（城市规划与设计专业论文）基于空间句法的网络城市评价体系研究.pdf

摘要 本课题来源于国家社会科学基金项目现代世界城市网络化模式研究 ( 基金项目编号：0 4 c j l 0 2 2 ) 在经济全球化和知识经济迅猛发展的背景下，城市的网络化特征 越来越明显，“网络中的城市 和“城市中的网络 已成为学术界研 究的热点。 本文试图从空间句法的视角来研究“城市中的网络 。不同于传 统定性分析方法，空间句法提供了一种全新的、理性的、可量化的对 城市网络的空间表示与分析方法。本文通过选取空间句法理论中跟城 市形态相关度比较高的四个参数全局整合度、局部整合度、可理 解度、空间智能度，来构建网络城市结构的评价体系。并以长沙为实 例，通过对长沙市三个不同时期的现状和城市总体规划空间结构特点 的研究，分析城市内部的发展潜力以及城市整体空间结构发展趋势， 为实现长沙城市空间的可持续发展提供决策支持；2 0 0 9 年长沙城市空 间现状网络的空间智能度印证了长沙市芙蓉c b d 选址的合理性；2 0 0 9 年长沙市现状网络的全局整合度与长沙市高层建筑布局规划研究结 果进行对比，发现两者具有很大的相似性，反证了长沙市高层建筑布 局规划研究结论的合理性。 关键词网络城市，空间句法，城市空间 a b s t r a c t o nt h e b a c k g r o u n d o fe c o n o m i c g l o b a l i z a t i o n a n d r a p i d d e v e l o p m e n to fk n o w l e d g ee c o n o m y , t h en e t w o r k e dc h a r a c t e r i s t i c si n c i t i e sa r em o r ea n dm o r eo b v i o u s t h et h e o r i e so f c i t i e si nn e t w o r k a n d n e t w o r ki nc i t i e s ”h a v eb e e nt h ef o c u so fs c h o l a r sa l r e a d y t h i sp a p e ra t t e m p t st or e s e a r c h n e t w o r ki nc i t i e s i nt h ev i e wo f s p a c es y n t a x d i f f e r e n tf r o mt r a d i t i o n a lq u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，s p a c es y n t a x p r o m o t e sak i n do fb r a n - n e w , r a t i o n a la n dq u a n t i f i a b l em e t h o df o r r e s e a r c ho nt h es p a c eo fc i t yn e t w o r k s t h ep a p e rp r o m o t e sae v a l u a t i o n s y s t e mo fn e t w o r kc i t y c o n s t r u c t i o n b yc h o o s i n g f o u r p a r a m e t e r s i n c l u d i n gg l o b a li n t e g r a t i o n ，l o c a t ei n t e g r a t i o n ，i n t e l l i g i b i l i t y , s y n e r g y w h i c ha r eh i g h l yr e l a t e dt ou r b a nf o r mi ns p a c es y n t a xt h e o r y t a k i n g c h a n g s h aa sa ne x a m p l e ，t h ep a p e ra n a l y z e st h ei n t e r n a ld e v e l o p m e n t p o t e n t i a lo ft h ec i t ya n dt h ec h a n g i n gt r e n do fi t ss p a t i a ls t r u c t u r eb y s t u d y i n gt h ec h a r a c t e r so ft h em a s t e rp l a n si nt h r e ep e r i o d s t h er e s u l to f t h ea n a l y s i sc a l lp r o v i d ed e c i s i o ns u p p o r tf o rt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o ft h eu r