空间句法在城乡规划中的应用实验报告

重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用11引言Introduction1.1项目背景达州市位于四川省的东北部，大巴山南麓。北接陕西省汉中市、安康市，南邻四川省广安市，东连重庆市万州区、涪陵区，西抵四川省巴中市和南充市。嘉陵江支流州河自东北向西南贯穿整个城区。莲花湖片区位于达州市中心城区西北，北枕莲花湖（因此得名），东依凤凰山，南临西外马房坝，西与复兴组团隔白岩山遥遥相望。基地内，中部有店子梁山体为制高点，东侧有塔石河顺路而下，西侧有万家河及其沿线形成的小型峡谷状自然景观，南边界有环城路与铁路横穿而过，总用地面积约4.7平方公里。图1莲花湖片区区位示意图2高程分析与自然景观分布示意1.2问题导向上位控规已经基本确定了本区域的道路交通规划，基本上交通性步行空间网络已经确定。在进一步城市的慢行系统设计中，添加了许多城市道路以外的步行空间，这里我们将需要把设计前后的步行空间网络进行比对，以检验设计的步行空间布局的相对合理性，并在分析的基础上提出合理的修改意见，并对下一步区域内功能的布局以及形态的设计进行指导。1.3实验目标运用空间句法的分析方法，结合步行空间的自身特征，初步探索出一种合理的分析步行空间网络的理性方法，比较设计前后步行空间网络的整合度，选择度，并以此为基础对步行空间网络进行价值评估。1.4研究区域本案研究区域即为莲花湖片区城市设计方案规划范围内的主要步行空间，通过对步行空间的精简与拓扑化抽象为轴线构成的片区步行空间网络。研究区域北至莲花湖休闲风景区南部临湖步道，南至铁路站场北侧步行道，西至环城路步行道，东至塔石路步行道及凤凰山景区西部步行道。需要说明的是，本次的空间网络仅仅包括莲花湖片区及周边车行、人行空间，因此与慢性系统相关的研究对象就是片区内的步行空间。考虑到边界的强力分割，跨区域的人行交通量必然较小，可以忽略不计。莲花湖片区区位示意高程分析与自然景观分布示意重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用22方法Methods本方案设计中，提出了六个空间设计理念：南北双心、一站综合、城市峡谷、山水慢行、活力社区、绿色街道。其中，与步行系统关联紧密的有4个：一站综合是强调的中心商业步行空间；山水慢行强调的是景观性步道空间；活力社区强调了社区内步行活跃空间；绿色街道则主要是指慢行廊道。由此可见本方案设计对慢行系统的重视程度，当然重视程度与设计效果并不完全正相关，因此需要从非常规设计思路的空间句法角度，将慢行空间网络的分析结果与设计意图进行比对研究。2.1工作框架整合度表示节点与整个系统内一定范围内节点联系的紧密程度，因此整合度高的空间，可达性也就越高；另一个重要的衡量指标为空间的选择度。空间的选择度的意义是，某个空间的选择度越高，这个空间吸引交通穿过的潜力就越大。整合度与选择度同样衡量了一个空间吸引交通到达的能力，因此通过对整合度与选择度的衡量计算与比对，可以对步行空间网络进行设计前后的比对以及其综合价值评估；本次空间分析将设计前后的步行空间网络均进行空间句法的计算与分析，将得到的结果进行比对，检验设计成果是否合理，另外对设计后的步行空间网络进行功能价值以及景观价值的评估，结合整合度与选择度的评价，计算得出综合价值，对后续设计进行指导。所使用的软件包括AutoCAD2014，UCLDepthMap10.14，MicrosoftExcel2013。2.2操作步骤1)绘制轴线图图4以莲花湖片区控规为基底绘制设计前步行网络轴线以设计前的片区控规为基底，绘制步行空间的轴线图。在控规dwg文件中新建图层为“步行Axial”并设置为较醒目易于辨别的颜色。在制作轴线的时候，轴线交接出应注意出头，但不能长于最短街道长度的1/4；并且轴线图对空间的概括要准确，尽量以最简洁的方法进行轴线的连接。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用3图5将绘制完成的轴线图层单独保存为dxf格式文件为了能更精确的表达轴线所代表的为步行空间，在本次分析中，将较宽的、不允许行人直接横穿的主次干道抽象为两个方向的两条轴线，在路口及天桥处有垂直方向的轴线连接。