城市更新背景下舊建筑空間格局規(guī)劃方法

高珍宇 王雯艷

【摘? ?要】? ?從城市更新的背景出發(fā)，在空間格局分析框架的基礎上，利用空間格局功能評價原理，得到了功能評價指標值矩陣，通過計算功能評價指標的功能值，完成舊建筑空間格局功能的評價;利用全域性指數(shù)和局域性指數(shù)，計算了舊建筑空間臨近單元模塊屬性之間的相似程度，通過引入冷熱點統(tǒng)計量，反映舊建筑空間格局的屬性特征，結合冷熱點統(tǒng)計量計算公式，建立了空間格局規(guī)劃模型;最后通過濱河線性舊建筑空間格局規(guī)劃和塊狀空間格局規(guī)劃，實現(xiàn)了舊建筑空間格局的規(guī)劃。實驗結果表明，與其他兩種規(guī)劃方法相比，城市更新背景下舊建筑空間格局規(guī)劃方法規(guī)劃效果更好。

【關鍵詞】? ?城市更新;舊建筑;空間格局;空間規(guī)劃

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

〔中圖分類號〕? TU986 ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2021）01- 0084 - 05

0? ? ?引言

城市更新背景下，舊建筑改造強調(diào)要在保持空間格局特征的基礎上提升價值。土地利用方式的升級，推動了舊建筑空間格局的規(guī)劃升級，同時也使得舊建筑空間得以重構。舊建筑空間格局失衡現(xiàn)象不僅帶來了生態(tài)環(huán)境問題，還使環(huán)境保護與發(fā)展之間的矛盾更加突出[1]。國內(nèi)在舊建筑空間格局規(guī)劃方面的進程晚于國外的一些發(fā)達國家，針對舊建筑空間格局的理論研究主要集中在城鄉(xiāng)規(guī)劃和地域地理學領域，舊建筑空間的演變主要是在城鎮(zhèn)化背景下展開研究的，在時間維度的基礎上，利用空間分析法分析舊建筑空間格局的特征變化，總結空間格局演變的規(guī)律[2];國外主要是在社會學的視角下，以空間格局規(guī)劃問題為導向，通過空間格局規(guī)劃的具體問題追溯到問題存在的根源，為深入了解舊建筑空間格局規(guī)劃的趨勢和規(guī)律提供新的視角[3]。

城市再生視野下的空間格局規(guī)劃方法是通過實地調(diào)研，總結出空間布局規(guī)劃實施潛力的影響因子，結合空間布局規(guī)劃分區(qū)與舊建筑分類，建立實施潛力評估方法，對舊建筑空間格局進行規(guī)劃[4];基于城鄉(xiāng)樣條分區(qū)的空間格局規(guī)劃方法，通過舊建筑空間格局規(guī)劃的實踐研究，結合樣條分區(qū)法確定舊建筑空間布局規(guī)劃導向，按照該導向，實現(xiàn)舊建筑空間格局的規(guī)劃[5]。

基于以上分析，本文在城市更新背景下，設計一種空間格局規(guī)劃方法，以期為舊建筑的空間格局規(guī)劃提供指導。

1? ? ?舊建筑空間格局規(guī)劃方法設計

1.1? ?評價舊建筑空間格局功能

從城市更新背景出發(fā)，以舊建筑空間布局數(shù)據(jù)為基礎，以舊建筑空間布局的轉(zhuǎn)換和梯度分布為依據(jù)，識別舊建筑空間格局，探尋舊建筑空間格局功能[6]。首先將舊建筑的多個樓層作為空間格局規(guī)劃單元，從生態(tài)功能角度構建舊建筑空間格局功能評價指標體系，實現(xiàn)舊建筑的空間格局表達，其次采用冷熱點分析法，以揭示舊建筑空間格局之間的相關性[7]?？臻g格局分析框架如圖1所示。

