基于空間句法的歷史街區公共空間吸引力評價對比
——以煙臺市朝陽街、奇山所城為例

隋杰禮,魯旭旻,吳 松,韓兆鵬

(1.煙臺大學建筑學院,山東 煙臺264005;2.青島騰遠設計事務所有限公司,山東 青島266101)

1 研究背景與研究對象

1. 1 研究背景

1933年,國際現代建筑學會第一次將“歷史街區”這一概念寫入了《雅典憲章》,憲章規定具有歷史價值的建筑和歷史街區應受到嚴格保護,不得加以破壞。1978年頒布的《華盛頓憲章》中對歷史地段的保護內容、原則和方法作了更為詳盡的闡述。在經濟快速發展、城市化步伐加快的今天,歷史文化名城、歷史文化街區的保護和發展日益受到人們的關注。自1982年公布第一批國家歷史文化名城開始,我國逐步形成了歷史文化名城、歷史文化名鎮、歷史文化名村、歷史文化街區、傳統風貌區的多層次保護體系,同時出臺一系列法律法規,歷史文化保護成為一個重要研究課題[1]。2013年,中國政府網發布《國務院關于同意將山東省煙臺市列為國家歷史文化名城的批復》,其中歷史街區保護更新受到高度重視。

1. 2 研究對象

朝陽街及奇山所城是煙臺市歷史最悠久的兩處重點歷史街區(圖1)。朝陽街建于煙臺開埠后,是煙臺近代歷史的一個縮影。奇山所城則可以追溯到明代,是煙臺城市最早的發祥地。2012年,煙臺市市政府對本片區域本著保護性更新的原則進行改造,煙臺市審議通過的實施方案中對朝陽街歷史街區的改造主要從四個方面進行[2](圖2):修建沿街界面受損嚴重的區域;修復沿街建筑物的外立面;保護修繕局部受損的建筑以及在不改變街區整體風格的情況下,重新設計已拆除的區域。奇山所城歷史街區以居住功能為主,街區整體布局規整,十字軸線為核心結構, 公共空間數量較少,改造方案在保留街區結構的基礎上置入多個節點,“線”與“點”構成面域空間,最大化提升公共空間吸引力[3](圖3)。本文旨在對比性研究,以空間句法理論為基礎,對改造前后的歷史街區公共空間吸引力進行評價對比分析,檢驗執行的改造方案的成效。

圖1 研究對象

圖2 朝陽街歷史街區總平面規劃

圖3 奇山所城歷史街區總平面規劃

2 空間句法應用的相關研究

空間句法的概念最早由英國倫敦大學HILLIER教授提出,是一種用于研究空間組織與人類社會之間關系的理論與方法[4]。1974年,HILLIER首次用“句法”一詞解釋空間布局的規律[4]。后有學者以塞浦路斯的法馬古斯塔市為研究對象,探討通過空間句法明確城市道路網絡中最合邏輯的路線來研究城市網絡問題的可行性[5]。ALKAMALI等以阿曼馬斯喀特省的老城大穆特拉為研究對象,利用DepthMapX軟件對馬斯喀特擴張前后的老城區進行局部整合度計算,并對數據進行統計分析[6]。TANG提出一種基于大數據空間句法的生態城市開放式街區結構規劃方法[7]。XU等利用空間句法對歷史街區的空間和體驗品質進行評估[8]。楊滔通過結合城市設計相關理論、GIS技術、統計學、圖論等方法,研究城市空間網絡的基本幾何規律,揭示了功能和空間效率在城市、街區等不同尺度中的匹配機制,為空間句法從多尺度研究城市空間形態做出貢獻[9]。張藝鴿等以借助空間句法的整合度、連接度、深度等參量,對城市公園區域防控進行分析,得出兩個公園的空間結構特征與防控重點區域[10]。研究表明,空間句法在公共空間設計研究方面起著積極的作用。

3 空間句法的基本思想及研究變量選取

3. 1 空間句法

空間句法是以幾何拓撲學為理論基礎的研究空間本體的理論,它不關注物理形式,而是關注空間本身[11],其基本思想包括三點:① 空間的自然法則:空間本身受制于幾何法則,因而有其自身的幾何規律;② 個人與社會對空間的影響:人類運用空間關系感知和參與社會生活,并達到社會經濟目的[12];③ 空間對個人與社會的影響:空間的組合方式是有限的,其在一定程度上會限制人們運用空間關系。

