酒江濤，韓家焜，劉董歡，蘇金樂

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院， 鄭州 450002)

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季相變化對鄭州市文化公園園林空間結(jié)構(gòu)影響的量化研究

酒江濤，韓家焜，劉董歡，蘇金樂

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院， 鄭州 450002)

植物是園林設(shè)計要素中唯一具有生命的要素，具有周期性變化，季相變化對由植物圍合的園林空間有著顯著的影響。運用空間句法理論對鄭州市文化公園的可視空間進行了量化研究，并對不同季節(jié)園林空間使用情況進行了現(xiàn)場調(diào)查，分析了季相變化對園林空間的影響。實驗結(jié)果表明：由于植物的圍合作用較強，非落葉季的園林空間形成了大小不同的空間結(jié)構(gòu)，擴大了景深，豐富了空間層次；在落葉季由于植物的圍合作用減弱，空間視域范圍明顯擴大，空間得以明顯拓展；由于季相變化引起氣溫和景觀的變化，冬季游人較少，活動類型單一，春季游人增多，活動類型豐富；空間活力熱點無較大變化。

季相；空間句法；量化研究；空間活力

植物是園林設(shè)計要素中唯一具有生命和周期性變化的要素，不同季節(jié)的植物往往表現(xiàn)出不同的姿態(tài)。我國大部分南方城市由于四季溫度變化不明顯，所以園林植物的季相變化也不顯著，對園林空間變化影響較小。而我國大部分北方城市四季鮮明，落葉季和非落葉季的園林空間有著明顯的變化[1]。

人類善于描述有形的實體空間，卻并不善于描述多個同時存在的空間之間的關(guān)系，往往靠直覺去理解空間之間的關(guān)系[2]。在大多數(shù)關(guān)于園林美的論述中，對于植物更多的是在講述其對空間塑造的作用與意義和其美學(xué)功能，很少將其在空間塑造過程中的作用進行量化分析。倫敦大學(xué)的比爾·希列爾(Bill Hillier)、朱利安妮·漢森(Julienne Hanson)等人創(chuàng)建的空間句法理論，以其清晰的邏輯演繹和定量的數(shù)學(xué)分析特點，對包括建筑、聚落、城市甚至景觀在內(nèi)的人居空間結(jié)構(gòu)進行量化研究[3-5]。已有國內(nèi)學(xué)者利用空間句法在景觀設(shè)計中進行相關(guān)的嘗試，并證明將其引用于景觀設(shè)計中是可行的[6-7]。北京林業(yè)大學(xué)的孫鵬[8]在2012年利用空間句法理論對河北承德避暑山莊中不同類型的園林空間進行了量化研究，針對結(jié)果進行空間句法理論層次的解讀，認為園林的造園要素在空間句法平面模型的繪制過程中影響最大，平面模型的誤差會導(dǎo)致園林空間分析的差異，但對于植物隨季節(jié)變化而對園林空間造成的影響卻沒有做出討論。蔡倩儀在《基于空間句法理論的順德清暉園空間分析》中對園林空間的使用情況進行了分析，但卻沒有進行不同季相園林空間變化的分析。筆者借助空間句法的視覺可見性分析方法，對不同季相的當(dāng)代園林空間進行量化研究，并對不同季節(jié)園林空間使用情況進行現(xiàn)場調(diào)查和分析，總結(jié)了季相變化對園林空間的影響，目的是通過量化分析，確定空間的視域變化和空間活力特點，為北方園林設(shè)計提供引導(dǎo)。

1 研究對象

鄭州市文化公園位于鄭州市文化路北段，姜寨明溝以南，渠西路以西，始建于1998年，總占地面積79 320 m2。周圍交通便利，附近有多所高校和居民區(qū)，為附近學(xué)生和居民提供了一個集學(xué)習(xí)、休閑、娛樂、健身的公共場所，對于保護環(huán)境、美化城市面貌、提升城市品位有著重要的作用。

