甄穗豪

杜宏武

王 擎*

人口持續(xù)增長(zhǎng)、社會(huì)資本集中、建筑技術(shù)進(jìn)步以及隨之而來(lái)的城市密集化影響著城市生活日常交流的場(chǎng)所與方式[1]?？罩型ピ菏浅鞘薪煌臻g在垂直向度上的延伸，無(wú)論是勒·柯布西耶馬賽公寓中的屋頂公園，還是新加坡達(dá)士嶺組屋的空中公園，其物質(zhì)環(huán)境的建造都力圖滿足和拓展人們休憩活動(dòng)與精神恢復(fù)的需求[2]。當(dāng)前緊湊型城市的發(fā)展使空中庭院這類具備功能復(fù)合型潛力的空間萌生出越來(lái)越契合高密度狀態(tài)的現(xiàn)實(shí)作用，它所帶來(lái)的高空視野、生態(tài)補(bǔ)償以及環(huán)境感知等正面價(jià)值將空間補(bǔ)償?shù)谋粍?dòng)成因轉(zhuǎn)化為主動(dòng)發(fā)展的有利條件[3]。

空中庭院作為當(dāng)今城市人居的一部分，為個(gè)體和人群提供休憩空間，并給空間、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)和文化帶來(lái)益處與貢獻(xiàn)?？罩型ピ簩?duì)于改善高密度居住環(huán)境品質(zhì)，重塑居住空間與公共空間的互動(dòng)關(guān)系，提升城市生活質(zhì)量具有重要意義。了解不同形態(tài)下空中庭院的可視性、綠視率與感知密度的關(guān)聯(lián)程度，依據(jù)視覺(jué)感知優(yōu)化空中庭院在設(shè)計(jì)中的空間形態(tài)，是充分發(fā)揮它在高密度環(huán)境中的功能和感知價(jià)值的重要途徑。

1 研究背景

1.1 高密度環(huán)境下的空中庭院

空中庭院是當(dāng)前人類城市棲居環(huán)境的重要組成部分，它已逐漸變成城市居民的娛樂(lè)休閑場(chǎng)所，既為欣賞高空視野提供了有利條件，又給環(huán)境與社會(huì)心理帶來(lái)積極作用。目前存在各種各樣對(duì)空中綠色休憩空間的表述，其中較具有代表性的是Pomeroy，他將有蓋頂?shù)目罩行蓓臻g成為空中庭院(skycout)，而將無(wú)蓋頂?shù)姆Q為空中花園(skygarden)。本文中的空中庭院泛指有蓋頂或無(wú)頂蓋、處于不同位置、具有不同形態(tài)尺度的空中綠色環(huán)境。國(guó)外對(duì)空中庭院的研究較為成熟，大多學(xué)者從發(fā)展策略、社會(huì)表現(xiàn)、建造技術(shù)以及生態(tài)價(jià)值等方面進(jìn)行研究；國(guó)內(nèi)則主要集中在類型歸納、技術(shù)與策略的經(jīng)驗(yàn)借鑒上，近年來(lái)開(kāi)始探討它在城市環(huán)境中的生態(tài)價(jià)值與使用價(jià)值。Wong N H與Yuen B通過(guò)新加坡城市數(shù)據(jù)，從使用程度、使用原因以及其價(jià)值分析居民對(duì)屋頂花園的感知和期望[4]；Pomeroy J提出了空中庭院的空間形態(tài)會(huì)對(duì)環(huán)境的感知密度產(chǎn)生積極影響，并在其書(shū)《空中庭院與空中花園：綠化城市人居》(The Skycourt and Skygarden:Greening the Urban Habitat)中探討空中庭院在高密度環(huán)境中作為替代性公共空間的價(jià)值，并強(qiáng)調(diào)其空間形態(tài)與感知密度的密切關(guān)系；Chan S T香港高層建筑中共享空中花園的社交價(jià)值進(jìn)行研究[5]；Tian Y H與Jim C Y則探討了影響香港空中花園空間格局和類型的主要因素并提出發(fā)展建議[6]。需要指出的是，空中庭院不僅是高密度城市環(huán)境的被動(dòng)應(yīng)對(duì)，它還是營(yíng)造美好城市人居的主動(dòng)選擇。

