基于可見性測(cè)度的城市安全性分析
——以烏德勒支火車站區(qū)域?yàn)槔?/h1>
2021-05-28 09:06:26陳恩山楊森琪莊宇
建筑技藝 2021年4期
陳恩山 楊森琪 莊宇
同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院
1 問題來源
長久以來，與建成環(huán)境可見性（Visibility）相關(guān)的概念在多個(gè)領(lǐng)域被廣泛探討。林奇通過“視線通廊”“視線入侵”[1]等概念，描述了城市景觀作為視覺要素在感知城市形態(tài)方面的重要作用。而對(duì)于可見性的量化研究，始于1976年Benedict提出的“Isovist”視域模型，指從空間內(nèi)一個(gè)點(diǎn)可見的空間區(qū)域[2]。該方法促進(jìn)了之后多種定量空間感知分析方法的發(fā)展，多應(yīng)用于建筑空間的測(cè)度。類似的視域量化概念有“Viewshed”，用以描述一個(gè)區(qū)域被周圍空間可見的頻率[3]。近年來，越來越多基于三維的分層級(jí)視覺分析方法與模型不斷涌現(xiàn)，包括能夠分析從街道到上層建筑每個(gè)層次的“多級(jí)Isovist”[4]和按照視覺要素等級(jí)順序來評(píng)估建成環(huán)境的“空間開放度指數(shù)”（SOI）[5]。國內(nèi)學(xué)者也基于GIS及其二次開發(fā)，提出多種定量評(píng)價(jià)視覺影像的方法[6-7]。
聚焦于城市研究領(lǐng)域，可見性與城市空間的多項(xiàng)品質(zhì)有密切關(guān)聯(lián)。國外已有研究探討了可見性與開放空間視覺質(zhì)量的影響[8]、視域在高密度復(fù)雜環(huán)境下的效用等[9]。國內(nèi)則主要聚焦于視線走向與視覺要素在城市形態(tài)中的應(yīng)用[10-11]，在建筑高度控制[12]、住區(qū)規(guī)劃[13]、綠地規(guī)劃[14]等方向提出策略引導(dǎo)。
在以上眾多話題中，可見性與城市安全之間的聯(lián)系一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。從20世紀(jì)中期開始，西方學(xué)界將目光轉(zhuǎn)向通過物質(zhì)空間的改進(jìn)來減小城市中犯罪事件的發(fā)生，而視線作為隱性公共監(jiān)管形式的一種，其重要性不言而喻。雅各布斯（Jane Jacobs）在著作《美國大城市的死與生》中提及“維護(hù)城市的安全是城市街道的根本任務(wù)”，并強(qiáng)調(diào)了通過“天然的眼睛”互相監(jiān)督，對(duì)維護(hù)街道的安全必不可少。環(huán)境防衛(wèi)理論創(chuàng)始者之一紐曼（Oscar Newman）在《可防衛(wèi)空間》中將“可監(jiān)視性”作為空間安全的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。國內(nèi)學(xué)者結(jié)合城市設(shè)計(jì)與建筑學(xué)的空間特性分析，發(fā)現(xiàn)由照明差、遮擋多造成的低可見性是“易犯罪”空間的重要形態(tài)屬性，同時(shí)提出空間的使用功能衰退與趨同是造成“易犯罪”的本質(zhì)原因[15]。也有學(xué)者提出了多種通過提高環(huán)境可見性來減少生活性街道犯罪機(jī)會(huì)的策略，包括綠化設(shè)計(jì)、街道家具配置、建筑體量與布局等方法[16]。
目前已有的對(duì)可見性與城市安全的研究，大多是擴(kuò)展至社會(huì)文化層面的定性分析，側(cè)重于方向性的改善策略，尚缺乏更精確的定量評(píng)估。本文建立視野覆蓋率這一指標(biāo)，量化公共空間的可見性，通過視野監(jiān)護(hù)效率的高低反映城市安全性。
