空間句法在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、<重慶大學(xué)碩士論文 城鄉(xiāng)規(guī)劃技術(shù)與運(yùn)用>1 引言 Introduction1.1 項(xiàng)目背景達(dá)州市位于四川省的東北部，大巴山南麓。北接陜西省漢中市、安康市，南鄰四川省廣安市，東連重慶市萬州區(qū)、涪陵區(qū)，西抵四川省巴中市和南充市。嘉陵江支流州河自東北向西南貫穿整個(gè)城區(qū)。蓮花湖片區(qū)位于達(dá)州市中心城區(qū)西北，北枕蓮花湖（因此得名），東依鳳凰山，南臨西外馬房壩，西與復(fù)興組團(tuán)隔白巖山遙遙相望?；貎?nèi)，中部有店子梁山體為制高點(diǎn)，東側(cè)有塔石河順路而下，西側(cè)有萬家河及其沿線形成的小型峽谷狀自然景觀，南邊界有環(huán)城路與鐵路橫穿而過，總用地面積約4.7平方公里。 圖1 蓮花湖片區(qū)區(qū)位示意 圖2 高程分析與自然

2、景觀分布示意1.2 問題導(dǎo)向上位控規(guī)已經(jīng)基本確定了本區(qū)域的道路交通規(guī)劃，基本上交通性步行空間網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)確定。在進(jìn)一步城市的慢行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，添加了許多城市道路以外的步行空間，這里我們將需要把設(shè)計(jì)前后的步行空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比對(duì)，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的步行空間布局的相對(duì)合理性，并在分析的基礎(chǔ)上提出合理的修改意見，并對(duì)下一步區(qū)域內(nèi)功能的布局以及形態(tài)的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。1.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)運(yùn)用空間句法的分析方法，結(jié)合步行空間的自身特征，初步探索出一種合理的分析步行空間網(wǎng)絡(luò)的理性方法，比較設(shè)計(jì)前后步行空間網(wǎng)絡(luò)的整合度，選擇度，并以此為基礎(chǔ)對(duì)步行空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行價(jià)值評(píng)估。1.4 研究區(qū)域本案研究區(qū)域即為蓮花湖片區(qū)城市設(shè)計(jì)方案規(guī)劃范圍內(nèi)

3、的主要步行空間，通過對(duì)步行空間的精簡與拓?fù)浠橄鬄檩S線構(gòu)成的片區(qū)步行空間網(wǎng)絡(luò)。研究區(qū)域北至蓮花湖休閑風(fēng)景區(qū)南部臨湖步道，南至鐵路站場北側(cè)步行道，西至環(huán)城路步行道，東至塔石路步行道及鳳凰山景區(qū)西部步行道。需要說明的是，本次的空間網(wǎng)絡(luò)僅僅包括蓮花湖片區(qū)及周邊車行、人行空間，因此與慢性系統(tǒng)相關(guān)的研究對(duì)象就是片區(qū)內(nèi)的步行空間?？紤]到邊界的強(qiáng)力分割，跨區(qū)域的人行交通量必然較小，可以忽略不計(jì)。2 方法 Methods本方案設(shè)計(jì)中，提出了六個(gè)空間設(shè)計(jì)理念：南北雙心、一站綜合、城市峽谷、山水慢行、活力社區(qū)、綠色街道。其中，與步行系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密的有4個(gè)：一站綜合是強(qiáng)調(diào)的中心商業(yè)步行空間；山水慢行強(qiáng)調(diào)的是景觀性步道

4、空間；活力社區(qū)強(qiáng)調(diào)了社區(qū)內(nèi)步行活躍空間；綠色街道則主要是指慢行廊道。由此可見本方案設(shè)計(jì)對(duì)慢行系統(tǒng)的重視程度，當(dāng)然重視程度與設(shè)計(jì)效果并不完全正相關(guān)，因此需要從非常規(guī)設(shè)計(jì)思路的空間句法角度，將慢行空間網(wǎng)絡(luò)的分析結(jié)果與設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行比對(duì)研究。2.1 工作框架整合度表示節(jié)點(diǎn)與整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)一定范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的緊密程度，因此整合度高的空間，可達(dá)性也就越高；另一個(gè)重要的衡量指標(biāo)為空間的選擇度?？臻g的選擇度的意義是，某個(gè)空間的選擇度越高，這個(gè)空間吸引交通穿過的潛力就越大。整合度與選擇度同樣衡量了一個(gè)空間吸引交通到達(dá)的能力，因此通過對(duì)整合度與選擇度的衡量計(jì)算與比對(duì)，可以對(duì)步行空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)前后的比對(duì)以及其綜合價(jià)值