鄭州市文化公園是一個以體現(xiàn)歷史文化、戲曲文化、體育文化為主題，集休閑、生態(tài)、娛樂、健身為一體的綜合性公園，平面布局呈“L”形，空間布局與周圍環(huán)境緊密結(jié)合，規(guī)則式與自然式相結(jié)合[9]。文化公園植物配置主要以落葉植物為主，間以常綠植物。園區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冷暖適中、四季分明，空間隨季相變化較為明顯。

2 研究方法

本文以Depthmap軟件為基礎(chǔ)對文化公園的植物景觀和空間進行量化分析。Depthmap軟件是由英國倫敦大學(xué)開發(fā)的一款專門用于空間句法分析的軟件，可用于多尺度的空間結(jié)構(gòu)與組織規(guī)律的分析[10]。根據(jù)本文的研究對象，同時基于Depthmap軟件的特點，采用視覺可見性分析法(visibility graph analysis，簡稱VGA法)對文化公園非落葉季(調(diào)查季節(jié)為春季)與落葉季(調(diào)查季節(jié)為冬季)空間進行可視層分析，考察季相變化對園林空間的影響，并通過現(xiàn)場調(diào)查不同季節(jié)工作日與周末的不同時間段人流量的變化，對空間活力與空間特點進行對比分析。

2.1 空間句法研究模型

創(chuàng)建空間句法理論的初衷是為了研究城市以及建筑空間結(jié)構(gòu)，其分析方法要忽略掉非空間因素，針對純凈空間進行分析，而園林空間中的造園要素非常多，且具有不確定性，如假山、植物、水體等要素，若要將空間句法應(yīng)用在園林空間中必須對園林空間要素展開針對性的分析，這樣才能得出適合園林空間分析的方法。

植物在非落葉季可塑造空間對視線起到阻擋作用，而在落葉季則對視線的阻擋作用大為減弱。根據(jù)北京林業(yè)大學(xué)孫鵬的《空間句法理論與傳統(tǒng)空間分析方法對中國古典園林的對比解讀——承德避暑山莊空間環(huán)境研究》和蔡倩儀的《基于空間句法理論的順德清暉園空間分析》中對園林要素的空間句法模型構(gòu)建提取條件，將文化公園中對視覺可見性分析產(chǎn)生影響的園林建筑、假山、植物群落等造園要素進行了空間句法模型構(gòu)建條件的提取，在視覺可見性分析的平面模型中不將落葉季植物作為影響空間構(gòu)型的因素，而將非落葉季植物作為影響因素進行繪制(表1)。根據(jù)園林要素的空間句法模型構(gòu)建提取條件，繪制出非落葉季視區(qū)分析模型圖(圖1)和落葉季視區(qū)分析模型(圖2)。

2.2 空間使用情況調(diào)查

各空間不同時段的人流量和游人的活動類型可以充分反映出空間的使用情況。本次調(diào)研的形式主要為現(xiàn)場拍照、活動類型記錄和人流量統(tǒng)計；調(diào)研時間為2017年2月24日(周五)和26日(周末)、4月21日(周五)和23日(周末)，從早上7:00到下午19:00的各個整點時段。

表1 園林要素的空間句法模型構(gòu)建條件提取

注：根據(jù)國家體育部體科2013年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，中國人的平均身高為171.6 cm。視線高度應(yīng)用160 cm作為標(biāo)準(zhǔn)，因此本文將離地面160 cm高的斷面層定義為“可視層”。

圖1 文化公園非落葉季視區(qū)分析模型

圖2 文化公園落葉季視區(qū)分析模型

3 文化公園園林空間量化分析

為了分析季相變化對園林空間視域的影響，著重從連接值、控制值、整合值等幾方面進行非落葉季和落葉季的對比分析。為了分析的準(zhǔn)確性，本文對公園平面進行軸線編號(圖3)。

