欄目介紹

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“福利日”是規(guī)劃研學(xué)社推出的一個特色專欄，每周周三發(fā)布，每期為讀者講解一個知識點或傳授一個技能，或放送相應(yīng)考研福利包。技能福利日旨在為同學(xué)們介紹規(guī)劃技術(shù)方面的實用小技能。

本期的技能福利日主題為：簡介空間句法及其在城市研究中的應(yīng)用。

本期主持人：華南理工大學(xué)M學(xué)姐

空間句法是一種

由建筑師開發(fā)出來的描述和分析空間的數(shù)學(xué)方法。

空間句法的基本結(jié)論：

空間本身不重要，重要的是空間之間的關(guān)系。

空間句法用了拓撲學(xué)的方法，來研究空間之間的關(guān)系。拓撲學(xué)就是是研究幾何圖形或空間在連續(xù)改變形狀后還能保持不變的一些性質(zhì)的學(xué)科。它只考慮物體間的位置關(guān)系而不考慮它們的形狀和大小。

空間句法有哪些應(yīng)用場景呢？我們可以用空間句法分析城市道路的空間可達性，進而分析可達性所產(chǎn)出的一系列相關(guān)研究。例如商業(yè)設(shè)施的分布與空間可達性之間的關(guān)系、城市交通網(wǎng)絡(luò)特征研究、傳統(tǒng)村落空間形態(tài)認知、地鐵可達性評價分析等等。同時，空間句法本身是社會網(wǎng)絡(luò)分析的方法之一，遵循“空間結(jié)構(gòu)-空間認知-交通流動-用地模式-社會經(jīng)濟”的分析范式，在城市設(shè)計、空間評估、交通流量預(yù)測、城市功能分析等方面應(yīng)用廣泛?？梢哉f，下到建筑研究，上到區(qū)域研究，空間句法都有廣泛應(yīng)用。depthmap是空間句法研究中最常用的軟件，本文以depthmap為例介紹其主要應(yīng)用場景：

一.空間句法如何跟城市的路網(wǎng)產(chǎn)生聯(lián)系

把空間系統(tǒng)的GPS坐標的信息丟掉，只考察其拓撲學(xué)意義上的連接關(guān)系的話，可以把拓撲圖重繪成許多種狀態(tài)，稱為“空間重映射”，這就相當(dāng)于將城市的道路簡化成一根根的線段進行分析。在許多情況下，并不需要將全系統(tǒng)都納入研究范圍，而只關(guān)心距離中心空間一定范圍以內(nèi)的情況，那么做了空間重映射以后，就比較簡單直觀了。在空間句法的討論中，經(jīng)?？梢月牭健鞍霃?3”、“半徑 n”的說法，意思就是多少多少步數(shù)以外的，不參與計算。半徑 n 表示不限定步數(shù)，全系統(tǒng)都參與進來。

二.我們根據(jù)什么樣子的規(guī)律來建立城市的拓撲模型呢？

在 CAD 當(dāng)中手工繪制這個軸線圖，有兩個要求：?1. 交接處要稍微出頭2. 對于空間的概括要準確
在手繪的時候，一定要遵循“出頭”的原則。因為，軸線圖經(jīng)常會發(fā)生微調(diào)，在 CAD 當(dāng)中，一個線段，端點稍微移動一下位置，與這條線相交的其他的線，可能就脫開了。不注意的話，會造成連接關(guān)系的丟失。

面對一條 S 形的街道，如何用軸線圖來概括它呢？采用最長且最少的軸線圖的思想。

當(dāng)然，有的時候，空間界面的邊界，是個圓肚皮，從哪個位置相切，可以變的。軸線的位置，可以根據(jù)與它相連的空間的狀態(tài)，進行微調(diào)。

先有了一個軸線圖的狀態(tài)，然后可以進行微調(diào)，讓軸線盡量延伸得遠，同時，與空間邊界的相切關(guān)系要正確，有的時候，稍微偏離空間邊界，割到地塊里面去一些，這不要緊。只是割進去的程度不要太離譜就行了。軸線割進去太多，可能就需要將其切分成幾段了。

除了曲線的街道的麻煩，還有道路的交叉口、立交橋一類的問題，比較麻煩。我們來羅列一下集中復(fù)雜情況的處理方法。

1.平交的交通轉(zhuǎn)盤：交通轉(zhuǎn)盤的情況，是所有道路都連接在轉(zhuǎn)盤上，所有流量都在里面繞一下，繞到自己要的那個出口，再繞出去。按照繪制軸線圖的簡單規(guī)則，大概可以按如下方式來處理：

