【周三福利日】第六期：简介空间句法及其在城市研究中的应用
栏目介绍
“福利日”是规划研学社推出的一个特色专栏，每周周三发布，每期为读者讲解一个知识点或传授一个技能，或放送相应考研福利包。技能福利日旨在为同学们介绍规划技术方面的实用小技能。
本期的技能福利日主题为：简介空间句法及其在城市研究中的应用。
本期主持人：华南理工大学M学姐
空间句法是一种
由建筑师开发出来的描述和分析空间的数学方法。
空间句法的基本结论：
空间本身不重要，重要的是空间之间的关系。
空间句法用了拓扑学的方法，来研究空间之间的关系。拓扑学就是是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的学科。它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。
空间句法有哪些应用场景呢？我们可以用空间句法分析城市道路的空间可达性，进而分析可达性所产出的一系列相关研究。例如商业设施的分布与空间可达性之间的关系、城市交通网络特征研究、传统村落空间形态认知、地铁可达性评价分析等等。同时，空间句法本身是社会网络分析的方法之一，遵循“空间结构-空间认知-交通流动-用地模式-社会经济”的分析范式，在城市设计、空间评估、交通流量预测、城市功能分析等方面应用广泛。可以说，下到建筑研究，上到区域研究，空间句法都有广泛应用。depthmap是空间句法研究中最常用的软件，本文以depthmap为例介绍其主要应用场景：
一.空间句法如何跟城市的路网产生联系
把空间系统的GPS坐标的信息丢掉，只考察其拓扑学意义上的连接关系的话，可以把拓扑图重绘成许多种状态，称为“空间重映射”，这就相当于将城市的道路简化成一根根的线段进行分析。在许多情况下，并不需要将全系统都纳入研究范围，而只关心距离中心空间一定范围以内的情况，那么做了空间重映射以后，就比较简单直观了。在空间句法的讨论中，经常可以听到“半径 3”、“半径 n”的说法，意思就是多少多少步数以外的，不参与计算。半径 n 表示不限定步数，全系统都参与进来。
二.我们根据什么样子的规律来建立城市的拓扑模型呢？
在 CAD 当中手工绘制这个轴线图，有两个要求： 1. 交接处要稍微出头2. 对于空间的概括要准确
在手绘的时候，一定要遵循“出头”的原则。因为，轴线图经常会发生微调，在 CAD 当中，一个线段，端点稍微移动一下位置，与这条线相交的其他的线，可能就脱开了。不注意的话，会造成连接关系的丢失。
面对一条 S 形的街道，如何用轴线图来概括它呢？采用最长且最少的轴线图的思想。
当然，有的时候，空间界面的边界，是个圆肚皮，从哪个位置相切，可以变的。轴线的位置，可以根据与它相连的空间的状态，进行微调。
先有了一个轴线图的状态，然后可以进行微调，让轴线尽量延伸得远，同时，与空间边界的相切关系要正确，有的时候，稍微偏离空间边界，割到地块里面去一些，这不要紧。只是割进去的程度不要太离谱就行了。轴线割进去太多，可能就需要将其切分成几段了。
除了曲线的街道的麻烦，还有道路的交叉口、立交桥一类的问题，比较麻烦。我们来罗列一下集中复杂情况的处理方法。
1.平交的交通转盘：交通转盘的情况，是所有道路都连接在转盘上，所有流量都在里面绕一下，绕到自己要的那个出口，再绕出去。按照绘制轴线图的简单规则，大概可以按如下方式来处理：
上图中的这种处理方式，也就是认为，两条街在拓扑关系上不是直接相连，而是要通过交通转盘，转折一下，拓扑关系上要增加一步，至多两步。
2.不规则的交通转盘：古城的城门处，出现了长方形的转盘，如下图所示，怎么处理呢？
上图中的这个交通转盘，按照上图给出的轴线图这样处理，并不合适。考查 a 与 b 的拓扑距离，软件当中是按最短拓扑步数来计算的，按照箭头的走向，软件认为 a 与 b 相距 4 步。实际的交通状况，是按照逆时针的方向转的，那样 a 与 b 的距离就更多了。而这个交通转盘，除了解决交通流量的问题，并无其他城市功能活动发生。所以，我们可以将轴线图调整成下图这样 对于交通转盘，如果不这样简化，而坚持要用众多的断轴线去拼圆弧，是什么后果呢？我们假设一个更加夸张一点儿的情况。如下图所示。
3.带立交的转盘在西安的朱雀路环岛，出现了如下图所示的情况。如何用轴线图去概括呢？其实，这个立交的情况就是水平方向是一根轴线直接拉通的，而竖直方向是需要通过交通环岛转折的。高架系统并不是封闭的，沿着高架走一段，就有出口，所以在轴线模型的处理上，就用单线就行。
4.隔离的高架系统有的大城市中，高架系统在城市当中隔离起来，走了很远都没有出入口。而在高架系统的下面，普通的城市道路互相联系，密度也很高。在平面图上，两者又重叠在一起，该如何处理呢？参见下图。
在建模的时候，为了将来操作的方便，可以分别建模。地面层的轴线，就按照一般的建模规则，画出来，而上部的高架系统，轴线图就整体偏移一个距离。保持上下两层各自的拓扑关系，在各自的子系统内部是正确的，就行了。将来，到了 DepthMapX 当中，再用 unlink命令，将两者分开就行了。参见下图。
