基于空間句法的歷史文化街區(qū)街道空間活力分析
——以濟(jì)南商埠區(qū)為例

文／劉 暢 山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院 碩士研究生

陳 平 山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院 副教授（通訊作者）

引言

隨著城市的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步，歷史文化街區(qū)的空間形態(tài)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)，其布局形式錯(cuò)綜復(fù)雜，各種功能混合形成了具有不同空間認(rèn)知尺度的街道環(huán)境，如何對(duì)城市歷史文化街區(qū)的街道空間進(jìn)行保護(hù)成為重要問題。在過去的相關(guān)研究中大部分是通過調(diào)研問卷或相關(guān)圖書文獻(xiàn)輔以決策者主觀評(píng)判得到結(jié)論與建議，然而這種方式效率低、誤差大，很難較為系統(tǒng)、科學(xué)、全面地評(píng)判地區(qū)空間形態(tài)狀況。隨著空間句法理論的提出，空間定量研究成為可能，該理論將空間結(jié)構(gòu)社會(huì)化，形成一種離散系統(tǒng)，從數(shù)學(xué)語言、自然語言以及形態(tài)語言等多個(gè)維度進(jìn)行分析，最終形成空間句法的語言邏輯[1,2]，通過這種理論進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以更加合理地對(duì)城市街道空間進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

空間句法理論是由倫敦大學(xué)的比爾·希列爾（Bill·Hillier）、朱莉安妮·漢森（Julienne Hanson）等在20 世紀(jì)70 年代末期提出的空間與社會(huì)關(guān)系理論，該理論認(rèn)為建筑、城鎮(zhèn)空間分布情況會(huì)對(duì)人的各項(xiàng)行為以及交往活動(dòng)產(chǎn)生影響[3,4]。20 世紀(jì)90 年代，空間句法理論開始應(yīng)用在建筑和規(guī)劃領(lǐng)域，之后加強(qiáng)了在實(shí)際項(xiàng)目中的運(yùn)用，如建筑設(shè)計(jì)、城市歷史街區(qū)的更新以及城市規(guī)劃等。當(dāng)下空間句法已不僅僅應(yīng)用于建筑學(xué)[5]、城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)[6]等傳統(tǒng)學(xué)科，在地理學(xué)、社會(huì)學(xué)[7]、交通運(yùn)輸[8,9]等各個(gè)方面也均得到較為科學(xué)的應(yīng)用，解決了諸如空間布置、交通組織等許多問題。如Hillier Bill[10]針對(duì)空間組構(gòu)等問題，將城市空間形態(tài)機(jī)制以及人對(duì)于空間形態(tài)的反映作為研究對(duì)象展開研究；Da Raabrams[11]使用空間評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)人和空間的辨識(shí)度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，空間句法的選擇度、整合度等因素對(duì)使用者的空間認(rèn)知會(huì)產(chǎn)生影響；Rafailaki E[12]對(duì)希臘歷史小鎮(zhèn)雷艾佛斯展開研究，使用空間句法以及意象圖解深入分析了空間形態(tài)對(duì)人的認(rèn)知產(chǎn)生的影響。這些研究均表明了空間句法理論用于指導(dǎo)建筑空間形態(tài)布局及其活力分析的科學(xué)性以及合理性。近些年來國(guó)內(nèi)對(duì)此也展開了較多研究，內(nèi)容涉及城市[13]、街道[14]、學(xué)校[15]、鄉(xiāng)村[16]等多個(gè)空間類型，展開了相關(guān)理論在中國(guó)的進(jìn)展研究[17]、相關(guān)空間構(gòu)型方法研究[18]，并嘗試以區(qū)域作為研究對(duì)象，從實(shí)踐與應(yīng)用層面總結(jié)歷史街區(qū)空間提升方法[19]；同時(shí)還有學(xué)者通過算法和空間句法模型構(gòu)建出可達(dá)性數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)地分析了街區(qū)空間結(jié)構(gòu)性規(guī)律[20]。國(guó)內(nèi)學(xué)者在理論與實(shí)踐層面均取得了較多的研究成果，廣度和深度均較為深刻。

總體來看，國(guó)內(nèi)外研究對(duì)象多聚焦在城市中心區(qū)，對(duì)于歷史文化街區(qū)的街道空間活力研究尚有待挖掘，且多采用定性方法對(duì)空間句法進(jìn)行具體應(yīng)用，較少采用定量分析展開實(shí)際操作，對(duì)調(diào)研樣本依賴性大?；谝陨锨闆r，研究提出城市歷史文化街區(qū)空間量化分析流程，并以具體實(shí)例展開剖析與具體操作，嘗試從定量角度對(duì)歷史文化街區(qū)街道空間活力展開研究與探討。

