時(shí)空分異視角下寒地城市空間活力研究

蘇萬(wàn)慶， 陳睿， 張紫然， 鄒志翀

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，自然資源部寒地國(guó)土空間規(guī)劃與生態(tài)保護(hù)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150006）

0 引言

城市活力是優(yōu)質(zhì)城市空間需求的根本，是城市空間具有旺盛生命力和促進(jìn)城市功能生存發(fā)展的保證［1］。楊·蓋爾認(rèn)為，城市空間活力源于人們的公共活動(dòng)［2］。凱文·林奇認(rèn)為評(píng)價(jià)城市空間形態(tài)質(zhì)量的首要指標(biāo)是城市空間活力［3］。簡(jiǎn)·雅各布斯認(rèn)為城市被提議在人類活動(dòng)和生活場(chǎng)所交織的過(guò)程中獲得活力，要保持這種活力，必須注意四個(gè)條件：功能混合使用、小街區(qū)、不同年代建筑和高人口密度［4］。卡茨認(rèn)為緊湊、步行尺度、功能混合、適宜的建筑密度是影響活力的重要因素［5］。城市活力隨時(shí)間變化在城市形態(tài)上表現(xiàn)為適宜的建筑密度、高功能混合度和高可達(dá)性［6］。傳統(tǒng)的空間活力研究主要集中在城市的經(jīng)濟(jì)活力和競(jìng)爭(zhēng)力方面，大多采用定性分析［7］。近年來(lái)，開(kāi)源數(shù)據(jù)的發(fā)展為城市空間活力的研究提供了新的視角。

“大數(shù)據(jù)”具有多樣性、高速性、海量性、低價(jià)值密度性的特點(diǎn)，它為人類生活創(chuàng)造了一個(gè)全新的、可量化的維度［8］。葉宇等通過(guò)GIS平臺(tái)的空間句法、形態(tài)矩陣和功能混合分析等方法，對(duì)于不同活力及發(fā)展階段街道的可達(dá)性、建筑密度與形態(tài)、功能混合度這三種空間形態(tài)要素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)城市活力在城市形態(tài)上表現(xiàn)為適宜的建筑密度與形態(tài)、多功能混合度等，這些特征在演變中逐步向高可達(dá)性的地塊積聚［6］。塔娜等運(yùn)用大眾點(diǎn)評(píng)數(shù)據(jù)、出租車到達(dá)數(shù)據(jù)與文化設(shè)施POI數(shù)據(jù)測(cè)度城市活力的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化維度，在街區(qū)和街道層面分析城市活力的空間結(jié)構(gòu)特征，分析城市建成環(huán)境對(duì)城市活力的影響關(guān)系［9］。郭海博等以多元數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提取老城區(qū)典型街區(qū)形態(tài)要素并進(jìn)行量化，探究功能混合度、空間可達(dá)性、建設(shè)強(qiáng)度等對(duì)街區(qū)活力的影響機(jī)制［10］。高原等運(yùn)用百度熱力圖、POI等開(kāi)源數(shù)據(jù)對(duì)廣州歷史文化街區(qū)活力值進(jìn)行識(shí)別，探究功能密度、功能混合度、區(qū)位熵等指標(biāo)對(duì)街區(qū)活力的影響，發(fā)現(xiàn)較高的功能聚集度與多樣性會(huì)對(duì)街區(qū)活力有正向的影響［11］。

從十九世紀(jì)末開(kāi)始，哈爾濱作為東北亞中心城市成為了西方現(xiàn)代城市規(guī)劃思想在東方的實(shí)踐之地。便利的交通條件以及近代歷史的發(fā)展使其成為本土地域文化和西方外來(lái)文化的文化混合體。多元文化的共同作用及政治、經(jīng)濟(jì)、地理各方面的因素交互影響造就了哈爾濱獨(dú)具魅力的城市風(fēng)貌特征。城市空間結(jié)構(gòu)融合了花園城市、文藝復(fù)興城市、巴洛克等城市思想。建國(guó)以后西方原有的“小街區(qū)、密路網(wǎng)、外向型”的規(guī)劃手法，逐漸被“大院式、寬?cǎi)R路、內(nèi)向型”的街區(qū)規(guī)劃所取代，形成了時(shí)空分異特征明顯的城市肌理，這為研究城市街區(qū)活力，探索城市活力特征機(jī)制提供了優(yōu)越條件。

