187.基于空间句法的城市公共空间整合度研究

基于空间句法的城市公共空间整合度研究
蒋晨煜，龙洁
摘要：新型城镇化发展背景下，我国城乡空间逐步进入存量规划阶段，城市规划与设计面临着从“量”到“质”的转变，高品质的城乡人居环境成为人们共同的诉求。

城市公共空间是城市设计理论体系中的核心要素，是构建高品质城市空间环境的关键所在。

笔者以扶绥县城市会客厅城市设计作为实证，利用空间句法理论，通过挖掘城市公共空间在社会、形象和使用三个方面的内涵特质，提出以整合度为切入点，针对性地构建活动吸引力、视线可及度与交通可达性三个层面的定量化研究思路。

希望借此研究，在一定程度上完善城市公共空间理论研究体系的科学性、规划技术手段的直观性，从而推动城市空间环境更高品质的发展。

关键词：空间句法，城市公共空间，整合度，全局深度
1引言
我国正处于决胜全面建成小康社会的关键时期。

过去的几十年中，城市设计作为提升城市空间环境品质、提高城市建设水平的重要手段，为城市规划与建设做出了十分突出的贡献，其受到各界人士越来越多的关注，地位也日益凸显。

城市公共空间一直以来都是城市设计的核心研究对象，作为领跑城市物质空间环境质量的精髓、交融传播多元文化的载体、共享平衡公众利益的平台以及展示形象与魅力的窗口，城市公共空间成为构建高品质城市空间环境的关键，其建设的整体品质直接影响到城市的品牌形象、综合竞争力以及大众对人居生活环境满意度。

传统城市设计模式下，城市公共空间的设计与分析通常采用经验主义的手法，通过设计师自身经验与常识的主观判断，结合一般的空间规律及规范条例，从而得出设计要点与结论。

然而，伴随着城市发展需求的不断变化，社会经济文化等影响因子不断叠加与更新，人类的行为规律与空间形态、功能之间的关联机制日益复杂。

同时，理性规划的时代背景与发展趋势要求城乡规划、城市设计从更加科学严谨的理论、技术等层面出发，对空间方案进行更加精准有效的支撑与论证。

传统模式下的城市公共空间研究在空间要素关系处理、个体行为需求判断等方面显得较为主观与粗放，空间方案的创作与评判也常局限于形式、秩序和美学，缺乏更加科学合理、定量精准的分析与论证体系。

空间句法，作为一套具有深厚社会学背景渊源的空间研究理论与方法，以分析个体行为、空间形态与功能之间的关系为基础，通过构建数字化模型的研究方法，真正意义上实现对空间关系的量化赋值分析。

在新时代的空间设计语境下，空间句法能够有效帮助我们对城市公共空间方案进行更加科学、客观、理性的分析评判与优化，使城市公共空间的价值理念得到更深层次、更加充分合理的演绎，是满足新时代下城乡规划设计需求行之有效的手段。

2研究的理论基础与思路
2.1空间句法理论概述
2.1.1空间句法理论渊源
20世纪70年代，伦敦大学的比尔•希列尔（Bill Hillier）等人提出了空间句法的理论思想。

