基于空間句法的TOD 站域空間分析與設(shè)計(jì)策略研究
——以重慶石馬河街道TOD 方案設(shè)計(jì)為例

王令，李海英，白玉星，黃普希

（北方工業(yè)大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，北京 100043）

0 引言

TOD 模式是以公共交通為導(dǎo)向，在一定的適宜步行范圍內(nèi)，以公共交通所在的站域空間為核心，對(duì)周邊居住區(qū)等各種功能用地進(jìn)行高密度混合利用和開(kāi)發(fā)的一種規(guī)劃模式，從而最大限度利用公共交通，創(chuàng)造適宜步行和非機(jī)動(dòng)車出行的環(huán)境[1]?？臻g句法作為一種研究方法和空間理論，能幫助建筑師解決復(fù)雜的空間設(shè)計(jì)問(wèn)題，參與輔助設(shè)計(jì)[2]。空間句法由比爾·希利爾(Bill Hillier)等學(xué)者提出，用以探索以數(shù)理的量化形式去研究空間的形式與組織[3]。目前將空間句法作為一種現(xiàn)狀研究方法運(yùn)用于場(chǎng)地前期調(diào)研分析的案例和研究較少，其研究對(duì)象主要集中于城市的歷史文化街區(qū)更新[4]，城市綠色公園的分布以及園林空間的比較等方面[5-6]。

利用空間句法多角度對(duì)場(chǎng)地空間進(jìn)行分析，不僅可以有效分析場(chǎng)地空間與街道空間的相互關(guān)系，也可深入挖掘場(chǎng)地空間的潛力，從而為后期方案設(shè)計(jì)提供方向。本文所要分析的站域空間，位于重慶江北區(qū)石馬河街道，是一個(gè)社區(qū)級(jí)TOD。場(chǎng)地周邊交通系統(tǒng)復(fù)雜，高架橋、隧道、地鐵和橋梁等相互交錯(cuò)，所以使用空間句法理論對(duì)其站域空間的可達(dá)性、場(chǎng)地空間的可視性以及場(chǎng)地人流分布進(jìn)行分析具有可行性和必要性。

1 背景

1.1 場(chǎng)地現(xiàn)狀

重慶軌道交通石馬立交站位于重慶市江北區(qū)石馬河街道松石大道北側(cè)，緊鄰石馬河立交，將是軌道交通4 號(hào)線西延伸線與規(guī)劃中的21 號(hào)線的換乘樞紐，可與相鄰的盤桂路站、玉帶山站、大農(nóng)站和南橋寺站協(xié)同發(fā)展（圖1-d）。地塊周邊除松石大道外，其余道路尚未形成規(guī)劃，地塊范圍內(nèi)以部分廠房及老舊的低矮民居為主，周邊配套相對(duì)不夠完善，因此具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

圖1 現(xiàn)狀分析

石馬河立交在江北區(qū)端部（圖1-a），場(chǎng)地周邊大型商業(yè)場(chǎng)所較遠(yuǎn)，附近居民購(gòu)物不便（圖1-b）。西南側(cè)緊鄰嘉陵江，有極佳的自然資源，西側(cè)與磁器口古鎮(zhèn)隔江對(duì)望，有地域歷史文化資源，南側(cè)有包括重慶大學(xué)、重慶師范大學(xué)、重慶一中、重慶南開(kāi)中學(xué)等在內(nèi)多所學(xué)校，文化氛圍濃厚（圖1-c）。

石馬河街道地形條件復(fù)雜，交通路網(wǎng)相互交錯(cuò)，僅依靠實(shí)地調(diào)研無(wú)法深層次了解交通和空間狀況。因此采用空間句法理論深度剖析場(chǎng)地空間問(wèn)題，挖掘空間潛力，對(duì)后期方案設(shè)計(jì)提供策略。

