基于空间句法的医疗机构交通空间优化设计

摘要：本研究旨在未来能为医疗机构交通优化设计时提供可操作性的理论方法，完善医疗建筑之间的外部连接和节点优化，提高医疗机构交通空间的效率和功能性。空间句法是一种描述建筑与城市空间模式的语言，选择空间句法视域分析法，以Depthmap软件对宿迁人民医院交通空间进行定量分析解读。从平均深度值、整合度、选择度和可理解度4个角度计算比较，揭示医疗机构交通空间底层逻辑问题，并根据问题反向推演交通空间优化方法，为更新提供新的思路与路径。

关键词：空间句法；医疗机构；交通空间；优化设计；空间节点

中图分类号：TU984 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）23-0150-05

引言

医疗机构交通空间对医院运行效率、服务质量和患者体验至关重要，传统设计方法往往无法准确预测医疗机构交通空间中复杂情况，建筑间动线连接不畅、交通拥堵和通行时间过长等成为常见突出问题，极大影响医疗机构正常运转。为解决问题，本研究提出基于空间句法原理及Depthmap 技术实现的优化方法，通过深入分析医疗机构户外交通空间的人流情况，以实地调研结合空间句法计算可达性、选择度和可理解度不足区域以此推演交通优化节点，并应用交通桥等设施更新优化交通系统，旨在改善交通流动性减少拥堵提升人员的流动效率。本研究通过空间句法对医疗机构交通空间进行探索，当前交通空间特指院区建筑外部交通规划，不包括单栋建筑内部交通，以深度值、整合度、选择度和可理解度等指标为构建标准，为医疗机构交通空间设计优化提供新的设计思路。

一、医疗机构院区交通特点

医院交通由于人多且杂，其特殊性成为公共交通中最复杂类型之一，交通路径形成闭环，提高通畅性才能减少拥堵。医院交通由两部分组成，首先是外部交通，主要是对外部交通的规划，医院与城市之间空间的衔接关系，包括动静态交通、垂直交通和水平交通。然后是内部交通，主要是人流、物流和信息流三类，人流分为就诊人、探视人、陪护人及工作人员，而物流则包括洁净物流线、污物流线及清洁物流线，几者共同存在决定交通既复杂又特殊[1]。

（一）功能的复杂性：医院建筑功能复杂性影响外部交通空间，除基础医疗功能外需附加教学和科研功能。外部空间作为各区域之间的过渡空间，连接着全部建筑和医院与外部之间流动，其首要目的为交通通行并且保证效率。综合医院有急诊部、门诊部、住院部、行政办公区和后勤部等多类型空间，其关联的外部空间也随之赋予复杂不同功能。

（二）人群的多样性：医院空间因其多面性角色而其使用人群也具有同样特点，病患者、陪护人、探视人和工作人员等多类人群，其职业、年龄、身份教育背景等也不同，随着医院不断发展服务范围或半径不断扩大，使用人群会更加丰富并出现地域性差异，面对未来可能会因此产生的外部交通问题需以多类视角思考解决方法，尽可能满足不同人群需要的多种空间[2]。

（三）空间的可变性：医疗随时间呈动态发展状态，医院外部交通空间也随时代发展应具有可变性，在时代发展变化下患者群体结构、年龄结构和性别比例等都会发生变化，其产生的影响促使外部交通整体结构和功能发生相应变化。现如今突发公共卫生事件愈发频繁，外部交通空间可变化重要性凸显，灵活可变外部交通空间提供更多流线选择，发展和动态的设计思路，给予具备韧性的外部交通空间选择[3]。

二、空间句法对医疗机构交通空间中的适用性分析

空间句法理论由伦敦大学学院（UCL）教授比尔·希列尔（Bill·Hillier）和安莉安妮·汉森（Julienne·Hanson）于20 世纪70 年代末所提出一种研究空间形态构成分析技术，基于空间本身组织逻辑配合相关软件量化，也可对空间形态演变进行数据化分析与描述，得到系统认知下聚落和建筑空间关系，评估比较不同规划与建筑方案优劣[4]。国外教授迈克尔·巴蒂（Michael·Hillier）等人认为可视化工具对空间形态存在创新性发展，不断丰富城市设计领域设计方法。国内教授杨滔（2012）认为数字化规划设计为空间句法提供新直观研究平台，推动形成理论可行方案[5]。