空间句法利用图论和拓扑学相关理论基础来探讨城市空间、行为及功能之间的关系。

它通过对城市空间相互关系和结构的数量化建模分析，来研究空间组织与人类社会之间的关系[1]。

这种研究方法不以空间自身的形态与秩序为讨论核心，而是始终关注系统中各个空间要素之间相互制约的关系，而非各种独立本质间的关系[2]。

空间句法所构建的定量化语境模型比传统的空间研究更加理性与直观，更有利于促进研究和设计的整合，在这个意义上，空间句法提供了一种城市研究的新范式[3]。

空间句法有两个最基本的观点，一是描述和抽象空间自身，另一个则是挖掘和解释空间之间的关系。

其中的“句法”借用了其在语言学中的本意，指限制多个空间之间的组合关系的法则[4]。

空间句法对于自身的描述不仅限于几何学的方法，而是利用拓扑学理论，将空间进行分割与抽象。

同时，空间句法认为个体空间元素并不能完全影响社会经济活动，而空间元素之间的复杂关系，才是真正影响社会经济活动的根本因素[5]。

2.1.2整合度的概念
整合度（Integration Value）是空间句法中的重要概念之一，代表了某一元素与整个系统中所有其他元素的关联程度。

空间句法包含了多种类型的数学建模方式，大多数情况下空间关系的落脚点会在不同内涵的空间深度上，如基于步数的深度、基于视线的深度、基于转折角度的深度等。

但是，通常情况深度值与我们研究的期望目标是反向的：深度值越高，空间可达性反而越低。

因此，在空间句法中通过一系列函数公式的处理，将结果函数转换成一个关于深度值的倒数函数，这样便与目标结论的方向相适应，便形成了所谓的整合度。

此外，在整合度指标模型构建的过程中，剔除了系统中元素数量和拓扑关系对称性问题的影响，因此不同大小的空间系统之间具有可比性[6]。

2.2城市公共空间的属性内涵
1960年代初，芒福德和雅各布斯等学者在其著作中引入城市公共空间的概念[7]。

通常来说，城市公共空间是城市中供民众日常和社会生活公共使用的外部空间，是公共交往活动的开放性空间场所[8]。

从实体空间来看，城市公共空间包括了城市中各建筑单体或建筑组群之间的开放空间体。

公共空间的概念内涵可以从两个层面来理解：第一是城市公共空间的物质环境属性，它是客观存在的，并且能够持续提供与外界积极交互的实体性空间，它是城市中非公共的、私密的其它权属空间之间的粘合剂，是城市对内对外展示形象、文化、生活的物质性窗口与舞
台。

另一个层面是公共空间的社会属性，可以理解成多元、复杂的社会活动的集聚地，强调的是其“公共”内涵。

在使用者的心中，城市公共空间应当是便于到达、与其他空间要素紧密关联并且可以包容各种自发性社会活动的空间载体，是城市活力的重要来源。

2.3空间句法在城市公共空间中的研究思路
对于城市公共空间而言，其内涵特征十分复杂，研究手段也丰富多样。

本文基于空间句法的理论视角，从三个方面构建城市公共空间的分析思路。

2.3.1社会特征——活动吸引力
从心理预期的角度出发，预期值的大小影响到对人类社会活动的吸引力。

空间句法通过适当剔除空间坐标信息建立拓扑关系网络，直观反映出空间的连接紧密程度，这种拓扑连接度在一定程度上可以体现人们选择空间时的心理预期度，从而反映出城市公共空间被期待、被选择的吸引力强弱。

这种带有社会行为趋势特征的空间拓扑演绎，某种意义上反应了城市公共空间的社会属性特征，即吸引公众活动的聚集。

2.3.2形象特征——视线可及度
通常来说，当实体具有展示、标志性作用的时候，首先应当满足的条件是“被看见”。

因此，城市公共空间不论是对外展示形象，还是对内表征生活，都需要保证其容易被发现、被看见的特性。

城市公共空间是否在视线可及的地方，或者需要消耗多少成本才能呈现在视线中，是直接体现其形象属性特征的一项指标。

空间句法通过构建各个元素之间的空间互视关系，能够有效描述城市公共空间整体或局部的视线可及程度。

2.3.3使用特征——交通可达性
城市公共空间的最大的价值体现是其“被使用”，而使用的前提是空间层面的可到达。

这种意义上的可到达，是考虑了空间尺度距离、空间转折幅度、空间坐标信息等等在内的实体交通流的可达性。

城市公共空间的公共使用特征要求其整体与局部空间都应当保持一定的交通可达性。

空间句法利用其强大的拓扑抽象能力，将城市公共空间所依附或包含的各类交通路径构建出空间拓扑关系，从而对空间的交通可达性做出定量、直观的分析。

上述三个层面的公共空间分析思路，都分别强调了不同元素下的空间关联程度，因此都可以通过整合度的分析来进行验证。

3空间句法下城市公共空间整合度分
析
3.1活动吸引力——凸空间整合度
3.1.1凸空间与中心空间
所谓凸空间，是指在一个闭合的二维空间内
部，任意两点之间都可以互相看见，即“all see任意两点可互视两点不可互视
图1凸空间的定义
all”，如图1所示。

