中国新区规划的空间形态与尺度肌理研究Word文档格式.docx

1、空间形态；空间分析；大数据；城市设计；城市形态 国家自然科学基金（51278114，51578128），江苏省建设厅课题（js2001jh10），东南大学建筑学院，国家和建筑遗产保护教育部重点实验室共同资助 作者： 杨俊宴，东南大学建筑学院教授，博导；中国城市规划学会学术工作委员会委员。yjy-2吴浩，东南大学建筑学院，硕士研究生金探花，东南大学建筑学院，硕士研究生 1 中国新区空间发展的历史与趋势 中国城镇化是20 世纪以来人类的重大事件。和以往的国际城镇化历程相比，世纪之交的中国城镇化具有两个新的特点：一是其发生在具有五千年文明史且有着传统高密度人口聚集的东方大陆上；二是它发生在工业文明和

2、后工业文明时代多种问题与机遇并生的新挑战中。19782015 年间，中国城镇化率提高了38%。在这样的快速城镇化进程中，新区作为改革开放以来中国城市空间发展的重要战略平台，对支撑和引领城市空间发展起到了重要作用。尤其是1990 年代至今，综合性的新区逐渐作为城市空间扩张的主要形式，是中国城镇化进程的重要支撑和空间载体。就国家级新区而言，2010 年之前近20 年只批准了3 个，即上海浦东新区（1992年）、天津滨海新区（2006 年）和重庆两江新区（2010 年）；而2010 年以后共批准了15 个。中国的新城建设逐渐进入了以综合性国家级新区为引领，各省市级新区为补充，各类特色园区多方向发展的

3、由沿海向内陆逐步展开的多层次、多类型的新城新区体系的时代。 当下的中国新区不再仅仅作为城市经济发展的重要增长极，而是成为新时期城市各类活动的空间载体。新区的空间形态深刻地影响着新区中居民的生活方式，对城市未来的发展潜力也起到了重要的决定作用。然而，目前的新区规划建设在疏解人口与产业、促进功能互补、遏制蔓延式发展等诸多方面带来提升的同时，也存在各种弊端：在土地利用方面，土地低效开发、空间利用效率不高等现象较为普遍，投入大量资金所建的新城变成“空城”；在空间布局方面，主体功能定位不清、空间布局紊乱、尺度过大导致步行不友好；在规划理念方面，教条化现象严重，以通用标准组建新城新区的方式较多。这些都导致

4、新区空间缺乏特色和个性，空间形态上的雷同现象也较为明显。 国内学者对于城市新区的研究经历了从对新区产业功能和土地经济等研究到整体格局和发展机制的研究，再到新区具体规划问题探讨的过程，如今对于新区内部空间形态测度的关注也逐渐增多。朱孟珏、周春山探讨了我国改革开放以来新区开发的演变进程，并从空间扩展方式、产业功能更新、空间关系演进、管理机制更替等四个方面论述了新区的演变特征1 ；彭建、魏海等根据现有国家级新区分布格局，以中国现有的23 个大城市群为评价对象，构建了国家级新区区位选择的评估框架和评价指标体系2 ；赵雲泰、张晓玲对国家级新区规划控制面积、规划人口、管理模式等信息进行统计与比较，揭示新区

5、建设土地利用和管理问题3 ；卢锐、朱喜钢针对三个新区规划，综合相对区位、空间形态和城市功能三个因素，构建新区规划空间的紧凑测度体系4。以往的研究在取得较多成果的同时，也存在以下方面的不足：一是脱离空间，既往研究主要针对中国新区在区域以及经济发展中的作用展开，缺乏对新区本体空间形态的研究；二是以定性研究为主，缺乏系统的数字化分析方法和定量解析；三是样本局限，既往的研究通常针对单个新区的空间形态，缺乏从整体层面对国家级新区空间形态进行统筹思考。 本文从新区空间形态和尺度肌理的角度展开研究，综合运用空间原型分析法、肌理测度、图底关系等定量、定性空间分析法对样本新区的空间原型、路网形态、街坊尺度和建筑

