空间句法在城乡规划中的应用实验报告.docx

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空间句法在城乡规划中的应用实验报告

1引言Introduction

1.1项目背景

达州市位于四川省的东北部，大巴山南麓。

北接陕西省汉中市、安康市，南邻四川省广安市，东连重庆市万州区、涪陵区，西抵四川省巴中市和南充市。

嘉陵江支流州河自东北向西南贯穿整个城区。

莲花湖片区位于达州市中心城区西北，北枕莲花湖（因此得名），东依凤凰山，南临西外马房坝，西与复兴组团隔白岩山遥遥相望。

基地内，中部有店子梁山体为制高点，东侧有塔石河顺路而下，西侧有万家河及其沿线形成的小型峡谷状自然景观，南边界有环城路与铁路横穿而过，总用地面积约4.7平方公里。

图1莲花湖片区区位示意图2高程分析与自然景观分布示意

1.2问题导向

上位控规已经基本确定了本区域的道路交通规划，基本上交通性步行空间网络已经确定。

在进一步城市的慢行系统设计中，添加了许多城市道路以外的步行空间，这里我们将需要把设计前后的步行空间网络进行比对，以检验设计的步行空间布局的相对合理性，并在分析的基础上提出合理的修改意见，并对下一步区域内功能的布局以及形态的设计进行指导。

1.3实验目标

运用空间句法的分析方法，结合步行空间的自身特征，初步探索出一种合理的分析步行空间网络的理性方法，比较设计前后步行空间网络的整合度，选择度，并以此为基础对步行空间网络进行价值评估。

1.4研究区域

本案研究区域即为莲花湖片区城市设计方案规划范围内的主要步行空间，通过对步行空间的精简与拓扑化抽象为轴线构成的片区步行空间网络。

研究区域北至莲花湖休闲风景区南部临湖步道，南至铁路站场北侧步行道，西至环城路步行道，东至塔石路步行道及凤凰山景区西部步行道。

需要说明的是，本次的空间网络仅仅包括莲花湖片区及周边车行、人行空间，因此与慢性系统相关的研究对象就是片区内的步行空间。

考虑到边界的强力分割，跨区域的人行交通量必然较小，可以忽略不计。

2方法Methods

本方案设计中，提出了六个空间设计理念：

南北双心、一站综合、城市峡谷、山水慢行、活力社区、绿色街道。

其中，与步行系统关联紧密的有4个：

一站综合是强调的中心商业步行空间；山水慢行强调的是景观性步道空间；活力社区强调了社区内步行活跃空间；绿色街道则主要是指慢行廊道。

由此可见本方案设计对慢行系统的重视程度，当然重视程度与设计效果并不完全正相关，因此需要从非常规设计思路的空间句法角度，将慢行空间网络的分析结果与设计意图进行比对研究。

2.1工作框架

整合度表示节点与整个系统内一定范围内节点联系的紧密程度，因此整合度高的空间，可达性也就越高；另一个重要的衡量指标为空间的选择度。

空间的选择度的意义是，某个空间的选择度越高，这个空间吸引交通穿过的潜力就越大。

整合度与选择度同样衡量了一个空间吸引交通到达的能力，因此通过对整合度与选择度的衡量计算与比对，可以对步行空间网络进行设计前后的比对以及其综合价值评估；

本次空间分析将设计前后的步行空间网络均进行空间句法的计算与分析，将得到的结果进行比对，检验设计成果是否合理，另外对设计后的步行空间网络进行功能价值以及景观价值的评估，结合整合度与选择度的评价，计算得出综合价值，对后续设计进行指导。

所使用的软件包括AutoCAD2014，UCLDepthMap10.14，MicrosoftExcel2013。

2.2操作步骤

1）绘制轴线图

图4以莲花湖片区控规为基底绘制设计前步行网络轴线

以设计前的片区控规为基底，绘制步行空间的轴线图。

在控规dwg文件中新建图层为“步行Axial”并设置为较醒目易于辨别的颜色。

在制作轴线的时候，轴线交接出应注意出头，但不能长于最短街道长度的1/4；并且轴线图对空间的概括要准确，尽量以最简洁的方法进行轴线的连接。

图5将绘制完成的轴线图层单独保存为dxf格式文件

为了能更精确的表达轴线所代表的为步行空间，在本次分析中，将较宽的、不允许行人直接横穿的主次干道抽象为两个方向的两条轴线，在路口及天桥处有垂直方向的轴线连接。

轴线图绘制完成后，将“步行Axial”图层复制，粘贴到新建的空白cad图形文件中，并保存为dxf格式的文件。

图6新建DepthMapWorkspace，通过ImportMap命令将dxf文件导入

2）导入图像生成空间模型

运行软件UCLDepthMap，点击菜单File->New，建立新的workspace；菜单Map->Import，选择在上一步中保存的dxf格式文件，即可看到workspace中出现无赋值的白色轴线。