3.1 空間連接值對比分析

空間句法理論中，空間節(jié)點的連接值越高，表示該空間與相鄰空間的關(guān)系越緊密，空間的通透性越好，視域覆蓋的范圍也越大。

圖4為非落葉季的連接值可見性圖解。從圖4可以看出：在L5、M14、D17等方位的3個廣場附近的連接值較高，可視度明顯較為集中；在非落葉季，由于植物的圍合作用，形成以3個廣場為中心的視域集中區(qū)，向周圍呈遞減趨勢，在A17和D21方位的竹林區(qū)達到最低值。

圖4 非落葉季連接值可見性圖解

圖5為落葉季的連接值可見性圖解。與圖4相比，圖5的可見性圖解在L5方位廣場的視域范圍明顯擴大，連接值明顯提升，在M14方位廣場的連接值提升明顯，在G19方位的入口區(qū)域連接值從藍色變?yōu)辄S色，連接值提升最大，且與M14和D17方位的2個廣場形成視域通路，使得M14、D17方位的2個廣場形成的視域通路也進一步加強。全園的連接值提升明顯。

圖5 落葉季連接值可見性圖解

從表2的計算數(shù)值上可見：落葉季連接值的最高值較非落葉季有大幅度的提升。產(chǎn)生這種差異的原因可以從可見圖解中進行分析。從落葉季連接值的可見性圖解(圖5)可以看出，相較于非落葉季，園內(nèi)暖色區(qū)域明顯擴大，代表較高連接值的紅橙色區(qū)域也有較大提升，這是由于落葉季植物對空間的圍合作用減弱，使視線可通過范圍更廣，視覺效果也更加清晰。

表2 可視層連接值計算數(shù)值

3.2 空間控制值對比分析

控制值反映了空間中各個節(jié)點之間相互制約的控制程度?？臻g節(jié)點的控制值越高，表示該空間節(jié)點在空間系統(tǒng)中的控制力越強，地位越重要。

圖6是非落葉季的控制值可見性圖解，從圖中可以看出：在L5、M14、D17方位的3個廣場區(qū)域的控制值最高，并以3個廣場為中心逐漸向周圍減弱。3個廣場之間視域因受到植物因素的阻隔，視線連通性明顯較差，而廣場區(qū)域由于比較空曠，從而使游人的視線更加向廣場中心集中，也增加了該區(qū)域?qū)θ珗@的控制力。

圖6 非落葉季控制值可見性圖解

從表3上看，落葉季的控制值相較于非落葉季有所提升，這是由于在分析落葉可視層季控制值時剔除了落葉植物對視域分析的影響。圖7是落葉季的控制值可見性圖解，從圖中可以看出：相較于圖6，圖7在L5方位的廣場的控制值大幅度提升，控制值達到紅色，周圍也都被暖色覆蓋，在M14、D17方位的2個廣場的控制也有明顯提高。落葉季的控制值可見性圖解藍色區(qū)域大幅度減少，這表示在落葉季全園控制值大幅度提升，可視范圍大幅度擴大。

圖7 落葉季控制值可見性圖解表3 可視層控制值計算數(shù)值

參數(shù)非落葉季落葉季最低值0.00280.0028最高值1.38481.7962

3.3 空間整合度對比分析

整合度反映了空間系統(tǒng)中各個節(jié)點之間聯(lián)系的便捷程度。整合度越高，該空間節(jié)點的視線可達性越高；相反，整合度越低，則該空間節(jié)點的視線可達性越低。

圖8是非落葉季的整合度可見性圖解，從圖中可以看出：文化公園空間的整合度最高的區(qū)域位于M14方位的廣場區(qū)域，L5和D17方位的廣場區(qū)域次之，K13區(qū)域的整合度也較高；全園整合度最低值為1.689 8，最高值為9.173 0。

圖8 非落葉季整合值可見性圖解

基于表4中落葉季大幅提升的整合值(最低值2.735 4，最高值13.532 0)，從圖9落葉季的整合度可見性圖解可以看出：除M14、L5和D17三個區(qū)域的整合值顯著提升之外，全園整合值較非落葉季也有著明顯提高，并以3個廣場為中心逐漸向周圍遞減。究其原因，在非落葉季植物對視域的影響較大，對空間的圍合性較強，在廣場等視域較為開闊的區(qū)域整合值較高，而在落葉季，由于落葉樹種樹葉的凋零，視域受落葉植物的影響較小，全園整合值顯著升高。