1.2 分析工具與數(shù)據(jù)采集

本文利用以空間句法相關(guān)理論為基礎(chǔ)的軟件平臺(tái)Depth map進(jìn)行空間分析。Depth map 的研究范圍不局限于建筑內(nèi)部及街巷的空間，它可以擴(kuò)大到整個(gè)城市空間范圍，并且還提供了一系列量化描述城市和建筑空間拓?fù)湫螒B(tài)的參數(shù)，如整合度、連接度等，便于對(duì)空間進(jìn)行量化分析。Depth map 是以二維空間的方式繪制城市空間現(xiàn)狀。重慶的道路交通情況復(fù)雜多樣，這是山地城市典型特點(diǎn)。高架橋、地鐵和橋梁等不相交的三維空間在二維軸線平面上會(huì)出現(xiàn)相交情況，因此在使用Depth map 軟件計(jì)算分析前，運(yùn)用軟件中“Unlink”工具對(duì)二維軸線平面進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)。這體現(xiàn)了Depth map 軟件分析重慶這種道路交通復(fù)雜的山地城市時(shí)的優(yōu)勢(shì)。

數(shù)據(jù)的采集通過(guò)訪問(wèn)全球開(kāi)源地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)站（Open Street Map）獲取重慶市江北區(qū)石馬河街道的建筑、公路交通等地理矢量數(shù)據(jù)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和空間句法相關(guān)理論，在CAD 中繪制路網(wǎng)二維線性模型，然后導(dǎo)出DXF 文件。之后將準(zhǔn)備好的DXF 文件導(dǎo)入到Depth map 中，進(jìn)行軸線模型的轉(zhuǎn)化。最終通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算分析出整合度、協(xié)同度等數(shù)據(jù)。

2 基于空間句法的空間分析

2.1 街道范圍空間分析

2.1.1 范圍確定

在分析場(chǎng)地周邊的空間時(shí)，要考慮邊界，應(yīng)設(shè)置比場(chǎng)地更大的緩沖區(qū)，這樣才能體現(xiàn)出空間句法模型的理論優(yōu)勢(shì)，一般可選取“30 分鐘測(cè)試”的經(jīng)驗(yàn)法則確定研究范圍[2]，但是本次研究的對(duì)象是站域空間，由于軌道站點(diǎn)分布特性，本次研究范圍的確定由以下兩方面因素決定。首先，考慮到此處TOD 綜合體定位是社區(qū)級(jí)，應(yīng)以整個(gè)街道為研究對(duì)象，從街道的角度來(lái)分析，所以考慮石馬河街道的行政邊界，如圖2 中的紅線區(qū)域。其次，重慶軌道交通四號(hào)線全長(zhǎng)48.65km，共設(shè)23 個(gè)站點(diǎn)，平均2.1km 一個(gè)站點(diǎn)，因此以石馬河立交站為中心繪制一個(gè)半徑為2.1km 的圓，如圖2 中的虛線圓區(qū)域。綜合以上兩點(diǎn)因素，最終劃定研究范圍為紅線與虛線圓相交區(qū)域。

圖2 研究范圍

2.1.2 全局整合度與局部整合度分析

整合度是指從一條軸線到其他所有軸線的總深度倒數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，用于描述這條街道段距離其他街道段有多遠(yuǎn)，度量到達(dá)該街道的空間潛力[3]。整合度又分為全局整合度與局部整合度。全局整合度表示每條線到其他所有線的拓?fù)渖疃取＞植空隙葎t表示每條線距離幾個(gè)拓?fù)渚嚯x的平均深度[7]。Depth map 會(huì)根據(jù)分析結(jié)果將線段進(jìn)行著色，紅色代表整合度高，反之藍(lán)色表示整合度較低，紅色至藍(lán)色的區(qū)間顏色表示數(shù)值逐步降低。從街道范圍來(lái)看，全局整合度和局部整合度可以分別用來(lái)描述車行和人行的可達(dá)性。按照行人步行的空間尺度，局部整合度的拓?fù)鋽?shù)值通常選取n ＝3 作為參照[8]。經(jīng)Depth map 軟件的計(jì)算，可以得到全局整合度Integration[HH]，和局部整合度Integration[HH]R=3 的相關(guān)分析，如圖3。

圖3 全局整合度與局部整合度分析

根據(jù)圖3-a 可以發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地北側(cè)、西側(cè)和南側(cè)道路呈現(xiàn)橙色和黃色，這三個(gè)方向的主要路段為連接嘉陵江西側(cè)的松石大道和連接場(chǎng)地東側(cè)的江安路。這說(shuō)明場(chǎng)地的車行可達(dá)性高，使用者可以很便捷地從街道范圍內(nèi)駕駛車輛抵達(dá)場(chǎng)地。