轴线图绘制完成后，将“步行Axial”图层复制，粘贴到新建的空白cad图形文件中，并保存为dxf格式的文件。图6新建DepthMapWorkspace，通过ImportMap命令将dxf文件导入2)导入图像生成空间模型运行软件UCLDepthMap，点击菜单File-New，建立新的workspace；菜单Map-Import，选择在上一步中保存的dxf格式文件，即可看到workspace中出现无赋值的白色轴线。点击菜单Map-ConvertDrawingMap，在下拉菜单中选择AxialMap，并点击OK，将CAD中绘制的轴线图转换为DepthMap可识别并进行计算的空间模型。点击菜单Map-ConvertActiveMap，在下拉菜单中选择SegmentMap，并勾选中Retainoriginalmap以及Removeaxialstubslessthan25%oflinelength，将AxialMap转换为SegmentMap。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用4图7Map-ConvertDrawingMap将导入的图像转换为AxialMapAxialMap的构成元素为轴线，即在CAD绘制中的一条直线，其代表意义可以为所表示道路的一段，另外还表示在该步行空间中的空间关系的一个拓扑深度，即一个Depth。在空间句法的计算中，都是以Depth来作为空间关系计算的基本单位。图8Map-ConvertActiveMap将Axial轴线图转换为SegmentMap但仅仅使用轴线模型进行计算是不够的，具有一定的局限性。在空间句法的轴线模型中，每个用来计算代表道路的要素都是由CAD中的一条直线来代表的，而实际情况中，同一条道路在不同的道路相交之后形成了不同的几个路段，这些路段在空间的使用中所是绝对不能当作同一个对象来处理的，因此轴线模型对空间关系的描述就不够具体了，需要使用线段模型，即SegmentMap来对不同的街道路段要素进行计算与分析。因此需要将图形转换为AxialMap之后，继续转换成SegmentMap。而在绘制的过程中因为要确保明确表示街道的连接关系，轴线相交的交点处轴线都是出头的，因此在转换时容易发生将出头的轴线端头当作一段城市道路来进行计算的情况，因此在转换时应按上文所述，去掉轴线交点的出头。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用53)进行空间句法计算图9Tools-Segment-RunAngularSegmentAnalysis进行SegmentAnalysis选择菜单Tools-Segment-RunAngularSegmentAnalysis，勾选Includechoice，以及Includeweightedmeasures，并在下拉菜单中选择SegmentLength，点击OK，DepthMap即开始对SegmentMap，线段模型进行以线段长度为权重的角度分析。在AngularSegmentAnalysis中，以角度重新定义了空间关系中的拓扑深度，即模型中被抽象为线段的空间关系中，以转过π/2的角度为一个角度的Depth，并结合线段长度的权重，所表达出的数据意义即为在不同长度的线段要素之间，形成不同的角度，所构成的空间关系的空间深度，因此以线段模型进行的角度分析所得到的数据结果所表达的空间关系更为精确，计算结果也就更有说服力。图10查看T1024NodeCount复查轴线模型正确性4)复查模型的正确性在左下角参数选择栏中点击NodeCount，模型中所有线段显示为绿色，证明轴线模型所有轴线都有效连接，模型未出错，所进行的空间句法计算与分析是合理可信的。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用6在同一个空间结构体系中，轴线与轴线之间，不论是否直接连接，都应该是可达的，即不可能出现一两条轴线，与其相连的元素是个位数的。因此如果导入的轴线为同一个系统，那么所有元素都是相连的，NodeCount这个值应该都是一样的，因此图像中线段全部显示为绿色则证明轴线图是正确的，其他参数的计算结果才是有意义的。