圖9 落葉季整合值可見性圖解表4 可視層整合值計算數(shù)值

參數(shù)非落葉季落葉季最低值1.68982.7354最高值9.173013.5320

4 不同季節(jié)園林空間使用狀況分析

園林空間的使用狀況是對園林設(shè)計的初衷最有利的反饋，其使用現(xiàn)狀的調(diào)查分析對于研究一個園林空間的真實使用情況必不可少，對研究各個空間在園林中的地位也相當(dāng)重要。為了對鄭州市文化公園空間結(jié)構(gòu)進行全面深入的了解，除了在技術(shù)上對其進行數(shù)學(xué)量化的客觀分析外，對園內(nèi)空間的使用狀況進行調(diào)研分析也至關(guān)重要。

4.1 文化公園使用現(xiàn)狀分析

從調(diào)查結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)(圖10)，同一季節(jié)的工作日與周末休息日總?cè)藬?shù)在高峰時間段相差較大，不同季節(jié)的同一時段總?cè)藬?shù)也相差較為明顯。一天中各時段的變化規(guī)律相似：從早上開始增長，至上午10:00—11:00左右達到上午的高峰值，中午略有下降，至下午15:00—16:00達到一天的最高峰值。文化公園一天之中的活動可以分為呈三段式：早上7:00—9：00主要為鍛煉人群，上午和下午的正常游園休閑，晚上19:00以后的鍛煉人群。不同季節(jié)總?cè)藬?shù)的差異也比較明顯，一天當(dāng)中同一時間段的總?cè)藬?shù)春季明顯多于冬季，這是由于冬季的溫度較低，景觀效果也較差，降低了對游人的吸引力，而春季氣溫回升，使游人更愿意外出活動，公園的景觀效果明顯變好，對游人更有吸引力。

圖10 各時段游客總數(shù)走勢

4.2 不同時間活力析

鑒于周末公園人流量更高，更能反映出公園空間的實際活力情況，因此選取冬季和春季調(diào)查日周末的8:00、11:00、16:00三個時間段對公園空間的游人分布進行詳細分析。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果，將3個時間段的人數(shù)分別在CAD平面圖中用點標(biāo)出，通過ArcMap進行核密度分析。

4.2.1 同時間活動類型分析

1) 早上8:00活動類型分析

2月26日周末上午8:00公園中的人群分布如圖11所示，此時公園總?cè)藬?shù)為82個。4月23日周末上午8:00公園中的人群分布如圖12所示，此時公園總?cè)藬?shù)為115個。冬季和春季上午8:00主要都為中老年人，活動類型主要以晨練為主。冬季活動類型單一，多為個體活動，沒有集群活動；春季主要為廣場集體活動，活動類型主要為跑步，廣場舞、太極、踢毽子、保健操等。

圖11 2017年2月26日上午8:00人群分布

圖12 2017年4月23日上午8:00人群分布

2) 上午11:00活動類型分析

2月26日周末上午11:00公園中的人群分布如圖13所示，此時公園總?cè)藬?shù)為323個。4月23日周末上午11:00公園中的人群分布如圖14所示，此時公園總?cè)藬?shù)為371個。冬季和春季上午11:00主要為中老年人和兒童。冬季主要活動類型主要為廣場舞、踢毽子、保健操、羽毛球、滑板、放風(fēng)箏等；春季活動類型較為豐富，在原來基礎(chǔ)上增加了看書、兒童彩繪、釣魚、兒童游樂、打麻將等，集群活動較多。

