楊 華，趙銀兵*，趙 星

（1.成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，四川 成都610059）

基于空間句法的廣元市城市形態(tài)演變研究

楊 華1，趙銀兵1*，趙 星1

（1.成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，四川 成都610059）

以山地河谷背景下的廣元市中心城區(qū)為研究對(duì)象，基于線段模型對(duì)3個(gè)時(shí)期的城市形態(tài)進(jìn)行空間句法分析。研究表明,廣元市中心城區(qū)各組團(tuán)中心性的變化體現(xiàn)其空間發(fā)展方向，并向“帶狀的多中心組團(tuán)式”布局模式演變；城市網(wǎng)絡(luò)化特征先弱后強(qiáng)，前景網(wǎng)絡(luò)“兩橫兩縱”的結(jié)構(gòu)特征明顯。受破碎與分散的城市形態(tài)影響，城市空間的連續(xù)性不強(qiáng)，且西部組團(tuán)長(zhǎng)期缺乏活力。

線段模型;中心性;雙重網(wǎng)絡(luò);山地河谷型城市;秦巴山區(qū)

自黃光宇先生創(chuàng)立山地城市主義理論以來，山地城市的相關(guān)理論與實(shí)證研究不斷發(fā)展，特別是對(duì)于重慶等山地背景下的大城市研究較多[1]，而對(duì)西南地區(qū)尤其是秦巴山區(qū)發(fā)展條件不佳、空間網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、城市發(fā)展問題頻出的中小山地河谷型城市的研究還較少，且多從宏觀層面進(jìn)行定性分析[2]，缺少運(yùn)用空間句法等定量分析方法的研究?？臻g句法能夠解釋物質(zhì)空間的潛在規(guī)律[3]，對(duì)山地河谷型城市形態(tài)的精細(xì)化描述有助于揭示其空間特征與演變規(guī)律，這對(duì)具有相似發(fā)展背景的中小城市有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

廣元市地處四川盆地北部、秦巴山脈南部，是連接川陜甘三省的交通要道，也是川東北地區(qū)重要的區(qū)域性中心城市之一。其中心城區(qū)深受典型的山地河谷地貌影響，嘉陵江和南河對(duì)兩岸山體的切割作用強(qiáng)，適宜城市發(fā)展的河谷低地有限。依靠嘉陵江便捷的水運(yùn)條件，歷史上的廣元市城市建設(shè)主要集中于嘉陵江兩岸。改革開放以來，現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸方式對(duì)城區(qū)的發(fā)展影響較大。汶川特大地震后，依托災(zāi)后重建項(xiàng)目，中心城區(qū)在較短的時(shí)間內(nèi)得到極大的拓展，建立了萬(wàn)源和雪峰等城市組團(tuán)。因此，廣元市的城市發(fā)展實(shí)際上是與山地河谷地形長(zhǎng)期作用的結(jié)果，最終形成其特殊的城市形態(tài)。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)處理

選取3個(gè)時(shí)期的廣元市中心城區(qū)城市形態(tài)作為研究對(duì)象（圖1）。利用Google Earth軟件截取2002-09-06、2010-03-27、2016-09-06的高分辨率歷史衛(wèi)星影像，均覆蓋當(dāng)時(shí)的實(shí)際城區(qū)范圍。在ArcMap軟件中，以衛(wèi)星圖像為底圖，手工提取道路中心線，并結(jié)合百度地圖的路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充和校正，最終得到空間句法分析所需的軸線地圖。使用DepthMap軟件將軸線地圖轉(zhuǎn)換為基于米制半徑和最小角度法則的線段地圖。研究所使用的路網(wǎng)均采用雙線或多線畫法來表達(dá)中間有隔離帶的高等級(jí)公路，這是對(duì)城市空間較為精細(xì)化的表達(dá)[4]。

圖1 不同時(shí)期的中心城區(qū)范圍

2.2 空間句法指標(biāo)

線段模型是對(duì)傳統(tǒng)軸線模型的提升，其角度和距離的計(jì)算原則，使其能夠從微觀尺度對(duì)城市的物質(zhì)空間進(jìn)行研究[5]。整合度是線段模型中的重要指標(biāo)，用于計(jì)算城市網(wǎng)絡(luò)的空間可達(dá)性；基于米制半徑的整合度又可分為局部整合度和全局整合度，用以揭示不同層級(jí)的城市中心。標(biāo)準(zhǔn)化角度整合度（normalized angular integration，簡(jiǎn)稱NAIN）和標(biāo)準(zhǔn)化角度選擇度（normalized angular choice，簡(jiǎn)稱NACH）是線段模型的標(biāo)準(zhǔn)化變量，利于全局尺度下指標(biāo)的相互對(duì)比：NAIN是整合度的標(biāo)準(zhǔn)化變量；NACH代表被行人或車流選擇作為最短穿越路徑的潛力[6]。因此，可持續(xù)的城市形態(tài)應(yīng)是可達(dá)性足夠高，穿越性交通較為均勻地分布[7]。