2 概念界定：視野覆蓋率
在已知視野監(jiān)護(hù)的作用之后，需對(duì)其進(jìn)行更精細(xì)的定義方能為量化分析提供基礎(chǔ)，本研究借鑒了視域分析技術(shù)及人體工程學(xué)相關(guān)內(nèi)容，構(gòu)建視野覆蓋率的測(cè)度方式。
2.1 視域及視域分析
視域（Isovist）概念來自地理學(xué)科，目前被較多地運(yùn)用于建筑和城市空間分析中（圖1），二維的視域分析在已知建筑平面的前提下，以觀察點(diǎn)a向四周作平面射線，設(shè)未被建筑遮擋的射線構(gòu)成的平面角總和為A無遮擋，所有射線構(gòu)成的角度為A圓（即360°），則V視域2D=A無遮擋/A圓×100%（式1），V視域2D值的高低可以反映點(diǎn)a處視野的開闊程度（圖2a）。
在獲得建筑高度信息的基礎(chǔ)上，可以將二維的視域分析進(jìn)一步發(fā)展成為三維視域分析。設(shè)半球總立體角為Ω半球，則V視域3D=Ω無遮擋/Ω半球×100%（式2），V視域3D值的高低可以反映點(diǎn)a處視野的開闊程度（圖2b）。
1 二維和三維的視域分析
2 點(diǎn)a處視野的開闊程度
2.2 視野覆蓋率
與視域相反，設(shè)視線受建筑遮擋部分的立體角為Ω遮擋?？紤]到視線互逆，a點(diǎn)的視線受到建筑遮擋的部分，正是周邊建筑可以觀看到該點(diǎn)的部分，設(shè)該部分對(duì)應(yīng)的立體角為Ω監(jiān)護(hù)，則Ω監(jiān)護(hù)=Ω遮擋。設(shè)V監(jiān)護(hù)=Ω監(jiān)護(hù)/Ω半球=Ω遮擋/Ω半球×100%（式3），V監(jiān)護(hù)值的高低可以反映點(diǎn)a被周邊建筑看到的程度（圖2c）。
但因?yàn)樘炜詹糠钟肋h(yuǎn)沒有視線監(jiān)護(hù)（有效的視線監(jiān)護(hù)都來自建筑立面），因此V監(jiān)護(hù)值永遠(yuǎn)小于100%。同時(shí)若視線可以無限遠(yuǎn)，則只要有建筑物，V監(jiān)護(hù)永遠(yuǎn)大于0。這樣形成的取值區(qū)間小于人們所習(xí)慣的0～100% 區(qū)間，因此可以對(duì)該值的定義進(jìn)一步深化。
2.3 有效視野覆蓋率
結(jié)合人眼平視時(shí)視野特征，取俯視角度區(qū)間為0～30°進(jìn)行考慮，即建筑窗邊的人視野下探時(shí)，舒適的角度不大于30°。視線互逆，則在a點(diǎn)作視線分析時(shí)，取仰視0～30°。另一方面，人眼視線可識(shí)別能力有距離限制，本研究暫定為30m，即只考慮30m距離范圍內(nèi)的視線監(jiān)護(hù)。
將a作為原點(diǎn)，在仰視30°范圍內(nèi)，以30m視線為半徑，所有視線疊加，得到空間角總和，設(shè)為Ω半球33（圖2d）。所有視線中，被建筑遮擋的視線構(gòu)成的空間角總和設(shè)為Ω遮擋30°，則V監(jiān)護(hù)33=Ω遮擋33/Ω半球33×100%（式4），V監(jiān)護(hù)33值的高低可以反映點(diǎn)a被周邊建筑有效監(jiān)護(hù)的程度（圖2e）。該值的取值范圍為0～100%。實(shí)際情形中，當(dāng)街道空間寬度大于60m時(shí)，街道中心線處的V監(jiān)護(hù)33=0，即路中央沒有有效的建筑視野監(jiān)護(hù)。而在諸如小廣場(chǎng)等空間中，若四面圍合充分，則可以實(shí)現(xiàn)V監(jiān)護(hù)33=100%。這樣的取值所對(duì)應(yīng)的空間趨勢(shì)，和實(shí)際空間感知吻合。
綜上，本文定義視野覆蓋率為某點(diǎn)被周邊建筑立面有效視野所覆蓋到的比率，其具體數(shù)值計(jì)算式為式4。
3 數(shù)據(jù)提取
3.1 研究對(duì)象