不管多么复杂的非凸空间，都可以将其拆解成若干凸空间。

进行整合度分析之前应当保证参与分析的对象均为凸空间。

在此基础上，将每个凸空间都抽象成一个元素节点，并依次建立各个节点之间的连接关系。

至此，空间本身的信息已经被剔除，留下的是空间关系的信息。

通过空间重映射，可以得到任意节点的拓扑关系图，被进行重映射的空间即中心空间。

3.1.2空间全局深度与整合度
空间的全局深度是通过加总该空间与所有其他任意空间之间的最少拓扑深度值得到的。

所谓拓扑深度，可以理解成从一个空间抵达另一个空间所要经历的步数。

通常情况下，为了最直观、客观地体现一个空间与另一个空间的交互成本，我们选取最少的拓扑深度值作为这两个空间拓扑深度的体现。

在此基础上，通过模型函数处理，得到对应的整合度。

3.1.3城市公共空间的空间整合度
凸空间的整合度本质上是基于拓扑步数深度的分析，因此可以有效反映城市公共空间的活动吸引力。

在分析之前，将规划范围内的城市空间处理成凸空间单元。

然后建立各单元空间之间的拓扑联系，保证所有的空间之间均形成有效连接。

接着，使用空间句法软件计算出所有单元空间的整合度，通过软件的可视化结果，可以直观地查看到各个空间单元的整合度情况。

在城市设计中，可用此方法观测主要的城市公共空间地块或组团对范围内行为活动的吸引力强弱，整合度越高则吸引力越强，从而在一定程度上判断其布局的合理性。

3.2视线可及度——视线整合度
3.2.1空间网格化
由于视线分析的元素代表了人类个体
或组群，因此需要更高的空间精细度。

通过
将空间平面划分成一定大小的均匀网格，每
一个网格就是一个基本分析元素，且可以保
证元素均为凸空间。

当网格划分足够精细
图2空间网格化
时，每个元素都可以理解成一个“点”，即
代表了个体或群体的视点（如图2所示）。

在此基础上，建立起带有拓扑关系的空间结构，便可以有效处理视线的空间关系。

3.2.2视线全局深度与整合度
视线全局深度也可以用凸空间全局深度的逻辑来理解。

首先，明确视线深度的内涵，它表示从空间里某一个元素，看到另一个元素所需要经历的最少转折数。

通过将该元素与空间中其他所有元素的深度值进行加总处理，即得到该元素的视线全局深度。

同理，经过相同的模型函数处理，得到对应的视线整合度，它代表了某一空间系统内的任意元素被其他元素看见或发现的难易程度。

3.2.3城市公共空间的视线整合度
视线整合度体现了该空间被人们发现、吸引人们视线的能力，因此可以有效反映城市公共空间的视线可及程度。

将城市公共空间细分成大小合适的网格之后，使用软件针对单个或一组元素分析其视线全局深度。

接着可继续得出视线整合度的分析结果，通过与我们的设计方案相对照，可以判断该公共空间是否处于相对较高的视线整合度范围内。

值得一提的是，某些有特殊需求的景观节点（如一些曲径通幽、刻意诱导、有一定私密性的空间）也可以通过视线整合度来观察其是否处在较为合适的空间位置关系中。

在城市设计中，可利用此方法对公共空间主要的节点，如小广场、标志物、入口区等进行观测，从而评判其设计或分布的合理性。

3.3交通可达性——线段模型整合度
3.3.1轴线模型与线段模型
所谓轴线模型，是指用直线段来概括空间的建模方式：在任意空间内，用最长且最少的直线段穿过组成该空间的所有凸空间，并且在这个过程中保持凸空间的连接关系不变。