在局部整合度中圖3-b，場(chǎng)地周圍道路的顏色偏冷，高值區(qū)域集中在場(chǎng)地的北側(cè)、東側(cè)和南側(cè)。根據(jù)分析可以得出場(chǎng)地周邊道路的步行可達(dá)性整體較弱，但是相比之下南側(cè)和北側(cè)的步行可達(dá)性高于東側(cè)和西側(cè)。這表明人群來(lái)向主要集中于南側(cè)與北側(cè)，東側(cè)與西側(cè)的道路不利于人行步行匯入場(chǎng)地。

表1 場(chǎng)地周邊整合度數(shù)值表

同時(shí)根據(jù)場(chǎng)地周邊道路的整合度數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)：場(chǎng)地周邊道路全局整合度從正北逆時(shí)針依次為1.41、1.18、1.26 和1.01。局部整合度從正北逆時(shí)針依次為：2.56、2.05、2.12 和1.09。局部整合度的平均值高于全局整合度，這反映出場(chǎng)地周邊道路的步行交通較車行交通更便利，可以吸引步行人流，具有吸納大量人流的潛力。但是周邊道路局部整合度數(shù)值最大值2.56 與最小值1.09 差距較大，這反映出場(chǎng)地周邊步行系統(tǒng)可能存在缺陷，道路連通性較弱，各空間聯(lián)系差異性大，存在不合理的空間配置以及空間資源浪費(fèi)的情況。

2.1.3 協(xié)同度分析

Depth map 軟件中的協(xié)同度，可以進(jìn)一步分析局部整合度與全局整合度的關(guān)系。協(xié)同度是表示行人通過(guò)對(duì)局部區(qū)域內(nèi)空間連通性的觀察，從而獲悉整體空間可達(dá)性程度的指標(biāo)[7]。局部整合度和全局整合度的相關(guān)性數(shù)值表示協(xié)同度大小，R2表示協(xié)同度大小，R2數(shù)值越高，即代表局部與整體空間相關(guān)性越高。當(dāng)0 ＜R2≤0.5 時(shí)，表示局部與全局整合度不相關(guān)；當(dāng)0.5＜R2≤0.7 時(shí)，表示局部與全局整合度相關(guān)；當(dāng)0.7 ＜R2時(shí)，表示局部與全局整合度顯著相關(guān)[9]。如圖4 可見(jiàn)，Integration[HH]與Integration[HH]R=3 的線性回歸方程，可知R2=0.51，這表明局部空間與整體空間相關(guān)，但相關(guān)性不高。這反映了場(chǎng)地空間與整體空間之間具有割裂感。在步行尺度下不利于行人通過(guò)周邊環(huán)境感知整體空間，步行可達(dá)性較弱，易迷失方向。

圖4 協(xié)同度散點(diǎn)圖

2.2 場(chǎng)地內(nèi)部空間分析

TOD 模式是以軌道交通站點(diǎn)為中心，以400～800m（約5～10min 步行路程）為半徑；進(jìn)行高密度開(kāi)發(fā)，打造集工作、商業(yè)、文化、教育、居住等為一體的綜合功能區(qū)。所以根據(jù)站點(diǎn)所在地，以站點(diǎn)為圓心，r=800m 為半徑確定TOD 綜合體的研究范圍，同時(shí)統(tǒng)籌站點(diǎn)北部空地為設(shè)計(jì)范圍，如圖5。根據(jù)地圖繪制場(chǎng)地現(xiàn)有的建筑輪廓，最終得到具有場(chǎng)地信息的DXF 文件。然后將在Depth map 軟件中進(jìn)行場(chǎng)地空間視域關(guān)系分析與智能體分析。

圖5 場(chǎng)地范圍圖

視線整合度（Visual Integration[HH]）表示整個(gè)系統(tǒng)的可視性，計(jì)算從所有空間到其他所有空間的視覺(jué)距離[10]。視線深度值越小，即整合度越高，表示視線可以到達(dá)系統(tǒng)中的其他點(diǎn)，無(wú)需經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)折。視線分析中整合度可以用來(lái)表示空間整體的視線深度和潛在的空間通行能力。