点击菜单Map->ConvertDrawingMap，在下拉菜单中选择AxialMap，并点击OK，将CAD中绘制的轴线图转换为DepthMap可识别并进行计算的空间模型。

点击菜单Map->ConvertActiveMap，在下拉菜单中选择SegmentMap，并勾选中Retainoriginalmap以及Removeaxialstubslessthan25%oflinelength，将AxialMap转换为SegmentMap。

图7Map->ConvertDrawingMap将导入的图像转换为AxialMap

AxialMap的构成元素为轴线，即在CAD绘制中的一条直线，其代表意义可以为所表示道路的一段，另外还表示在该步行空间中的空间关系的一个拓扑深度，即一个Depth。

在空间句法的计算中，都是以Depth来作为空间关系计算的基本单位。

图8Map->ConvertActiveMap将Axial轴线图转换为SegmentMap

但仅仅使用轴线模型进行计算是不够的，具有一定的局限性。

在空间句法的轴线模型中，每个用来计算代表道路的要素都是由CAD中的一条直线来代表的，而实际情况中，同一条道路在不同的道路相交之后形成了不同的几个路段，这些路段在空间的使用中所是绝对不能当作同一个对象来处理的，因此轴线模型对空间关系的描述就不够具体了，需要使用线段模型，即SegmentMap来对不同的街道路段要素进行计算与分析。

因此需要将图形转换为AxialMap之后，继续转换成SegmentMap。

而在绘制的过程中因为要确保明确表示街道的连接关系，轴线相交的交点处轴线都是出头的，因此在转换时容易发生将出头的轴线端头当作一段城市道路来进行计算的情况，因此在转换时应按上文所述，去掉轴线交点的出头。

3）进行空间句法计算

图9Tools->Segment->RunAngularSegmentAnalysis进行SegmentAnalysis

选择菜单Tools->Segment->RunAngularSegmentAnalysis，勾选Includechoice，以及Includeweightedmeasures，并在下拉菜单中选择SegmentLength，点击OK，DepthMap即开始对SegmentMap，线段模型进行以线段长度为权重的角度分析。

在AngularSegmentAnalysis中，以角度重新定义了空间关系中的拓扑深度，即模型中被抽象为线段的空间关系中，以转过π/2的角度为一个角度的Depth，并结合线段长度的权重，所表达出的数据意义即为在不同长度的线段要素之间，形成不同的角度，所构成的空间关系的空间深度，因此以线段模型进行的角度分析所得到的数据结果所表达的空间关系更为精确，计算结果也就更有说服力。

图10查看T1024NodeCount复查轴线模型正确性

4）复查模型的正确性

在左下角参数选择栏中点击NodeCount，模型中所有线段显示为绿色，证明轴线模型所有轴线都有效连接，模型未出错，所进行的空间句法计算与分析是合理可信的。

在同一个空间结构体系中，轴线与轴线之间，不论是否直接连接，都应该是可达的，即不可能出现一两条轴线，与其相连的元素是个位数的。

因此如果导入的轴线为同一个系统，那么所有元素都是相连的，NodeCount这个值应该都是一样的，因此图像中线段全部显示为绿色则证明轴线图是正确的，其他参数的计算结果才是有意义的。