本研究選取荷蘭烏德勒支市中央車站區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象。該區(qū)域自20世紀(jì)60年代以來歷經(jīng)了兩次大幅度的城市更新，城市形態(tài)經(jīng)歷了顯著轉(zhuǎn)變。發(fā)生在1960—1970年代的第一輪城市更新使城市的安全性急劇下降，居民對(duì)安全宜居空間品質(zhì)的訴求驅(qū)動(dòng)了第二輪城市更新。自2004年以來，隨著第二輪更新逐步落地，包含安全性在內(nèi)的空間品質(zhì)得到了明顯提升。因此，該區(qū)域具有典型性和較高的研究?jī)r(jià)值（圖3）。
本研究從烏德勒支檔案館、Google地球、CadMapper地圖信息網(wǎng)站、CU2030項(xiàng)目官網(wǎng)獲取各時(shí)期的空間信息，比對(duì)信息后選取1968年、1992年、2030年三個(gè)代表性時(shí)間點(diǎn)，獲取各建筑的平面輪廓和高度信息，構(gòu)建核心區(qū)域的城市三維模型（圖4）。另外，從Open Street Map網(wǎng)站下載了該區(qū)域的道路中心線地圖，用于后文的可達(dá)性疊加分析。
3.2 軟件平臺(tái)
Grasshopper軟件中的Ladybug插件，其視野分析功能原理如下：
（1）輸入“分析物件”（城市地面空間），軟件按照設(shè)定的尺寸將“分析物件”劃分成各“單元平面”（本案為4m見方），生成各單元平面的“單元中心點(diǎn)”。
（2）以各“單元中心點(diǎn)”為起點(diǎn)，分別向各空間方位做等間距的放射線，通過視錐參數(shù)進(jìn)一步限定放射線為仰視0～30°，長度≤30m。
（3）計(jì)算每一根放射線是否和“背景物件”（城市建筑物）相交，統(tǒng)計(jì)每個(gè)點(diǎn)上放射線和“背景建筑物”相交的比例，該值近似為上文的V監(jiān)護(hù)33。
（4）將各“單元中心點(diǎn)”的V監(jiān)護(hù)33賦值給對(duì)應(yīng)的各“單元平面”并上色，得到“視野覆蓋率地圖”。
4 結(jié)果分析
4.1 視野覆蓋率揭示城市演變特征
按照上述方法得到烏德勒支中央站區(qū)域的“視野覆蓋率地圖”（圖5），從分析結(jié)果可以看到，經(jīng)歷20世紀(jì)60年代到70年代的城市更新后，伴隨著建筑覆蓋率的下降，公共空間的視野覆蓋率也出現(xiàn)了明顯的降低。1961年、1992年、2030年區(qū)域內(nèi)的視野覆蓋率總平均值分別為：82.37%、76.67%、80.07%。
2003年制定的第二次城市更新方案中，規(guī)劃了連接?xùn)|西的城市軸線（圖6），付諸實(shí)施的2030版方案中，該軸線無論是在建筑形態(tài)還是空間形態(tài)上，并沒有做到肉眼可見的清晰表達(dá)。但通過視野覆蓋率地圖，我們便可清晰地識(shí)別，在該軸線上視野覆蓋率品質(zhì)連貫統(tǒng)一，明顯高于周邊（圖7）。換言之，2003年版方案規(guī)定的軸線，仍然在城市更新的空間塑造中發(fā)揮了有效地作用。
3 烏德勒支中央車站區(qū)域
4 不同時(shí)期的烏德勒支車站區(qū)域空間模型
5 不同時(shí)期的烏德勒支車站區(qū)域視野覆蓋率
6 第二次城市設(shè)計(jì)中的城市軸線、綠軸
7 城市軸線、空間、視野覆蓋率（2030年版）
8 可達(dá)性與視野覆蓋率的疊加分析
在一些重要的空間中，如Jaarbeurs廣場(chǎng)、Stationsplein廣場(chǎng)、Vredenburgplein廣場(chǎng)通過周邊建筑的加建，廣場(chǎng)界面變得清晰，尺度更加親切宜人，視野覆蓋得到改善。例如賈布爾街道、東站廣場(chǎng)街道，通過建筑的加建形成清晰的街道，視野覆蓋率提升。
4.2 視野覆蓋率測(cè)度輔助設(shè)計(jì)決策