因此文中在時(shí)空分異視角下，以哈爾濱的傳統(tǒng)街區(qū)和現(xiàn)代街區(qū)為研究對(duì)象，借助ArcGIS10.4平臺(tái)，運(yùn)用人口熱力分析、矢量分析、核密度分析、混合度分析、空間句法等方法，從空間、功能和交通三個(gè)層面，對(duì)比分析了影響城市街區(qū)活力的要素，包括空間尺度、設(shè)施完善度和交通通達(dá)性等。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域

文中選取了哈爾濱市具有時(shí)空分異特征的典型街區(qū)，其中包括道里傳統(tǒng)街區(qū)（10km2）、南崗傳統(tǒng)街區(qū)（6km2）、道外傳統(tǒng)街區(qū)（3km2）三處具有19世紀(jì)規(guī)劃的特征地塊，以及松北現(xiàn)代街區(qū)（30km2）、群力現(xiàn)代街區(qū)（35km2）、哈西現(xiàn)代街區(qū)（12km2）三處20世紀(jì)至21世紀(jì)形成的特征地塊，如圖1所示。

圖1 哈爾濱市不同時(shí)期典型街區(qū)分布

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于百度地圖、OSM地圖、高德地圖等開(kāi)放平臺(tái)，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2022年05月。百度地圖數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為人口熱力數(shù)據(jù)，分別選取工作日和休息日9：00、15：00、20：00的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。OSM地圖數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為城市道路、建筑等矢量信息。高德地圖對(duì)POI的分類中一級(jí)分類有23類，將POI重新分類、去重、篩選，共得到8大類（餐飲住宿、商業(yè)購(gòu)物、休閑娛樂(lè)、科教文化、醫(yī)療健康、金融保險(xiǎn)、便民服務(wù)、交通出行），總計(jì)35532條有效信息，如表1所示。

表1 POI功能設(shè)施分類

2 研究方法

文中對(duì)獲取的人口熱力數(shù)據(jù)、開(kāi)源地圖數(shù)據(jù)和POI數(shù)據(jù)開(kāi)展了以下分析：①對(duì)不同時(shí)期的城市街區(qū)進(jìn)行空間活力對(duì)比，并進(jìn)行了人口熱力圖的可視化表達(dá)。熱力度越高代表人口越密集，熱力度越低則代表人口越稀疏［12］，②從對(duì)城市街區(qū)的道路與建筑信息進(jìn)行矢量分行，并在空間尺度上通過(guò)街區(qū)尺度、建筑密度等指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行可視化表達(dá)，用以表達(dá)街區(qū)的物質(zhì)形態(tài)特征與人之間建立的量度感知關(guān)系［13］，建筑密度越大，城市空間的集約度越高［14］，③采用核密度分析方法，分析了POI設(shè)施的分布特征，用于描述在城市空間分布上的空間特征、分布模式、影響因素、服務(wù)功能等［15，16］，④進(jìn)行城市街區(qū)功能混合度分析，功能混合度通過(guò)熵值來(lái)表達(dá)，熵值越高，表明不同職能的土地利用類型數(shù)越多［17］。功能混合度經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)值，其取值范圍為［0，1］，數(shù)值越接近1，表示區(qū)域內(nèi)部功能越混雜，⑤在交通層面上通過(guò)空間句法分析全局穿行度與可達(dá)性分析，并進(jìn)行可視化表達(dá)?？臻g句法的拓?fù)浞ㄊ抢每臻g句法理論中的形態(tài)分析變量來(lái)衡量穿行度和可達(dá)性，以描述空間在不同水平上的結(jié)構(gòu)特征［18］。

3 空間活力對(duì)比研究

3.1 演進(jìn)特征

19世紀(jì)末，在西方規(guī)劃思想“鐵路城”和“花園城”的影響下，哈爾濱初步形成以南崗為行政中心的綜合區(qū)、道里為商業(yè)區(qū)、道外以居住為主的混合區(qū)的城市功能布局模式，直到現(xiàn)在仍為城市人口密集和商貿(mào)繁榮的中心區(qū)域。南崗、道里、道外傳統(tǒng)街區(qū)形成以行政辦公、商貿(mào)、居住等功能為主的綜合性城區(qū)。