根據(jù)分析框架進行舊建筑空間格局的功能評價。功能評價原理是根據(jù)不同空間格局指標統(tǒng)計值的變異程度來確定的，舊建筑空間格局功能指標的熵值越小，說明該功能評價指標的變異程度越大，提供的空間格局規(guī)劃方案就越多，舊建筑空間格局規(guī)劃的作用也越大[8]。舊建筑空間格局功能指標的評價步驟如下：

利用熵值法測量舊建筑空間格局功能指標權重，假設存在[m]個功能評價單元，[n]個功能評價指標，原始舊建筑空間格局功能數(shù)據(jù)組成的矩陣為[X=xijm×n]，[xij]表示功能評價單元的指標原始值。

Step1：采用最大值-最小值標準化進行計算，得到標準化后的功能評價指標值矩陣，計算公式為：

[pij=xij-minxjmaxxj-xij] （1）

式中，[pij]表示功能評價指標的標準化值，[maxxj]、[minxj]分別表示功能評價指標原始值的最大值和最小值。

Step2：對功能評價指標進行標準化同度量化之后，需要對功能評價指標進行功能比重的變換[9]，變換公式為：

[fij=yiji=1nyij] （2）

Step3：令[k=1lnm]，計算矩陣第[j]項功能評價指標的信息熵值[Hj]：

[k=1lnmHj=-ki=1nfij×lnfij] （3）

通常定義舊建筑空間格局的效用值為[ej=1-Hj]，信息的效用值越大對功能評價指標的影響就越大，矩陣第[j]項功能評價指標的權重值[wj]計算公式為：

[wj=ejj=1mej] （4）

Step4：運用加權求和公式計算功能評價指標的功能值[F]：

[wj=ejj=1mejF=i=1nwj?pij] （5）

從城市更新背景出發(fā)，在舊建筑空間格局分析框架的基礎上，利用空間格局功能評價原理，得到了功能評價指標值矩陣，通過計算功能評價指標的功能值，完成舊建筑空間格局功能的評價，在此基礎上，下一步需要構建舊建筑空間格局規(guī)劃模型。

1.2? ?構建舊建筑空間格局規(guī)劃模型

在舊建筑空間格局規(guī)劃中，多數(shù)都是運用空間格局規(guī)劃模型進行分析和檢驗，空間格局規(guī)劃就是在一定的空間格局范圍內(nèi)，對舊建筑各單元模塊之間某種屬性或特征的規(guī)劃[10]?？臻g格局規(guī)劃模型是通過比較舊建筑單元模塊屬性值，判定舊建筑相鄰單元模塊之間的相關性。利用空間格局規(guī)劃模型來分析舊建筑地理實體單元模塊屬性的空間關系，有助于了解舊建筑各單元模塊不同屬性的空間格局聯(lián)系。在規(guī)劃舊建筑空間格局過程中，空間格局規(guī)劃模型指數(shù)分為全域性指數(shù)和局域性指數(shù)兩種[11]。

全域性指數(shù)是假設舊建筑空間是均值的前提下，衡量在一定的區(qū)域或范圍內(nèi)，所考察的舊建筑單元模塊屬性在空間格局上的總體布局情況，表示舊建筑單元模塊屬性在全域范圍內(nèi)的空間格局規(guī)劃情況，但是仍然缺乏對舊建筑局部空間格局的規(guī)劃體現(xiàn)[12]。全域性指數(shù)包括Geory’C指數(shù)和Moran’I指數(shù)，通過總結舊建筑空間格局規(guī)劃研究成果，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學者都采用Moran’I指數(shù)來規(guī)劃舊建筑空間格局。

全域性指數(shù)不僅可以描述舊建筑空間臨近單元模塊屬性之間的相似程度，還可以采用值域劃分的方式區(qū)分舊建筑空間格局的無相關類別和正負相關性，在分析和對比方面具有足夠大的優(yōu)勢。全域性指數(shù)的計算公式為：