利用定量化方法可以對(duì)單一的空間屬性進(jìn)行研究，多個(gè)定量化的空間屬性進(jìn)行疊加，則可進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)空間品質(zhì)[17]。本文以烏德勒支2030版方案為分析對(duì)象，以視野覆蓋率和可達(dá)性兩個(gè)空間屬性疊加分析為例，演示該技術(shù)拓展應(yīng)用的前景。
利用可達(dá)性—視野覆蓋率的評(píng)價(jià)維度對(duì)街道的空間進(jìn)行品質(zhì)評(píng)估，可以發(fā)現(xiàn)可達(dá)性和視野覆蓋率的矛盾：哪些空間可達(dá)性高但視野覆蓋率不盡如人意，哪些空間視野覆蓋率高但可達(dá)性有待提升。
4.2.1 可達(dá)性與測(cè)度
良好的步行可達(dá)性是城市活動(dòng)的空間基礎(chǔ)[18]，當(dāng)前利用路網(wǎng)模型對(duì)可達(dá)性進(jìn)行量化，已是衡量城市形態(tài)的普遍方式。
本研究選用“空間設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)分析”軟件sDNA[19]，將基于角度距離的中間性（Angular Betweenness）作為每條道路的可達(dá)性度量值?？紤]到500m常被認(rèn)為是步行舒適距離[20]，本研究將該值作為步行出行的計(jì)算半徑（圖8左）。
4.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)一化處理
為了將可達(dá)性和視野覆蓋率疊加分析，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式。在視野覆蓋率地圖的基礎(chǔ)上，將每條街道中心線兩側(cè)所有單元面中心點(diǎn)的視野覆蓋率取均值后賦值給各街道，獲得可達(dá)性線條圖（圖8中）。
4.2.3疊加分析
本次分析以烏德勒支中央站區(qū)域整體步行可達(dá)性的中位值為界，將可達(dá)性分為可達(dá)性高、可達(dá)性低值，以視野覆蓋率測(cè)度結(jié)果的中位值為界，將視野覆蓋率分為視野覆蓋率高、視野覆蓋率低值1，兩個(gè)維度整合可以將空間劃分為四類（圖8右）。
由可達(dá)性地圖可以看到，機(jī)動(dòng)交通功能占據(jù)主導(dǎo)的火車站、公交車站、西廣場(chǎng)等，以及公園、河流附近，路網(wǎng)密度較稀疏，步行可達(dá)性數(shù)值偏低。而Lombok社區(qū)和老城，路網(wǎng)稠密，可達(dá)性較高。視野覆蓋率線條地圖和上述視野覆蓋率網(wǎng)格地圖所反映的分布現(xiàn)象一致，沿東西向城市軸線范圍視野覆蓋率較高。兩地圖疊加后，可以看到：
（1）可達(dá)性高&視野高：此類道路多分布于Lombok社區(qū)和老城區(qū)，該區(qū)域路網(wǎng)和建筑均較為稠密，視野監(jiān)護(hù)較好，空間氛圍親切。
（2）可達(dá)性高&視野低：圖中幾乎沒有出現(xiàn)?？梢苑从吵觯搮^(qū)域的路網(wǎng)是伴隨建筑出現(xiàn)的，很少有步行路網(wǎng)先于建筑出現(xiàn)。
（3）可達(dá)性低&視野高：此類道路多分布在軸線區(qū)域，視野覆蓋較好，但步行選擇性較少。這符合原方案的意圖，可以將火車站的交通人流快速、定向地疏散到東側(cè)商業(yè)區(qū)和西側(cè)會(huì)展中心，為主軸線沿線商業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。
（4）可達(dá)性低&視野低：此類道路多分布在河流附近，該區(qū)域視野開闊，同時(shí)因河流阻隔，步行選擇性較少，可以適當(dāng)增加橋梁，提升步行的自由度。
5 討論與展望
5.1 技術(shù)運(yùn)用前景