20～21世紀(jì)，在城鎮(zhèn)化大背景下，哈爾濱以“北躍西擴(kuò)、南延?xùn)|優(yōu)”為城市空間發(fā)展策略，逐步開(kāi)發(fā)松北地區(qū)、群力地區(qū)以及哈西地區(qū)，形成以松北為行政與辦公區(qū)、群力為綜合居住區(qū)、哈西為商業(yè)與居住區(qū)的城市功能布局模式，經(jīng)過(guò)數(shù)年發(fā)展目前已形成現(xiàn)代城市街區(qū)。

3.2 人口熱力分析

利用ArcGIS10.4平臺(tái)對(duì)城市街區(qū)進(jìn)行人口熱力分析，并將其集聚特征進(jìn)行可視化表達(dá)。

由于城市人群集聚以社交性活動(dòng)和自發(fā)性活動(dòng)為主，需對(duì)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行多時(shí)段采集并取均值，用以準(zhǔn)確表達(dá)不同空間人群集聚的狀態(tài)。研究分別選取工作日與休息日9：00、15：00、20：00的各3個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)取其平均值進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖2 典型街區(qū)人口熱力分析

研究發(fā)現(xiàn)，相較于現(xiàn)代街區(qū)，傳統(tǒng)街區(qū)整體上人口熱力值更高。道里、南崗、道外傳統(tǒng)街區(qū)以商貿(mào)功能為主，區(qū)域內(nèi)整人口集聚呈現(xiàn)“極核突出，區(qū)域覆蓋”的特征，人群多為在室外場(chǎng)所活動(dòng)，空間品質(zhì)較高，其中道里街區(qū)以購(gòu)物和旅游人群為主，以圣索菲亞教堂與周邊商業(yè)為活力中心，向周圍擴(kuò)展；南崗街區(qū)生活職能多樣，以購(gòu)物、上學(xué)、求醫(yī)人群為主，以博物館-秋林商圈為核心人群集中；道外街區(qū)以旅游人群為主，未形成明顯的活力中心。

松北、群力、哈西現(xiàn)代街區(qū)以居住區(qū)與區(qū)域性商業(yè)服務(wù)設(shè)施為主，整體上人口熱力值較低，但是基本形成活力中心，人群集聚點(diǎn)均為大型綜合商場(chǎng)，室外活動(dòng)場(chǎng)地吸引性較低，其中松北街區(qū)形成以華潤(rùn)萬(wàn)象匯的活力中心，區(qū)域整體人口集聚性差，空間活力較低；群力街區(qū)尚未形成明顯的活力中心，數(shù)個(gè)人口積聚的點(diǎn)沿四方臺(tái)大道線型分布；哈西街區(qū)整體上人口熱力值較高，形成以哈西萬(wàn)達(dá)、西城紅場(chǎng)、金爵萬(wàn)象的活力區(qū)域沿哈爾濱大街分布。

4 影響因素研究

4.1 空間尺度

4.1.1 街區(qū)尺度

研究發(fā)現(xiàn)，由于街區(qū)尺度受規(guī)劃理念的影響深遠(yuǎn)，傳統(tǒng)街區(qū)與現(xiàn)代街區(qū)呈現(xiàn)著明顯的不同，如圖3所示。

圖3 典型街區(qū)尺度分析

道里、南崗、道外傳統(tǒng)街區(qū)以歷史街區(qū)為核心，其呈現(xiàn)著“小街區(qū)，密路網(wǎng)”的空間特征；其中以中央大街為代表的道里傳統(tǒng)街區(qū)，體現(xiàn)著“魚(yú)骨式”的平面肌理，每個(gè)街區(qū)的規(guī)模相似，短邊長(zhǎng)度約為70m，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度約為120m，為室外空間組織的最佳尺度，同時(shí)符合人的步行尺度［19］；以博物館為代表的南崗傳統(tǒng)街區(qū)，體現(xiàn)著“方格網(wǎng)、放射線和弧曲線相結(jié)合”的平面肌理［20］，巴洛克式路網(wǎng)與方格式路網(wǎng)相結(jié)合，每個(gè)街區(qū)的規(guī)模相似，長(zhǎng)度均為100m左右；以老道外為代表的道外傳統(tǒng)街區(qū)，由于自下而上的發(fā)展方式，沒(méi)有明顯的特征，但同時(shí)街區(qū)尺度較小，邊長(zhǎng)為50～100m區(qū)間。

