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)為研究對象，基于線段模型對3個時期的城市形態(tài)進行空間句法分析。研究表明,廣元市中心城區(qū)各組團中心性的變化體現(xiàn)其空間發(fā)展方向，并向“帶狀的多中心組團式”布局模式演變；城市網(wǎng)絡(luò)化特征先弱后強，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，且西部組團長期缺乏活力。

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)理論與實證研究不斷發(fā)展，特別是對于重慶等山地背景下的大城市研究較多[1]，而對西南地區(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，且多從宏觀層面進行定性分析[2]，缺少運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]，對山地河谷型城市形態(tài)的精細化描述有助于揭示其空間特征與演變規(guī)律，這對具有相似發(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，嘉陵江和南河對兩岸山體的切割作用強，適宜城市發(fā)展的河谷低地有限。依靠嘉陵江便捷的水運條件，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)代化的交通運輸方式對城區(qū)的發(fā)展影響較大。汶川特大地震后，依托災(zāi)后重建項目，中心城區(qū)在較短的時間內(nèi)得到極大的拓展，建立了萬源和雪峰等城市組團。因此，廣元市的城市發(fā)展實際上是與山地河谷地形長期作用的結(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個時期的廣元市中心城區(qū)城市形態(tài)作為研究對象（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)時的實際城區(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)進行補充和校正，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中間有隔離帶的高等級公路，這是對城市空間較為精細化的表達[4]。

圖1 不同時期的中心城區(qū)范圍

2.2 空間句法指標(biāo)

線段模型是對傳統(tǒng)軸線模型的提升，其角度和距離的計算原則，使其能夠從微觀尺度對城市的物質(zhì)空間進行研究[5]。整合度是線段模型中的重要指標(biāo)，用于計算城市網(wǎng)絡(luò)的空間可達性；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，用以揭示不同層級的城市中心。標(biāo)準(zhǔn)化角度整合度（normalized angular integration，簡稱NAIN）和標(biāo)準(zhǔn)化角度選擇度（normalized angular choice，簡稱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。機動車交通作為更遠距離的出行，其可達性影響整個城市的商業(yè)活力[8]。山地城市規(guī)劃中“有機分散與分片集中”的核心思想實際上是對城市的中心性進行疏解與分散，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為城市涌現(xiàn)不同層級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個明顯的組團中心（圖2）。嘉陵組團的高整合度線段數(shù)量是南河和東壩組團的加總，整合度最高，表明其中心的影響范圍最大，且最具活力，其余組團次之。嘉陵與南河的組團中心連續(xù)性較強，而東壩組團中心稍顯孤立。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)面積擴展到19 km2，城區(qū)范圍拓展較大，城市向東完善東壩組團，向西發(fā)展下西組團，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個組團中心，其中心性和影響范圍不斷增大，且嘉陵和南河組團中心的聯(lián)系更加緊密，基本形成 “帶狀”城市形態(tài)的中心部分（圖4）。東壩組團的平均和最大整合度增長較大，中心性顯著提高，但仍缺乏與中部組團的聯(lián)系。城市中心南移至南河組團，其中心影響范圍擴大近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、南河和東壩組團之間的聯(lián)系，嘉陵組團的中心性進一步增強，但其余組團增長不顯著。嘉陵組團的整合中心南擴，使嘉陵-南河組團的聯(lián)系更為緊密。東壩組團的中心性進一步加強，并與新興的萬源組團中心構(gòu)成與中部組團并行的東部大組團（圖6）。城市中心東移至東壩組團，其影響范圍稍有縮小，但整合度值有較大提高，中心性進一步加強，并形成更為復(fù)雜的格網(wǎng)化結(jié)構(gòu)（圖7）。

表1 組團中心整合度值（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，城市進行組團式擴張，逐步構(gòu)建起以嘉陵、南河為主的中部組團和以東壩、雪峰為主的東部組團。擁有重要交通樞紐的上、下西組團始終未能出現(xiàn)明顯的組團中心，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)；上西組團受交通和河流限制，用地范圍小且狹長，難以體現(xiàn)區(qū)域級的中心性。

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)，基本對應(yīng)3個組團中心的連接性道路，各組團聯(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。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”，穿越性道路向各個組團內(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，但只成為第二層級的NAIN前景網(wǎng)絡(luò)，其帶動區(qū)域活力的中心性不強，這也符合該時期東壩組團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，其作為重要組團級連接道路的作用進一步增大，與此同時城北快速路對城區(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、東部組團的第一層級前景網(wǎng)絡(luò)。東壩組團出現(xiàn)格網(wǎng)式前景網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，明顯強于中部組團，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、東部組團內(nèi)實現(xiàn)了較為均勻的分布，且連接性較好。但下西組團長期缺乏前景網(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

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)的演變機制，及其與城市內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的互動關(guān)系，得出以下結(jié)論：在多時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)展方向為“先西后東”，并帶動其城市發(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始終保持其活力中心的地位，東部組團的中心性不斷提升，但西部組團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)成城市組團間連接的骨架。針對廣元市中心城區(qū)的發(fā)展問題，提出以下改進策略：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足帶狀城市兩端長距離大運量出行的軌道交通，增強西部組團與中、東部組團的連接性，激活組團中心活力，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。

國家社會科學(xué)基金青年資助項目（14CJL040）；成都理工大學(xué)教改項目（11100-16Z056919）；成都理工大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)計劃（JXGG201213）。

（*為通訊作者）

楊華，研究方向為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃。