基于空間句法的校園交通空間分析
——以鄭州大學(xué)主校區(qū)為例

文／郭鵬宇 鄭州大學(xué)建筑學(xué)院 碩士研究生

引言

空間句法理論最早開始于20 世紀70 年代末，由英國倫敦大學(xué)建筑與城市形態(tài)學(xué)的比爾·希利爾（Bill Hillier）教授提出[1]?？臻g句法研究對象主要為空間構(gòu)型，將物質(zhì)城市作為主導(dǎo)的分析對象，利用語言學(xué)名詞句法表示空間關(guān)系，同時為空間布局和社會現(xiàn)象提供了連接紐帶。空間句法為管理規(guī)劃者、發(fā)掘現(xiàn)有設(shè)計存在的問題，可在設(shè)計階段將空間配置與交通網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)最大化利用。近年來空間句法理論應(yīng)用到國內(nèi)外實際工程項目中的實踐逐漸增多，同時也在一定程度上避免了傳統(tǒng)城市建筑設(shè)計中設(shè)計師的主觀因素。

鄭州大學(xué)主校區(qū)地處河南省鄭州市高新區(qū)，學(xué)生及教職工數(shù)量位列全國前茅。校園人均使用面積較少，公共設(shè)施分布不均，部分交通道路存在周期擁堵以及道路等級分配不合理等問題。良好的校園交通環(huán)境可以提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)條件。文章運用空間句法軸線分析中的連接值、控制度、深度值、整合度、智能度等分析，發(fā)掘校園道路空間問題并提出改造建議。

1 研究范圍及研究步驟

1.1 研究范圍

研究范圍位于鄭州大學(xué)主校區(qū)（圖1），總占地面積約3.23km2。校園規(guī)劃分區(qū)明確（圖2），主要功能分區(qū)由文、理、工、醫(yī)四個教學(xué)組團，行政管理中心，圖書館，啟明、元和、五星廣場，南北體育場，核心教學(xué)區(qū)，后山，眉湖，松、荷、柳、菊四個宿舍區(qū)等組成。

圖1 鄭州大學(xué)主校區(qū)場地范圍（圖片來源：作者自繪）

圖2 鄭州大學(xué)主校區(qū)分區(qū)平面圖（圖片來源：作者改繪）

1.2 研究步驟

首先對鄭州大學(xué)校園環(huán)境進行實地調(diào)研并發(fā)掘問題，再從百度地圖軟件提取鄭州大學(xué)主校區(qū)衛(wèi)星影像，然后運用拓撲學(xué)原理在Autocad2019 版本中描繪鄭州大學(xué)校園路網(wǎng)，再導(dǎo)入Depthmap10 軟件，采用軸線模型并進行變量值、整合度以及空間智能度等分析，最后提出相應(yīng)具體的改造措施。

2 鄭州大學(xué)主校區(qū)路網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)前期調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，鄭州大學(xué)主校區(qū)由于在校學(xué)生數(shù)量龐大，平時通勤及飯點人流量較多，經(jīng)常會出現(xiàn)擁擠、人車混流、通行速度緩慢以及校園設(shè)施利用率低下等問題。天健大道和厚德大道作為主要的交通干道，平日人流量存在周期性浮動，高峰期容易發(fā)生擁堵和行人穿行現(xiàn)象；河園路為東西最外環(huán)主路，除就餐時間點和快遞收發(fā)處人員較多外，道路南北鮮有人員通行；毓秀路與鐘靈路設(shè)置了路障只允許行人通行，造成了不熟悉道路環(huán)境的機動車主被迫繞道進而侵占其他道路；聚英園餐廳入口道路在就餐高峰期存在較為嚴重的交通擁堵情況，非機動車大量占用步行道，雖有地面標(biāo)識提示禁止停放車輛，但仍有違規(guī)停放現(xiàn)象存在；校園北部寢室人口數(shù)量明顯比南部少，空間配置不夠均衡；工科園區(qū)與宿舍距離過遠等問題。