上圖中的這種處理方式，也就是認為，兩條街在拓撲關(guān)系上不是直接相連，而是要通過交通轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)折一下，拓撲關(guān)系上要增加一步，至多兩步。
2.不規(guī)則的交通轉(zhuǎn)盤：古城的城門處，出現(xiàn)了長方形的轉(zhuǎn)盤，如下圖所示，怎么處理呢？

上圖中的這個交通轉(zhuǎn)盤，按照上圖給出的軸線圖這樣處理，并不合適?？疾?a 與 b 的拓撲距離，軟件當(dāng)中是按最短拓撲步數(shù)來計算的，按照箭頭的走向，軟件認為 a 與 b 相距 4 步。實際的交通狀況，是按照逆時針的方向轉(zhuǎn)的，那樣 a 與 b 的距離就更多了。而這個交通轉(zhuǎn)盤，除了解決交通流量的問題，并無其他城市功能活動發(fā)生。所以，我們可以將軸線圖調(diào)整成下圖這樣?對于交通轉(zhuǎn)盤，如果不這樣簡化，而堅持要用眾多的斷軸線去拼圓弧，是什么后果呢？我們假設(shè)一個更加夸張一點兒的情況。如下圖所示。

3.帶立交的轉(zhuǎn)盤在西安的朱雀路環(huán)島，出現(xiàn)了如下圖所示的情況。如何用軸線圖去概括呢？其實，這個立交的情況就是水平方向是一根軸線直接拉通的，而豎直方向是需要通過交通環(huán)島轉(zhuǎn)折的。高架系統(tǒng)并不是封閉的，沿著高架走一段，就有出口，所以在軸線模型的處理上，就用單線就行。

4.隔離的高架系統(tǒng)有的大城市中，高架系統(tǒng)在城市當(dāng)中隔離起來，走了很遠都沒有出入口。而在高架系統(tǒng)的下面，普通的城市道路互相聯(lián)系，密度也很高。在平面圖上，兩者又重疊在一起，該如何處理呢？參見下圖。

在建模的時候，為了將來操作的方便，可以分別建模。地面層的軸線，就按照一般的建模規(guī)則，畫出來，而上部的高架系統(tǒng)，軸線圖就整體偏移一個距離。保持上下兩層各自的拓撲關(guān)系，在各自的子系統(tǒng)內(nèi)部是正確的，就行了。將來，到了 DepthMapX 當(dāng)中，再用 unlink命令，將兩者分開就行了。參見下圖。

5.地鐵等交通系統(tǒng)的處理在考察地面交通的時候，只關(guān)心車行系統(tǒng)的時候，按照道路的情況建模就行，地鐵的事兒可以甩開不要。但是要研究人的出行的時候，研究人的消費行為的時候，研究城市當(dāng)中的功能分布的時候，就要考慮了。越是大容量的、快速的交通系統(tǒng)，在宏觀上，就越能夠?qū)θ肆魑锪鳟a(chǎn)生拉伸作用。地鐵這樣的系統(tǒng)，因為是高度專用的，出入口都是專用的，所以在建模的時候，甚至可以把軸線模型都省了，直接用 Link 命令，將地鐵口附近的路面連起來就行了。參見下圖。

如何劃分研究范圍：

1.以環(huán)城高速作為邊界；2. 在目標區(qū)域外圍，設(shè)置一個足夠大的緩沖區(qū)。環(huán)城高速、護城河、鐵路線等，對于城市往往產(chǎn)生生硬的割裂作用，從衛(wèi)星圖上看，建成區(qū)在這附近，往往有生硬的邊界。通過直觀的感受，去找那些硬的邊界，從而確定研究范圍，進行軸線建模和分析，是有合理性的。