1.2 感知密度與視覺(jué)感知

感知密度是個(gè)體對(duì)給定環(huán)境內(nèi)人數(shù)及其活動(dòng)的環(huán)境暗示的感知和評(píng)估[7]，本質(zhì)上所關(guān)注的是處理環(huán)境信息的難易程度。視覺(jué)感知是人眼對(duì)所視空間中的各種信息進(jìn)行快速選擇和捕捉的生理反應(yīng)過(guò)程，所生成視覺(jué)吸引機(jī)制是研究空間感知的重要基礎(chǔ)[8]。研究感知密度的目的在于理解客觀空間與感知空間之間的關(guān)系，以減少對(duì)高密度環(huán)境的感知程度。劉濱誼、范榕圍繞景觀空間的視覺(jué)吸引機(jī)制進(jìn)行一系列的研究與實(shí)驗(yàn)，為基于視覺(jué)感知的探索提供了新思路[9-10]。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展迅速，為進(jìn)一步開(kāi)展沉浸式體驗(yàn)研究提供了新的工具和更有效的切入點(diǎn)。黃一如、朱培棟基于建筑形態(tài)的密度控制指標(biāo)，設(shè)計(jì)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的密度感知實(shí)驗(yàn)，研究測(cè)量密度與感知密度之間的關(guān)聯(lián)性機(jī)制[11]。Fisher-Gewirtzman將空間開(kāi)敞度作為三維可見(jiàn)性分析的基礎(chǔ)，對(duì)小型公寓內(nèi)的感知密度和視覺(jué)私密性進(jìn)行關(guān)聯(lián)性研究[12]。

圖1 C1-2 16層模型VR場(chǎng)景

2 研究方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為模擬人們環(huán)境感知(尤其是視覺(jué)感知)的重要手段，其工具價(jià)值和有效性在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可。理想狀態(tài)下，運(yùn)用VR技術(shù)開(kāi)展研究最好能盡可能多地選取不同類型的樣本，然而，過(guò)多的樣本類型將使本研究的論題復(fù)雜化。在特定的單一條件下對(duì)“可視性”和“綠視率”進(jìn)行分析，能使基礎(chǔ)模型更明確，有利于排除其他因素的干擾。考慮到珠三角地區(qū)中具有代表性的半圍合式住宅空中庭院優(yōu)秀案例有限，而且為避免建筑的造型與布局對(duì)環(huán)境感知密度的影響，本文將廣州萬(wàn)科峯境作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕静季衷?，按用地?guī)模140m×160m、容積率3.9、建筑高度50m，發(fā)展出15組VR實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀；竞w空中庭院在半圍合式布局環(huán)境中不同的形態(tài)、尺度和位置等空間特征，通過(guò)VR技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)中不存在的實(shí)驗(yàn)條件。黃一如、Fisher-Gewirtzman、徐磊青等曾分別對(duì)居住區(qū)規(guī)劃布局、小型公寓以及街道界面進(jìn)行環(huán)境虛擬實(shí)驗(yàn)，研究視角與條件雖不盡相同，但實(shí)驗(yàn)手段相互印證，初步證明此方法具有合理性、可行性和嚴(yán)密性[11-13]。

2.1 感知密度評(píng)價(jià)試驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)樣本模型

萬(wàn)科峯境U字形的半圍合式建筑布局能夠突出住區(qū)環(huán)境對(duì)密度感知的影響，充分反映高密度城市的居住環(huán)境，將研究聚焦于城市住宅空中庭院的形態(tài)與感知密度的關(guān)系本身，其立面簡(jiǎn)潔、連貫為設(shè)計(jì)對(duì)比模型提供了可能性。當(dāng)研究以空中庭院的形態(tài)和布局作為切入點(diǎn)，建立15個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?表1)，分組如下。1)位置：B1-1、B1-2、B1-3；2)空間特征：B1-3、B1-4、B1-7；3)點(diǎn)、線、面：B1-3、B1-5、B1-6；4)特殊處理手法：B2-3、B2-6、B2-7、C1-6；5)與屋頂花園的關(guān)系：C1-1、C1-2、C1-3。

2.1.2 場(chǎng)景構(gòu)建

使用SketchUp按空中庭院的形態(tài)建立15個(gè)模型，為盡可能模擬真實(shí)體驗(yàn)，增加一定立面細(xì)節(jié)，包括陽(yáng)臺(tái)和窗戶等，但去除材質(zhì)以減少視覺(jué)干擾。而與空中庭院相關(guān)的建筑元素，如植物、樓梯或廊道等，則賦予相應(yīng)材質(zhì)。所有模型的外部環(huán)境都設(shè)定為密集的城市形象以強(qiáng)化高密度環(huán)境。然后，通過(guò)Lumion渲染VR場(chǎng)景(圖1)，模擬城市住宅的全景體驗(yàn)。為了讓測(cè)試者體驗(yàn)不同高度的視覺(jué)環(huán)境，每個(gè)模型均設(shè)置3個(gè)視點(diǎn)：1層庭院中心、4層和16層陽(yáng)臺(tái)，高度均為距樓層地面1.7m處。