運(yùn)用視域分析法對(duì)城市空間進(jìn)行研究時(shí)，首先要在城市模型中建立一個(gè)方格網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)空間單元就被均勻的劃分成若干個(gè)方格像素點(diǎn)。在空間系統(tǒng)中，每個(gè)視點(diǎn)所能看到的最大區(qū)域內(nèi)的方格像素?cái)?shù)，即為該視點(diǎn)的視域面積范圍。然后通過(guò)空間句法相關(guān)軟件對(duì)各個(gè)視點(diǎn)進(jìn)行可視化處理，可以得到不同顏色的圖像，如圖6-a 所示，其中色調(diào)越暖，表示該視點(diǎn)的視域范圍越大，視覺(jué)通透性和可達(dá)性越好。首先通過(guò)圖6-a 可以看出在場(chǎng)地中心區(qū)域大面積為橙色，這表示中心區(qū)域的視線整合度較高，場(chǎng)地中心的視線可達(dá)性較高，空間對(duì)人流的吸引力較大，因此可以在場(chǎng)地中心塑造一個(gè)吸引人流的公共空間，以提高空間品質(zhì)。其次黃色區(qū)域由中心向南北貫通，這反映了南北這條軸線的潛在的空間通行能力，可以據(jù)此布置場(chǎng)地空間的視線通廊。

圖6 場(chǎng)地空間視線整合度分析與智能體分析

在Depth map 軟件中，智能體分析(Agent Analysis)是對(duì)智能體在空間的適應(yīng)性行為的探索，旨在通過(guò)運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)動(dòng)力學(xué)模擬，來(lái)理解和再現(xiàn)人類占用空間過(guò)程的特點(diǎn)[3]。根據(jù)之前街道的局部整合度圖像可以分析出：場(chǎng)地南北和西側(cè)的步行可達(dá)性相對(duì)場(chǎng)地其他位置較高。以此為依據(jù)，將場(chǎng)地的這三個(gè)方向設(shè)置為場(chǎng)地中的主要人流來(lái)向，最終通過(guò)軟件的運(yùn)算，可以得出場(chǎng)地內(nèi)部人群分布，如圖6-b。同樣通過(guò)顏色來(lái)區(qū)分人群的路徑，人群的路徑重疊越高的點(diǎn)，圖像顯示的顏色越暖。根據(jù)空間中人群分布，可以發(fā)現(xiàn)圖像中橙色區(qū)域與視線整合度的圖6-a 重合，以此也可印證此處空間的潛力。同時(shí)也可以根據(jù)暖色路徑來(lái)確定場(chǎng)地內(nèi)部的主要道路分布。

3 設(shè)計(jì)策略

3.1 打造城市客廳，激發(fā)站點(diǎn)活力

根據(jù)全局整合度所得出的結(jié)論與場(chǎng)地現(xiàn)狀，可知場(chǎng)地南北側(cè)可達(dá)性高，但是考慮到場(chǎng)地北側(cè)江安路是高架橋，連通可行性不高。局部整合度分析結(jié)果顯示南側(cè)的步行可達(dá)性相較于其他方向較高。同時(shí)考慮到軌道站點(diǎn)在南側(cè)，所以在場(chǎng)地南側(cè)設(shè)置場(chǎng)地主要入口。因此，結(jié)合現(xiàn)有TOD 綜合體設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軌道四號(hào)線、二十一號(hào)線的站臺(tái)與商業(yè)的人流進(jìn)行合理的豎向交通規(guī)劃，在場(chǎng)地南側(cè)打造城市客廳起到匯集與疏散人流的作用，滿足居民的生產(chǎn)生活需要，激發(fā)站點(diǎn)活力。

城市客廳是以城站為中心的交通樞紐，結(jié)合地下?lián)Q乘空間打造立體的空間交通網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)在首層廣場(chǎng)設(shè)置出租車泊客和PTI(公交樞紐）將出站人行與車行流線分離，打造一個(gè)高效的交通集散空間。設(shè)置一條商業(yè)通廊將地鐵站的人流與廣場(chǎng)及地下的人流匯集。下沉廣場(chǎng)將地鐵站與地面公共系統(tǒng)結(jié)合，下沉廣場(chǎng)將具備多種功能形態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)“客廳”的功能?！俺鞘锌蛷d”是TOD 的核心表達(dá)，重點(diǎn)在于組織交通流線，提高人群的可達(dá)性。