在此基础上，将其中任意一段不被打断的直线段作为分析的基本元素来进行研究，就形成了线段模型，如图3所示。

线段模型考虑了距离、角度等因素，使空间坐标信息得到保留，因此优
势更大。

3.3.2转角全局深度与整合度
有人曾做过一个实验，用来验证人类在进行城市活动时对路径的选址倾向，实验对象包括了米制距离上最短的路径（Shortest Path）、拓扑学意义上最少步数（Fewest Turns）对应的路径，以及转角角度总和最小（Least Angle）的路径。

最终得出的结论是，米制距离的最短路径与人们实际选择最短路径的相关性最小，后两者较之的相关性明显大很多。

因此，在线段模型中，我们利用转角的深度与整合度来衡量空间可到达的难易程度。

将所有线段元素看成向量，从某一个元素出发，到达任意其他元素所经过的最少向量的夹角之和，即为该元素的转角全局深度（Angular Total Depth）。

经过模型函数的处理，可以得到转角的整合度。

图3从轴线模型到线段模型
3.3.3线段模型下城市公共空间整合度
线段模型下转角整合度的高低反映出了人们在最短路径上所要消耗的成本的多少，因此可以有效反映城市公共空间的交通可达性。

首先将范围内的城市道路转换为线段模型，并根据实际情况在不同类型的空间之间确定路径或界面进行分隔。

这样每一条不被打断的线段都是分析的基本元素。

接下来再通过相关软件分析得到任意线段的整合度情况。

通过对照设计方案，若某一条线段的整合度值相对较高，则说明其附近的公共空间具有较高的交通可达性。

在城市设计中，可以通过此方法对城市公共空间周边或内部的路径与界面进行观测，进而分析该空间的布局或内部结构组织是否合理。

4扶绥县城市会客厅城市设计实证分析
4.1项目概况
扶绥县隶属于广西壮族自治区崇左市，地处北部湾经济区、西江经济带和桂西资源富集区的交汇点。

同时，扶绥县位于南宁市与崇左市地理位置之间，处在南宁都市圈和崇左城市核心腹地的交叠区，是南宁市首府后花园、崇左市东门户。

基于这样的区位优势，结合自身城市发展需求，扶绥县旨在现状县城以南片区打造一处城市发展新区，作为承载未来非首府功能外溢、城市形象展示、生态宜居示范等功能的平台与窗口，遂以城市“会客厅”命名之。

项目规划范围内包含一座自然山体公园——逐羊山公园，并结合现状水体清淤工作规划南湖水体，打造一处综合性的城市生态公园。

同时，公园周边布局商务办公、娱乐休闲、生态居住等功能，形成宜居宜业宜游的首府后花园集中展示区与高品质生态卫星城。

本文基于空间句法的整合度理论，针对该城市设计方案中的城市公共空间系统进行案例的实证分析。

4.2空间句法操作应用
本文主要使用DepthMapX软件进行空间句法分析，分别通过凸空间建模、网格化建模和线段建模来分析对应的空间整合度，进而对方案中公共空间的活动吸引力、视线可及度和交通可达性进行相应的考察与评判。

4.2.1凸空间整合度分析
首先将平面方案按需求划分成闭合的多边形线框：功能较单纯的地块直接利用道路红线作为边界，不然则自己手动描出边界进行细分，最终得到功能相对单纯、闭合的独立多边形框。

笔者根据城市设计方案，将逐羊山公园、南湖公园、核心生态绿廊、各景观廊道、各组团公园绿地、街头绿地、大中型城市广场等较为重要的城市公共空间重点画出，以针对性地观察分析结果。

接下来在DepthMapX软件中手动进行空间关系的连接，利用软件的分析功能得出所有空间的整合度情况。

通过与城市设计方案进行核对（如图4所示），可以看出：大部分城市公共空间地块或组团的整合度都相对较高，如核心区内的南湖公园、生态绿廊、商务商业组团
公共绿地和广场等，比较符合方案设计的预期。