3. 2 研究變量選取

空間句法提供了一種量化分析城市和建筑空間拓撲形態的方法,該方法演化出多個具有特定意義的形態變量值。本研究旨在對比歷史街區公共空間吸引力,因而抽取空間句法中表示遮蔽性、可視性和空間可讀性的三個變量作為評價分析的參數,分別為視覺限定效果、視線整合度和視覺可理解度。

(1)視覺限定效果(Visual Clustering Coefficient,VCC):表示某個元素s的被遮蔽程度[13]。假設空間系統中某元素s,距離s一個視線深度的區域內包含k個元素,距離s兩個視線深度的區域內包含K個元素。計算公式為

(1)

簡單地說,如果一個元素,與它相距一個視線深度的元素數量較少,但是在這個視域范圍內活動一步,兩個視線深度內的元素數量明顯增多,那么,這個元素被嚴重遮蔽。

(2)視線整合度(Visual Integration,VI):反映空間內各點所能被其它區域看見的程度。數值越高,越容易引起人們注意[14]。

(3)視覺可理解度R:反映整個空間系統的可讀性。Connectivity(Co)表示的是從某一個元素向四周看,一共能看到多少個其他元素,Integration[HH](In)表示該元素需要多少轉折可以看到空間其他元素。In值高,表示轉折少,其計算公式為可理解度越高,越容易從局部空間推斷出整個空間系統[15]。

(2)

4 朝陽街、奇山所城歷史街區改造前后的公共空間吸引力評價對比分析

根據2014年谷歌地圖及規劃圖,繪制朝陽街-奇山所城歷史街區改造前后對比圖(圖4、圖5),隨后導入Depthemap軟件,設置1m×1m的點陣網格,將歷史街區公共空間分割為一定數量的視域節點,繼而進行歷史街區公共空間視域分析。

圖4 朝陽街歷史街區改造前后

圖5 奇山所城歷史街區改造前后

4. 1 朝陽街歷史街區改造前后的公共空間吸引力評價對比分析

4. 1. 1 視覺限定效果 公共空間關注的是空間在其所處環境中的滲透能力,視覺限定效果表示空間的界限對空間的約束能力,視覺限定效果弱,說明空間邊界對其約束力弱,空間的滲透能力強,換言之,該空間比較開放。查看圖6和表1,偏紅橙色的是VCC值大于0.79的遮蔽嚴重的空間區域,其開放程度較弱,改造前占比為61.41%,改造后占比為35.09%;VCC值小于0.50的是偏藍色的遮蔽較輕的空間區域,其開放程度較強,改造前占比為4.03%,改造后占比為8.69%;VCC值為0.50～0.79之間的為正常區間值,改造前占比為34.60%,改造后占比為56.22%。由此可知,改造前絕大多數公共空間的開放性較差,改造使其中一部分公共空間的被遮蔽程度得到緩解。主要原因在于朝陽街歷史街區的邊際空間及房屋庭院空間存在著強烈的視線遮擋,改造方案將違建的構筑物拆除,在拆除區域重新進行空間設計,設置集標志性與休閑功能為一體的景觀節點,提高空間的可識別性,吸引游客駐足。

表1 朝陽街歷史街區改造前后空間視域限定區間

圖6 朝陽街歷史街區改造前后視覺限定效果強弱對比

選取最具代表性的四個公共空間進行視覺限定效果強弱值的對比,如圖6,分別為南入口廣場、開埠廣場、洋行廣場、客棧廣場,從表2中的對比結果可知,這四個廣場的開放性在改造后均有不同程度的提高,具體改造做法如下[2]:

表2 公共空間改造前后VCC值

(1)南入口廣場:由于南廣場狹窄的道路無法迅速地將游客引入歷史街區,改造對廣場空間進行了重新規劃,拆除了朝陽街西側的居民樓,修建了絲業博物館與近代工業博物館的入口空間,使廣場與長安胡同直接相連,成為內街,便于游人從東西兩側及朝陽街主街進入。