5.地铁等交通系统的处理在考察地面交通的时候，只关心车行系统的时候，按照道路的情况建模就行，地铁的事儿可以甩开不要。但是要研究人的出行的时候，研究人的消费行为的时候，研究城市当中的功能分布的时候，就要考虑了。越是大容量的、快速的交通系统，在宏观上，就越能够对人流物流产生拉伸作用。地铁这样的系统，因为是高度专用的，出入口都是专用的，所以在建模的时候，甚至可以把轴线模型都省了，直接用 Link 命令，将地铁口附近的路面连起来就行了。参见下图。
如何划分研究范围：
1.以环城高速作为边界；2. 在目标区域外围，设置一个足够大的缓冲区。环城高速、护城河、铁路线等，对于城市往往产生生硬的割裂作用，从卫星图上看，建成区在这附近，往往有生硬的边界。通过直观的感受，去找那些硬的边界，从而确定研究范围，进行轴线建模和分析，是有合理性的。
三.轴线模型的计算与分析
轴线模型建好以后，可以导入到 DepthMapX 当中来，先验证一下正确性。大部分情况下，轴线模型都会存在瑕疵，比如一两条轴线与其他所有的轴线都不相交，或者 unlink 的地方忘了 unlink，等等，总会有这些麻烦。从 CAD 当中，将轴线图勾出来，导出为 dxf 格式的文件。到了 DepthMapX 当中以后，Ctrl+N 创立一个新的工作空间，Ctrl+ I 导入准备好的文件。接下去，通过 DepthMapX 当中的下拉菜单， Map → Convert Drawing Map，弹出对话框。在对话框中选择 Axial Map，生成一个新的轴线图的图层。如下图所示。
从下拉菜单当中选择， Tools →Axial / Convex / Pesh → Run Graph Analysis ，弹出对话框。如下图所示。
在所有情况下，都是这么设置。读者直接将这个对话框的情况记住就行了。最上面，输入半径，输入 n，然后三五七九，中间用逗号隔开，表示空间重映射以后，以这些拓扑步数为半径，截取局部的拓扑结构出来，进行计算。一共四个方框可以打勾，前三个打上勾，表示计算的中间过程保留，会在参数选择栏那里，出现一些东西，将来可以查看。最下面这个方框，打上勾，表示以什么什么为权重，进行计算结果的修正。所有的情况下，我们都选择用轴线长度进行权重。
先要通过检查 Node Count 这个参数，验证一下轴线模型的正确性。
全部都是绿色的就说明模型是没有问题的。一旦出现了一片红色，中间夹杂着几个蓝色的线条，我们就知道模型有断开的地方。把这些细小的蓝色的线头找到，在 CAD 中，将轴线图修正好，将来再重新通过 dxf 格式的文件重新导一次。
四.Integration Core 聚合度 整合度 叫什么的都有
轴线模型计算完成以后，会自动跳到 Integration [HH]上面。直接在软件当中，进行观察比较，将来还面临输出的问题。直接通过截屏输出，也可以，或者利用 DepthMapX 的输出eps 的功能，输出计算结果，也可以。具体功能在 Edit 菜单下面，如下图所示。
整合度的数学定义是这样的：把所有轴线的整合度的数值，都加在一起，得到一个加总的值，I ，然后将所有元素按照整合度数值的高低，进行降序排列，从最高的元素开始，依次向下选择元素，将其整合度的数值相加，直到加起来的这个值达到了 I 的十分之一，这些参与运算的最高整合度值的元素，这个集合，就被称为“整合度核心”。所以，我们就能理解，整合度高的，就是可达性高。那么，所谓的整合度核心，就是可达性最高的那些街道的集合。因为可达性高，这些街道空间往往也是面子工程的集中地，在经济、文化和政治上具有重要性，在这些街道上聚集着不少重要的城市功能。
五.有关于depthmap的再思考
相信大家经过上面的了解，对于depthmap如何处理城市的轴线模型也有了一些初识，但是我们会发现，depthmap有着一个较为严重的缺陷，就是其对三维空间的复杂关系无法处理。这就导致了我们在处理地铁站点复合开发模式下的商业综合体就会一脸懵，其一般有着人流线路、地铁线路、公交线路、车行线路等等复合叠加，而且depthmap的显示仅仅在二维图形上，你使用link或unlink命令是无法处理这种复杂的情况的。在这种情况下，我们就需要引入一个新的软件，由英国卡迪夫大学开放的SDNA软件来处理三维情况下空间句法对于城市轴线模型的分析。此外，空间句法不仅是理论也是技术，空间句法分析出来的结果一定要在最适用的语境下才能得出最恰当的结果。因此除了开头介绍的用途之外，大家也可以多看看相关的研究和文献，多多尝试，也会得出有意思的结果哦！
参考文献：深圳大学建筑研究所.《空间句法简明教程》
段进.(2006).空间句法与城市规划：东南大学出版社
张愚，王建国.再论“空间句法”[J].ARCHITECT，2004年6月
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