圖13 2017年2月26日上午11:00人群分布

圖14 2017年4月23日上午11:00人群分布

3) 下午14:00活動類型分析

2月26日周末下午16:00公園中的人群分布如圖15所示，此時公園總?cè)藬?shù)為504個。4月23日周末下午16:00公園中的人群分布如圖16所示，此時公園總?cè)藬?shù)為968個。這一時間的活動人群主要為中青年及兒童。冬季和春季的活動類型相差不大，主要為兒童彩繪、散步、廣場舞、釣小魚、玩沙坑、靜坐等。

圖15 2017年2月26日下午16:00人群分布

圖16 2017年4月23日下午16:00人群分布

4.2.2 空間活力熱點分析

園林中不同的空間屬性適合的活動類型往往不同，開敞空間適合群集性活動，空間活力較高，封閉性空間則適合安靜型的活動，空間活力較低。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，文化公園在上午8:00因為多為個體活動，人群的聚集性較弱，空間中午較高活力熱區(qū)，人群分布較為均勻(見圖11、12)；上午11:00和下午16:00，活動類型多為群集性活動，在公園中形成了以L5、M14、D17方位的3個廣場和以L10方位的觀景平臺、K13方位的中心水景、H16方位的廊架為中心的六個活力熱點，且冬季和春季較為一致(見圖13～16)。通過將全天人群分布進行疊加分析，全天的活力中心也為這六個區(qū)域(見圖17、18)，與單個時間段相一致。對比冬季和春季的空間活力熱點發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)的空間活力熱點也相一致，均為連接值較高區(qū)域。

圖17 2017年2月26日人群分布

圖18 2017年4月23日人群分布

5 季相變化對園林空間的及空間活力影響

5.1 擴大景深，豐富空間層次

非落葉季植物的圍合與遮擋，使空間更加深邃，增加游玩的趣味性。通過植物合理的配置，形成豐富的園林空間。園林植物與園林建筑、山石等其它要素相結(jié)合，形成遠景、中景或近景，空間可在封閉空間、半開敞空間、開敞空間之間變化。不同的植物配置形式和豐富的季相變化將空間重組，能引起園林景觀的變化，形成不同的景觀效果，構(gòu)成多樣化的園林觀賞空間。

通過量化分析可以看出，文化公園非落葉季園林空間層次分明，形成了以L5、M14和D17方位的3個廣場為中心的開敞空間，J5方位休閑坐凳區(qū)、L10方位觀景平臺區(qū)和D20方位林間小徑區(qū)的半開敞空間，以及B16方位竹林區(qū)的封閉空間。整個園林空間開閉有序，動靜結(jié)合。

5.2 拓展空間，擴大視域范圍

園林植物在垂直面空間上的季節(jié)變化能在不同的季節(jié)為使用者提供不同的視野，通過常綠植物與落葉植物的合理搭配，形成多變的園林空間。非落葉季植物對園林空間具有較強的圍合作用，形成各個大小不等的封閉、半封閉空間，在落葉季植物的圍合作用減弱，使原來的封閉、半封閉空間成為半開敞、開敞空間，擴大了視域范圍，拓展了園林空間。視線封閉時能令使用者專注于本空間的體驗，視線開敞時，在利用本空間的同時又能欣賞到另一空間的景觀[11]。

文化公園落葉樹種配置較為豐富，落葉季的園林空間與非落葉季相比變化較大。通過量化分析可以看出，受季相變化的影響，在L5、M14、D17方位的3個廣場附近的視域范圍明顯擴大，M14、D17方位的兩個廣場之間以及M14、D17方位的兩個廣場的視域通路明顯加強。J5方位休閑坐凳區(qū)和L10方位觀景平臺區(qū)的半開敞空間轉(zhuǎn)變?yōu)殚_敞空間。全園的視域范圍有了較大提升，空間得到較大擴展。D20方位林間小徑區(qū)的半開敞空間以及B16方位竹林區(qū)的封閉空間，常綠植物配置較為豐富，受落葉季影響較小，空間幾無變化。