為實驗需要，現(xiàn)將鄭州大學(xué)主校區(qū)根據(jù)使用功能分為25 個區(qū)域（圖3）：松、菊、荷、柳四個住宿生活區(qū)；南核、北核、中核、文、理、工、醫(yī)科七個教學(xué)區(qū)；南北操場以及中部體育館三個運動區(qū)；圖書館區(qū)；后山、眉湖、松林櫻花林及綠化地區(qū)；行管中心；國際交流中心以及音樂廳區(qū)；五星廣場、元和廣場以及啟明廣場區(qū)。

圖3 鄭州大學(xué)主校區(qū)拓撲圖（圖片來源：作者自繪）

3 變量值分析

3.1 連接值分析

連接值為某節(jié)點與另一節(jié)點臨接的節(jié)點個數(shù)，其數(shù)值與滲透性呈正相關(guān)，即連接值越高越能體現(xiàn)出該道路與其相連的其他道路的滲透性越好[2]。在功能節(jié)點分區(qū)中眉湖連接值為9；松林櫻花林為7；柳園生活區(qū)、元和廣場、理科園、后山為6；五星廣場、工科園、南核教學(xué)區(qū)、文科園為5；行管中心、荷園生活區(qū)、中核教學(xué)區(qū)、圖書館、北核教學(xué)區(qū)、菊園生活區(qū)、綠化地為4；音樂廳、啟明廣場、體育館、松園生活區(qū)、北體育場、醫(yī)科園為3；風(fēng)雨操場、國際學(xué)術(shù)交流中心連接值為2。

3.2 控制度分析

控制度表明節(jié)點之間相互控制的程度，用來度量某空間與之相鄰空間進入該空間的難易程度，與該節(jié)點相連的所有節(jié)點的連接值的倒數(shù)之和即為控制值。根據(jù)空間句法控制度公式：

其中Ki為所求控制值；k 表示與節(jié)點i 相接的節(jié)點個數(shù)；Cj表示與節(jié)點i 相鄰節(jié)點j 的連接值[3]?？梢缘贸?5 個片區(qū)具體控制度（表1）?？梢?，眉湖控制度（2.09）最高，柳園生活區(qū)(1.68)、后山（1.61）次之，國際學(xué)術(shù)交流中心控制度（0.4）最低，這與實際體驗一致，即眉湖最易到達，國際學(xué)術(shù)交流中心最不易到達。

表1 空間句法連接值與控制度（表格來源：作者自繪）

3.3 深度值分析

深度值反映了空間的可達性，具體為從某一空間到另一空間需要穿越的空間數(shù)量，即相鄰兩個節(jié)點之間的拓撲距離為一步，深度值體現(xiàn)出空間或道路的吸引力。深度值越高的道路可達性則越低，整合度也就越低，反之亦然。對于25 個功能分區(qū)，根據(jù)空間句法深度值公式：

其中MD 為所求深度值；n 表示節(jié)點個數(shù)。

根據(jù)公式：

其中D 為節(jié)點i 與節(jié)點j 之間最少步數(shù)[4]。

根據(jù)公式求得各區(qū)塊深度值（表2），其中工科園深度值最高（3.83），風(fēng)雨操場次之（3.46），而眉湖和松林櫻花林深度值最低（1.88），全校園總深度值之和為66.56，平均深度值為2.66，全校平均深度值處于中度水平。