(2)開埠廣場:位于朝陽街北段末端,與外部車行路相接,是街區內最大的歷史廣場,作為街區核心游覽空間,要滿足大量游客集散,改造方案在該處進行人車分流設計,將車流引至廣場外側,廣場內部構建游客漫步空間。根據地勢,通過地面鋪設,將廣場劃分為東、西兩個小廣場。借由重建天主教堂,或新建煙臺開埠博物館,激活廣場活力。通過在廣場入口處設計下沉空間及樹木陣列,使之形成冥想空間及休閑場所,不僅增加了空間可識別性,同時也吸引游客駐足。

(3)洋行廣場:洋行廣場位于街區內部,屬于內部休憩廣場。改造前廣場中違規搭建很多,導致視野不佳,改建方案以敦和洋行為中心,拆除違建,通過多條步道連接海岸街和招德街,構成一個內部商業區。

(4)客棧廣場:在拆除內部障礙物后,按照地勢將其分為東、西兩個區域,并在中心設置小型噴泉作為過渡,東區靠近朝陽街,通過恢復沿街商業建筑,鋪設硬質鋪地,營造商業休閑氛圍;西區以靜為主,圍繞樹陣,安置座椅,形成游客休憩空間。廣場與朝陽街之間通過寬約5米的道路連接,同時周邊巷道從東、西、南、北四個方向延伸到廣場中心區域,使得朝陽街、客棧廣場、巷道融合貫通,吸引更多的人群涌入。

4. 1. 2 視線整合度 從圖7中可以看到非常明顯的視線層次以及空間的滲透性。紅色區域的視線整合度最高,最容易被看到,其次是黃色區域,藍色部分是視線整合度最低的區域。結果顯示,朝陽街的視線整合度最高,從視域的分布來看,朝陽街西側區域的視線整合度整體上高于東側區域,這是由于西側區域的街巷空間尺度接近于現代城市,而東側區域大多是小尺度的院落肌理。

圖7 朝陽街歷史街區改造前后視線整合度對比

從圖7可知,改造后朝陽街南側面向北馬路的區域整合度有所提高,南入口廣場的設置起到一定效果,而朝陽街北部的開埠廣場的視線整合度并沒有隨著廣場面積增大而提高,開埠廣場不僅是歷史街區重要的歷史文化節點,也是歷史街區的入口之一,匯聚大量人流。視線的低可達性與人群的聚集不能形成良好的交互,這是未來需要解決的問題。朝陽街東西兩側的洋行廣場與客棧廣場的整合度較改造前有提升,但也沒有形成整合度核心,雖然改造中拆除了部分搭建,疏通了道路,但是原本空間隔離嚴重,視線與空間的遮擋只能在一定程度上得到緩解。

將VI值匯總得到表3,歷史街區視點排布特征為兩頭少、中部多,說明歷史街區整體空間的視線可達性一般?？梢栽谝暰€整合度一般的區域修建休憩娛樂場所,激活街區活力,在視線可達性差的區域安置監控,提高安全性[16]。

表3 朝陽街歷史街區改造前后視線整合度區間

4. 1. 3 視覺可理解度 街區空間不是一覽無遺的,使用者進入街區時不可能立即理解全貌,需要在其中不斷行走,以小尺度空間的不斷聯系在頭腦中逐漸塑造街區整體的形象,因此,使用者對于某個空間的理解是由該空間的局部推斷出的,而視覺可理解度表示的正是使用者根據可視的局部空間推斷整個空間網絡的可能性[17]。在視覺可理解度分析圖(圖8)中,每一個點代表它所在空間平面圖像素點模型中的凸空間,X軸表示VI值,Y軸表示連接度,兩者回歸方程的回歸系數即視覺可理解度值?；貧w系數(R2)大于0.5,表示從可視的局部推斷整體的可能性很高,即使用者可以比較容易地理解街區;R2小于0.5,表示使用者較難理解街區整體空間,很可能在街區中迷路。

圖8 朝陽街歷史街區改造前后視覺可理解度分析

從圖8可以看到,圖中的散點被劃分為兩個區域,前半部分藍色區域的散點,表示的是連接度與視線整合度都很低的空間,即歷史街區內部的盡端巷等空間。改造前的R2值為0.214 447,改造后為0.373 995,雖然改造后的視覺可理解度高于改造前,但連接度與整合度的相關度仍然較低,游客對于歷史街區整體空間的理解仍有難度。