医疗机构交通空间连接不同功能区，包括建筑物内部走廊、通道、门厅等要素，本文研究的是医疗机构外部交通空间。外部交通包括医院出入口及过渡空间、场地交通流线和停车配置要素之间存在着清晰的空间连接关联关系，符合空间句法理论中句法结构概念。医疗机构交通空间优化设计可借鉴空间句法理论原则，空间句法理论强调空间结构的合理性和功能性，追求最佳空间布局和组织方式[6]。在医疗机构交通空间设计中，通过运用空间句法理论原则，优化空间结构、改善人流动线、提高空间的流动性和效率。因此，医疗机构交通空间适用于空间句法理论，可通过空间句法分析推理实现对外部交通空间的优化设计和管理。

空间句法中表示各轴线节点变量主要是平均深度值、整合度、选择度和可理解度4 个变量，其数值高低可用于评估和解释节点在空间句法中的角色和重要性（如图1）。通过分析以上变量，可揭示节点之间空间关系、层次结构和功能特征，有助于解析和优化空间设计和组织[7]。空间句法计算量化常用软件有Axwoman 软件、depthmap 软件、confeego 软件，本文选择Depthmap 软件，其更适合中小型空间分析[8]，软件中生成细分网格划分研究空间，软件对网格单元逐一计算，计算结果以红色到蓝色光谱变化来代表空间内数值大小，其颜色越偏暖色调代表数值越大，反之代表数值越小，完成对研究范围内深度值、整合度、选择度和可理解度等参数计算。根据目标区域空间结构量化分析解读，从院内规划、功能布置、景观设计和节点配置等方面，对设计更新优化方式提出相对应设计策略。

三、医疗机构交通空间句法分析

（一）研究对象选取及其空间特点分析：目前研究对象是宿迁市人民医院（如图2），研究区域范围为院区公共区域，以院区内交通空间为优化更新主要目标。宿迁人民医院始建于1905年美国长老会创办的“仁济医院”，经数次改名现成为全国第一家地市级公立医院改制医院，目前更名为南京鼓楼医院集团宿迁医院。

宿迁市人民医院院区共19 栋独立或连体建筑，其余空间除医疗专用空间以外皆为公共空间，整体建筑风格质朴，有20 世纪社会主义现代风格，形制体现简洁兼具实用（如图3）。院区北部有景观公共花园和仁济医院旧址广场，承载休憩和科普功能，内科楼和儿科治疗中心之间的长矩形景观通行空间，肩负通行和交谈功能使用，门诊楼前的休闲广场，承担聚集和宣传功能，综合医疗楼前后的小花园起景观休憩功能，余下灰空间形成各类公共空间。景观、广场、通行等空间，有相对应医疗服务功能，为使用者创造具有疗愈功能景观的公共空间。

（二）宿迁市人民医院交通空间的空间句法分析：在进行空间句法分析时，为更清晰解释空间节点在环境中的问题和缺点，本次空间句法数据量化分析将选取16 个具有代表性的位置作为数据采集点。本文计算3 个拓扑步数的数据（R3）和全局拓扑的数据并形成轴线图（如图4），结合整个场地和数据采集点的平均深度值、整合度、选择度和可理解度等参数结果进行解读[9]，并根据结果对交通空间更新提出更新策略（如表1）。

1. 全局平均深度值列出其范围为4.416667-2.277778， 均值为3.123264 而标准偏差为0.516793。空间句法平均深度值理论可知深度值越小可达性越高，换言之就会越便捷，反之亦然。根据数据采集点信息可知（如图5），编号3、4、13、14 均高于均值，其相比较整个场地范围其可达性较低，相对于没那么便捷，低于均值的点有4 个并占总比例的13％。

2. 全局整合度列出其范围是2.193832-0.820457 之间，均值为1.390478 而标准偏差为0.326648。空间句法整合度理论可知整合越高，可达性越大其更便捷，反之亦然。整合度和计算基于平均深度值，两者呈反比关系。根据数据采集点信息可知（如图6），编号6、7、8、9、10、11、15、16 均高于均值，换言之以上8 个点相对于整个场地范围其可达性较高，其便捷性和公共性也越强，也更能吸引人群集聚，高于均值的点有8 个并占总比例50%。整合度（R3）变量中最小值、最大值、均值和标准偏差均大于全局整合度，说明以3 个拓扑距离为标准的局部整合度可达性要较高于全局，拓扑距离为三范围内各点对人群吸引力越强。