6、肌理等四个维度进行分析，力图寻找新区空间形态的影响机制，构建中国新区空间形态与尺度肌理的基本择优模型，并通过空间形态特征的理论总结，为当前中国新区空间规划中所存在的问题提出优化策略。 2 研究对象与研究方法 2.1 研究对象与数据来源 （1）研究对象的确定 国家级新区作为探索中国城市生长和转型的标杆，在中国的新区体系中占据很高的地位。因此，以国家级新区为研究对象样本，具有很强的代表性和可借鉴性。通过采集14 个典型国家级新区的相关数据，以基础空间信息、规划相关资料等为基础数据，进一步归纳分析得出新区空间结构、路网形态、街坊布局、建筑肌理的空间矢量数据。 （2）样本数据的采集与处理 本文旨在定量

7、分析我国国家级新区的空间形态与尺度肌理，需建立新区矢量数据库，通过基于多源大数据的基础数据实时采集方法，使用谷地、Openstreet Map 等软件和网站后台数据，对各新区的道路、建筑、绿地信息进行实时抓取，获取道路中心线、街区轮廓线、绿地红线等矢量数据。在此基础上，对照规划资料进行数据修正，构建初步矢量数据并录入ArcGIS 中形成空间矢量数据信息系统。鉴于新区空间数据的复杂性和多面性，本研究使用基于多层空间分析法的数据分步处理方法，利用ArcGIS 等空间分析工具对各类矢量数据进行分层解析。为了便于样本案例之间进行横向对比，通过标准化处理得到不同新区在用地效率、紧凑度、破碎度等各项指标的

8、分值。为了便于样本案例之间各项指标进行纵向对比，通过SPSS 统计学软件对指标分值进行聚类分析完成数据的二次加工，以此获取不同指标间的内在联系。 2.2 典型新区特征综述 我国的第一个国家级新区成立于1992 年，经过24 年的发展，目前共成立了18 个国家级新区（图1），形成了由沿海向内陆逐步扩散的总体分布态势。本文采集的14 个国家级新区的规划面积在482 km22 299 km2 范围内波动，它们都在各自所属地区承载着经济增长、空间拓展的重要作用（表1）。 2.3 空间分析方法 通过空间测度方法对新区样本的空间形态、街坊、路网等进行定量分析，理性剖析新区的空间格局、建筑肌理、路网形态等内

9、容。具体指标的选取包括反映空间形态的边界紧凑度、外围用地的破碎度；反映街坊肌理的平均尺度、街坊的形状指数、肌理尺度的离散情况；反映路网形态的道路密度、交叉口密度以及冲突交叉点比例，形成33 的测定分析矩阵。通用指标包括：建成比例（建设面积/ 行政面积）、平均尺度（建设地块的平均值）、道路密度（单位面积1 km2区域内的道路长度）、交叉口密度（单位面积1 km2 区域内的道路交叉口数），以及冲突交叉点比例（丁字路口占总交叉口的比例）。特殊指标包括：边界的分形维数反映新区建设区域的紧凑度；外部斑块的离散程度反映新区建设区域的破碎度；街坊地块的离散程度反映新区中街坊尺度波动的剧烈程度；街坊平均的形状

10、指数反映新区街坊的规整程度。 （1）分形维数 城市外部边界的分形维数公式为： 其中，F 表示城市空间的分形维数；l 表示一定长度规模下被研究城市空间的周长；a 表示城市空间的面积。分形维数值F 分布在12 之间，越接近2 表明该城市越呈紧凑型发展模式；F 越接近1，则表明城市越呈松散发展模式，蔓延程度越大。 （2）破碎度 外部斑块的离散程度公式为： 其中，F 表示外部斑块的离散程度，x 表示新区的外部用地块，n 表示外部用地块的个数。 （3）街坊形状指数 平均街坊的形状指数公式为： 其中，BCI 是城市用地的形状指数，A 为街坊的平均面积，P 为街坊的平均周长。 BCI 的值一般在01 之间，