5、評(píng)估；本次空間分析將設(shè)計(jì)前后的步行空間網(wǎng)絡(luò)均進(jìn)行空間句法的計(jì)算與分析，將得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果是否合理，另外對(duì)設(shè)計(jì)后的步行空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能價(jià)值以及景觀價(jià)值的評(píng)估，結(jié)合整合度與選擇度的評(píng)價(jià)，計(jì)算得出綜合價(jià)值，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。所使用的軟件包括AutoCAD 2014，UCL DepthMap 10.14，Microsoft Excel 2013。2.2 操作步驟1) 繪制軸線圖圖4 以蓮花湖片區(qū)控規(guī)為基底繪制設(shè)計(jì)前步行網(wǎng)絡(luò)軸線以設(shè)計(jì)前的片區(qū)控規(guī)為基底，繪制步行空間的軸線圖。在控規(guī)dwg文件中新建圖層為“步行Axial”并設(shè)置為較醒目易于辨別的顏色。在制作軸線的時(shí)候，軸線交接出應(yīng)注意出

6、頭，但不能長于最短街道長度的1/4；并且軸線圖對(duì)空間的概括要準(zhǔn)確，盡量以最簡潔的方法進(jìn)行軸線的連接。圖5 將繪制完成的軸線圖層單獨(dú)保存為dxf格式文件為了能更精確的表達(dá)軸線所代表的為步行空間，在本次分析中，將較寬的、不允許行人直接橫穿的主次干道抽象為兩個(gè)方向的兩條軸線，在路口及天橋處有垂直方向的軸線連接。軸線圖繪制完成后，將“步行Axial”圖層復(fù)制，粘貼到新建的空白cad圖形文件中，并保存為dxf格式的文件。圖6 新建DepthMap Workspace，通過Import Map命令將dxf文件導(dǎo)入2) 導(dǎo)入圖像生成空間模型運(yùn)行軟件UCL DepthMap，點(diǎn)擊菜單File->New，

7、建立新的workspace；菜單Map->Import，選擇在上一步中保存的dxf格式文件，即可看到workspace中出現(xiàn)無賦值的白色軸線。點(diǎn)擊菜單Map->Convert Drawing Map，在下拉菜單中選擇Axial Map，并點(diǎn)擊OK，將CAD中繪制的軸線圖轉(zhuǎn)換為DepthMap可識(shí)別并進(jìn)行計(jì)算的空間模型。點(diǎn)擊菜單Map->Convert Active Map，在下拉菜單中選擇Segment Map，并勾選中Retain original map以及Remove axial stubs less than 25% of line length，將Axial Map

8、轉(zhuǎn)換為Segment Map。圖7 Map->Convert Drawing Map將導(dǎo)入的圖像轉(zhuǎn)換為Axial MapAxial Map的構(gòu)成元素為軸線，即在CAD繪制中的一條直線，其代表意義可以為所表示道路的一段，另外還表示在該步行空間中的空間關(guān)系的一個(gè)拓?fù)渖疃?，即一個(gè)Depth。在空間句法的計(jì)算中，都是以Depth來作為空間關(guān)系計(jì)算的基本單位。圖8 Map->Convert Active Map將Axial軸線圖轉(zhuǎn)換為Segment Map但僅僅使用軸線模型進(jìn)行計(jì)算是不夠的，具有一定的局限性。在空間句法的軸線模型中，每個(gè)用來計(jì)算代表道路的要素都是由CAD中的一條直線來代表的，

9、而實(shí)際情況中，同一條道路在不同的道路相交之后形成了不同的幾個(gè)路段，這些路段在空間的使用中所是絕對(duì)不能當(dāng)作同一個(gè)對(duì)象來處理的，因此軸線模型對(duì)空間關(guān)系的描述就不夠具體了，需要使用線段模型，即Segment Map來對(duì)不同的街道路段要素進(jìn)行計(jì)算與分析。因此需要將圖形轉(zhuǎn)換為Axial Map之后，繼續(xù)轉(zhuǎn)換成Segment Map。而在繪制的過程中因?yàn)橐_保明確表示街道的連接關(guān)系，軸線相交的交點(diǎn)處軸線都是出頭的，因此在轉(zhuǎn)換時(shí)容易發(fā)生將出頭的軸線端頭當(dāng)作一段城市道路來進(jìn)行計(jì)算的情況，因此在轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)按上文所述，去掉軸線交點(diǎn)的出頭。3) 進(jìn)行空間句法計(jì)算圖9 Tools->Segment->Run