2 基于空間句法的街道空間活力量化分析流程

基于空間句法的街道空間活力量化分析流程，主要包括前期的基礎(chǔ)模型制作、中期的空間模型生成轉(zhuǎn)化和后期的空間分析與處理三個(gè)部分?；A(chǔ)模型的制作需要對(duì)比實(shí)際地圖與實(shí)際建筑布局完成CAD 基礎(chǔ)模型平面的制作及軸線地圖的繪制，空間模型生成需要將完成的基礎(chǔ)平面模型導(dǎo)入分析軟件中，通過轉(zhuǎn)化將其變成可識(shí)別、可操作的空間模型，空間分析與處理則是對(duì)軸線模型進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析與結(jié)果評(píng)價(jià)，最終完成整個(gè)空間的相關(guān)量化分析（圖1）。

2.1 基礎(chǔ)模型制作

這一過程需要將研究區(qū)域范圍的地圖圖像作為基底，通過調(diào)整比例線形完成范圍內(nèi)的模型繪制，并最終確定區(qū)域范圍內(nèi)的路網(wǎng)軸線，將這些軸線進(jìn)行歸類后，可以完成基礎(chǔ)模型的制作，為后續(xù)模型的深化與導(dǎo)入提供前提，不同地區(qū)具有不同的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與空間特性，這也使得模型的空間形態(tài)存在差異。

2.2 空間模型生成轉(zhuǎn)化

完成的平面軸線模型以dxf 格式導(dǎo)入分析軟件Depthmap 中，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換與分類可以生成計(jì)算機(jī)軟件能夠識(shí)別的空間模型。在這個(gè)模型中，初始狀態(tài)下主要以連接度來展示其空間特性，表征空間聯(lián)系狀態(tài)，這一步驟是后續(xù)工作的前提。

2.3 空間分析與處理

在進(jìn)行基礎(chǔ)模型的轉(zhuǎn)換之后，可以對(duì)其進(jìn)行整合度以及可選擇度的分析，完成可理解度散點(diǎn)圖的繪制。整合度（R=n）主要包括全局整合度和局部整合度，其中n 表示的是人們的拓?fù)渚嚯x，通過空間句法軟件可以把分析半徑中的所有空間與其他空間的聯(lián)系情況展現(xiàn)出來。一般來說拓補(bǔ)距離可以取“3、5、9”，通過多個(gè)拓?fù)渚嚯x的比較，有助于得到更加客觀、科學(xué)的結(jié)果。穿行度是對(duì)某一系統(tǒng)中對(duì)路網(wǎng)穿行能力的評(píng)估[21]，穿行度高則會(huì)有更多的人選擇該空間，空間活力與潛力會(huì)更大。在穿行度和整合度的基礎(chǔ)之上可以繪制出可理解度的散點(diǎn)圖，相關(guān)性越高說明可理解度越高，即處于該空間中的人比較容易理解空間的整體狀況。研究結(jié)合地區(qū)范圍與研究對(duì)象選擇半徑為3 的局部整合度和全局整合度繪制散點(diǎn)圖，分析研究地區(qū)的可理解度。

3 濟(jì)南市商埠區(qū)街道空間活力分析

濟(jì)南商埠區(qū)位于古城的西側(cè)偏南，毗鄰膠濟(jì)鐵路沿線，并臨近膠濟(jì)鐵路、津浦鐵路的交匯處，其有良好的區(qū)位條件。根據(jù)商埠區(qū)自開埠以來的發(fā)展歷史、文化脈絡(luò)以及調(diào)研現(xiàn)狀，確定具有典型歷史文化特征的研究范圍：緯一路、緯十二路、經(jīng)一路、玉函立交橋圍合的地區(qū)，以及經(jīng)一路以北、膠濟(jì)鐵路以南、天城路至緯四路延伸所圍合的原膠濟(jì)鐵路濟(jì)南站周邊地區(qū)（圖2）。

圖1 街道空間活力量化分析流程（圖片來源：作者自繪）

圖2 歷史文化街區(qū)典型街道空間范圍區(qū)劃圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 空間量化分析流程（圖片來源：作者自繪）

3.1 軸線模型繪制

軸線模型可以對(duì)空間模型進(jìn)行準(zhǔn)確的復(fù)原和分析，具有線性空間視線不受限制、較高聚集度等優(yōu)勢(shì)，因此可以使用軸線模型來概括空間。地塊東西（經(jīng)）向的長(zhǎng)度約3.8 公里，南北（緯）向的長(zhǎng)度約2.9 公里，總用地面積約6.79 平方公里。這一過程中需要集成濟(jì)南市商埠區(qū)高清衛(wèi)星地圖，將衛(wèi)星地圖導(dǎo)入制繪圖軟件中對(duì)主要軸線進(jìn)行繪制，通過繪制完成的基本信息平面模型可以完成分析的基本工作。