但另一方面，发现紧邻核心区的5块居住用地的空间整合度也较高，甚至超过部分核心组团。

经分析，是因为其作为核心区与外围片区衔接的过渡地带，承载了较多的空间连接。

因此，建议适当提高这些片区的功能混合度，如
布局适当的商业配套等，与核心区商业进行有效衔接，从而充分利用该片区的空间价值。

4.2.2视线整合度分析
视线分析对空间形态的精细程度要求更高，每一个闭合的多段线框，都被判定为视线不可穿越的障碍物。

因此，本文通过提取方案中的建筑物外轮廓线、山体轮廓线进行分析，与凸空间的处理方式类似，保证外轮廓是闭合即可。

接着导入DepthMapX 软件中进行网格化设置，本文将网格尺寸设置为10个单位，表示了个体的视点区域。

接下来以建筑物和山体的外轮廓为边界，其内部的元素不参与运算，剩下的所有外部的元素均作为视线整合度的分析对象进行计算，分析结果如图5所示。

通过对照城市设计方案可以看出，南湖公园、逐羊山周边、主要的生态廊道及对应的入口节点、标志物周边等片区都有较高的视线整合度，比较符合设计预期。

但是，一些组团级公园绿地、街头绿地等城市公共空间的视线整合度明显偏低，有的甚至与建筑围合的内部绿地空间的整合度相似，说明其空间布局或设计存在一定问题，下一步需要针对性地进行方案优化，如设置一些视线通廊、调整绿地或部分建筑形态以打开视域等等。

4.2.3线段模型整合度分析
通过提取方案的城市道路中心线和主要的景观道路线，即可以构建对应的线段模型。

本文针对逐羊山公园、南湖公园、核心生态绿廊、主要景观廊道、各组团绿地、街头绿地、大中型广场等城市公共空间，提取其中主要的景观道路线。

图4空间整合度分析结果与方案比对
接下来，将提取好要素的文件导入DepthMapX软件中，设置好对应的角度精确区间及分析范围的半径等参数，经过软件计算分析即可得到方案的线段模型整合度（如图6所示）。

通过对照城市设计方案，可以看出几条主要道路的整合度均较高，通往南湖公园生态廊道的周边及内部主要路径的整合度也比较合适，说明这些公共空间的交通可达性较好，比较符合设计理念。

然而，南湖公园内部的几条主要慢行道路的整合度明显偏低，说明部分公园内部空间不易到达。

结合设计理念进行分析，此处是为了增加岸线长度，以保证景观界面的丰富性并延长游人驻留游憩的时间，因此反复大幅度地曲折路径与岸线，导致整合度较低，可通过适当增加较顺畅的景观道路连接内外部空间等方式，增强南湖公园的交通可达性，进一步优化空间方案。

图5视线整合度分析结果与方案比对
图6线段模型整合度（角度）分析结果与方案比对
5结语
城市公共空间的品质高低从一定程度上反映了整个城市的建设水平，作为城市设计的核心研究内容，应当以更加科学、客观、精准的方式来对城市公共空间进行研究，进而更好地指导规划与设计工作。

空间句法的理论哲学接近于环境行为学[6]。

在城市空间分析中，空间句法不局限于探讨空间自身的形态与秩序，而更加关注空间关系的逻辑演绎。

利用空间句法的理论内容对城市公共空间进行研究，并利用数字模型化的空间研究的手段，能有效契合新时代下城市研究的理性化、定量化需求。

本文通过探析城市公共空间的属性内涵，在空间句法的逻辑语境下，深入挖掘了城市公共空间的社会、形象和使用三方面的属性特质，并以整合度为切入点，从公共空间的活动吸引力、视线可及度及交通可达性三个层面构建了较为科学与直观的定量化研究思路。

最后以扶绥县城市会客厅城市设计项目作为实证案例，验证了这一研究方法的实用性与可操作性。

诚然，空间句法理论在研究城市空间时有其自身的局限性，特别是随着科技的不断进步，空间、功能、行为三者之间的逻辑规律也在持续变化。

因此，需要我们不断改进研究方法，创新规划理念。

笔者希望通过本文的研究，从另一个角度与深度去关注和探究城市公共空间，为我国城市建设、城乡规划设计等工作的品质提升，尽上一份绵薄之力。

参考文献
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作者简介
蒋晨煜，华蓝设计（集团）有限公司，城市规划师
龙洁，华蓝设计（集团）有限公司，城市规划师。