本研究提出視野覆蓋率的概念，將肉眼不易識(shí)別的空間品質(zhì)進(jìn)行解碼，揭示了其城市發(fā)展過程中，形態(tài)演化背后的視線監(jiān)護(hù)品質(zhì)、城市安全性的內(nèi)在變化。
本文提出的方法，可直接運(yùn)用于城市設(shè)計(jì)的前期場(chǎng)地調(diào)研評(píng)估和后期方案評(píng)價(jià)。長期來看，還可以將視野覆蓋率作為變量，融入智慧城市的評(píng)價(jià)框架中，助力于大數(shù)據(jù)背景下的城市感知，解決城市問題。
在具體操作中，本方法僅需獲取城市建筑平面輪廓和高度信息、道路中心線，即可進(jìn)行軟件計(jì)算分析，可操作性強(qiáng)。未來可疊加建筑功能、建造年代等信息，進(jìn)行更細(xì)致的分類細(xì)化研究。
5.2 研究局限
本研究以烏德勒支中央車站區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行了量化計(jì)算，視野覆蓋率數(shù)值所揭示的特征與目前讀者進(jìn)行資料調(diào)研、實(shí)地調(diào)研所取得的空間特征感知相吻合。但因?yàn)閭€(gè)體感知標(biāo)準(zhǔn)差異較大，視野監(jiān)護(hù)和城市安全之間的有效聯(lián)系程度還需要后續(xù)更多的案例來應(yīng)用驗(yàn)證。
目前的安全性測(cè)度是通過視野體現(xiàn)的。但實(shí)際情形中，視野監(jiān)護(hù)水平的高低還涉及到除形態(tài)之外其他因素的影響，如不同建筑功能的分時(shí)段使用、綠化/構(gòu)筑物對(duì)建筑視線產(chǎn)生的遮擋等。因此，后續(xù)研究可以對(duì)各類要素進(jìn)行更精細(xì)的加權(quán)分析。
注釋
1 這里說的高低不是絕對(duì)意義上的高低，只是在本次研究中基于該區(qū)域而言的相對(duì)高低情況。
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聚焦于城市研究領(lǐng)域，可見性與城市空間的多項(xiàng)品質(zhì)有密切關(guān)聯(lián)。國外已有研究探討了可見性與開放空間視覺質(zhì)量的影響[8]、視域在高密度復(fù)雜環(huán)境下的效用等[9]。國內(nèi)則主要聚焦于視線走向與視覺要素在城市形態(tài)中的應(yīng)用[10-11]，在建筑高度控制[12]、住區(qū)規(guī)劃[13]、綠地規(guī)劃[14]等方向提出策略引導(dǎo)。
在以上眾多話題中，可見性與城市安全之間的聯(lián)系一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。從20世紀(jì)中期開始，西方學(xué)界將目光轉(zhuǎn)向通過物質(zhì)空間的改進(jìn)來減小城市中犯罪事件的發(fā)生，而視線作為隱性公共監(jiān)管形式的一種，其重要性不言而喻。雅各布斯（Jane Jacobs）在著作《美國大城市的死與生》中提及“維護(hù)城市的安全是城市街道的根本任務(wù)”，并強(qiáng)調(diào)了通過“天然的眼睛”互相監(jiān)督，對(duì)維護(hù)街道的安全必不可少。環(huán)境防衛(wèi)理論創(chuàng)始者之一紐曼（Oscar Newman）在《可防衛(wèi)空間》中將“可監(jiān)視性”作為空間安全的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。國內(nèi)學(xué)者結(jié)合城市設(shè)計(jì)與建筑學(xué)的空間特性分析，發(fā)現(xiàn)由照明差、遮擋多造成的低可見性是“易犯罪”空間的重要形態(tài)屬性，同時(shí)提出空間的使用功能衰退與趨同是造成“易犯罪”的本質(zhì)原因[15]。也有學(xué)者提出了多種通過提高環(huán)境可見性來減少生活性街道犯罪機(jī)會(huì)的策略，包括綠化設(shè)計(jì)、街道家具配置、建筑體量與布局等方法[16]。