3. 全局选择度范围列出为519-2 之间，均值为129.250000 而标准偏差为132.218758。空间句法选择度理论可知选择度与整合度成正比，选择度越高整合度越高，可达性也就越大，到达越便捷越容易受到人们选择，更容易形成人员聚集，吸引穿越交通潜力越大，反之亦然。根据数据采集点信息可知（如图7），编号2、3、4、6、8、10、11、12、13、14、15、16 均低于均值，但并不代表所有数据点都需要更新改造，数据点4、12、16 处于院区范围外无需改造。数据点9 选择度最大导致过大人流量及聚集，数据点13 选择度最小使得原本的出入通道并未发挥预期成果，数据点3、5、7 较均值差距过大同样需要更新改造，以上需要改造的数据点有5 个并占总比例31%。

4. 全局整合度和局部整合度（R3）以散点图形式呈现，x 轴为全局整合度而y 轴为局部整合度（R3），R2 为拟合度代表空间可理解度，空间句法常以可理解度0.2 以下为低可理解度，而0.2-0.4 之间为中可理解度，0.4 以上被称之为高可理解度。本研究以3 个拓扑步数为标准，根据散点图（如图8）可知R2 为0.876747，线性回归线形成较大斜率，核心空间和其他空间过渡性强且联系紧密，有较高可理解度。

（三）宿迁市人民医院交通空间现状问题总结

1. 中心轴线交通压力过大：院区范围内空间句法量化计算后和实地调研可知，数据点7、10、11 相对应的中心轴线交通空间全局深度值和局部深度值（R3）分别为2.5、2.8055556、2.8611112 和2、2.2692308、2.3461537，均低于均值，该空间可达性较整个场地来说稍好，人流聚集和人类活动较丰富。全局整合度和局部整合度（R3）则均高于均值，印证人员聚集程度高。全局选择度和局部选择度（R3）均大幅度高于均值，说明该交通空间对吸引穿越交通的潜力相较于整个范围来说都很高。从可理解度散点图来看，数据点7 位于线性回归线最高处，说明该位置相较于范围内其他位置来说更中心更便捷更具有高联结能力，总的来说根据数据图和实地调研来看都受到年久失修或落后设计导致中心轴线交通空间利用率不足，根据以上不足将进行针对性更新改造[10]。

2. 院区建筑横向沟通不足：院区范围内空间句法量化计算后和实地调研可知，院区建筑之间的联系不够便利，基本只依靠传统地面步行沟通，代表院区建筑横向沟通的数据点2、5、6、9、10、11、13、15 的全局平均深度值和局部平均深度值除数据点13 外均低于均值，说明可达性较好，而全局整合度和局部整合度同样证明如此。从全局选择度和局部选择度来看，除数据点5、9 以外均低于均值，说明吸引穿越交通潜力不足。可理解度散点图基本围绕线性回归线上下，但总体偏低呈现部分极值，总的来说传统的通行路径不再适用于当前院区，部分利用率不足，人流通行易聚集特点交通空间，根据实际调研和数据分析不足进行更新和改造。

3. 医院内外出入通道混乱：院区范围内空间句法量化计算后和实地调研可知，院内和院外的出入通道有6 个，出入口有人车共用和人行用两种，人流负载情况下极易出现拥堵，特别是交通事故等情况。数据点7、8、13、14 是医院内外出入通道范围，全局平均深度值和局部平均深度值中数据点7、8 低于均值而13、14 则高于均值，说明数据点7、8 可达性较好，可暂不更新，而数据点13、14 则需更新改造，以缓解主要出入口可达性不足问题，而整合度相关数据也同样如此。从选择度来看只有数据点7 高于均值，其余均远低于，特别是数据点13 为极小值，作为交通出行路径被选择的概率极低。总的来说当前院区交通空间老旧不再适用于医院当前发展需求，人群高度聚集越发成为常态，更新改造成为解决当前问题的手段之一。