b a ns p a c ei nc h a n g s h a i n t e l l i g i b i l i t yo ft h ep r e s e n ts p a c e n e t w o r ko fc h a n g s h ai n2 0 0 9p r o v e st h er a t i o n a l i t yo fc h o o s i n gf u r o n g d i s t r i c ta sc b d b yc o m p a r i n gg l o b a li n t e g r a t i o no ft h ep r e s e n tn e t w o r k w i t ht h er e s u l to fs t u d yo nh i g h - r i s el a y o u to fc h a n g s h at of i n dt h eg r e a t s i m i l a r i t y , t h ep a p e rc o n f i r m st h er a t i o n a l i t yo ft h es t u d y k e yw o r d su r b a nn e t w o r k s ，s p a c es y n t a x ，c i t ys p a c e 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名： 二避 日期：蛩咀年翊旦日 学位论文版权使用授权书 本入了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位 论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用 复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所 将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。 作者签名： 导师签名二圣陋期：盟年蚜望 硕上学位论文第一章绪论 第一章绪论 城市这个庞然巨物由于有了人的活动而变得生机盎然。城市实体和人的活动 是如何联系的? 俨然有序的城市是如何从人类生活的历史长河中突现的? 城市 物质形态又是如何与居民的经济、社会以及认知活动相关联的? 在宏观的层面 上，城市是作为一个整体来运作的，而每一个个体又是在另一个层面上体验它的， 这样我们就陷入了看似矛盾的两种视角来看城市：客观而相对抽象的整体视角以 及现象学的局部视角。本文从网络城市出发，运用空间句法，希望建立一个评价 体系，以此来调和上述两极分化的观点。它的立足点就是把城市看成网络空间， 并把空间看成物质的城市、体验的城市、社会经济的城市和认知的城市的共同媒 介。因此，从空间的角度来看，作为物质的城市和作为体验的城市就合二为一了。 1 1 研究背景与意义 1 1 1 研究背景 ( 1 ) 学术界对城市空间结构的认知的不断深入 从2 0 世纪以来，人们对城市空间结构的认识越来越深刻。1 9 3 3 年，雅典 宪章按交通、居住、就业和休憩四种功能，对城市实行严格的功能分区。但是 后来人们发现功能分区肢解了城市的有机组成，导致城市缺乏活力。1 9 6 4 年， 亚历山大在城市不是一棵树中批判了功能分区，认为城市的各个形态单元不 是呈树状的等级结构，而是相互部分重叠，彼此依存，形成了“半网状的整体 形态结构( a l e x a n d e r ，1 9 6 5 ) 。希列尔等则认为城市空间形态应该是网络的，他 详细地记录了人们在每个城市空间的交通与活动情况，定量地分析了所有空间的 可达性。发现了成人居民、小孩居民、游客、陌生人等都容易到达的空间不仅仅 更加安全而且能够吸引更多的社会经济活动容易形成混合用地更容易演变为具 有场所精神的中心。然而，在那些特意设计的半公共空间或者半私密空间中，由 于它们限制了陌生人的通行，反而削弱了来自陌生人的自然监视更有可能滋生各 种犯罪活动。所以他认为城市的整体结构是网络的，而不是半网络或者树状的。 ( 2 ) 基于网络结构研究的兴起 碰学位论文第一章绪论 随着城市网络结构的提出，基于网络结构的研究越来越成为规划界的一个热 点。近一个世纪以来，基于城市的网络结构，已有不少学者提出了一些经典的理 论。以彼得霍尔( h a l l ，1 9 8 4 ) 和约翰弗罩德曼( f r i e d m a n n ，1 9 8 6 ) 为代 表的“世界城市”理论最为著名。霍尔根据他对7 个案例城市的研究，概括出了 。世界城市”的基本特征；而弗里德曼则是第一个对“世界城市”这一课题进行 系统研究的学者，他的研究成果至今仍是学术界的热点话题。另外，还有早些时 候的西方学者从区域的角度，提出大都市带( m e g a l o p o l i s ) ( g o t t m a n n ，1 9 6 1 ) 的概念，随后逐渐发展成为多中心城市群( p o l y c e n t r i cc i t y r e g i o n ) 、多中心 巨型城市区域( m c r ：m e g a _ c i t yr e g i o n ) ( p e t e rh a l l ，k a t h yp a i n ，2 0 0 6 ) 等 一系列新进概念，旨在将全球经济整合到一个以多个太城市的集合为重要节点的 实体网络系统中来，借此来分析全球城市的发展新趋势。