2012版空间句法研究方法及相关理论1

“空间句法”研究方法及相关理论天津大学建筑学院盛强2011年8月本科生3-4年级短学期实践课程公共Email:[e-mail]登录密码：spacesyntax2011第一讲初识空间句法什么是空间句法？一种以空间拓扑形态为基础的空间分析方法及计算机软件。一种从空间形态出发理解人类社会、经济和文化行为的城市和建筑理论。认识空间RethinkingSpace空间句法软件的特点-空间句法软件不是为了完成特定的任务，而是提供一系列量化描述城市和建筑空间拓扑形态的参数。-空间句法软件在操作和使用上很简单，但难在分析思考的过程，是一种研究型软件。-软件发展的动力和过程源自对空间形态与人类社会、经济、文化行为的科学研究。理论上：了解空间句法缘起的背景，对空间的理解方式，发展的主要脉络和方向（以及相关的城市和社会学理论）。实践上：1，掌握空间句法软件Depthmap的主要功能，并通过实例了解空间句法的分析应用方式。2，通过实地调研和数据分析掌握以地图为基础的基地分析方式，学会提出问题、分析问题的方法，为城市和建筑及城市的研究和设计提供工具和手段。课程目的Aims第一讲：初识空间句法1，认识空间1.1什么是空间句法一种计算机软件？一套以空间为基础的城市和建筑学理论？1.2什么是空间介绍不同的几何空间，突出拓扑几何空间的性质和作用。2，空间句法理论基础及基本算法介绍自然运动理论、平均深度和整合度3，空间句法分析案例课程安排Schedule&Contents重新认识空间，进而学会从“空间”的角度思考！！第二讲：质疑和发展线段分析：真实距离和角度的引入第三讲：走向研究型设计作业要求和案例什么是拓扑空间？拓扑几何：忽略长度、角度、形状等特性,研究几何图形在连续变形下保持不变的性质(所谓连续变形，形象地说就是允许伸缩和扭曲等变形，但不许割断和粘合)，仅仅关注连续性和连接性。拓扑空间中的等价性与变换实例：认识空间RethinkingSpace哥尼斯堡七桥问题——拓扑学空间的性质和作用空间不是消极的客观的存在，等待着人类去认识和发现。空间是多维的，对空间的理解随着人类需求而发展，空间被“发明”出来。仿射几何空间（Affinegeometry）射影几何空间（ProjectiveGeometry)认识空间RethinkingSpace对称性：忽略了角度和长度等特征，无平行概念，仅保留“拐点”形状特征。所有三角形都相同，所有四边形都相同……应用实例：透视学。对称性：忽略了角度和长度等特征，保留平行的概念，以及与之相关的部分形状特征。所有三角形都相同，所有平行四边形都与正方形相同……应用实例：轴测图。微分几何空间（DifferentialGeometry)认识空间RethinkingSpace对称性：穿过直线外一点可以做与该直线平行的多条直线（即失去了这些线彼此间的对称性），这直接导致了对曲面空间的关注。应用实例：地图学，分子几何学等等。源自针对传统欧式几何平行公理的质疑。-各类型几何空间的层级递进关系《道德经》中的描述突出了工具性（器）和目的性（用）。什么是拓扑空间？认识空间RethinkingSpace欧几里德空间（Euclideangeometry）微分几何空间（differentialgeometry）仿射几何空间（affinegeometry）射影几何空间（projectivegeometry）拓扑几何空间（Topologicalgeometry）去对称性过程symmetry–breakingprocess-空间体系的发展——一个随着经济技术发展需要不断”专业化“（而非低级到高级）的过程：米制化进程：石器、弓箭、到标准化生产的武器，进而到数字化建造欧几里德空间也许不代表空间的终极进化方向，而作为基础的拓扑空间的作用也并未消失，而是隐含在一系列的米制化特征之下，有必要发掘其作用。！设计要不断的回到原点，探讨空间的本质属性极其对人的影响认识空间RethinkingSpace-拓扑空间的意义生物的进化：水螅到文昌鱼。器具的进化：前膛炮，后膛炮到无后座力炮和导弹。作为最”基本“的空间形态特征，拓扑空间提供了一种新的视角。！拓扑结构上的更新往往带来革命性的影响拓扑空间带来的思考——新的建筑形式？认识空间RethinkingSpace莫比乌斯住宅（UNStudio)莫比乌斯圈克莱因瓶（三维的莫比乌斯圈）拓扑空间带来的思考——新的建筑形式？认识空间RethinkingSpace莫比乌斯住宅（UNStudio)认识空间RethinkingSpace浙江民居北京民居拓扑空间带来的思考——空间逻辑与地域差异建筑形式的相似性掩盖了空间组织的不同认识空间RethinkingSpace浙江民居拓扑空间带来的思考——空间逻辑与地域差异认识空间RethinkingSpace浙江民居的关系图解分析北京民居的关系图解分析认识空间RethinkingSpace认识空间RethinkingSpace南北方的民居具有迥异的”泛基因型“（Gene-type)而这对居民的空间使用有何影响？“堂”=“院”？认识空间RethinkingSpace图片来源:BillHillier(1984)《空间的社会学逻辑》认识空间RethinkingSpace拓扑空间带来的思考——社会学的空间表达构形的直观描述——关系图解（justifiedgraph,J-graph）议事厅正妻卧室正妻生活区偏妻生活区谷仓卫兵公牛栏母牛栏男孩寝区牛栏烫印妾寝区酿酒烫印主入口通道头人头人妾寝区女客议事厅正妻生活区男孩寝区酿酒公牛栏母牛栏偏妻生活区卫兵认识空间RethinkingSpace图片来源:BillHillier(1984)《空间的社会学逻辑》拓扑空间带来的思考——城市空间形态与活力伦敦一居住区二战前后空间J-graph的对比，战后大量性社会住宅造成的公共空间活力丧失也许与之有关？（传统对这个问题的批判集中于图底分析或空间尺度等方面）空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds自然运动（NaturalMovement)与空间的结构空间句法理论认为“运动”或“流”是决定城市功能的基础，而城市空间的拓扑网络形式则对“流”的分布起到决定性的作用。