10、 Angular Segment Analysis進(jìn)行Segment Analysis選擇菜單Tools->Segment->Run Angular Segment Analysis，勾選Include choice，以及Include weighted measures，并在下拉菜單中選擇Segment Length，點(diǎn)擊OK，DepthMap即開始對(duì)Segment Map，線段模型進(jìn)行以線段長度為權(quán)重的角度分析。在Angular Segment Analysis中，以角度重新定義了空間關(guān)系中的拓?fù)渖疃?，即模型中被抽象為線段的空間關(guān)系中，以轉(zhuǎn)過/2的角度為一個(gè)角度的Depth，并

11、結(jié)合線段長度的權(quán)重，所表達(dá)出的數(shù)據(jù)意義即為在不同長度的線段要素之間，形成不同的角度，所構(gòu)成的空間關(guān)系的空間深度，因此以線段模型進(jìn)行的角度分析所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果所表達(dá)的空間關(guān)系更為精確，計(jì)算結(jié)果也就更有說服力。圖10 查看T1024 Node Count復(fù)查軸線模型正確性4) 復(fù)查模型的正確性在左下角參數(shù)選擇欄中點(diǎn)擊Node Count，模型中所有線段顯示為綠色，證明軸線模型所有軸線都有效連接，模型未出錯(cuò)，所進(jìn)行的空間句法計(jì)算與分析是合理可信的。在同一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系中，軸線與軸線之間，不論是否直接連接，都應(yīng)該是可達(dá)的，即不可能出現(xiàn)一兩條軸線，與其相連的元素是個(gè)位數(shù)的。因此如果導(dǎo)入的軸線為同一個(gè)系統(tǒng)

12、，那么所有元素都是相連的，Node Count這個(gè)值應(yīng)該都是一樣的，因此圖像中線段全部顯示為綠色則證明軸線圖是正確的，其他參數(shù)的計(jì)算結(jié)果才是有意義的。圖11 得到設(shè)計(jì)前步行網(wǎng)絡(luò)的空間分析結(jié)果5) 查看計(jì)算結(jié)果并選擇輸出計(jì)算完成并復(fù)查之后，即可在左側(cè)參數(shù)選擇欄點(diǎn)擊需要查看的參數(shù)名稱，在圖像中即可查看該項(xiàng)參數(shù)在空間模型中的表達(dá)。選擇了所需的參數(shù)項(xiàng)目后，可按需要輸出圖像格式的結(jié)果，或者表格格式的計(jì)算結(jié)果。輸出計(jì)算結(jié)果后可根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)的定義對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)所分析的空間模型進(jìn)行評(píng)估與比較。圖12 以設(shè)計(jì)總平為基底繪制設(shè)計(jì)后步行網(wǎng)絡(luò)軸線對(duì)于設(shè)計(jì)后的步行空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，以設(shè)計(jì)總平為基底繪制步行網(wǎng)絡(luò)軸

13、線。大致繪制、導(dǎo)入、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、復(fù)查以及導(dǎo)出的操作步驟都與上文所述相同，僅對(duì)不同的操作步驟以及分析評(píng)估進(jìn)行說明。圖13 將繪制完成的軸線圖層單獨(dú)保存為dxf格式文件圖14 新建DepthMap Workspace，通過Import Map命令將dxf文件導(dǎo)入圖15 Map->Convert Drawing Map將導(dǎo)入的圖像轉(zhuǎn)換為Axial Map生成Axial Map之后需要使用Unlink命令將立交橋、隧道等不直接連接的步行空間進(jìn)行分離。圖16 Map->Convert Active Map將Axial軸線圖轉(zhuǎn)換為Segment Map圖17 Tools->Segment