国内的诸多学者也对全 球的城市网络化现象进行了大量的研究，一方面对“m e g a l o p o l i s ”这一概念进 行了多种界定( 见表卜1 ) ，另一方面对城市网络化发展模式( 郑伯红，2 0 0 3 ) 、 网络空问的生产和消费( 汪明峰，2 0 0 5 ) 等课题进行丁系统的研究 ， 许多都市医连成一体，在经济、社会、文化 周一星等再方面活动存在密切交互作用的巨大城市 地域复台体 太都市带干兴平 2 0 0 2 指个范周j - 大，有多个大都市进接而成的 城i h 化r 域 张京样集聚了若干都市医并在人口和经济活动等方 面密切联系而形成的一个巨大整体 。大都市由地域上集中分布的若干大城市和特太城市 壤莲缩带顾朝林连绵带集聚而成庞大的、多核心、多层狄城市 群体，是太都市区的空间联合体 都市蹦郭熙保等多个太城市地区连接成的巨型化、一体化的 居住和经济活动的群集地带 丈都市区 戈特曼认为大都市区是指在地域e 集中分布 的若十大城市和特大城市集聚而成的多核心、 ( 城h 群)谢让志 多层次的城市群 主要是指若干城市区域的空间组台的多级城 城市连绵吒 姚士谋等 市形式出现的特蛛城市化空间概念，一般指 几个太都市区连成一片的地带 城市带刘荣增 同上 在一定地理或行政区域内由一二个人城市或 太都市嘲刘金样 特大城市为核心，辐射并带动周边一定范围内 ( 城市群)的一批中小城市，使其成为在世界范围内具有 一定影响力、竞争力的区域城市群或城市带 张伟无相应论述 硕士学位论文第一章绪论 嬲碉嬲黝淫 被高速交通轴缩短了时空距离的大城市空间， 大城市群凑 周牧之 2 0 0 3 戈特曼把美国东大城市群周牧之海岸5 个大城 爹 “ 秀 市圈连成的一个30 0 0 万人口的地区总称为大 勤甏 警& i 滤：磋麟；磊。溺 城市群 晶馈 表i - i 国内部分学者对“m e g a l o p o l i s ”一词的不同理解( 来源：根据相关文献整理而成) 1 1 2 研究意义 ( 1 )理论意义 中国城市空间结构的变化，从动力机制到实体环境都显示出与世界其他国家 不同的特点，其复杂性和多样性对网络化理论研究具有独特的意义。特别是在当 前城市网络化特征越来越明显，而网络化理论还比较薄弱的的背景下。因此，基 于空间句法的网络城市评价体系的研究，对网络化理论的研究，无疑具有特殊的 价值。 ( 2 ) 实践意义 城市规划的根本目的之一瓤足瞄h 一，l 、一灯刚碱巾绡俐，规划尺伺殓j 尿刀 一定的网络空间，才算是实现了它的价值。对城市空间结构的研究是城市规划设 计和管理的重要基础。本研究是从过程研究中特有的流动性和时态性出发，对特 定历史条件下和自然地理环境中诸多城市空间秩序总体层次上共同规律的抽象 和概括，运用空间句法的轴线分析方法，探讨城市未来的发展态势，从而对规划 建设起到指导作用。研究城市空间结构能够清晰地掌握城市发展的脉络，有利于 对城市未来发展进行预测及控制，对城市规划和设计能提供较直接的指导原则。 其次，研究的结果可以作为规划管理部门的参考，在今后的城市规划过程当 中，也可以作为规划编制部门的参考。 ( 3 )方法意义 上世纪8 0 年代以来，城市空间结构研究一直是多学科研究的重点领域，其 中尤以地理学、建筑学和城市规划学为主流。基于图解的方式，偏重于理论抽象 和推测分析，辅以静态的局部数据和社会经济统计数据，分析城市空间结构一直 是该领域研究的主要范式。然而，这种研究范式难以给出城市空间结构整体的和 定量的结论。难以提供实证分析计算方法和以精确的图形图像表达结论的形式。 虽然近年来城市空间结构的定量分析工具不断涌现，但大多数研究还处在形态的 几何测度方面，基本上没有对城市空间直接进行分析。近年来，国外对城市形态 的研究方法日益多元化、综合化，而国内的相关研究还是比较缺乏。本文基于空 3 硕士学位论文第一章绪论 间句法，尝试构建网络城市实证分析方法框架，将空间句法的相关方法集成化地 运用于对长沙城市网络结构的分析，以弥补城市形态研究方法的不足。 1 2 研究思路与内容 1 2 1 基本思路 城市空间结构的构成要素及其演化的影响因素很多，研究视角和分析方法也 不同，则城市空间结构的构成要素及发展演化的驱动机制就存在着较大差异。而 城市空间结构复杂性的存在会导致全面分析城市空间结构构成要素及其内在肌 理成为一件十分困难的事情。本文试图从城市网络结构出发，综合运用相关学科 理论和方法，构建网络城市评价体系，并对变革中的长沙市空间发展与规划进行 评价，分析城市内部的潜力区域和未来发展方向，借此概括长沙城市空间结构主 要特征，探讨城市的优化调控对策。 1 2 2 研究内容 目前国内外对与空间句法有关的空间分析方法研究比较分散，很多学者对空 间句法的概念界定和应用方法也持不同观点，而且其近年来正进一步朝多样性的 方向发展。因国内的相关研究和介绍很少，所以本文试图将这些方法进行概括性 的整理和评析，并结合笔者的分析实例对其中的个别问题进行探讨。 