这种纯粹由城市空间构型决定的，而非其他具体的吸引点影响的“流”的分布状态，在空间句法理论被成为“自然运动”而与城市中真实的交通分布相区别。对于自然生长的城市（或经历足够长的时间来消化随机因素的影响），自然运动与真实运动间应有较大的相关性，也可以用来解释真实城市运动网络的生长和中心性的形成。模型现实近代：区域尺度1947Regionalscale选择1947年北平地图分析的原因：前现代时期的路网既接近“自然运动理论”的假设基础，又显示出层级化的趋势。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds现代交通工具广泛使用前的城市空间对自然运动理论的一个实例印证街道命名系统街道铺装系统街道“门”结构（1750）近代：城市尺度1934Urbanscale将运动层级清晰化的不同具体“技术”空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds而运动空间的层级差异进一步决定了商业活动的分布和层级Agent数量Agent与目标点的距离确定/几率模式各寻路逻辑空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds对自然运动理论的一个电脑模型印证基于复合寻路逻辑的Agent-based模拟模型实验尚存的Agent数量成功到达的比率未能到达的比率单位时间到达数动态显示空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds寻路逻辑A为系统默认的寻路逻辑，用户不能选择将该逻辑的影响关闭。A体现的是Agent与目标点之间方向的影响。在Agent运行至每个道路交点时，都将根据目标点与备选道路的夹角方向来决定下一步选择道路的几率。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds对自然运动理论的一个电脑模型印证寻路逻辑B的规则为Agent在做道路选择时会趋向较长的线段。预计这个规则导致的效果会与空间句法的算法近似，给长直线空间一定的优势。空间句法学者对真实使用者在空间中行为的观测也支持了该逻辑的合理性。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds寻路逻辑C将引入道路的等级差异：ROAD_3图层默认权重为ROAD_2的两倍，ROAD_2图层的默认权重为ROAD_1的两倍，该倍数关系同样可以在高级初始设置中修改。引入此逻辑意味着道路可以不在被视为是均质的直线段，而可以模拟由宽度、速度等客观因素造成的优势。该逻辑与其他逻辑复合应用时直接通过乘积影响原有的几率分配。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds寻路逻辑D将Agent的道路选择几率建立与前次模拟的结果之上。在下一次生成Agent进行模拟之前，使用者可以导入之前存储过的流量文件，则每条道路在之前模拟的通过Agent数自动成为本次模拟道路选择的几率分配。与逻辑C类似，逻辑D的影响也是通过乘积的简单算法实现。该逻辑以一种“从众心理”的方式试图为Agent引入一定的学习和记忆功能。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds使用者需要在生成Agent的界面内选择是否打开几率开关，如果选择的是几率模式，则Agent在做道路选择时受几率影响，而当选择确定道路模式时，Agent将只选择几率大的道路，而不进行随机的选择。AABACADABCACDABDABCD确定模式77.10%60.11%72.23%77.33%62.06%78.96%71.24%71.80%几率模式66.40%60.87%67.91%74.36%61.49%75.65%71.35%71.59%结论：-几率模式在绝大多数情况下略降低了Agent的成功率。-各个不同组合对提高Agent成功率的影响有限，这说明个体的智能对整体规律性影响很小，所谓的“智能”应该更多的预存贮在系统整体的环境设定，即路网形态本身-这个路网形态中蕴含的智能（结构）可以用空间句法的算法来捕捉。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds拓扑空间结构、虚拟及真实商业功能聚集的关系。Amsterdam城市空间、虚拟空间和商业空间网络对比研究空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds空间句法对空间的处理（如何从空间形态上把握自然运动？）伦敦的图底关系地图凸状空间地图（Convexspace)伦敦的轴线地图（AxialMap)凸状空间分析可应用于计算建筑内空间整合度关系，但在日后的发展中逐渐淡出，被其他算法取代（视域分析、VGA）。轴线地图分析是空间句法在城市空间分析中最基本和重要的空间处理方法，尽管日后有线段地图分析（Segmentmap)的发展，但轴线分析仍作为一种基本的算法广泛应用。空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds如何绘制轴线地图（Axialmap）空间句法理论基础TheoreticalBackgrounds如何绘制轴线地图（Axialmap）轴线地图线段地图地图Tips:轴线图要确保两条线段相交，但出头别大于25%拓扑深度与整合度平均深度MD=(1X10+2X9)/(20-1)=1.47整合度Integrationvalue=4.28平均深度MD=(1X3+2X3+3X7+4X6)/(20-1)=2.84整合度Integrationvalue=1.10不对称值RA=2（MD－1）/（n－2）相对不对称值RRA=RA/Dn整合度=1/RRA为了消除街道数量的影响，真实的把握形态！上图中例举了分别从两条线为起点计算的整合度值，事实上，Depthmap会对每条线进行该计算，根据整合度数值的大小附以不同的颜色（红到蓝，见右侧图）。红色线整合度较高，平均深度较浅，在整个系统中的拓扑连接性较好。空间句法软件算法介绍Introduct