三.軸線模型的計算與分析

軸線模型建好以后，可以導(dǎo)入到 DepthMapX 當(dāng)中來，先驗證一下正確性。大部分情況下，軸線模型都會存在瑕疵，比如一兩條軸線與其他所有的軸線都不相交，或者 unlink 的地方忘了 unlink，等等，總會有這些麻煩。從 CAD 當(dāng)中，將軸線圖勾出來，導(dǎo)出為 dxf 格式的文件。到了 DepthMapX 當(dāng)中以后，Ctrl+N 創(chuàng)立一個新的工作空間，Ctrl+ I 導(dǎo)入準備好的文件。接下去，通過 DepthMapX 當(dāng)中的下拉菜單， Map → Convert Drawing Map，彈出對話框。在對話框中選擇 Axial Map，生成一個新的軸線圖的圖層。如下圖所示。

從下拉菜單當(dāng)中選擇， Tools →Axial / Convex / Pesh → Run Graph Analysis ，彈出對話框。如下圖所示。

在所有情況下，都是這么設(shè)置。讀者直接將這個對話框的情況記住就行了。最上面，輸入半徑，輸入 n，然后三五七九，中間用逗號隔開，表示空間重映射以后，以這些拓撲步數(shù)為半徑，截取局部的拓撲結(jié)構(gòu)出來，進行計算。一共四個方框可以打勾，前三個打上勾，表示計算的中間過程保留，會在參數(shù)選擇欄那里，出現(xiàn)一些東西，將來可以查看。最下面這個方框，打上勾，表示以什么什么為權(quán)重，進行計算結(jié)果的修正。所有的情況下，我們都選擇用軸線長度進行權(quán)重。
先要通過檢查 Node Count 這個參數(shù)，驗證一下軸線模型的正確性。

全部都是綠色的就說明模型是沒有問題的。一旦出現(xiàn)了一片紅色，中間夾雜著幾個藍色的線條，我們就知道模型有斷開的地方。把這些細小的藍色的線頭找到，在 CAD 中，將軸線圖修正好，將來再重新通過 dxf 格式的文件重新導(dǎo)一次。

四.Integration Core 聚合度 整合度 叫什么的都有

軸線模型計算完成以后，會自動跳到 Integration [HH]上面。直接在軟件當(dāng)中，進行觀察比較，將來還面臨輸出的問題。直接通過截屏輸出，也可以，或者利用 DepthMapX 的輸出eps 的功能，輸出計算結(jié)果，也可以。具體功能在 Edit 菜單下面，如下圖所示。

整合度的數(shù)學(xué)定義是這樣的：把所有軸線的整合度的數(shù)值，都加在一起，得到一個加總的值，I ，然后將所有元素按照整合度數(shù)值的高低，進行降序排列，從最高的元素開始，依次向下選擇元素，將其整合度的數(shù)值相加，直到加起來的這個值達到了 I 的十分之一，這些參與運算的最高整合度值的元素，這個集合，就被稱為“整合度核心”。所以，我們就能理解，整合度高的，就是可達性高。那么，所謂的整合度核心，就是可達性最高的那些街道的集合。因為可達性高，這些街道空間往往也是面子工程的集中地，在經(jīng)濟、文化和政治上具有重要性，在這些街道上聚集著不少重要的城市功能。

五.有關(guān)于depthmap的再思考

相信大家經(jīng)過上面的了解，對于depthmap如何處理城市的軸線模型也有了一些初識，但是我們會發(fā)現(xiàn)，depthmap有著一個較為嚴重的缺陷，就是其對三維空間的復(fù)雜關(guān)系無法處理。這就導(dǎo)致了我們在處理地鐵站點復(fù)合開發(fā)模式下的商業(yè)綜合體就會一臉懵，其一般有著人流線路、地鐵線路、公交線路、車行線路等等復(fù)合疊加，而且depthmap的顯示僅僅在二維圖形上，你使用link或unlink命令是無法處理這種復(fù)雜的情況的。在這種情況下，我們就需要引入一個新的軟件，由英國卡迪夫大學(xué)開放的SDNA軟件來處理三維情況下空間句法對于城市軸線模型的分析。此外，空間句法不僅是理論也是技術(shù)，空間句法分析出來的結(jié)果一定要在最適用的語境下才能得出最恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。因此除了開頭介紹的用途之外，大家也可以多看看相關(guān)的研究和文獻，多多嘗試，也會得出有意思的結(jié)果哦！

參考文獻：深圳大學(xué)建筑研究所.《空間句法簡明教程》
段進.(2006).空間句法與城市規(guī)劃：東南大學(xué)出版社
張愚，王建國.再論“空間句法”[J].ARCHITECT，2004年6月

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第五期預(yù)告

5月24日我們將分享城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)課程教材

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