14、->Run Angular Segment Analysis進(jìn)行Segment Analysis在Segment Analysis Options對(duì)話框中在Radius Type中點(diǎn)選Metric，填寫n,400,800,1200，代表分別以全局、400m(步行5分鐘)范圍、800m(步行10分鐘)范圍、1200m(步行15分鐘)范圍進(jìn)行計(jì)算。圖18 查看T1024 Node Count復(fù)查軸線模型正確性圖19 得到設(shè)計(jì)后步行網(wǎng)絡(luò)的空間分析結(jié)果6) 對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析與評(píng)估在本案的分析當(dāng)中涉及到對(duì)步行空間網(wǎng)絡(luò)的綜合價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。采用分級(jí)賦值以及加權(quán)平均的算法。在空間句法計(jì)算完成后，點(diǎn)擊菜單

15、Window->Table，新打開的窗口顯示的為當(dāng)前所選的參數(shù)項(xiàng)目下圖像中的所有信息以數(shù)據(jù)表格的方式表現(xiàn)。數(shù)據(jù)涵蓋對(duì)象編號(hào)、對(duì)象坐標(biāo)、對(duì)象長度、對(duì)象整合度、對(duì)象在不同范圍內(nèi)的整合度以及選擇度等等參數(shù)。通過Map->Export命令將數(shù)據(jù)表格導(dǎo)出，文件類型選擇csv，即可得到能使用Excel打開的數(shù)據(jù)表格文件。圖20 將軸線模型以csv表格形式導(dǎo)出首先將由DepthMap計(jì)算所得的整合度以及選擇度進(jìn)行分級(jí)賦值并疊加后進(jìn)一步分級(jí)。將全部數(shù)據(jù)以全局整合度降序?yàn)橐?guī)則排列，新建列為整合度分級(jí)，將所有整合度值由高到低平均分為6個(gè)數(shù)據(jù)段，分別賦值為5，4，3，2，1，0，得到新的數(shù)據(jù)列。使用相同

16、方法為全局選擇度、400m選擇度、800m選擇度、1200m選擇度進(jìn)行排序并賦值，之后新建列為選擇度分級(jí)，將所有選擇度分級(jí)求平均值，再次從高到低分為6個(gè)數(shù)據(jù)段并賦值，得到新的數(shù)據(jù)列。圖21 將需要綜合考慮的值進(jìn)行排序劃分等級(jí)并以5分制賦分圖22 將賦值后的csv文件導(dǎo)入到新建workspace中圖23 對(duì)照Map與table，按照既定規(guī)則對(duì)步行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能價(jià)值與景觀價(jià)值的評(píng)分（一）將為整合度、選擇度分級(jí)并賦值之后的數(shù)據(jù)表格為另存為csv表格格式，使用Import命令將數(shù)據(jù)表格導(dǎo)入新建的Workspace，同時(shí)打開Window菜單下的Map和Table，單擊Map中任意線段，即可在Table中看

17、到對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目前面有勾選顯示。圖24 對(duì)照Map與table，按照既定規(guī)則對(duì)步行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能價(jià)值與景觀價(jià)值的評(píng)分（二）在為要素的功能價(jià)值與景觀價(jià)值進(jìn)行賦值的操作中，首先要先確定賦值的基本規(guī)則。在本方案的分析中，步行空間在不同的功能片區(qū)內(nèi)的賦值規(guī)則如下：中心商務(wù)區(qū)為5分；公園、社區(qū)商業(yè)中心、綠心、非中心的公建及商業(yè)為4分；高密度二類居住用地、片區(qū)內(nèi)西部峽谷地帶、宗教用地、中小學(xué)為3分；低密度的二類居住用地、文理學(xué)院、植物園為2分；一類居住用地、市政用地為1分。道路較寬時(shí)，步行路線為兩條，賦值考慮軸線較近一側(cè)的功能；道路較窄時(shí)，步行路線為一條，賦值考慮軸線兩側(cè)地塊功能，按規(guī)則取兩側(cè)功能賦值的中間值。

18、步行空間在不同的景觀要素影響下賦值的規(guī)則如下：片區(qū)內(nèi)西部峽谷地帶內(nèi)部的步行道路統(tǒng)一考慮為5分；居住區(qū)內(nèi)部臨近中心綠地道路為2分，其他為1分；沿城市道路有較大綠化的人行道為2分，沿街綠化內(nèi)部的純步行道路為3分；過街天橋?yàn)?分。圖25 將評(píng)分后的csv文件導(dǎo)入新建workspace中圖26 新建column，定義為綜合評(píng)價(jià)圖27 為新建column定義算法，將設(shè)計(jì)要素加權(quán)求和圖28 得到步行網(wǎng)絡(luò)的綜合價(jià)值評(píng)估將賦值完成的數(shù)據(jù)表格另存為csv格式文件，導(dǎo)入新建的DepthMap Workspace，點(diǎn)擊New Column新建參數(shù)項(xiàng)目，用于計(jì)算綜合價(jià)值。右擊新建的參數(shù)項(xiàng)目選擇Edit，在右側(cè)的數(shù)據(jù)欄