图11得到设计前步行网络的空间分析结果

5）查看计算结果并选择输出

计算完成并复查之后，即可在左侧参数选择栏点击需要查看的参数名称，在图像中即可查看该项参数在空间模型中的表达。

选择了所需的参数项目后，可按需要输出图像格式的结果，或者表格格式的计算结果。

输出计算结果后可根据各项参数的定义对计算结果进行分析，对所分析的空间模型进行评估与比较。

图12以设计总平为基底绘制设计后步行网络轴线

对于设计后的步行空间网络进行分析，以设计总平为基底绘制步行网络轴线。

大致绘制、导入、转换、计算、复查以及导出的操作步骤都与上文所述相同，仅对不同的操作步骤以及分析评估进行说明。

图13将绘制完成的轴线图层单独保存为dxf格式文件

图14新建DepthMapWorkspace，通过ImportMap命令将dxf文件导入

图15Map->ConvertDrawingMap将导入的图像转换为AxialMap

生成AxialMap之后需要使用Unlink命令将立交桥、隧道等不直接连接的步行空间进行分离。

图16Map->ConvertActiveMap将Axial轴线图转换为SegmentMap

图17Tools->Segment->RunAngularSegmentAnalysis进行SegmentAnalysis

在SegmentAnalysisOptions对话框中在RadiusType中点选Metric，填写n,400,800,1200，代表分别以全局、400m（步行5分钟）范围、800m（步行10分钟）范围、1200m（步行15分钟）范围进行计算。

图18查看T1024NodeCount复查轴线模型正确性

图19得到设计后步行网络的空间分析结果

6）对计算结果的分析与评估

在本案的分析当中涉及到对步行空间网络的综合价值进行评估。

采用分级赋值以及加权平均的算法。

在空间句法计算完成后，点击菜单Window->Table，新打开的窗口显示的为当前所选的参数项目下图像中的所有信息以数据表格的方式表现。

数据涵盖对象编号、对象坐标、对象长度、对象整合度、对象在不同范围内的整合度以及选择度等等参数。

通过Map->Export命令将数据表格导出，文件类型选择csv，即可得到能使用Excel打开的数据表格文件。

图20将轴线模型以csv表格形式导出

首先将由DepthMap计算所得的整合度以及选择度进行分级赋值并叠加后进一步分级。

将全部数据以全局整合度降序为规则排列，新建列为整合度分级，将所有整合度值由高到低平均分为6个数据段，分别赋值为5，4，3，2，1，0，得到新的数据列。

使用相同方法为全局选择度、400m选择度、800m选择度、1200m选择度进行排序并赋值，之后新建列为选择度分级，将所有选择度分级求平均值，再次从高到低分为6个数据段并赋值，得到新的数据列。

图21将需要综合考虑的值进行排序划分等级并以5分制赋分

图22将赋值后的csv文件导入到新建workspace中

图23对照Map与table，按照既定规则对步行网络进行功能价值与景观价值的评分

（一）

将为整合度、选择度分级并赋值之后的数据表格为另存为csv表格格式，使用Import命令将数据表格导入新建的Workspace，同时打开Window菜单下的Map和Table，单击Map中任意线段，即可在Table中看到对应的项目前面有勾选显示。

图24对照Map与table，按照既定规则对步行网络进行功能价值与景观价值的评分

（二）

在为要素的功能价值与景观价值进行赋值的操作中，首先要先确定赋值的基本规则。

在本方案的分析中，步行空间在不同的功能片区内的赋值规则如下：

中心商务区为5分；公园、社区商业中心、绿心、非中心的公建及商业为4分；高密度二类居住用地、片区内西部峡谷地带、宗教用地、中小学为3分；低密度的二类居住用地、文理学院、植物园为2分；一类居住用地、市政用地为1分。

道路较宽时，步行路线为两条，赋值考虑轴线较近一侧的功能；道路较窄时，步行路线为一条，赋值考虑轴线两侧地块功能，按规则取两侧功能赋值的中间值。

步行空间在不同的景观要素影响下赋值的规则如下：

片区内西部峡谷地带内部的步行道路统一考虑为5分；居住区内部临近中心绿地道路为2分，其他为1分；沿城市道路有较大绿化的人行道为2分，沿街绿化内部的纯步行道路为3分；过街天桥为1分。

图25将评分后的csv文件导入新建workspace中

图26新建column，定义为综合评价

图27为新建column定义算法，将设计要素加权求和

图28得到步行网络的综合价值评估

将赋值完成的数据表格另存为csv格式文件，导入新建的DepthMapWorkspace，点击NewColumn新建参数项目，用于计算综合价值。

右击新建的参数项目选择Edit，在右侧的数据栏里点选之前一步分级赋值后的整合度以及选择度，并选择新导入的功能价值与景观价值赋值，将四者数据值求和并平均即为新的参数算法。