3.2 拓?fù)潢P(guān)系建立

在這一步中使用空間句法軟件Depthmap 進(jìn)行空間數(shù)字化構(gòu)建，建立濟(jì)南商埠區(qū)的軸線拓?fù)潢P(guān)系。其中，需要將之前完成的軸線模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分類，將其轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)軟件可以認(rèn)知的空間模型，在這個(gè)模型中，其基本特性為連接度，此空間特性將為后續(xù)的其他方面分析變量提供前提（圖3）。

3.3 空間句法分析

圖4 商埠區(qū)整合度分析圖（圖片來源：作者自繪）

圖5 商埠區(qū)穿行度分析圖（圖片來源：作者自繪）

圖6 可理解度分析散點(diǎn)圖（圖片來源：作者自繪）

這個(gè)過程中對(duì)空間句法核心變量，包括整合度、穿行度和可理解度進(jìn)行具體表達(dá)與分析，這些變量基于空間阻構(gòu)系統(tǒng)中的空間關(guān)系，通過使用軟件可以計(jì)算并生成該地區(qū)的空間特征，相關(guān)指標(biāo)可以對(duì)現(xiàn)有街道空間作出分析，并有效地為后續(xù)可行的調(diào)整保護(hù)方案提供支撐，從而改善當(dāng)下存在的問題。

4 分析與討論

4.1 商埠區(qū)街道空間整合度分析

通過采用量化分析流程對(duì)濟(jì)南商埠區(qū)街道空間整合度分析的量化結(jié)果（圖4）顯示，整合度較高的區(qū)域主要集中在商埠區(qū)的西北處，其中整合度最高的是緯九路與小緯六路之間以及經(jīng)二路與經(jīng)七路之間形成的正方形區(qū)域（圖4），這表明人流更傾向于在此區(qū)域集聚，該區(qū)域內(nèi)的活力和人群密度相對(duì)較高，整體空間形態(tài)尺度較為宜人。因此，可以有針對(duì)性地對(duì)整合度較低的東部設(shè)立一些文化設(shè)施，提升文化氛圍從而保護(hù)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)文化特色。西部可以充分利用自身空間優(yōu)勢(shì)，在提升文化氛圍的同時(shí)設(shè)立商業(yè)空間，帶動(dòng)周邊文化旅游的發(fā)展，完善相關(guān)配套設(shè)施。

4.2 商埠區(qū)穿行度分析

通過采用量化分析流程對(duì)濟(jì)南商埠區(qū)街道空間穿行度分析的量化結(jié)果（圖5）顯示緯九路、緯六路、小緯六路等道路穿行度較高，說明這些道路和空間的利用率較高，更多的人會(huì)選擇這些區(qū)域，商業(yè)潛力較大，同等情況下人們更愿意選擇這些空間作為前進(jìn)的目標(biāo)，空間形態(tài)的尺度更利于穿行與活動(dòng)。從穿行度來看各街區(qū)之間的聯(lián)系不夠緊密，使得東部和西部的人流與活力存在較大差異，因此可以嘗試打通各街區(qū)之間的障礙，將各功能街區(qū)有序地串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域協(xié)同發(fā)展，有序保護(hù)整體文化特色，同時(shí)樹立不同區(qū)域空間的主題特色，形成豐富多彩的街道空間。

4.3 可理解度

如圖所示，X 軸表示全局整合度，Y 軸表示局部整合度，根據(jù)軟件計(jì)算得出該區(qū)域的可理解度R2等于0.6273，大于臨界值0.5，說明這二者具有高相關(guān)性（圖6），即說明該地區(qū)的可理解度較高，游客或路人在自然出行的情況下可以有效了解該區(qū)域的整體空間信息，范圍內(nèi)部的人流活動(dòng)可以正常進(jìn)行，內(nèi)部空間形態(tài)利于辨識(shí)，可識(shí)別性較高。

結(jié)語

科學(xué)合理地對(duì)城市歷史文化街區(qū)街道空間活力進(jìn)行保護(hù)是延續(xù)城市文化的重要途徑，研究運(yùn)用空間句法理論和工具，以整合度、穿行度和可理解度為表征數(shù)據(jù)對(duì)濟(jì)南商埠區(qū)空間活力展開具體分析，構(gòu)建出街道空間量化分析流程，得到如下結(jié)論：總體來看濟(jì)南商埠區(qū)可理解度相對(duì)較高，西部區(qū)域空間利用率高，商業(yè)活力潛力相對(duì)較大，東部區(qū)域從空間上來看活力較為欠缺，可通過提升活力、加強(qiáng)聯(lián)系等方法保護(hù)原有街區(qū)的空間屬性。