空间句法在城市形态分析中的应用

-1-空间句法在城市形态分析中的应用余伟平(江西省第一测绘院)摘要：本文介绍的是空间句法在城市形态分析的应用。首先介绍了空间句法的基本概念和理论，然后通过空间句法在城市交通网络分析的过程与步骤，详细介绍了空间句法在城市形态分析的应用。关键词:空间句法城市形态分析空间分析一、空间句法基本理论1.空间句法的概念空间句法是一种通过对包括建筑、聚落、城市甚至景观在内的人居空间结构的量化描述，来研究空间组织与人类社会之间关系的理论和方法。空间句法理论已经深入到对建筑和城市的空间本质与功能的细致研究之中，逐渐在建筑和城市设计中得到了广泛应用。2.空间句法遵循的原则任何一个城市系统都是由两部分组成:空间物体和自由空间。空间物体主要是建筑物,而自由空间是指由空间物体隔开的、人可以在其中自由活动的空间。自由空间具有连续性特征,即从任何一点可以到达空间的任何其他点。对空间句法而言,自由空间是一个非常重要的概念,有时又叫开空间。空间句法的基本原则是空间分割,根据城市的自由空间情况，空间分割有3种基本方法:轴线法、凸多边形法、视区分割法。根据空间分割方法,空间句法可以导出相应的连接图,即将分割的每一部分作为图的结点,图的连接取决于每一部分之间是否相交或相连。我们从连接图可以导出一系列的形态分析变量。（1）连接值（ConnectivityValue）。与某节点邻接的节点个数即为该节点的连接值。在实际空间系统中，某个空间的连接值越高，则表示其空间渗透性越好。连接值Ci是与第i个部分空间相交的其他部分空间数。在相应的图上,就是与第i个结点相连的结点数。这里k是与第i个结点直接相连的结点数。（2）控制值（ControlValue）。假设系统中每个节点的权重都是1，则某节点a从相邻节点b分配到的权重为[1/（b的连接值）]，那么与a直接相连的节点的连接值倒数之和，就是a从相邻各节点分配到的权重，这表示节点之间相互控制的程度，因此称为a节点的控制值。控制值Ctrli,表达了这样一种信息,那就是一个空间对与之相交的空间的控制程度。这里k是与第i个结点的直接相连的结点数,Cj是第j个结点的连接值。（3）深度值（DepthValue）。深度值是指某一结点距其他所有结点的最短距离。所以说一个节点深是指该结点距离其他所有结点远,而说一个结点浅是指该结点距离其他结点近。深度值不是一个独立的形态变量,可它是计算集成度的一个中间变量。假设dij是连接图上任何两点i与j之间的最短距离,那么总深度值和平均深度值分别为：-2-和这里n是一个连接图的总结点数。（4）集成度（IntegrationValue）。用上述方法定义的“深度值”在很大程度上决定于系统中节点的数目。因此，为剔除系统中元素数量的干扰，用相对不对称值（RelativeAsymmetry）来将其标准化：。为与实际意义正相关，将RA取倒数，称为集成度。后来又用RRAi来进一步标准化集成度，以便比较不同大小的空间系统。其中Dn＝2【n{㏒2[（n+2）/3-1]+1}】/[(n–1)(n–2)]（5）可理解度（intelligibility）。可理解度就是衡量从一个空间所看到的局部空间结构，是否有助于建立起整个空间系统的图景，即能否作为其看不到的整个空间结构的引导。二、空间句法在城市形态分析中的应用下面以空间句法在城市交通网络中的应用为例来说明其在城市形态分析中的应用。我们以三种空间分割方法及形态分析变量在分析城市交通网络中。（1）首先，我们运用空间分割的方法对城市交通网络进行分割。根据城市环境的自由空间所呈现出的情况，空间句法的三种分割方法中：a）对建筑或者建筑群体比较密集，自由空间呈现像图2所示的城市环境，一般采用所谓的轴线方法，它的基本原则是：首先画一条最长的轴线来代表一条街道，然后画第二长的轴线与第一线相交直至整个自由空间或者街道网由一系列轴线连接，所画的轴线图称作轴线地图。据说轴线地图是由最少数目的最长线组成虽然没有理论上的证明，但我们认为这是保证轴线地图具有城市形态代表性的办法之一。图1轴线方法b）对开空间呈现非线性的情况，像图3所示，这种分割方法是所谓的凸多边形方法，由于实际分割中很难保证分割的唯一性，所以这种方法对城市系统而言不是很适用的方法。相反，这种方法对建筑或者建筑群内部房间或者走道的布局却很适用。因为每个房间或走道都是凸多边形，而且边界是相对确定的。-3-图2凸多边形方法c）仍是在对开空间呈现非线性的情形，如图4所示，只是从可视性观点看，这种分割方法更为精确，不像第一种由一轴线来代表一段笔直的街道。这种分割是基于视区的概念。视区视一个从某一确定点可视的区域，以形式化的语言表达，即：“在欧氏三维空间E3，E3是一个大尺度的空间，对其中的每一点x，相应的视区Vx是由所有从该点可视的点的集合构成。”从这个定义上看，Vx是一个三维空间，而在实际工作重，我们常把它当成一个二维的连续平面。在数字地面模型中，我们也有一个类似的概念，它通常不是一个连续的面，而且通常也不是平面，所以第三种分割方法成为视区分割。图3视区方法（2）显然，经过对比，我们可以发现要对城市交通网络进行分析，我们应该使用第一种的分割方法，即使用轴线方法。在得出使用轴线方法的结论后，我们可以根据空间分割后得到的轴线图转化为连接图。在图5中即是一个典型的从轴线地图道连接图的例子。图4轴线图转化为连接图下面，我们即以这个例子为分析对象，对其进行定量分析。a)计算连接值，显然，根据公式Ci＝k，计算，C1，C2，C3，……C12,C13。b)计算控制值，而根据其公式也可以分别计算Ctrl1，Ctrl2，Ctrl3，……Ctrl12，Ctrl13。c)计算深度值，仍旧按上面的步骤进行……。分别计算总深度值和平均深度值。d)计算集成度，根据深度值计算中的结果及集成度的计算公式，则可以很容易得出集成度值――RAi和RRAi。从空间句法在城市交通网络中的应用中可以看出，空间句法是一个在进行城市形态分析中极其有用的工具。运用其分割方法及其形态分析变量做定量分析，相比其他GIS方法，是十分方便的。-4-参考文献13、谷凯。城市形态的理论与方法——探索全面与理性的研究框架。城市规划，2001年，Vol.25，No.12，36～4114、段杰，李江。基于空间分析的城市交通网络结构特征研究。中山大学学报（自然科学版），2002年，Vol.41，No.6，105～10815、张愚，王建国。再论空间句法。建筑师，2004年，Vol.109，33～4416、李江，郭庆胜。基于句法分析的城市空间形态定量研究。武汉大学学报（工学版），2003年，Vol.36，No.2，69～73