松北、群力、哈西現(xiàn)代街區(qū)呈現(xiàn)著“大街區(qū)，疏路網(wǎng)”的空間特征，其中以新市政府為代表的松北街區(qū)，路網(wǎng)形態(tài)與松花江呼應(yīng)，街區(qū)規(guī)模因其用地性質(zhì)的不同而表現(xiàn)出不同，科創(chuàng)中心街區(qū)尺度較小與周圍形成明顯的差別；以高品質(zhì)居住區(qū)為代表的群力街區(qū)，同樣路網(wǎng)形態(tài)與松花江相呼應(yīng)，同時(shí)綠帶也形成了重要的空間軸線，由于以高品質(zhì)住區(qū)為主，其街區(qū)規(guī)模相似，邊長(zhǎng)集中在500～1000m區(qū)間。較大規(guī)模的街區(qū)造成了內(nèi)向化的發(fā)展，街道活力不足；以萬(wàn)達(dá)商圈為代表的哈西街區(qū)，由于鐵路的分割，路網(wǎng)形態(tài)不規(guī)則，街區(qū)規(guī)模相似，邊長(zhǎng)集中在300～800m區(qū)間。

4.1.2 建筑密度

研究發(fā)現(xiàn)，建筑密度與用地性質(zhì)關(guān)系密切，傳統(tǒng)街區(qū)與現(xiàn)代街區(qū)呈現(xiàn)著明顯的不同，如圖4所示。

圖4 典型街區(qū)建筑密度分析

道里、南崗、道外傳統(tǒng)街區(qū)商業(yè)和居住功能混雜，區(qū)域整體上呈現(xiàn)著高密度特征，其中道里區(qū)的建筑密度分布由中心的中央大街向四周逐步降低，集中在0.3～0.6區(qū)間；南崗街區(qū)的建筑密度密度分布由博物館-秋林商圈向周邊降低，集中在0.2～0.6區(qū)間；道外街區(qū)由于街區(qū)規(guī)模與建筑體量相似，因此其建筑密度分布較為平均，集中在0.2～0.4區(qū)間。

松北、群力、哈西現(xiàn)代街區(qū)商業(yè)和居住功能分離，同時(shí)還存在待開(kāi)發(fā)用地，區(qū)域整體上呈現(xiàn)著低密度特征，其中松北街區(qū)以高層辦公、多層居住為主，建筑密度分布較為平均，集中在0.1～0.3區(qū)間；群力街區(qū)建筑密度分布整體上平均，個(gè)別商業(yè)地塊建筑密度較高，集中在0.1～0.3區(qū)間；哈西街區(qū)以高層辦公和高層公寓為主，建筑密度整體上偏低，集中在0.1～0.3區(qū)間。

4.2 設(shè)施完善度

4.2.1 核密度

研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)施分布與區(qū)域內(nèi)部的服務(wù)半徑有關(guān)，傳統(tǒng)街區(qū)與現(xiàn)代街區(qū)呈現(xiàn)著相似的結(jié)果，如圖5所示。

圖5 典型街區(qū)設(shè)施核密度分析

傳統(tǒng)街區(qū)和現(xiàn)代街區(qū)均呈現(xiàn)以市級(jí)商圈為核心，向外輻射的特征；其中道里街區(qū)以中央大街和哈一百商圈為核心，向外輻射設(shè)施密度最大，設(shè)施最為完善，如表2所示；南崗街區(qū)以博物館-秋林商圈為核心，向外輻射，整體上設(shè)施密度較高；道外街區(qū)以旅游觀光類設(shè)施為主，其分布較為平均，未形成明顯核心。

表2 典型街區(qū)設(shè)施密度概況

松北街區(qū)以華潤(rùn)萬(wàn)象匯為核心，設(shè)施中心集中在區(qū)域北側(cè)，其他地方設(shè)施覆蓋明顯不足；群力街區(qū)以王府井商場(chǎng)和遠(yuǎn)大商場(chǎng)為核心，其他以居住區(qū)底商形式出現(xiàn)，整體上分布較為平均；哈西街區(qū)以哈西商圈為核心，在三個(gè)現(xiàn)代街區(qū)中在設(shè)施密度最高，同時(shí)區(qū)域設(shè)施覆蓋度也較高，設(shè)施相對(duì)完善。

4.2.2 混合度

為降低不同街區(qū)間尺度差別的影響，研究將研究區(qū)域細(xì)分為100×100m方格，用以比較區(qū)域功能混合度，如圖6所示。

圖6 典型街區(qū)功能混合度分析

研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)街區(qū)與現(xiàn)代街區(qū)在功能混合度上呈現(xiàn)著明顯的不同。道里、南崗、道外傳統(tǒng)街區(qū)商業(yè)和居住功能混雜，整體上呈現(xiàn)著高混合度、平均化和多樣性的特征。