全文共分六章：在本章的相关背景分析后，接下来第二章介绍了空间句法的 起源与内涵，第三章构建了基于空间句法的网络城市评价体系，第四章是在第三 章的基础上对变革中的长沙市空间发展与规划进行分析，第五章是在第四章的基 础上提出城市空间结构优化调整对策，第六章总结了本文的主要结论和创新点， 并探讨了研究的不足与展望。 1 3 本文框架 4 顺t 学位论文第一章绪论 嗣络城市相关理论 i网络城市评价体系 申申目茸 、 i 翌蒿鎏嘉婆篙磊髅 对长沙市1 9 9 6 年以来 空间结构规划的解读 变革中的长沙城市空间结构优化调整对策 上 j主要结论与展望 14 国内外相关研究综述 图l _ 1 泰德不列颠画廊人流追踪与视觉整合度分析( 来源：场所艺术与空间科学 坝l 学位论文第一章 空问句法从其产生之r 起，在城l h 空l e i j 结构分析方而取得了突破性的进 从空间句法的实际应用情况来看，近年来，它在城f h 公共空自j 设计，商业零 设施规划，办公科教、文卫等公共设施设计，城市规划以及交通和安仝设计； 面得到比较成功的应用( 如图11 ) 。 4 1 国外相关研究 圈卜2 伦敦的千年桥( 来源：h t tp i m a g e sg o o g iec n ) 空间句法的创始人比尔希利尔在场所艺术与空间科学 史中认为 阃句法是种关于空间和城市的理论。它可以通过分析街道网络柬理解人们女 在城市中运动以及一些基于实证研究的设计麻用，譬如伦敦的千年桥( 窄m 法公司在千年桥的设计前期起到了关键性作用。它的分析证明了在那个位置孟 座新的泰晤士河上的桥，将大大有利于削边城市，从而既服了市政当局对建耜 认可。如图卜2 ) ；它也可以通过视域分析柬了解公其空问的运作方式，例期 敦特拉法尔加广场的再设计( 特拉法尔加广场开始特别冷清，但是再设计以厍 广场和起初形成了鲜明的对比，人气特旺。如图13 ) 。此外空蒯句法可以同 的解释城市形成的过程，它丰要从两个方面进行阐释： 一是建筑物如何聚集以创造具有城市性质的空间模式； 第审绪论 。式如何通过塑造人的运动和共同在场，使一系列活动运怍其间 市所具有的既有秩序义丰富变化的感觉。刘易斯芒福德、简雅 林奇和比尔希利尔的社区彤态和都市生活概论为基础，探讨了 ! 解性低的空叫系统中空i i j 布局和网络组构对步行人流的影响。在 f 究中，“可理解性”被定义为局部空间智能度( 即连通性) 与整体 合度) 的相关度。传统卒问句法理论认为在这些情况下空间和运动 l 低，从而将导致更低的可预测性，或者可称其为明显的随机运动 ! 议对局部区域形态的仔细研究和重叠社区的边界分析，可以被用 l 阻识别的环境，以及它对步行运动的真实影响。通过多元同归分 相关性等高映射”的新技术对马萨诸塞州波十顿市的实例研究来 “相关性等高映射”技术可以显示出复杂空间系统中的不同可预 及局部区域与其周边环境问新的内在联系。波士顿的例予( 相关 9 4 之日j ) 说明窄问在对步行人流的影响中扮演着重要的角色，但 j 区域和使用者之间的关系并不是完全相同的。为了完全了解大规 碎的网络结构的干扰作用，就有必要认识局部区域形态和重叠边 3 伦敦特拉法尔加广场再设计视域分析图与其再设计前后对比图 ( 来源：空间句法与城市规划) 开究 颤b 学位镕女第一章绪论 空丑j 句法也引起了国内许多学者的关注，特别是东南大学教授段进，他主编 了空间句法to 城市规划书，对比尔希利尔的理论进行了详细的阐述，并 囤l4 苏州商业中g 五个时期的轴线模型( 从左到右分别是南宋时期，明清时期、民 国时期、邓小平南巡前期，邓小平南巡后期)( 来源：空间句法与城市规划) 介绍了国内一些学者运用空间句法研究城市空间的成功案例。例如：戴晓玲进行 了苏州商业中心变迁的空间句法研究，文章通过5 个历史阶段对七百年泉的 城市发展进行了调查，建构的轴线模型清晰的显示出随着城市生长而不断变化的 城市结构，从而揭示了空f l i j 组构变化对商业中心区维持和演变所起的作用( 如陶 卜4 ) 。这个实例清楚的显示山使用空问句法的理论和工具进行城市研究所带来的 几个优点。其，它的计算分析手段能把本柬难以占说的，但能被人们直觉所感 知的宅m 网络结构用。h 了然的图示方式表达出来。这样空间组构的作用就可以 从复杂的因素q j 抽离出来，突现出空间对社会生活的反作用力。其二，在做历史 研究时，空问句法的拓扑学分析方法使我们能以一种全新的眼光审视那些古老的 地图，从中提炼m 蕴含在地陶中的当时城市的更多信息。苴二，以轴线模型概括 城市宅问网络结构的方沾使得不同文化背景下的城市问的比较成为呵能( 戴晓 玲，2 0 0 7 ) 。段进、邵润青在南京红花机场地区概念规划q j 的空叫句法研 究中，将空间句法的研究融入到城市公共空间的规划研究过程中。口k 涧青、段 进在嘉兴城市空川发展研究巾，将空h 句法作为种重要的空问捕述手段和 硕士学位论文 第一章绪论 情境分析方法，提出可行的空间发展策略，为市政府、规划管理部门的规划决策 提供了理论基础。段进等在天津城市形态研究一文中，探讨了空间句法与分 形量化方法的配合使用，以及规划布局中对这些研究成果的综合判断。 