11、其值越大，形状越规整，越接近于1，形态越接近于圆形；反之，形状越不规则。 3 中国新区的形态与肌理解析 从几何拓扑关系入手，将国家级新区的空间形态解构为以下四个构成要素：边界、网格、尺度、肌理。其中，边界代表新区的用地轮廓以及建设用地的边缘形态，通过建成比例、紧凑度和破碎度三个指标进行测度；网格是构成城市空间形态的基本骨架，指新区中具备通行能力的街道、铁路、公路和河流等线性要素组成的综合网络，通过相对道路密度、交叉口密度、联结方式等指标进行评价；尺度是界定街区的大小和形态关系的标准，通过街区平均尺度、街区轮廓形状指数等指标进行测度；肌理表示街坊中建筑的布局形式与分布密度，通过建筑与街区的图底关

12、系来进行认知（表2）。 3.1 空间形态原型测度 城市的空间形态往往受到其所在自然本底的特征影响，要想对新区的空间形态有较为完整的认知，需要从周边环境入手在较大尺度上研究其空间原型，即通过三项指标（建成比例、紧凑度、破碎度）逐步展开新区空间形态原型的测度。通过对14 个样本新区的测度发现：总的来说国家级新区基本遵循中等建成比例、高紧凑度、低破碎度的空间特征。具体而言，从建成比例来看，样本新区呈现纺锤形，中等建成比例（40%60%）占大部分；从紧凑度来看，样本新区呈现倒金字塔型，紧凑度1.01.3 的国家级新区占大多数；从斑块用地破碎度来看，样本新区呈现金字塔形，破碎度在1.21.4之间的新区占

13、样本总量的大部分（表3）。 新区所处的自然地理环境、外围轮廓形态以及建设用地紧凑程度分别对测度新区空间原型的三项指标产生影响。新区所处的地形越复杂，新区外围轮廓越多变，各组团间距离越大，从而导致建成比例、紧凑度降低，破碎度升高。针对当前的样本案例，自然地理环境主要包括：平原、丘陵、山地、滨海四种亚类；外围轮廓可以归纳为组团、分散和蔓延三种亚类；建设用地紧凑程度主要分为破碎型和整合型两种亚类。对三类指标进行SPSS 聚类分析，寻求其内在联系进而得到国家级新区的五种聚类空间原型结构（图2），分别是：平原组团破碎型新区、丘陵组团整合型新区、山地组团破碎型新区、滨海分散破碎型新区和平原蔓延整合型新区。

14、 3.2 路网形态测度 交通体系承载了城市人口和物资的流动，对城市形态和结构的影响巨大。国家级新区的路网结构与相互联结方式决定新区的平面形式，同时也会影响新区演变方向，从而进一步改变新区轮廓。对于路网形态的测度（图3）主要分为两个部分：一是道路的整体空间形态，通过平均道路密度和交叉口密度两项指标反映，较高的路网密度和交叉口密度意味着密织的城市路网形态以及较高的交通可达性；二是道路的联结方式，通过道路交叉冲突点即丁字路口占所有交叉路口数量的比重这一指标测度，反映新区道路的节点形态和实际通行效率。 通过计算可以看出：国家级新区的道路密度和交叉口密度普遍偏低，仅东部沿海的个别新区如浦东新区、江北新区

15、、舟山群岛新区达到了较大的道路密度以及交叉口密度。通过SPSS 聚类分析得出影响平均道路通行性的因素与新区所在的地理区位有关：东部沿海发达地区的道路通行性较高，中西部欠发达地区的道路通行能力则较弱。对道路的冲突点测度则发现：兰州、滨海、江北、湘江、浦东等新区的冲突点比例较低；而滇中、福州、西海岸等新区的冲突点比例较高。通过聚类分析得出影响道路冲突点比例的因素与新区所在的地形特征有关：新区所在地形越趋于规整，非四岔路口的路口比例越高，道路冲突点的比例越低（表4）。 3.3 街区肌理测度 街区是由道路围合而成的平面空间，是具体体现城市功能的实际载体，有了街区的存在才能使城市形成明确的图像。使用街区平均尺度（图