19、里點(diǎn)選之前一步分級(jí)賦值后的整合度以及選擇度，并選擇新導(dǎo)入的功能價(jià)值與景觀價(jià)值賦值，將四者數(shù)據(jù)值求和并平均即為新的參數(shù)算法。點(diǎn)擊OK之后得到綜合價(jià)值評(píng)估的圖表。3 結(jié)果 Results 圖29 設(shè)計(jì)前步行網(wǎng)絡(luò)整合度 圖30 設(shè)計(jì)后步行網(wǎng)絡(luò)整合度由計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)表格可以求得，設(shè)計(jì)前步行網(wǎng)絡(luò)整合度的平均值約為132.8627，而設(shè)計(jì)后步行網(wǎng)絡(luò)的整合度平均值為241.3417；可以看出設(shè)計(jì)后的步行空間網(wǎng)絡(luò)大幅提升了城市道路的整合度，即城市道路的可行性都得到了提高，從而提高了城市居民出行的便利程度。 圖31 R400m選擇度 圖32 R800m選擇度 圖33 R1200m選擇度由分析結(jié)果可以看出，步行空

20、間網(wǎng)絡(luò)的自明度較高，人們通過對(duì)局部空間的感知可以很好地理解并把握總體空間的特征。也可以說慢行空間總體性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)清晰，局部與整體的關(guān)系和諧。結(jié)合三個(gè)不同的步行距離的步行空間網(wǎng)絡(luò)選擇度分析可以看到，有一些十字路口人行道選擇度較高，應(yīng)該著重設(shè)計(jì)過街人行設(shè)施，避免人、車交通互相影響；在城市交通道路兩側(cè)，選擇度較高的區(qū)域，適宜設(shè)置公交站點(diǎn)并精心栽植遮陰樹木等；在居住區(qū)選擇度較高的路徑，適宜設(shè)置公共服務(wù)設(shè)施；在商業(yè)區(qū)選擇度較高的路徑，適宜設(shè)置廣場等，公共活動(dòng)場所；在小峽谷選擇度較高的路徑，適宜營造優(yōu)美舒適的景觀休憩環(huán)境與康體設(shè)施等； 圖34 步行網(wǎng)絡(luò)全局整合度 圖35 步行網(wǎng)絡(luò)全局選擇度 圖36 步行網(wǎng)絡(luò)

21、功能價(jià)值評(píng)估 圖37 步行網(wǎng)絡(luò)景觀價(jià)值評(píng)估圖38 步行網(wǎng)絡(luò)綜合價(jià)值評(píng)估通過對(duì)路段的價(jià)值評(píng)估反映地塊的價(jià)值，從而有利于指導(dǎo)城市設(shè)計(jì)的重點(diǎn)地塊設(shè)計(jì)與控制。對(duì)路段的整合度、選擇度、功能價(jià)值和景觀價(jià)值進(jìn)行疊加，得到路段的綜合價(jià)值。即將土地的屬性投射到步行空間網(wǎng)絡(luò)上。4 結(jié)論 Conclusions從全局整合度來看，拓?fù)淇蛇_(dá)性最好的空間在中心區(qū)域，尤其是金龍大道中段及其東側(cè)，這與“一站綜合”的位置一致，這個(gè)區(qū)域還包括了縱向貫穿整個(gè)商務(wù)中心的純步行街。片區(qū)內(nèi)西部峽谷內(nèi)的慢行網(wǎng)絡(luò)全局整合度整體偏低，這主要是因?yàn)樵摰貐^(qū)地形復(fù)雜，道路網(wǎng)絡(luò)順應(yīng)地勢，步行網(wǎng)絡(luò)呈自然蜿蜒狀，空間轉(zhuǎn)折較多，句法深度較大?？梢詫⑷终隙扰c選擇度分別分成兩個(gè)部分來看：中心區(qū)與非中心區(qū)。在中心區(qū)，主次干道的局部整合度都比較高，這主要是因?yàn)橹鞔胃傻辣容^順直，與周邊連通性較好。其它局部整合度較高的空間與周邊的連通性也都比較強(qiáng)。在非中心區(qū)，局