设计优化方法具有一定创新性。商业广场空间活力的表征形式除了店铺访问量外，还包括驻留时间、活动类型等，在后续研究中将从多维度模拟评价指标展开更为全面的活力评价。

图、表来源文中图、表均由作者绘制。