图11得到设计前步行网络的空间分析结果5)查看计算结果并选择输出计算完成并复查之后，即可在左侧参数选择栏点击需要查看的参数名称，在图像中即可查看该项参数在空间模型中的表达。选择了所需的参数项目后，可按需要输出图像格式的结果，或者表格格式的计算结果。输出计算结果后可根据各项参数的定义对计算结果进行分析，对所分析的空间模型进行评估与比较。图12以设计总平为基底绘制设计后步行网络轴线对于设计后的步行空间网络进行分析，以设计总平为基底绘制步行网络轴线。大致绘制、导入、转换、计算、复查以及导出的操作步骤都与上文所述相同，仅对不同的操作步骤以及分析评估进行说明。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用7图13将绘制完成的轴线图层单独保存为dxf格式文件图14新建DepthMapWorkspace，通过ImportMap命令将dxf文件导入图15Map-ConvertDrawingMap将导入的图像转换为AxialMap生成AxialMap之后需要使用Unlink命令将立交桥、隧道等不直接连接的步行空间进行分离。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用8图16Map-ConvertActiveMap将Axial轴线图转换为SegmentMap图17Tools-Segment-RunAngularSegmentAnalysis进行SegmentAnalysis在SegmentAnalysisOptions对话框中在RadiusType中点选Metric，填写n,400,800,1200，代表分别以全局、400m(步行5分钟)范围、800m(步行10分钟)范围、1200m(步行15分钟)范围进行计算。图18查看T1024NodeCount复查轴线模型正确性重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用9图19得到设计后步行网络的空间分析结果6)对计算结果的分析与评估在本案的分析当中涉及到对步行空间网络的综合价值进行评估。采用分级赋值以及加权平均的算法。在空间句法计算完成后，点击菜单Window-Table，新打开的窗口显示的为当前所选的参数项目下图像中的所有信息以数据表格的方式表现。数据涵盖对象编号、对象坐标、对象长度、对象整合度、对象在不同范围内的整合度以及选择度等等参数。通过Map-Export命令将数据表格导出，文件类型选择csv，即可得到能使用Excel打开的数据表格文件。图20将轴线模型以csv表格形式导出首先将由DepthMap计算所得的整合度以及选择度进行分级赋值并叠加后进一步分级。将全部数据以全局整合度降序为规则排列，新建列为整合度分级，将所有整合度值由高到低平均分为6个数据段，分别赋值为5，4，3，2，1，0，得到新的数据列。使用相同方法为全局选择度、400m选择度、800m选择度、1200m选择度进行排序并赋值，之后新建列为选择度分级，将所有选择度分级求平均值，再次从高到低分为6个数据段并赋值，得到新的数据列。重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用10图21将需要综合考虑的值进行排序划分等级并以5分制赋分图22将赋值后的csv文件导入到新建workspace中图23对照Map与table，按照既定规则对步行网络进行功能价值与景观价值的评分（一）将为整合度、选择度分级并赋值之后的数据表格为另存为csv表格格式，使用Import命令将数据表重庆大学硕士论文城乡规划技术与运用11格导入新建的Workspace，同时打开Window菜单下的Map和Table，单击Map中任意线段，即可在Table中看到对应的项目前面有勾选显示。图24对照Map与table，按照既定规则对步行网络进行功能价值与景观价值的评分（二）在为要素的功能价值与景观价值进行赋值的操作中，首先要先确定赋值的基本规则。在本方案的分析中，步行空间在不同的功能片区内的赋值规则如下：中心商务区为5分；公园、社区商业中心、绿心、非中心的公建及商业为4分；高密度二