5.3 吸引游人，豐富活動類型

季相變化影響著由植物圍合的園林空間，不同季節(jié)公園中的游人數(shù)量有著明顯的波動。冬季由于氣溫較低，景觀較為單調(diào)，對游人的吸引力減弱，游人總數(shù)較少，活動類型單一；春季氣溫升高，景觀恢復(fù)，吸引更多的游人到公園中進行活動，活動類型也較為多樣。

空間的活力熱點則受季相變化較小。冬季和春季都以L5、M14、D17方位的三個廣場和L10方位的觀景平臺、K13方位的中心水景、H16方位的廊架的六個區(qū)域為活力熱點，其它方位空間活力則相對較弱。

6 結(jié)論

根據(jù)空間句法理論，運用客觀的、數(shù)據(jù)定量的研究方法，對鄭州市文化公園在非落葉季和落葉季的空間視域變化特點進行了量化分析，并對不同季節(jié)園林空間使用情況進行了現(xiàn)場調(diào)查，對季相變化對園林空間活力的影響進行了分析，得出如下結(jié)論：

1) 落葉季與非落葉季相比，空間可視層上視覺連接值的最高值從1 905增長到2 907，控制值的最高值從1.384 8增長到1.796 2、整合值的最高值從9.173增長到13.532，相比非落葉季有著顯著提高。

2) 非落葉季的園林空間由于植物的圍合作用較強，形成了大小不同的空間結(jié)構(gòu)，擴大了景深，豐富了空間層次；落葉季植物的圍合作用減弱，空間視域范圍明顯擴大，空間得到明顯拓展。

3) 冬季游人較少，活動類型單一，春季游人增多，活動類型豐富。

4) 空間活力熱點均為連接值、控制值、整合值較高區(qū)域。

空間句法理論作為一種空間分析的有效方法，增強了在多尺度的風(fēng)景園林設(shè)計與規(guī)劃中的分析能力與設(shè)計表達能力。通過在建設(shè)前對園林空間的合理性進行驗證，使設(shè)計更為合理，在使用過程中分析季相變化對空間的影響，從而對空間進行優(yōu)化。但是，空間句法技術(shù)本身存在局限性，通過園林設(shè)計理論與空間句法技術(shù)相結(jié)合來進行園林設(shè)計，才能建設(shè)更為人性化的園林空間。

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(責(zé)任編輯 劉 舸)

Quantitative Study on the Effect of Seasonal Variations on Landscape Spatial Structure for Zhengzhou City Cultural Park

JIU Jiangtao， HAN Jiakun， LIU Donghuan， SU Jinle

(Forestry College, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Plant is the only element in landscape design, which has the characteristics of life and periodic variation.Seasonal changes have a significant impact on the garden spaceof plant enclosure.In this paper, the space syntax theory is used to quantify the visual space of Zhengzhou Cultural Park, and a field investigation was conducted to the use condition of garden space in different seasons, and we analyzed the seasonal variation’s influence on the landscape space.It was concluded that because of the strong role of plant enclosure, the garden space in the non deciduous seasonformed a different size of the spatial structure,and it expanded the depth of field and enriched the space level.In the deciduous season, because the effect ofplant enclosure was weakened,the visual range of space is obviously enlarged, and the space has been significantly expanded.Due to seasonal changes caused by the change of temperature and landscape,fewer visitors andsingle activity type in winter, visitors increased andactivity type richer in spring.There is no significant change in the hot spots.

seasonal; space syntax; quantitative study;space vitality

2017-04-27

河南省科學(xué)技術(shù)攻關(guān)項目(112102110027)

酒江濤(1991—)，男，河南嵩縣人，碩士研究生，主要從事風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計研究，E-mail：961179372@qq.com；通訊作者 蘇金樂(1953—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事于園林規(guī)劃設(shè)計、園林植物應(yīng)用等方面的教學(xué)及研究，E-mail：sujinle@163.com。

酒江濤，韓家焜，劉董歡，等.季相變化對鄭州市文化公園園林空間結(jié)構(gòu)影響的量化研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué))，2017(7):124-132.

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TU986.2

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1674-8425(2017)07-0124-09