2.1.3 評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

受試者通過(guò)VR眼鏡觀察各個(gè)場(chǎng)景并對(duì)環(huán)境感知密度進(jìn)行評(píng)價(jià)，時(shí)間約為20min。每完成1組模型的3個(gè)場(chǎng)景，填寫(xiě)相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)。他們需要對(duì)其中6個(gè)模型進(jìn)行單一視角評(píng)價(jià)，然后結(jié)合3個(gè)視角進(jìn)行整體評(píng)價(jià)；余下9個(gè)僅進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)問(wèn)卷采用李克特量表(Likert Scale)將感知密度分為1、2、3、4、5代表不密集、輕微密集、一般密集、較密集以及很密集5個(gè)等級(jí)。最后還要在15個(gè)模型中選出3個(gè)為最理想的居住環(huán)境。

2.2 視覺(jué)變量量化分析

拉普波特(Rapoport，1975)列舉一系列與環(huán)境感知密度相關(guān)的變量，F(xiàn)isher-Gewirtzman對(duì)小型公寓的研究初步驗(yàn)證了視覺(jué)可見(jiàn)性對(duì)感知密度的關(guān)鍵影響。劉濱誼在風(fēng)景曠奧理論中，將空間自然度作為影響視覺(jué)景觀特征的重要因子，認(rèn)為自然度越高越容易產(chǎn)生親近之感，影響環(huán)境感知[14]。為研究空中庭院的視覺(jué)變量對(duì)感知密度的影響，本文把可視性與綠視率視為反映感知密度的關(guān)鍵性影響因素。

2.2.1 可視性

可視性一般是指視覺(jué)上的通達(dá)程度，即從一個(gè)或多個(gè)位置所能看到的范圍或可見(jiàn)程度。文中描述的可視性是指庭院體系被所有可達(dá)的觀察點(diǎn)看到的機(jī)會(huì)。過(guò)去的視域分析方法僅考慮二維平面，陸毅提出一種基于三維環(huán)境的可視性分析，將可視的關(guān)系區(qū)分為通用可視性分析與目標(biāo)可視性分析[15]。研究基于ArcGIS插件運(yùn)用目標(biāo)可視性分析對(duì)模型進(jìn)行三維視域分析，將空中庭院同時(shí)設(shè)置為觀察點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)增加陽(yáng)臺(tái)和窗戶作為觀察點(diǎn)，最后通過(guò)可視點(diǎn)的數(shù)量來(lái)描述空中庭院的可視程度。

2.2.2 綠視率

空中庭院具有休憩與生態(tài)的雙重作用，除了滿足公共空間的作用外，亦需符合自然景觀的特征。本文在衡量自然屬性時(shí)，以環(huán)境中綠色植物在視野中的構(gòu)成比率，即綠視率作為評(píng)價(jià)對(duì)象。以往大量研究已證明：綠視率〈5%的地區(qū)，患有呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率比綠視率〉25%的地區(qū)高[16]；綠視率有利于紓解生活壓力，它與緩解壓力的效果呈現(xiàn)非線性的相關(guān)關(guān)系，效果最佳的綠視率為24%～34%[13]。因此，文中所涉及的綠視率對(duì)比研究主要集中在觀察視角和建筑空間上。

3 結(jié)果分析

本次VR實(shí)驗(yàn)有效樣本為84個(gè)，測(cè)試者均長(zhǎng)期居住在廣州城區(qū)的核心地帶，具有相近的高密度環(huán)境生活居住體驗(yàn)以及密度認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)，與本文實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景相契合。

3.1 感知密度的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1.1 基于感知密度評(píng)價(jià)的分析

表2中B-3、B-6、B-7組內(nèi)兩兩對(duì)比顯示：空中庭院出挑于建筑立面，能有效地減低環(huán)境感知密度；相同體積的空中庭院，其占用面積越多，則越易被感知，對(duì)降低環(huán)境的感知密度越有利；綠植墻雖非真實(shí)可利用的空間，但它在視覺(jué)上與空中庭院的效果相似。

從表3可見(jiàn)，1層與16層視點(diǎn)顯示出最弱的相關(guān)性，4層與16層的相關(guān)性最高；A1-1、B1-2、B1-5、B1-6顯示出位于4層的視點(diǎn)與總體評(píng)價(jià)具有中高強(qiáng)度的相關(guān)性。

3.1.2 基于理想居住環(huán)境評(píng)價(jià)的分析

分析測(cè)試者的理想居住環(huán)境，主要圍繞以下3個(gè)方面。

1)理想住區(qū)的感知密度：被選次數(shù)最高的5組模型的平均數(shù)都小于3，表示空中庭院對(duì)降低住區(qū)環(huán)境感知密度的效果明顯，大多數(shù)人愿意居住在擁有一定數(shù)量空中庭院的居住環(huán)境中。

2)空中庭院的層次：B1-4(多層線狀)和C1-2(高層線狀+屋頂)的選擇數(shù)最多?？梢?jiàn)，單純?cè)黾涌罩型ピ旱臄?shù)量并非最有效的做法，人們對(duì)空中庭院的層次性與豐富性具有一定要求。

3)與屋頂花園的關(guān)系：C1-2(高部線狀+屋頂)與C1-3(中部線狀+屋頂)分別有30和26人將其評(píng)為理想的居住密度，可認(rèn)為空中庭院與屋頂花園的密切聯(lián)系能提高大眾對(duì)空中庭院的滿意程度。

表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

表2 主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

表3 單一視角與總體評(píng)價(jià)之間的相關(guān)性分析

3.2 可視性與綠視率的客觀量化結(jié)果

3.2.1 可視性(表4)

人們感知空中庭院主要依靠三維視域中的視覺(jué)互動(dòng)，可視程度越高，它被感知的機(jī)會(huì)越多，效果也越明顯，這將有利于增強(qiáng)空中庭院對(duì)擁擠感受的正面作用。表4對(duì)比B1組可見(jiàn)，以水平線狀分布的空中庭院，位置越高可視程度越高；從空間的分布狀態(tài)看，視域內(nèi)的可視面積和數(shù)量是空間可視性的決定性因素，分析結(jié)果呈現(xiàn)：面狀分布〉豎向點(diǎn)狀〉水平線狀〉集中點(diǎn)狀的趨勢(shì)；對(duì)比B1-7、B2-7、C2-7時(shí)，可發(fā)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)庭院以及垂直綠墻能達(dá)到與空中庭院相似的可視效果。

3.2.2 綠視率(表5)

空中庭院關(guān)注空間特征的同時(shí)也十分重視綠色植物所帶來(lái)的視覺(jué)景觀特征對(duì)場(chǎng)所營(yíng)造的作用。文中通過(guò)拍攝的方式記錄不同視角VR場(chǎng)景中的綠視率。表5結(jié)果顯示，觀察的位置越高其綠視率越低；綠視率與其實(shí)際可視面積和數(shù)量有直接相關(guān)關(guān)系，4種空間形態(tài)基本呈現(xiàn)：面狀分布〉豎向點(diǎn)狀〉水平線狀〉集中點(diǎn)狀；水平線性分布的空中庭院的綠視率比垂直分布低，這是因?yàn)樗椒植际芙ㄖh(huán)境內(nèi)遮擋的機(jī)會(huì)較多，而垂直分布能在不同高度產(chǎn)生視覺(jué)接觸。

3.3 關(guān)聯(lián)性研究結(jié)果

3.3.1 散點(diǎn)圖分析

將上述實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目臻g特征量化數(shù)據(jù)為X軸；相應(yīng)模型的感知密度評(píng)價(jià)等級(jí)為Y軸，建立直角坐標(biāo)系。由圖2中的①可見(jiàn)，除個(gè)別模型外，其余模型的環(huán)境感知密度與空中庭院可視性存在著較為明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著空中庭院被看到的概率和范圍的增加，人對(duì)住區(qū)的密度感知呈現(xiàn)出較穩(wěn)定的線性下降。圖2中的②中所有坐標(biāo)點(diǎn)的分布呈現(xiàn)出較為明確的直線，反映環(huán)境感知密度與綠視率存在著明顯的負(fù)相關(guān)線性關(guān)系。