四、宿迁市人民医院交通空间优化设计运用

设计旨在通过综合交通优化和景观更新设计，解决当前医疗空间拥堵等问题，并提升整体环境品质和功能性。首先，内部出入口布局和引导系统被优化，减轻拥堵现象，提高交通效率和就诊体验。接着，引入立体交通桥和建筑链接廊桥等，提高医疗场所交通效率和内部通达性。这类桥梁不仅连接各个建筑，还作为景观空间一部分，通过景观小品设计，为医疗场所增添美感和舒适感。同时，重视景观环境更新，以植被、景观小品等设计元素注入，提升医疗空间整体形象和环境品质。综合交通优化和景观更新设计理念，既解决拥堵问题，又为使用者提供更为舒适和便捷的场地体验，进一步提高医疗场所整体品质和功能性。

设计方案优势在于其综合的解决方案，围绕着改善医疗空间交通流畅性和景观环境品质展开。首先，内部出入口布局优化以及引入立体交通桥和建筑链接廊桥等设计手段，有效提高医疗场所交通效率。其优势体现在减少拥挤现象的发生，使医护人员、患者和访客能够更迅速、便捷地到达目的地，从而提升了整体就诊效率。其次，景观环境提升是另一优势所在。通过引入植被、景观小品等元素更新，医疗空间整体环境品质得以提升。景观交通桥和灰空间景观小品设计不仅解决交通问题，同时也为医疗场所赋予美感和舒适感，提升使用者满意度。此外，设计考虑到功能性方面。建筑链接廊桥打通医疗场所内部通道，提高整体可达性和便利性，使医疗空间更加功能齐全。因此，综合而言，该设计方案不仅解决医疗空间交通问题，还提升整体形象和使用体验，具有显著的优势。（如图9）

（一）内外出入人行建筑引桥空间：院区范围内出入人行建筑引桥部分可由空间句法分析部分得出人群集聚程度、可达性和空间利用率等部分较低，当前场地的出入口由市政和医院共同管理，且无法对任何出入口进行大幅度改造，故采用户外引桥形式接入院区建筑，方便步行患者直接进入门诊窗口或急诊，而不需要穿行地面车行交通。内外出入人行建筑引桥接入西部急症楼二楼和东部儿科治疗中心门诊窗口，类似人行过街天桥的引桥空间起到了安全便捷快速的效果。内外出入人行建筑引桥空间完善了建筑形态，起到了拓展医院空间边界的作用，为步入院区建筑范围增加与外部连接的过渡空间，引桥出现成为空间上的断点，为建筑组团增加外观通透感和延续感，引桥线状空间形成流动感使得建筑风格统一，但始终是更新改造的新增空间对建筑外立面和景观环境空间造成部分破坏，这更多的是将功能完善置于形态美观之上。以上更新改造有望解决步行情况下外部道路对进出影响、建筑形态完善和医院户外边界的拓展[11]（如图10）。

（二）中心轴线纵向立体交通桥空间：院区范围内中心轴线部分由上文指出可达性、利用率、人流大等部分不足，考虑现有场地为更新改造的方式优化，地面空间改造程度不宜过大，再加上为提高交通空间利用率和通行便利程度，故提出使用立体纵向空间搭建交通桥连接中心轴线周边4 栋医院建筑，分别是内科楼、新建综合病院楼、门诊及医技楼和急诊楼。中心以轴对称、串联式的双层交通桥连接4 个方向的医院建筑，以此分成上、中、下3 部分纵向空间，下层是桥底灰空间设计成景观休憩空间，兼顾聊天、休憩和疗愈等功能，桥下大量遮蔽空间形成阴影，再搭配部分抬升植坛及景观植物遮挡西北冬季风，形成冬暖夏凉的桥下灰空间景观空间，桥下景观空间中大量利用景观植坛抬升，使用了减法的构造方式，以建筑出入口留出交通桥廊道空间使之于两者完全融为一体。2 层交通桥空间连接新建综合病房楼和急诊楼，圆形步道不仅起到双向分流作用而且更具乐趣，圆形空中休憩处与中庭遥相呼应，形成独立冥想空间，步道整体以弧形和圆形为主，匠心独运同时更具妙趣横生特点。3 层交通桥空间连接门诊及医技楼、急诊楼和内科楼相较于2层的曲径通幽圆形及弧形，3 层更多采用直线并以中心圆形分流空间和少量弧形步道与整体相呼应，提高通行效率的同时不与整体景观风格相悖[12]。以上更新改造有望解决中心轴线交通空间压力过大、可达性不足、对交通吸引潜力不够和与周边空间连接联系不紧密等问题（如图11）。