現(xiàn)代街區(qū)商業(yè)和居住功能分離，區(qū)域整體上呈現(xiàn)著低功能混合度沿線性化分布的特征。大型居住區(qū)由于外部封閉，導(dǎo)致其內(nèi)部服務(wù)設(shè)施缺失。整體上看，哈西街區(qū)設(shè)施完善度最高，空間活力也更高。

4.3 交通通達(dá)性

4.3.1 穿行度

研究發(fā)現(xiàn)，全局視角下交通穿行度與路網(wǎng)結(jié)構(gòu)相關(guān)，傳統(tǒng)街區(qū)與現(xiàn)代街區(qū)呈現(xiàn)著不同的結(jié)果，如圖7所示。傳統(tǒng)街區(qū)內(nèi)部道路等級(jí)較低，因而穿行度較低，路網(wǎng)中主干路承擔(dān)交通穿行職能，其他道路路幅窄，過(guò)境交通流量集中在區(qū)域邊界上。區(qū)域整體穿行度低，但也避免了過(guò)境交通的干擾。

圖7 典型街區(qū)全局交通穿行度分析

現(xiàn)代街區(qū)由于路網(wǎng)整體規(guī)劃，道路等級(jí)相對(duì)分明，且各區(qū)域間相互獨(dú)立，穿行度較高，方格網(wǎng)狀路網(wǎng)疏解了部分車流，降低主要道路的交通流量，提高了交通效率，整體道路車流量相對(duì)平均。

4.3.2 可達(dá)性

可達(dá)性也與路網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度相關(guān)，傳統(tǒng)街區(qū)與現(xiàn)代街區(qū)呈現(xiàn)著不同的結(jié)果，如圖8所示。傳統(tǒng)街區(qū)延續(xù)原有的城市肌理，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可達(dá)性較低。現(xiàn)代街區(qū)在整體規(guī)劃的背景下，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)合理，區(qū)域內(nèi)部全局可達(dá)性較高。

圖8 典型街區(qū)全局交通可達(dá)性分析

5 結(jié)語(yǔ)

文中通過(guò)對(duì)寒地城市不同時(shí)期建設(shè)的典型街區(qū)，探求高活力街區(qū)空間的影響因素，以期為后續(xù)舊城更新和新區(qū)建設(shè)提供策略。研究得出以下結(jié)論：

（1） 不同時(shí)空特征下的街區(qū)其人口集聚特征明顯不同，傳統(tǒng)街區(qū)人群多集聚在室外場(chǎng)所，表明區(qū)域空間活力更高，外部空間品質(zhì)更好，而在現(xiàn)代街區(qū)人群多集中在室內(nèi)的綜合型商場(chǎng)，室外空間場(chǎng)所吸引性相對(duì)不足。

（2） 在探究影響空間活力的因素中，發(fā)現(xiàn)寒地城市中空間活力較高的傳統(tǒng)街區(qū)，尺度宜人，空間有明顯的節(jié)奏變化，體現(xiàn)著“窄馬路，小街區(qū)，密路網(wǎng)”的空間肌理特征，同時(shí)基本上形成了設(shè)施高度積聚的極核，輻射較廣，其設(shè)施密度、功能混合度均較高，全局穿行性較低而可達(dá)性較高；而現(xiàn)代街區(qū)尺度過(guò)大，空間同質(zhì)化明顯，具有“寬?cǎi)R路，大街區(qū)，疏路網(wǎng)”的空間肌理特征，經(jīng)過(guò)快速發(fā)展，形成了設(shè)施極核，但覆蓋程度和功能混合度較低，全局穿行性和可達(dá)性均較高。

由此可見(jiàn)，在經(jīng)歷了現(xiàn)代城市快速擴(kuò)張后，并未有助于高活力城區(qū)的形成。傳統(tǒng)城區(qū)雖然活力較高，但也呈現(xiàn)圈層低效蔓延的特征。未來(lái)寒地城市在建設(shè)上應(yīng)重視保護(hù)傳統(tǒng)街區(qū)空間肌理，疏解人車矛盾，提升步行環(huán)境品質(zhì)；在新區(qū)建設(shè)上，應(yīng)進(jìn)一步完善生活服務(wù)設(shè)施，提升設(shè)施密度和功能混合度，提升步行吸引力，共同營(yíng)造活力宜居的寒地城市。