9 硕士学位论文第二章空间句法概述 第二章空间句法概述 空间句法是一种基于网络的空间分析理论，由伦敦大学的h il l i e r 等人提出 并发展。它着重于空间网络的句法变量的计算和分析，能够与现有的空间分析方 法互为补充。 2 1 空间句法的产生和发展 早在2 5 0 0 年前，老子就对空间这一复杂概念有过精辟的论述：三十幅共一 毂，当其无；有车之用。埏植以为器，当其无，有器之用。凿户牖以为室，当其 无，有室之用。故有之以为利，无之以为用。这段话的意思是：3 0 条幅集中到一 个毂( 车轮中心车轴穿过的圆木) ，有了毂中间的洞，才有车的作用。揉合陶泥做 器皿，有了器皿中间的空虚，才有器皿的作用。开凿门窗造房子，有了门窗和四 壁中的空间，才有房子的作用。所以，“有 所给人的便利，完全是靠“无”起 着决定性的作用。老子说的这个“无 就是我们现在所说的空间。正是由于空间 具有“无 的特征，所以我们虽然自古至今一直在营造空间，感知和使用空间， 却很难用语言把它表示清楚。 正是因为如此，很多关于空间的相关理论谈论的是和空间相关的“有，而 非空间本身。人们在谈论空间时，多是从“空间的围合”、“空间的尺度 等物质 形式上，或者是“空间的制造、“空间的等级 等社会关系上进行，但却没有把 空间作为一个独立的元素来看待。也就是说，空间的身份要么作为其他事物的附 属物，要么仅作为一个背景而出现。从这个意义上说，空间并不是想像中那么的 清晰和单一，相反，空间的内涵一直处于复杂多样的变化中。那么空间本身怎样 才能作为一种现象来研究? 空间句法理论始于1 9 7 0 年，由比尔希利尔和朱丽 安汉森的空间的社会逻辑、比尔的空间是机器和汉森的家庭和住宅 的解码等一系列书籍和文章开拓了空间研究的新领域。空间句法理论的切入点 是“回归到空间本身 。与众多空间理论有所区别的是，空间句法把空间作为独 立的元素进行研究，并以此为基点，进步剖析其与建筑的、社会的和认知等领 域之间的关系。空间句法是空间客体和人类知觉体验的空间构成理论及其相关的 一系列研究方法。它认为空间不是人类活动的背景，而是人类活动的本质，空间 问题的核心在于空间之间的相互关联。 1 0 硕士学位论文第二章空间句法概述 2 2 组构 h il l i e r 将组构定义为“一组相互独立的关系系统，且其中每一关系都决定 于其他所有的关系。所以，改变系统中一个元素的组构，就会改变很多其他元 素，很可能改变其他所有元素的组构属性继而使整个系统的组构发生变化。 具体到空间分析当中，组构就是一组网络相互之间的关系。各个网络之间的 关系是彼此相关的，改变了一个空间与其他空间的连接方式，很有可能改变整个 空间系统的结构关系。 a b c 图2 - 1 从普通平面到关系图解( 来源：塾! ! 区z z i 堕g 曼：垒垒i 垦坚：曼业z ) 图2 - 1 是一个解释空间句法理论的经典例子。图中最左边一列的三幅图是对 一个空间进行不同划分后得到的三种布局。三幅图所占的空间的大小和形状是一 致的，但其中的内部分割方式是不一致的。图中的第二列的三幅图是将最左边一 列的三幅图反转，得到对空间的连接方式强调的图形。这样黑色正方形代表空间， 而黑色实心线代表空间的连接。将第- ：n 的三幅图进行抽象表示，以圆圈节点代 表矩形空间，用短线代表空间之间的连接关系。这样就可以得到最右边的三个连 擎禽丫 ， 害 毫 宰 皇 皇 硕士学位论文 第二章空问句法概述 接图。可以清晰的看出这三种连接方式存在着巨大的差异，图a 是一个“链式 的结构；图b 是一个“树形 的结构；而图c 是两个环套接在一起的“环形 结 构。这种用节点与连线来描述结构关系的图解被称为连接图。连接图为空间组构 提供了有效的描述方法，同时也是对组构进行量化的重要途径。连接图不同于以 往的欧氏几何，它不再注重于距离和形状，而是着眼于节点之间的连接关系。 2 3 网络 任何一个城市系统都是由两部分组成：空间物体和网络。空间物体主要是建 筑物，而网络是指由空间物体隔开的、人可以在其中自由活动的空间。网络具有 连续性特征，即从任何一点可以到达空间的任何其他点。 2 4 整体与局部 从认知角度看，空间可分为两种基本类型，即整体与局部。 整体就是超过个体的定点感知能力，即不可以从一个固定点完全感知的空 间；相反局部则是可从一点感知的。 地理空间是整体，因为它不可能只从一点来感知，除非这一地理空间被缩小， 例如被表示成地图的形式，所以要感知地理空间，需要借助地图等。此外，当在 地理空间导航的时候，在每一点或每一时刻所感知的是一个局部。当一个旅行者 在回忆他经过的地方时，很多时候，他会画出一幅草图，有点类似连接图的样子。 每个结点代表一个地方，譬如说二个博物馆，然而当我们再进一层时，一个博物 馆又可以分成一些更小的单元，如房间。对小空间的认知可以帮助建立对大空间 的理解，人们通过对很多局部的感知，才逐渐形成对整体的理解。整体必须分割 成许多局部，对整体的认知可以通过计算局部着手。+ 城市环境是一个整体，因为 人们不可能从某一点来感知整个城市环境。因此，可以说城市环境是由一系列局 部组成的。 空间句法采用的办法是将整体分割成有限数目的局部，然后判断这些局部是 否在空间上相交，从而形成一个局部的连接图。基于这个连接图，可以导出一系 列的空间句法变量。 