表2 空間句法連接值與深度值（表格來源：作者自繪）

3.4 整合度分析

整合度指系統(tǒng)中從任意空間到其他所有空間的標(biāo)準化距離，衡量了一個空間吸引到達交通的潛力。整合度越高的空間可達性也越高，若全局整合度平均值小于1，則可達性不高，空間聚集性較低。整合度較高的區(qū)域空間深度值低，空間拓撲關(guān)系清晰簡約，反之則越高越復(fù)雜[5]。通過Depthmap10 軟件計算整合度（圖4），圖中紅、橙、黃等暖色調(diào)表示整合度相對較高的道路，藍、紫等冷色調(diào)表示整合度相對較低的道路。鄭州大學(xué)主校區(qū)最高全局整合度為2.82，最低為0.8。道路層面的最高整合度位于河園路（2.76）與泊月路（2.67），春華路（2.61）、秋實路（2.54）次之。整合度較高區(qū)域大部分分布在校園主干道，也印證了調(diào)研過程中該區(qū)域除河園路外的其他交通道路流量較大，并且由于該區(qū)域的道路機動車停車位較多，平時機動車通行頻率也較高；與前期調(diào)研不同的是，具有潮汐效應(yīng)的天健大道（2.09）和厚德大道（2.1）整合度處于居中偏高水平，低于泊月路（2.67）。另外春華路實際交通量要低于天健大道和厚德大道，平日行人通量屈指可數(shù)，但在整合度圖中顯示為較高水平。大部分分區(qū)內(nèi)部道路網(wǎng)的交通水平顯示為較低水平，生活園區(qū)中柳園與荷園整合度整體高于菊園和松園，與實際體驗相符；圖中顯示四個生活園區(qū)整合度為相對中等偏低水平，柳園和荷園整合度相對較菊園松園較高，宿舍院區(qū)道路平均整合度低于厚德大道，但實際中四個園區(qū)道路內(nèi)人流量高于天健大道和厚德大道；在教學(xué)區(qū)中，醫(yī)學(xué)院整合度低于文、理、工三區(qū)，這與調(diào)研一致，而文理區(qū)又高于工科區(qū)；在圖中文理區(qū)整合度為中度水平，但實際文理區(qū)行人量處于較多水平，可能原因與其毗鄰南北核心教學(xué)區(qū)和校圖書館有關(guān)，文理園區(qū)起到了一定交通作用；體育館整合度處于綠色和青色中下級別，與調(diào)研結(jié)果一致，筆者考慮可能與體育館平時不開放、學(xué)生運動意識薄弱、建筑體量龐大產(chǎn)生的疏遠感、周邊便利服務(wù)設(shè)施較少有關(guān)，行人更多以過路為主要目的；南北體育場亦存在潮汐效應(yīng)，晚上鍛煉的人數(shù)最多，白天則相對較少，在圖中為中度水平；后山整合度為相對較低水平，眉湖、櫻花林整合度為相對中上水平，由于眉湖和櫻花林景觀視線開闊、設(shè)計手法優(yōu)秀，吸引了校內(nèi)外人員拍照駐留，在實際體驗中可歸納為較高水平，另外眉湖由于距核心教學(xué)區(qū)較近，為學(xué)生上課必經(jīng)之路，行人通量較大，在上課高峰期會產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象，厚德大道的車輛經(jīng)過此地不得不減速讓行。校園主干道位于學(xué)校主要交通位置上，平日承擔(dān)交通流任務(wù)，然而一些宿舍前小路數(shù)量較多，學(xué)生存在就近繞路現(xiàn)象，也起到了分流作用，實際體驗人流較多，但在整合度圖中水平偏低。

圖4 空間句法整合度圖（圖片來源：作者自繪）

3.5 空間智能度分析

根據(jù)全局與局部整合度散點圖分析，全局整合度與局部整合度之間的聯(lián)系表明了整體空間的協(xié)同度。協(xié)同度越高，則空間或道路關(guān)系越簡單，空間也就越容易被人認知[5]。根據(jù)擬合度R2＝0.87（圖5）和R2＝0.99（圖6）所示，兩者的R2均大于0.7，說明擬合度高度吻合，并且散點隨x 的坐標(biāo)增大而愈發(fā)擬合該直線，表明了鄭州大學(xué)主校區(qū)可理解度較高，校園的道路結(jié)構(gòu)較為簡單，并且差異較小，可達性較高。