3.3.2 相關(guān)系數(shù)分析

為進(jìn)一步定量研究感知密度的主觀評(píng)價(jià)與各物理變量之間的關(guān)聯(lián)，使用SPSS對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)進(jìn)行皮爾遜(Pearson)相關(guān)性分析以檢驗(yàn)兩者的相關(guān)系數(shù)。表6顯示，環(huán)境感知密度和空中庭院的可視性、綠視率均屬于高強(qiáng)度負(fù)相關(guān)，與散點(diǎn)圖一致。

圖2 可視性、綠視率與感知密度評(píng)價(jià)的散點(diǎn)圖

各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母兄芏仍u(píng)價(jià)平均值作為因變量y，模型客觀量化的可視性和綠視率作為自變量x通過(guò)SPSS軟件進(jìn)行多重線性回歸(表7、8)。擬合模型A的決定系數(shù)R方(0.861)以及調(diào)整后的R方(0.838)都非常高，模型的擬合優(yōu)度非常好；而且方差分析中顯著性為0.000，可信程度很高。進(jìn)一步分析回歸系數(shù)表，可視性與綠視率這2個(gè)特征指標(biāo)顯示高強(qiáng)度相關(guān)，比較經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的系數(shù)Beta值，可發(fā)現(xiàn)相對(duì)權(quán)重相近，分別為-0.405以及-0.584。由此得到多重線性回歸模型為：

y感知密度=8.274-0.007x可視性-19.365x綠視率

建立回歸模型在于比較標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸系數(shù)，確定變量間的貢獻(xiàn)權(quán)重，使通過(guò)形態(tài)特征來(lái)推測(cè)空中庭院的對(duì)緩解城市擁擠感的作用大小成為可能，為今后空中庭院的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

表4 可視性分析結(jié)果

表5 綠視率分析結(jié)果

表6 可視性、綠視率與感知密度的相關(guān)系數(shù)分析

表7 可視性、綠視率與感知密度的多重線性回歸分析

表8 可視性、綠視率與感知密度的多重線性回歸系數(shù)表

4 結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)論看，盡管本研究?jī)H針對(duì)萬(wàn)科峯境一個(gè)半圍合式住宅案例為原型進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)，但由于對(duì)比模型之間的變量單一，而且量化的內(nèi)容較多，實(shí)驗(yàn)中的15個(gè)樣本在反映空中庭院的空間形態(tài)與居住環(huán)境的感知密度的關(guān)聯(lián)性趨勢(shì)上具有一定的代表性。需要指出，本實(shí)驗(yàn)結(jié)論存在一定的局限性：由于設(shè)備與場(chǎng)地的限制，若要將研究結(jié)果拓展到更大的范圍，則需要擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)樣本；三維可視性分析仍處于發(fā)展階段，ArcGIS插件的取樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置有限，若要更精準(zhǔn)地反映實(shí)際效果仍有待發(fā)展；使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)字化模擬，與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相比仍缺乏大量的環(huán)境細(xì)節(jié)，存在著一定的空間體驗(yàn)差異。但受建成案例與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的限制，難以進(jìn)行控制變量研究，所以VR技術(shù)仍是目前交互體驗(yàn)研究中不可替代的方法。

量化研究的主要結(jié)論有如下幾方面。

1)VR感知實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：在半圍合式住宅中，居住環(huán)境的感知密度和空中庭院形態(tài)有著密切的聯(lián)系，緩解密集感的效果排序?yàn)槊鏍罘植肌稻€狀分布〉點(diǎn)狀分布；高層〉中層〉低層。

2)理想居住環(huán)境評(píng)價(jià)：空中庭院對(duì)降低住區(qū)環(huán)境感知密度的效果顯著。被選為理想環(huán)境的模型中，可視性評(píng)價(jià)結(jié)果的跨度較大，綠視率處于較高水平。

3)客觀量化分析：可視性與自然度能夠從視覺(jué)感知層面合理地解釋不同空中庭院的空間特征。面狀分布的可視性和綠視率最高，特殊處理手法能有效地提高空中庭院的視覺(jué)感知。

4)相關(guān)系數(shù)分析：可視性和綠視率都顯示出較強(qiáng)相關(guān)性和描述能力——隨著空中庭院的可視性和綠視率的提高，環(huán)境感知密度趨向于下降。

文中對(duì)珠三角地區(qū)半圍合式城市住宅空中庭院的感知問(wèn)題僅為初步的探討，還有很多更加深入的問(wèn)題，如感知與現(xiàn)實(shí)的差異性、感知與社會(huì)文化的聯(lián)系、感知與個(gè)體認(rèn)知的關(guān)系等，都具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義并值得今后研究。