1 2 硕士学位论文第二章空间句法概述 2 5 自组织与他组织 城市空间发展体现为城市空间系统内在自组织机制和外部他组织机制的复 合作用过程。城市空间发展过程中，城市空间系统的自组织作用成为城市空间发 展的内生动力机制，而以城市规划为直接手段的他组织干预作用是其外部作用机 制。 在空间句法理论中，人流的社会运动导致运动经济的产生，而城市空间网络 内在的逻辑可以导致不同的人流运动模式，因此，不同的空间网络结构可以导致 不同的运动经济模式。在城市空间网络中，具有不同整合能力的句法轴线，其整 合空间对局部的吸引的能力存在差异，导致不同类型功能在空间上的分布差异， 因此产生了不同的空间功能结构。对于整合度高的句法轴线空间而言，由于轴线 本身拥有良好的可达性、整合性和渗透力条件，往往成为人流依附和社会运动的 活跃地区，产生出相对一般轴线空间更为活跃的运动经济性。活跃的运动经济性 进一步刺激了更多功能对局部的吸引依附于此，促进局部网络空间复杂性和社会 性的加强，从而产生出乘数效应。在运动经济与空间网络的空间智能度下，乘数 效应促进运动过程中心化集聚，导致城市空间网络内部中心的形成( 此时过程中 心性已附于网络句法轴线整合特征之中) 。在蕴含中心性的句法轴线和具有一般 整合能力的轴线共同整合作用下，空间网络沿轴线分布的对局部的吸引( 如商业、 零售、文娱设施等等) 和网络内部轴线之间的相关城市功能单元( 如居住与生产单 元等) 逐步形成发展，并随着网络结构变化而发生空间功能结构演变。因此，在 基于拓扑结构的空间句法理论框架下，城市空间自组织发展可以解析为空间网络 内部整合核的中心整合作用与非整合核轴线的一般整合作用。通过拓扑结构中心 性变化和一般轴线的整合能力变化，可以透视白组织机制作用下城市整体空间结 构的内在变化。 空间拓扑结构内在的逻辑不仅体现在网络内部中心性与整合作用，还体现在 局部空间与全局空间的结构关系上。当局部空间单元与全局空间内在构成逻辑形 成协同时，局部空间的社会运动能够迅速融入全局空间之中，从而促进局部空间 发展，形成智能空间。与之相反的是，当局部空间结构与全局空间结构不能协同 时，局部空间发展将受全局结构制约，该空问则为非智能空间。智能空间有利于 社会运动流的产生，促进空间对局部的吸引功能发挥，产生更大的乘数效应，使 得城市空间保持良性自组织发展。而非智能空间与全局结构难以协同，其内在运 动较为封闭，容易造成局部空间系统嫡增，运动经济因此而减弱，从而制约局部 空间系统的自组织发展。 硕士学位论文第二章空间句法概述 城市空间发展的双重组织作用在不同时空尺度下存在差异。在长远的历史时 期，城市空问发展可近似地模拟为漫长的系统自组织过程，短期的他组织作用也 可纳入城市复杂系统长期自组织过程的作用要素之中( 因为空间结构与结构的形 成是一个长期的历史过程，短期的他组织作用相对于城市形态的历史演变显得微 不足道) ，从而，在相应历史时期，城市空间发展可通过内在的自组织规律进行 模糊判断和预测。在快速城市网络化发展阶段，城市空问发展过程中的他组织作 用异常明显，如城市规划实施可能引导城市空间在短期内取得高速增长。但是， 在这一时期，以城市规划为核心的他组织机制作用也必须遵循城市空间内在的发 展规律( 因为其具有一定的历史过程稳定性) ，以提升城市规划的科学理性。在此 原理下，可以根据城市空间长期、复杂的自组织规律，对现有城市空间结构与城 市空间规划进行评价，并结合社会发展与生态文化价值加以判断，寻求短期城市 规划手段和方案的优化。继而通过双重组织机制作用合理引导城市空间发展。在 对理性的城市空间发展规律深入研究的基础上，本文着力探讨城市空间发展进程 中内在自组织规律与外界他组织干预之间的逻辑关系，借助拓扑空间演化的内在 规律引导城市规划行为的理性化，分析多重要素作用下城市规划对城市拓扑空间 系统自组织演变的干扰作用。并依此原理，进一步推测未来的城市空间发展。 2 6 空间分割 组构分析首先要把空间系统转化为节点及其相互连接组成的连接图，其中， 每个节点代表空间系统的一个组成单元。这种将整个空间系统划分为各组成单元 的过程称为空间分割。在空间句法中，将整体分割为局部的方法主要有三种：凸 面、轴线和视域。 2 6 1 轴线 1 4 硕i 学位论文第= 章空问句法概述 轴线即在空间中一点所能看到的最远距离，每条轴线代表沿维方向展丌的 一个局部。同时，沿轴线方向行进也是最经济、便捷的运动方式，所以用轴线可 以完成对空b j 的分割，以轴线去代表一个相对独立的子空间。空间句法规定，用 最少且最长的轴线覆盖整个空间系统，并且穿越每个凸面空m ，轴线就代表了它 穿越的这个空间的特征。然后可以将每条轴线抽象为个节点，用轴线彼此之间 的关系作为它们所代表的空白j 之间的关系。这些节点和它们的连接就可以转化为 前面所提到的连接图，可以分析该空问系统的组构，并计算各种空间句法变量。 轴线方法适用于建筑或者建筑群体比较密集的情况，譬如城市系统。轴线分 析也是对城市系统分析最常片j 的方法。通过轴线分割得到的轴线图是由最少数目 的最长直线组成，这一点保证了轴线图具有城市形态的代表性。 2 62 凸面 图23 凸面( 来源：坠韭坐堂盅星土生旦生q 型) 凸面源于数学中的概念，指的是在空间中的任意两点，将其连接后得到的直 线也处于该空问中，则该空f i i j 就足凸面空问。