点击OK之后得到综合价值评估的图表。

3结果Results

图29设计前步行网络整合度图30设计后步行网络整合度

由计算结果的数据表格可以求得，设计前步行网络整合度的平均值约为132.8627，而设计后步行网络的整合度平均值为241.3417；可以看出设计后的步行空间网络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，从而提高了城市居民出行的便利程度。

图31R400m选择度图32R800m选择度图33R1200m选择度

由分析结果可以看出，步行空间网络的自明度较高，人们通过对局部空间的感知可以很好地理解并把握总体空间的特征。

也可以说慢行空间总体性强、结构清晰，局部与整体的关系和谐。

结合三个不同的步行距离的步行空间网络选择度分析可以看到，有一些十字路口人行道选择度较高，应该着重设计过街人行设施，避免人、车交通互相影响；在城市交通道路两侧，选择度较高的区域，适宜设置公交站点并精心栽植遮阴树木等；在居住区选择度较高的路径，适宜设置公共服务设施；在商业区选择度较高的路径，适宜设置广场等，公共活动场所；在小峡谷选择度较高的路径，适宜营造优美舒适的景观休憩环境与康体设施等；

图34步行网络全局整合度图35步行网络全局选择度

图36步行网络功能价值评估图37步行网络景观价值评估

图38步行网络综合价值评估

通过对路段的价值评估反映地块的价值，从而有利于指导城市设计的重点地块设计与控制。

对路段的整合度、选择度、功能价值和景观价值进行叠加，得到路段的综合价值。

即将土地的属性投射到步行空间网络上。

4结论Conclusions

从全局整合度来看，拓扑可达性最好的空间在中心区域，尤其是金龙大道中段及其东侧，这与“一站综合”的位置一致，这个区域还包括了纵向贯穿整个商务中心的纯步行街。

片区内西部峡谷内的慢行网络全局整合度整体偏低，这主要是因为该地区地形复杂，道路网络顺应地势，步行网络呈自然蜿蜒状，空间转折较多，句法深度较大。

可以将全局整合度与选择度分别分成两个部分来看：

中心区与非中心区。

在中心区，主次干道的局部整合度都比较高，这主要是因为主次干道比较顺直，与周边连通性较好。

其它局部整合度较高的空间与周边的连通性也都比较强。

在非中心区，局部整合度较高的空间比较稀少。

地块南部，一条横向的城市支路是这个区域的空间拓扑中心，恰好串联了设计“活力社区”概念下的社区中心。

从空间句法分析而言，整合度与选择度较高空间的交叠处应该是设置社区中心的最佳位置，但是社区中心的位置与分析所得的位置有一些偏差。

5讨论Discussion

为了进一步评价设计中的步行空间网络，仍需基于步行系统规划的相关理论，结合方案的步行空间结构特征，对步行核心区与步行廊道进行分析。

研究区的主要步行核心区是“一站综合”，从空间句法分析来看，综合体的设置位置比较合理。

本片区的次要步行核心是社区中心，这些社区中心的设置位置与空间句法分析结果不太符合，一方面是步行空间网络存在着问题，一方面是设置位置有待修正。

空间句法的选择度分析结果，与步行廊道的设置相关性不大，尤其是山水慢行空间。

这说明人们在空间网络中活动，进入山水慢行空间的主要动力将仅仅是优美景色的吸引，而缺少空间布局的有力引导与推动。

空间句法分析方法还在不断地发展与完善，其应用领域也在不断扩大，在本方案的研究分析过程中，基于空间句法的空间网络分析逻辑，可以以此为基础建立一种适用于步行空间网络的分析方法。

无论是步行空间的分割方式还是空间网络的分析逻辑都基于许多现有的研究成果，所以从理论上这个方法是合理可行的。

更多的实践检验还需要不断进行。

在空间网络研究方面，空间句法仍是极少数被广泛证明具有巨大价值的空间量化分析方法。

我们要科学合理的使用它，就需要潜心研究分析过程的改进，而不是单方面对结果的苛求。

在本方案的分析过程中，对于价值评估的分级以及赋值的标准制定，缺少准确客观的依据可循，且对于数据分级的数量分配比例也有待进一步考虑。