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

式中，[n]表示舊建筑空間格局的單元模塊總數(shù)，[xi]和[xj]分別表示舊建筑空間格局單元模塊[i]和[j]的屬性值，[wij]表示舊建筑空間格局單元模塊的權重指數(shù)，一般采用距離矩陣的形式來表征空間格局單元模塊的鄰接關系，[x]表示空間格局單元模塊的權重指數(shù)平均值。Moran’I指數(shù)在規(guī)劃舊建筑空間格局時的取值范圍在-1到1之間，Moran’I指數(shù)的值越大，說明舊建筑空間格局屬性值的正相關性就越強，Moran’I指數(shù)的值越接近-1，說明空間格局屬性在舊建筑中整體負相關水平就越強，當Moran’I指數(shù)的值等于0時，空間格局屬性值之間不存在空間格局上的相關性[13]。

當全域性指數(shù)不存在相關性時，局域性指數(shù)在規(guī)劃舊建筑空間格局可能存在顯著的相關性，引入局域性Lcal Moran’I 指數(shù)進行舊建筑空間格局規(guī)劃模型的建立，將空間格局的相關研究思路應用到舊建筑局部空間范圍內(nèi)，識別舊建筑空間異質(zhì)性的條件下，建立空間格局屬性之間的局域相關關系，發(fā)現(xiàn)空間格局屬性與鄰域空間格局屬性之間的關聯(lián)特征，局域性Lcal Moran’I 指數(shù)的計算公式如下：

[Ii=yi-yS2j=1mwijyi-y] （7）

式中，[S2=1njnyi-y2]，[y=1ni=11yi]。

在空間格局規(guī)劃模型指數(shù)的基礎上，引入冷熱點統(tǒng)計量來建立舊建筑空間格局模型。冷熱點統(tǒng)計量是探測舊建筑空間格局屬性的熱點區(qū)和冷點區(qū)，主要反映舊建筑空間格局的屬性特征，冷熱點統(tǒng)計量[G*id]的計算公式為：

[G*id=i=1nj=1mWijd×Xjj=1mXj] （8）

利用冷熱點統(tǒng)計量，建立舊建筑空間格局規(guī)劃模型，表達式為：

[ZGi=G*id-EG*idVARG*id] （9）

上式中，[Wij]表示舊建筑空間格局的權重指數(shù)，[EG*id]表示[G*id]的數(shù)學期望，[VARG*id]表示[G*id]的變異系數(shù)。利用舊建筑空間格局規(guī)劃模型的Z值來檢驗舊建筑空間格局的集聚性。

以上利用全域性指數(shù)和局域性指數(shù)，計算了舊建筑空間臨近單元模塊屬性之間的相似程度，通過引入冷熱點統(tǒng)計量，反映舊建筑空間格局的屬性特征，結合冷熱點統(tǒng)計量計算公式，建立了舊建筑空間格局規(guī)劃模型。下面通過濱河線性舊建筑空間格局規(guī)劃和塊狀空間格局規(guī)劃，實現(xiàn)舊建筑空間格局的規(guī)劃。

1.3? ?規(guī)劃舊建筑空間格局

在規(guī)劃舊建筑空間格局過程中，應該充分考慮舊建筑與周圍生態(tài)環(huán)境的生態(tài)耦合關系，建立良好的建筑生態(tài)網(wǎng)絡，最終達到舊建筑空間格局規(guī)劃合理性的目的[14]。

濱河線性舊建筑空間格局規(guī)劃路徑是利用舊建筑臨水的生態(tài)景觀資源優(yōu)勢，增強舊建筑與河流之間的連通性，在舊建筑與周邊河流之間建立綠廊，引導生態(tài)景觀向舊建筑空間格局內(nèi)部滲透，在此基礎上，利用綠廊種植一些植被，規(guī)劃舊建筑空間格局。濱河線性舊建筑空間格局規(guī)劃如圖2所示。

利用濱河線性舊建筑空間格局規(guī)劃來打造合理的空間格局中心，沿著舊建筑空間結構方向分散設計公共設施，使舊建筑空間格局規(guī)劃更加合理。

采用塊狀布局模式來規(guī)劃舊建筑空間格局是將舊建筑用地集中布置，最大限度地減少對周圍公共設施和植被的干擾，保持原有舊建筑的完整性。塊狀空間格局規(guī)劃如圖3所示。