从认知的角度看，凸面就是可以在 其中透视，没有障碍的空间，也就是说在一l 面中的任意一点，都能看到整个的凸 面空间。 空间句法规定，用最少且最大的凸面覆盖整个空间系统，然后将每个凸面空 问作为一个节点，这些节点之间的连接关系就构成了该空间系统的组构。然后这 些节点和连接组成的连接图，可以用于去分析该空间系统的组构，并且可以计算 和分析各种空闻句法变量。 凸面方法适合对开空问呈现非线性的情况，但是山于实际分割很难保证分割 的唯性，所以这种方法对于城市系统而占不是很适用的方法。而这种方法对于 建筑或建筑群内部的房阻】或者走道的粕局却很适用。 砸学位论立 第乖空问柚浊概述 2 63 视域 图2 - 4 视域( 来源：业业韭盟睦且卫坠! 型 简单地说，视域就是从空间中某点所能看到的区域。视域本是个三维的概念， 而通常所说的视域是二维的，指的是视点在其所处水平面上的口f 见范围。用视域 方法进行空间分割，首先要在空间系统中选择定数量的特征点，这些特征点一 般选取道路交叉r n 和转折点的中一t l , 作为特征点，凼为这些地方处于空间转换上的 临界处，有着重要的代表意义。其次，要计算出每个点的视域，然后再根据得到 的这些视域之间的交接关系将其转化为连接图，并计算每个视域的句法变量。 27 轴线分析 空间句法昂初源于人们尝试对城市空删的演化和发展的理解，用来去分析城 市空问的一些行为特征。轴线分析是空制句法中最早的分析城市空问网络结构的 方法。轴线用束表示在某个方向上连续的运动和可视性，所咀在一个维城市空 问中，町以用最长的可以透视的直线去表示各个连通的子审问。近年来轴线分 析被广泛应用于解决城市系统的许多问题，例如，预测行人的趋势、交通工具的 流量、犯罪分析和智能路径发现等等。系列的轴线彼此之间相交，并覆盖了整 个的网络系统，那么这些轴线就组成了轴线图。按照h ，1 1 i e r 最早的定义，轴线 图包括了最少数目的最k 轴线。从人们空问认知角度而言，町以把轴线作为一个 可以感知的足够小的狭长空间。通过轴线去代表个城市空间中备个猿妊的子空 间，这样整个城市空间就可以由有限条轴线所代表，并可以分析各个子空间相互 的笑系。轴线图主要起源于对城市空间进行的“凸面罔”的分割，所谓“凸面图” 硕士学位论文 第二章卒间句法概述 就是用最少数目的最大凸面空间覆盖整个地区，轴线实际上就是对那些凸面空间 的代表。绘制轴线图的一般方法如下：首先，找到空间系统中最长的轴线，然后， 再绘制出次长的轴线，依次绘制，直到绘制得到的轴线能够将整个空间系统覆盖。 图2 5 是一个解释轴线分析具体方法的图例。其中最左边的图是一个假想的 虚拟城市空间系统。对这个城市空间进行轴线分析，首先可以看出，线l 所在的 子空间能画出最长的轴线，其次是线6 线5 等等，直到得到的轴线将所有的城市 图2 - 5 轴线分析过程( 来源：垒! ! 匹z z i 些g 曼：丛i 堕婪：璺塑z ) 空间都覆盖，那么就得到了该城市空间的轴线图( 中问的) 。在得到了该城市空 间的轴线图后，就可以根据轴线间的邻接关系，得到该城市空间的连接图( 最右 的) 。 2 8 句法变量分析 基于前面介绍的空间分析方法，空间句法可以导出相应的连接图，即把分割 的每一部分作为图的节点，节点之间的连接关系取决于它们之间是否相交或相 连。根据上述连接图中节点间的关系，可以得出它们的各种句法变量，并用来分 析城市空间系统的结构。这些句法变量主要包括连接值、控制值、深度值、整合 度和智能值等等。 2 8 1 连接值( c o n n e c ti vi t yv aiu e ) 系统中与单元空间i 邻交的其他单元空间的数目就是该单元空间的连接值。 在实际空间系统中，空间的连接值越高，则表示其空间渗透性越好。其表达式为： c ，= r ，l 公式( 2 - 1 ) 其中， ，为城市空间系统中的单元空间i 和单元空间1 之间的关系，两者 若是相邻连接的，则两空间单元的r 为1 ，否则为0 。 2 8 2 控制值( c e n t r ei v aiu 8 ) 1 7 硕j ：学位论文第一二章空间句法概述 控制值是指与一个空间系统中某一单元空间i 直接相连的所有单元空间的 连接值的倒数之和。从字面上的意思看，它表征了该单元空间对与它直接相连的 单元空间的控制程度，反映了该空间对其周围空间的影响程度。其表达式为： c t r l 。= 六 公式( 2 - 2 ) j 2 il j 2 8 3 深度值( d e p t hv aiu e ) 深度值指在一个空间系统中某一单元空间i 到其他空间的最小连接数。深度 值是一个非尺度距离变量，而且也不是一个固定的量，随着观察者在城市中视点 的不同、视距的由近及远、步距离的由小变大，深度值都将发生变化。