3 城市中心性分析

街區(qū)步行的可達(dá)性深刻影響著城市商業(yè)分布，商業(yè)集中的地區(qū)通常是區(qū)域性的活力中心。機(jī)動(dòng)車交通作為更遠(yuǎn)距離的出行，其可達(dá)性影響整個(gè)城市的商業(yè)活力[8]。山地城市規(guī)劃中“有機(jī)分散與分片集中”的核心思想實(shí)際上是對(duì)城市的中心性進(jìn)行疏解與分散，以更好地適應(yīng)山地地形下的城市空間形態(tài)，這與空間句法理論認(rèn)為城市涌現(xiàn)不同層級(jí)中心的思想是一致的[3]。據(jù)前人研究，800 m半徑約等于人行10 min的距離，可以揭示社區(qū)或組團(tuán)中心；5 000 m半徑代表限速下車行交通30 min的路程，這可以揭示城市中心[9]。如圖2所示，2002年的中心城區(qū)面積僅為6.52 km2，形成嘉陵、南河和東壩3個(gè)明顯的組團(tuán)中心（圖2）。嘉陵組團(tuán)的高整合度線段數(shù)量是南河和東壩組團(tuán)的加總，整合度最高，表明其中心的影響范圍最大，且最具活力，其余組團(tuán)次之。嘉陵與南河的組團(tuán)中心連續(xù)性較強(qiáng)，而東壩組團(tuán)中心稍顯孤立。車行半徑下的城市中心為蜀門南、北路構(gòu)成的單一軸線，但中心性較弱（圖3）。

圖2 2002年的組團(tuán)中心圖譜

圖3 2002年的城市中心圖譜

2002～2010年，中心城區(qū)面積擴(kuò)展到19 km2，城區(qū)范圍拓展較大，城市向東完善東壩組團(tuán)，向西發(fā)展下西組團(tuán)，城市形態(tài)的帶狀特征更加顯著。城區(qū)仍保持嘉陵、南河和東壩3個(gè)組團(tuán)中心，其中心性和影響范圍不斷增大，且嘉陵和南河組團(tuán)中心的聯(lián)系更加緊密，基本形成 “帶狀”城市形態(tài)的中心部分（圖4）。東壩組團(tuán)的平均和最大整合度增長(zhǎng)較大，中心性顯著提高，但仍缺乏與中部組團(tuán)的聯(lián)系。城市中心南移至南河組團(tuán)，其中心影響范圍擴(kuò)大近6倍，整合度值也有極大的提高，形成了較復(fù)雜的近似環(huán)形結(jié)構(gòu)（圖5）。

圖5 2010年的城市中心圖譜

2010～2016 年，中心城區(qū)面積為 24.88 km2，較上階段其擴(kuò)張幅度減小。天成大橋和城北快速路的修建增大了嘉陵、南河和東壩組團(tuán)之間的聯(lián)系，嘉陵組團(tuán)的中心性進(jìn)一步增強(qiáng)，但其余組團(tuán)增長(zhǎng)不顯著。嘉陵組團(tuán)的整合中心南擴(kuò)，使嘉陵-南河組團(tuán)的聯(lián)系更為緊密。東壩組團(tuán)的中心性進(jìn)一步加強(qiáng)，并與新興的萬(wàn)源組團(tuán)中心構(gòu)成與中部組團(tuán)并行的東部大組團(tuán)（圖6）。城市中心東移至東壩組團(tuán)，其影響范圍稍有縮小，但整合度值有較大提高，中心性進(jìn)一步加強(qiáng)，并形成更為復(fù)雜的格網(wǎng)化結(jié)構(gòu)（圖7）。

表1 組團(tuán)中心整合度值（R800）

表2 城市中心整合度值（R5 000）

圖6 2016年的組團(tuán)中心圖譜

圖7 2016年的城市中心圖譜

廣元市城市中心性的演變是其城市發(fā)展與形態(tài)變化相互作用的結(jié)果。受制于山地河谷地形，城市進(jìn)行組團(tuán)式擴(kuò)張，逐步構(gòu)建起以嘉陵、南河為主的中部組團(tuán)和以東壩、雪峰為主的東部組團(tuán)。擁有重要交通樞紐的上、下西組團(tuán)始終未能出現(xiàn)明顯的組團(tuán)中心，并與城市主體脫節(jié)。其原因是鐵路樞紐打破了下西組團(tuán)內(nèi)部的連續(xù)性，加上工業(yè)用地大尺度路網(wǎng)產(chǎn)生的空間割裂，中心性難以體現(xiàn)；上西組團(tuán)受交通和河流限制，用地范圍小且狹長(zhǎng)，難以體現(xiàn)區(qū)域級(jí)的中心性。

4 城市網(wǎng)絡(luò)分析

城市形態(tài)是由不同尺度的多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，前景網(wǎng)絡(luò)（foreground network）和背景網(wǎng)絡(luò)（background network）是構(gòu)成城市最基本形態(tài)的雙重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)化變量NACH和NAIN能夠定量描述和圖示化城市網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其最大值和平均值即可分別反映城市前景網(wǎng)絡(luò)和背景網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)弱[6]。