（三）环状横向建筑链接廊桥空间：院区范围内环状交通空间连接部分由上文数据部分指出利用率、可达性和人流聚集程度等部分欠缺，当前场地不宜改造过大，故采用廊桥更新改造方式。为提高院区建筑之间，交通空间的通行便利程度和利用率，故提出环状横向建筑链接廊桥空间，连结院内除污水及半地下制氧楼和高压氧治疗中心外的所有建筑。以环状连接廊桥串联起院区大部分医疗建筑，形成不用返回地面即可到达其他楼栋的横向移动闭环廊桥路径，这可大大提高通行效率，提高可达性，更好地缓解当前地面主要路径的人流压力，形成有目的性的步行分流路径，对人员流动动线进行优化，特别是紧急情况下更快、更顺利地到达可以提高就诊效率和效果。环状横向建筑连接廊桥空间提供更多通行路径的同时，也形成多种形态的额外功能空间，例如廊桥户外露台、输液等待区、手术病人家属等待区等，仁济医院旧址作为医院历史展示最好的证明，廊桥的建立给其提供更加舒适的桥下灰空间同时也未破坏历史证明，并利用周围地面空间设计建造旧址广场，形成集会等户外宣讲空间，并利用该地人群集聚放置医院宣传展板和信息大屏。以上更新改造有望解决医院建筑之间沟通不足、功能空间不足、通行路径单一等问题（如图12）。

结语

目前，宿迁市人民医院更新改造停留在空间句法数据分析和方案设计阶段，基于空间句法数据变量下院区范围内交通空间平均深度值、整合度、选择度和可理解度在更新改造后都有所提升和改善。通过本次研究课可验证空间句法可有效提供更新改造预期成果，也可反推任何时间线中的区域交通空间数据量化分析情况，是一种便捷或成本低的辅助设计策略，但其也存在一定局限性，立体三维空间的量化数据就有部分误差，而除了空间结构形态，历史文脉等人文、经济和社会等其他因素皆会对数据产生影响，形成误差。本研究为医院这一特殊空间在更新改造上提供了空间句法理论模拟经验与案例方法，值得进一步研究与探索。

参考文献

[1]王樾.浅析综合医院交通组织优化——以首都医科大学附属北京朝阳医院为例[J].中国医院建筑与装备，2020，21（06）：77-79.

[2]王樾.浅析综合医院交通组织优化——以首都医科大学附属北京朝阳医院为例[J].中国医院建筑与装备，2020，21（06）：77-79.

[3]陈吉发，宋雨田.城市大型综合医院交通问题剖析及解决对策研究[J].交通科技，2014（03）：186-189.

[4]比尔·希利尔，克里斯·斯塔茨，黄芳.空间句法的新方法[J].世界建筑，2005（11）：46-47.

[5]杨滔.数字城市与空间句法：一种数字化规划设计途径[J].规划师，2012，28（04）：24-29.

[6]张愚，王建国.再论“空间句法”[J].建筑师，2004（03）：33-44.

[7]周志强，刘子川.基于空间句法的传统古村落“三生”空间优化策略研究——以广州市塱头古村为例[J].家具与室内装饰，2023，30（03）：128-133.

[8]冯温然.基于空间句法的杭州东站高架层与换乘层内部空间研究[J].家具与室内装饰，2018（05）：113-115.

[9]高虹，张杰.基于空间句法的闽南古村落空间形态研究——以晋江市金井镇福全村为例[J].设计，2014（02）：87-88.

[10]霍珺，邹雁南，朱喆.基于空间句法分析的镇江历史风貌区街巷空间更新设计研究[J].设计，2018（05）：20-22.

[11]冼宁，王洋，彭会会.探析城市公共空间中湿地景观设计——以天津桥园为例[J].设计，2016（03）：146-147.

[12]程洁，吴文治，洪建萍.过街楼与连廊在医院建筑中的设计运用——以复旦大学附属中山医院为例[J].设计，2022，35（01）：34-37.