2? ? ?實驗對比分析

2.1? ?舊建筑空間格局利用率對比試驗

空間格局利用率對比實驗以舊建筑空間體積為橫坐標，分別采用城市再生視野下的空間格局規(guī)劃方法、基于城鄉(xiāng)樣條分區(qū)的空間格局規(guī)劃方法及城市更新背景下的空間格局規(guī)劃方法，來規(guī)劃舊建筑的空間格局，得到舊建筑空間格局利用率對比結果，如圖4所示。

從圖4的實驗結果可以看出，采用城市再生視野下的空間格局規(guī)劃方法來規(guī)劃舊建筑空間格局時，舊建筑空間格局在150立方米以內(nèi)的利用率增加較快，但是之后隨著舊建筑空間體積的增加，利用率變化不大，說明該規(guī)劃方法受到舊建筑空間體積的影響比較大;采用基于城鄉(xiāng)樣條分區(qū)的空間格局規(guī)劃方法來規(guī)劃舊建筑空間格局時，空間體積在150～300立方米之間的利用率變化很大，之后的利用率沒有明顯變化，說明該規(guī)劃方法在300立方米以內(nèi)的舊建筑中空間格局規(guī)劃效果較好;采用城市更新背景下的空間格局規(guī)劃方法來規(guī)劃舊建筑空間格局時，空間利用率基本不會受到空間體積的影響，尤其是當舊建筑空間體積達到350立方米時，空間利用率就超過了90%。

2.2? ?舊建筑空間格局SKU容量對比試驗

空間格局SKU容量對比實驗以舊建筑空間體積為橫坐標，分別采用城市再生視野下的空間格局規(guī)劃方法、基于城鄉(xiāng)樣條分區(qū)的空間格局規(guī)劃方法及城市更新背景下的空間格局規(guī)劃方法，來規(guī)劃舊建筑的空間格局，得到了舊建筑空間格局SKU容量對比結果，如圖5所示。

從圖5的實驗結果可以看出，采用城市再生視野下的空間格局規(guī)劃方法來規(guī)劃舊建筑空間格局時，舊建筑空間格局SKU容量受到舊建筑空間體積的影響非常大，使得SKU容量只有總體空間體積的30%左右，說明該方法在規(guī)劃舊建筑空間格局方面還存在一些不足之處;采用基于城鄉(xiāng)樣條分區(qū)的空間格局規(guī)劃方法來規(guī)劃舊建筑空間格局時，舊建筑空間體積在200立方米以內(nèi)時，舊建筑空間格局SKU容量基本可以與舊建筑空間的總體積相適應，但是當舊建筑空間體積超過200立方米時，舊建筑空間格局SKU容量開始偏離舊建筑空間的體積值，說明該方法在規(guī)劃舊建筑空間格局時，只能用來規(guī)劃200立方米以內(nèi)的空間;采用城市更新背景下的空間格局規(guī)劃方法來規(guī)劃舊建筑空間格局時，舊建筑空間體積在200立方米以內(nèi)時，SKU容量與基于城鄉(xiāng)樣條分區(qū)的空間格局規(guī)劃方法基本一致，隨著舊建筑空間體積的變化，SKU容量仍然可以與舊建筑空間相適應，滿足舊建筑空間格局的規(guī)劃要求。

綜合以上實驗結果，無論是在舊建筑空間格局利用率還是SKU容量方面，城市更新背景下的空間格局規(guī)劃方法在空間格局規(guī)劃效果方面的優(yōu)勢更大。

3? ? ?結語

本文在城市更新背景下，利用舊建筑空間格局分析框架，評價了空間格局功能，通過引入冷熱點統(tǒng)計量，建立了空間格局規(guī)劃模型，結合濱河線性舊建筑空間格局規(guī)劃和塊狀空間格局規(guī)劃，實現(xiàn)了舊建筑空間格局的規(guī)劃。結果顯示，城市更新背景下舊建筑空間格局規(guī)劃方法的規(guī)劃效果更好。

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