如圖3所示，2002年NACH的前景網(wǎng)絡(luò)形成以蜀門北路-蜀門南路和利州東路為主體的“一橫一縱”空間結(jié)構(gòu)，基本對(duì)應(yīng)3個(gè)組團(tuán)中心的連接性道路，各組團(tuán)聯(lián)系較為通暢，但NACH_Max值較大，反映了高穿行度道路的交通集聚性（圖8）。NAIN與NACH的前景網(wǎng)絡(luò)有部分重疊，蜀門北路-蜀門南路兼具高可達(dá)性與高穿行度，且NAIN_Max值很高，表明城市是以這條軸線為城市中心，且中心性很強(qiáng)。利州東路的穿行度較高，但NAIN值較低，表明其主要為區(qū)域性穿越交通（圖9）。

圖8 2002年的NACH圖譜

圖9 2002年的NAIN圖譜

2002～2010年，NACH值顯著下降，城市網(wǎng)絡(luò)的穿越性減弱。NACH的前景網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由“一橫一縱”演變?yōu)椤皟蓹M兩縱”，穿越性道路向各個(gè)組團(tuán)內(nèi)部深入，城市的空間穿越性得到有效分散（圖10）。NAIN指標(biāo)大幅下降，城市網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性減弱。其前景網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與NACH類似，利州東路等高穿越性道路的整合度也有較大提高，但只成為第二層級(jí)的NAIN前景網(wǎng)絡(luò)，其帶動(dòng)區(qū)域活力的中心性不強(qiáng)，這也符合該時(shí)期東壩組團(tuán)中心活力低下的特征（圖11）。

圖10 2010年的NACH圖譜

圖11 2010年的NAIN圖譜

2010～2016年，各項(xiàng)句法指標(biāo)值均小有回升。NACH的前景網(wǎng)絡(luò)重心由西部轉(zhuǎn)向東部，連接西部組團(tuán)的高值軸線地位降低，利州東路的穿行性地位升高，其作為重要組團(tuán)級(jí)連接道路的作用進(jìn)一步增大，與此同時(shí)城北快速路對(duì)城區(qū)內(nèi)交通壓力的疏解作用顯現(xiàn)（圖12）。NAIN與NACH的前景網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本重合，利州東路與利州西路構(gòu)成貫穿中、東部組團(tuán)的第一層級(jí)前景網(wǎng)絡(luò)。東壩組團(tuán)出現(xiàn)格網(wǎng)式前景網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，明顯強(qiáng)于中部組團(tuán)，這與局部整合度的分析結(jié)果相符（圖 13）。

圖12 2016年的NACH圖譜

圖13 2016年的NAIN圖譜

2002～2016年，廣元市中心城區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展與完善，城市的前景網(wǎng)絡(luò)在中、東部組團(tuán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了較為均勻的分布，且連接性較好。但下西組團(tuán)長(zhǎng)期缺乏前景網(wǎng)絡(luò)的連接，脫離于城市整體之外，這與其局部整合中心的演變規(guī)律高度相關(guān)，如表1～3。

表3 不同年份的空間句法指標(biāo)表

5 結(jié) 語(yǔ)

利用空間句法理論定量分析廣元市中心城區(qū)空間形態(tài)的演變機(jī)制，及其與城市內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)關(guān)系，得出以下結(jié)論：在多時(shí)相和多尺度的條件下，空間句法理論適用于具有特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的山地河谷型城市形態(tài)分析；15 a間，廣元市中心城區(qū)的發(fā)展方向?yàn)椤跋任骱髺|”，并帶動(dòng)其城市發(fā)展重心“從北到南，由西向東”的轉(zhuǎn)變；以嘉陵和南河為主的中部組團(tuán)始終保持其活力中心的地位，東部組團(tuán)的中心性不斷提升，但西部組團(tuán)中心性沒有得到激發(fā)，與城市整體相脫離，特別是隨著城市重心的轉(zhuǎn)移，其空間地位進(jìn)一步降低；前景網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與城市中心性的演變密切相關(guān)，構(gòu)成城市組團(tuán)間連接的骨架。針對(duì)廣元市中心城區(qū)的發(fā)展問題，提出以下改進(jìn)策略：構(gòu)建適應(yīng)河谷型城市的路網(wǎng)系統(tǒng)，特別是快速路與主干路網(wǎng)，發(fā)展?jié)M足帶狀城市兩端長(zhǎng)距離大運(yùn)量出行的軌道交通，增強(qiáng)西部組團(tuán)與中、東部組團(tuán)的連接性，激活組團(tuán)中心活力，充分發(fā)揮其“西翼”的重要作用，引導(dǎo)城市有序發(fā)展。

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P208

B

1672-4623（2017）12-0056-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.018

2017-05-04。

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金青年資助項(xiàng)目（14CJL040）；成都理工大學(xué)教改項(xiàng)目（11100-16Z056919）；成都理工大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃（JXGG201213）。

（*為通訊作者）

楊華，研究方向?yàn)槿宋牡乩砼c城鄉(xiāng)規(guī)劃。