设空间上 一点到其他任一点的最短步距离为的d ( d 为整数) ，最小为l ，最大的最短步距离 为s ，最短步距离的结点数为州d ，则深度值可表示为： d r = dx 虬 公式( 2 3 ) 这里，l d s ，当d = l 时，表示与指定结点直接相连的结点数，此深度值为一 步深度值，即为连接值；当步距离d 逐渐增大时，深度值也逐渐增大，此阶段的 深度值均为局部深度值( 1 0 c a ld e p t h ) ；当d 达到最大值s 时，此时的深度值即 为全局深度值( g l o a ld e p t h ) ，深度值不是一个独立的形态变量，而是计算空间结 构整合度的中间变量在具体应用时，常用平均深度值d 这一指标， 一d x n d d ，= 尘 一 公式( 2 4 ) 式中，当d s 时，d 为局部平均深度值；当d = s 时，d 为全局平均深度值。 i t i 是考察空间系统的结点个数，m - 1 反映了在考察的结点中最多有m - 1 个结点 与指定结点相连。 2 8 4 整合度( i n t e g r a t i o r lv a ll i e ) 整合度反映了一个单元空间与系统中所有其他空间的集聚或离散程度。当一 个空间系统是集成的或集聚的时，则该系统中所有单元空间相距较近，彼此之间 很少有障碍物影响它们的联系；反之，则系统中单元空间相距较远，彼此之间有 较多的障碍物影响它们的联系。整合度的计算是通过相对不对称值( r e l a t i v e a s y m m e t r y ，简称：1 ) 和实际相对不对称值( r e a lr e l a t i v ea s y m m e t r y ，简称： r a r , ) 来表述的，r a r , 是随平均深度值的增加而增加的，深度值与空间智能度 呈反比关系，由此可见，1 瓜，与空间智能度的思想正好相反，因此在实际应用中 采用m 的倒数表示整合度，其综合表达式如下， 驴蕊l = 惫= 2 m 1 0 9 2 ( ( ( ， + 2 ) 3 ) 一1 ) + 1 】) ( 朋一1 ) ( 坍一2 ) 2 1 d - 1 i ( 棚一2 ) 1 8 ：竺：坚兰竺：! ( m - 1 ) l d - 1 l 公式( 2 - 5 ) 硕士学位论文第二章空间句法概述 其中，m 为城市系统中单元空问的个数，瓦为r a t 在对朋冠进行标准化处理 时的标准值( i = 1 ，2 ，m ) 。 m 和m k 表述了从一个单元空间平均通过几步可以到达城市系统中的其 他任何一个空间。由公式( 2 - 5 ) 得出整合度与平均深度值之间存在反比关系。实 质上整合度的概念表达了空间智能度的一种度量。对应于局部深度值和全局深度 值，则相应地有局部整合度和全局整合度，局部整合度考虑的是与研究对象直接 相交的单元空间和几步距离远相连的单元空间的集聚程度；而全局整合度则考察 的范围是研究对象到城市系统中最远步距离的单元空间的整体聚集或离散程度。 值得一提的是，整合度是一个相对值，对一个轴线地图而言，值的高低表示 整合度高低，但对不同的轴线图而言，该值并不具有绝对意义。换句话讲，不能 够根据整合度值来比较不同轴线图上的轴线整合度，因为两轴线图的轴线数不一 样。j 阻和j 跗墨试图通过修正的整合度来消除线数不一的影响，但是研究表明修 正后的删，和删r 仍不具有绝对意义。 2 9 空间句法的主要应用 空间句法从其产生之日起，在城市空间结构分析方面取得了突破性的进展。 从空间句法的实际应用情况来看，近年来，它在城市公共空间设计，商业零售业 设施规划，办公科教、文卫等公共设施设计，城市规划以及交通和安全设计等方 面得到比较成功的应用。在已有的研究中，空间句法通常的分析思路是：通过组 构分析所显示的空间差异与空间中各种其他要素( 包括运动、行为、社会、文化 等) 的分布进行比较，寻找某种对应或背离的关系，然后在更广泛的视野中总结 规律，探寻原因，从而形成各种新的概念。目前主要的应用概念有以下几种。 2 9 1 自然运动 ( 1 ) 概念 研究者对建筑和城市空间的大量案例进行组构分析，然后与实际观察到的活 动作比较，在剔除了各种干扰因素后，发现空间组构与空间中的活动，尤其是非 正式的活动，有着明显的对应关系。例如，虽然人们出行总是各有不同的起点和 目标，但若没有特别的吸引目标，且排除了路况等因素的干扰，则在大多数城市 案例中，整合度和可理解度较高的地方，往往具有较多的人流和车流。如图2 6 所示为泰特美术馆的整合度与人流量统计的比较，可以看到，两者的相关度达到 了0 6 7 5 。( 空间句法研究中，如果相关度超过0 5 ，则认为两者具有较强的相关 性。) 因此希列尔指出，城市的格网结构，即组构，决定了运动密度的不同分布。 1 9 觑l 学位论文 鹅章卒问句法概述 “自然运动”就是指在辞条路线上由城市格网本身决定的运动的分和 图2 - 6 泰特美术馆的实际人流统计与空间集成度的相关性( 来源：h i l l l e r ，2 0 0 3 b ) “自然运动”是空间组构分析最基本的应用概念。运用这一概念，可明晰实 体改变通过其空间组构对运动结构的微妙影响，更好地预测人们在空间中看似复 杂和随机的聚集状态，从而有力地指导设计实践。关于空问句法对人流预测的应 _ 蚪j 案例很多( 例如城市案例：伦敦中心区) ，赴此就不具体列举了。f 面以一个 实例米说明如何运用“自然运动”的概念，束澄清实体的微小改变对“场运动结 构的影响，既而对实体设计作出评价。 ( 2 ) 实例 图2 7 维也纳新市场广场( 来源a z i = z a d e h ，2 i ) 0 3 g。os：|i；一