圖5 空間句法散點圖Integration Rn-R3（圖片來源：作者自繪）

圖6 空間句法散點圖Integration Rn-R11（圖片來源：作者自繪）

4 鄭州大學(xué)主校區(qū)路網(wǎng)空間分析及改善

通過整合度圖得出校園部分區(qū)域聯(lián)系薄弱，并且河園東路與河園西路交通差異不明顯，但實際河園東路交通流量遠低于河園西路。柳園與荷園平日學(xué)生數(shù)量較多，道路規(guī)劃擁擠，整合度雖高于菊園、松園，但應(yīng)當(dāng)考慮提供更加寬闊的道路分流，加大路邊非機動車位數(shù)，增加步行提示牌，設(shè)置專人或信號系統(tǒng)指揮交通。在前期調(diào)研中，校園行政樓南部與五星廣場由于規(guī)劃過于龐大而交通流量較少，但在分析圖中顯示行政樓北部的泊月路整合度較高（2.65），則應(yīng)增大該道路等級，同時增加停車位數(shù)，減少對其他功能區(qū)停車位的需求。校園北部居住人員較少而南部相反，可適當(dāng)調(diào)整宿舍人員分配結(jié)構(gòu)，加大菊園、松園的住宿量。取消鐘靈路、毓秀路路障，允許非機動車通行并禁止機動車通行。調(diào)整學(xué)校后勤布局，增加人流潮汐效應(yīng)明顯地點的食堂前道路寬度和快遞點數(shù)量，以起到分流作用。開放學(xué)校北門，將蓮花街業(yè)態(tài)引入校園，為東門、南門分擔(dān)人流。西門距離西四環(huán)過近，出于安全考慮可以作為物資、快遞等入口，同時限制學(xué)生出行。眉湖由于連接值為9，是全局最高，加之為平日學(xué)生上下課必經(jīng)之地且環(huán)境較好、行人數(shù)量較多，應(yīng)增加步行路徑寬度，減少路徑轉(zhuǎn)彎次數(shù)，并做好安全保障，防止人員落水。對于行人較多產(chǎn)生的小路要合理再規(guī)劃，減少對環(huán)境綠植的破壞。對于偏僻處增加監(jiān)控設(shè)施，例如國際交流中心附近，保障師生安全。

結(jié)語

文章研究目的在于改善鄭州大學(xué)主校區(qū)交通現(xiàn)狀，并利用空間句法，結(jié)合實地調(diào)研方法將校園空間配置與交通網(wǎng)絡(luò)進行分析研究，并提出相應(yīng)改造措施，為校園管理規(guī)劃提供一定的理論依據(jù)。但空間句法理論也具有一定的局限性，人員具體活動行為可能較大受通行距離、道路熟悉程度、轉(zhuǎn)彎次數(shù)、設(shè)施服務(wù)程度、景觀水平等影響，因此實際狀況與分析圖有差異。本研究同樣印證了該局限。具體主要有三點：

（1）忽略了非物質(zhì)因子影響?？臻g句法理論過多強調(diào)空間的拓撲關(guān)系與人的空間活動，但忽略了人主觀行為以及實際環(huán)境、文化、周期活動等對人出行的影響。例如，河園東路與河園西路雖然可達性處于較高水平，但實際人流量比上課時期教學(xué)組團區(qū)和就餐時期的宿舍園區(qū)少。

（2）軸線模型的繪制精確度難保障。軸線模型的繪制根據(jù)繪制人不同，會產(chǎn)生不可避免的誤差，這些誤差是難以消除的。另外由于不同人對研究地塊理解和熟悉程度不同，也會導(dǎo)致繪制的結(jié)果不一致。

（3）立體空間的限制。由于空間句法理論依托于平面圖形以及地圖繪制，所以對于三維空間結(jié)構(gòu)，例如立交橋或地鐵站則無法表示，但在實際中這些因子不可忽略。