4. 2 奇山所城歷史街區改造前后的公共空間吸引力評價對比分析

4. 2. 1 視覺限定效果 根據圖9、表4可知,圖中偏藍色部分為視線受阻較弱區域,其VCC值低于0.50,改造前占比為1.86%,改造后為2.32%,二者相差不大;中間過渡色的VCC值在0.50～0.79之間,改造前占比為25.41%,改造后為33.28%;偏紅色部分為視線受阻嚴重區域,其VCC值高于0.79,改造前占比為72.73%,改造后為64.40%,占全局視點總數絕大部分,說明奇山所城歷史街區整體空間視線受阻嚴重,開放性差,改造使得一部分被遮蔽嚴重的公共空間轉為一般,但還遠達不到良好,如街區內的幾個城隍廟的視線遮擋就比較嚴重。

表4 奇山所城歷史街區改造前后空間視域限定區間

圖9 奇山所城歷史街區改造前后視覺限定效果強弱對比

4. 2. 2 視線整合度 進行街區的可視性分析可以發現:中央十字街是街區中可視性最強的區域,與它相鄰的街道的可視性次之,同時向著街區內部遞減;廣場本身的視線整合度高于其相鄰的街巷空間及交叉口空間。根據圖10、表5可知,盡管經過改建,小部分視野不佳的公共空間得到改善,但是歷史街區整體空間的視線可達性并沒有得到很大的提高,改造對于視線幾乎沒有影響。

表5 奇山所城歷史街區改造前后視線整合度區間

圖10 奇山所城歷史街區改造前后視線整合度對比

4. 2. 3 視覺可理解度 根據視覺可理解度分析圖(圖11)可知,奇山所城歷史街區改造前R2值為0.57,改造后R2值為0.69,圖中的散點呈現出相對連續且具有明顯斜率的回歸線,可理解程度很高。但這樣的分析結果其實是與現實相背離的,事實上,游客很難從可視的局部空間推斷整個街區的空間系統,在歷史街區中,游客很容易迷路。主要原因是“街”空間對分析結果有很大影響,所城里大街等主要街道具備高整合度與高連接度。散點圖中前端藍色區域代表盡端巷,盡端巷空間之間的連接值差別不大,而整合度值有一定的差距。排除“街”空間的影響,盡端巷空間和“巷”空間的連接值與整合度值擬合程度很低,這就解釋了分析結果與現實相背離的原因。

圖11 奇山所城歷史街區改造前后視覺可理解度分析

5 結 語

朝陽街歷史街區本身呈現出核心放射的狀態,空間系統呈現出顯著的“豐”字形格局,即以朝陽街作為主軸,由主軸向外延伸出支路,再不斷地向下一層級發展延伸,以這種方式發展、結合,最后形成一個整體。對其進行視域分析時,發現改造對于視線的影響不大,雖然提高了四處主要節點空間的開放性,但大多數公共空間的可視性與開放性沒有明顯改善。原因在于主要節點之間缺乏銜接,節點空間所輻射的范圍較小,單個節點空間的活力不足以滲透到周邊公共空間。因此,在進行歷史街區改造時,應通過擴展內部公共空間,連通支路,強化各個節點之間的關聯程度,形成以街巷聯系大小廣場的收放有致的公共空間體系。

對奇山所城歷史街區進行視域分析時,發現改造設計并沒有在很大程度上改善公共空間的視線遮擋情況。盡管在街區東北角新建景觀節點,修復街區內歷史建筑,但很少有游客到達,主要原因是迂回曲折的道路導致公共空間的可視性和可達性低,這也是傳統歷史街區的固有特點。游客在游覽時由于居住區深度過大,同種類型的空間大量重復,時常出現迷路現象。因此,應減少居住區窄巷、盡端巷空間,將部分巷道拓展成公共廣場,減少居住區的深度,讓游客更方便地從主街進入內部公共空間,擴大游客使用的范圍。

本文選取空間句法中視覺限定效果、視線整合度和視覺可理解度三項變量,對改造前后的歷史街區公共空間吸引力進行量化評價對比分析,初步獲取理論層面的一些對比結果。今后將考慮把空間句法與POI大數據、GIS技術相結合,應用GIS技術對歷史街區內不同類型POI業態要素進行可視化分析,并基于空間句法深度、整合度、可理解度等參數,從更多的維度上分析歷史街區路網特征,篩選出影響歷史街區吸引力的主要路段,針對具體路段提出更為精準的改善提升策略用于指導實踐。