3.2 完善廊道系統(tǒng)，縫合割裂空間

協(xié)同度的分析結(jié)果R2=0.51，顯示場(chǎng)地空間與整體之間具有割裂感，步行可達(dá)性較弱，不利于使用者通過(guò)周邊環(huán)境來(lái)感知整體空間。出現(xiàn)這一結(jié)果主要是由于場(chǎng)地東側(cè)的G75 高速將場(chǎng)地與東側(cè)空間割裂，因此結(jié)合重慶山地地形特色，充分考慮場(chǎng)地的高差，結(jié)合豎向設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃組織流線，打造便捷高效的步行交通體系，如架設(shè)廊道系統(tǒng)，有利于縫合割裂空間，方便兩側(cè)居民步行出行。

空中步行廊道系統(tǒng)是城市立體化步行系統(tǒng)的一部分，它包括各種人行天橋和空中步行平臺(tái)，以步行活動(dòng)為主要內(nèi)容的城市構(gòu)件。首先結(jié)合東西高，中間低的地形，打造一條暢通四周空間的空中步行廊道。在東側(cè)，廊道跨過(guò)G75 高速，將場(chǎng)地西側(cè)小區(qū)聯(lián)系起來(lái)，廊道南部結(jié)合軌道站點(diǎn)與道路南側(cè)街道，最終形成一個(gè)空中廊道，以此來(lái)引入社區(qū)周邊人群，解決場(chǎng)地割裂問(wèn)題。其次置入社區(qū)組團(tuán)連廊，便捷慢行路線，增加交流空間。最后加設(shè)垂直交通空間，便捷場(chǎng)地與廊道的豎向聯(lián)系，形成多元化慢行交通體系。完善廊道步行系統(tǒng)，不僅消解空間的割裂感，還倡導(dǎo)了步行—軌道的綠色出行方式。

3.3 營(yíng)造視線通廊，暢通空間節(jié)點(diǎn)

視線整合度分析結(jié)果顯示了場(chǎng)地南北軸的視線整合度高，將軸線向南延申至場(chǎng)地外可與嘉陵江相交。根據(jù)人群分布結(jié)果顯示在場(chǎng)地中心處的空間，人群分布廣，人流量大反映了此處空間具有潛力，所以在此處建造中心廣場(chǎng)，將人流引入地塊深處，提高基地活躍度。由此可以將場(chǎng)地北部的居民休閑廣場(chǎng)、場(chǎng)地中心的休閑廣場(chǎng)、場(chǎng)地南端的下沉廣場(chǎng)與江景相連，營(yíng)造一條貫穿南北的視線通廊。在營(yíng)造視線通廊時(shí)，應(yīng)該注意合理控制周邊建筑高度，也可在局部較高的建筑屋頂建設(shè)屋頂花園，供使用者工作之余欣賞景色。

4 總結(jié)

在進(jìn)行TOD 綜合體設(shè)計(jì)時(shí)，僅靠實(shí)地調(diào)研取得的分析結(jié)果來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)不夠全面與準(zhǔn)確。利用空間句法這一研究方法對(duì)軌道交通站點(diǎn)所在的站域空間進(jìn)行分析，能夠量化空間，深入剖析場(chǎng)地空間所存在的問(wèn)題，能深度挖掘空間潛力。本文首先從街道角度出發(fā)，分析整個(gè)街道的全局整合度，局部整合度以及兩者間的關(guān)系協(xié)同度，據(jù)此了解場(chǎng)地周邊道路的整合度，探索站域空間的可達(dá)性和發(fā)現(xiàn)空間存在的割裂問(wèn)題。其次從場(chǎng)地視角出發(fā)，分析場(chǎng)地內(nèi)部的視線整合度，以及人群分布，探尋場(chǎng)地內(nèi)部的視線關(guān)系和人群密集空間?；诳臻g句法分析得出的結(jié)論與場(chǎng)地實(shí)際狀況，提出了設(shè)計(jì)策略，同時(shí)也推薦一種可運(yùn)用于前期調(diào)研的基于空間句法理論的空間研究方法。