目前已有的對(duì)可見性與城市安全的研究，大多是擴(kuò)展至社會(huì)文化層面的定性分析，側(cè)重于方向性的改善策略，尚缺乏更精確的定量評(píng)估。本文建立視野覆蓋率這一指標(biāo)，量化公共空間的可見性，通過視野監(jiān)護(hù)效率的高低反映城市安全性。
2 概念界定：視野覆蓋率
在已知視野監(jiān)護(hù)的作用之后，需對(duì)其進(jìn)行更精細(xì)的定義方能為量化分析提供基礎(chǔ)，本研究借鑒了視域分析技術(shù)及人體工程學(xué)相關(guān)內(nèi)容，構(gòu)建視野覆蓋率的測(cè)度方式。
2.1 視域及視域分析
視域（Isovist）概念來自地理學(xué)科，目前被較多地運(yùn)用于建筑和城市空間分析中（圖1），二維的視域分析在已知建筑平面的前提下，以觀察點(diǎn)a向四周作平面射線，設(shè)未被建筑遮擋的射線構(gòu)成的平面角總和為A無遮擋，所有射線構(gòu)成的角度為A圓（即360°），則V視域2D=A無遮擋/A圓×100%（式1），V視域2D值的高低可以反映點(diǎn)a處視野的開闊程度（圖2a）。
在獲得建筑高度信息的基礎(chǔ)上，可以將二維的視域分析進(jìn)一步發(fā)展成為三維視域分析。設(shè)半球總立體角為Ω半球，則V視域3D=Ω無遮擋/Ω半球×100%（式2），V視域3D值的高低可以反映點(diǎn)a處視野的開闊程度（圖2b）。
1 二維和三維的視域分析
2 點(diǎn)a處視野的開闊程度
2.2 視野覆蓋率
與視域相反，設(shè)視線受建筑遮擋部分的立體角為Ω遮擋?？紤]到視線互逆，a點(diǎn)的視線受到建筑遮擋的部分，正是周邊建筑可以觀看到該點(diǎn)的部分，設(shè)該部分對(duì)應(yīng)的立體角為Ω監(jiān)護(hù)，則Ω監(jiān)護(hù)=Ω遮擋。設(shè)V監(jiān)護(hù)=Ω監(jiān)護(hù)/Ω半球=Ω遮擋/Ω半球×100%（式3），V監(jiān)護(hù)值的高低可以反映點(diǎn)a被周邊建筑看到的程度（圖2c）。
但因?yàn)樘炜詹糠钟肋h(yuǎn)沒有視線監(jiān)護(hù)（有效的視線監(jiān)護(hù)都來自建筑立面），因此V監(jiān)護(hù)值永遠(yuǎn)小于100%。同時(shí)若視線可以無限遠(yuǎn)，則只要有建筑物，V監(jiān)護(hù)永遠(yuǎn)大于0。這樣形成的取值區(qū)間小于人們所習(xí)慣的0～100% 區(qū)間，因此可以對(duì)該值的定義進(jìn)一步深化。
2.3 有效視野覆蓋率
結(jié)合人眼平視時(shí)視野特征，取俯視角度區(qū)間為0～30°進(jìn)行考慮，即建筑窗邊的人視野下探時(shí)，舒適的角度不大于30°。視線互逆，則在a點(diǎn)作視線分析時(shí)，取仰視0～30°。另一方面，人眼視線可識(shí)別能力有距離限制，本研究暫定為30m，即只考慮30m距離范圍內(nèi)的視線監(jiān)護(hù)。
將a作為原點(diǎn)，在仰視30°范圍內(nèi)，以30m視線為半徑，所有視線疊加，得到空間角總和，設(shè)為Ω半球33（圖2d）。所有視線中，被建筑遮擋的視線構(gòu)成的空間角總和設(shè)為Ω遮擋30°，則V監(jiān)護(hù)33=Ω遮擋33/Ω半球33×100%（式4），V監(jiān)護(hù)33值的高低可以反映點(diǎn)a被周邊建筑有效監(jiān)護(hù)的程度（圖2e）。該值的取值范圍為0～100%。實(shí)際情形中，當(dāng)街道空間寬度大于60m時(shí)，街道中心線處的V監(jiān)護(hù)33=0，即路中央沒有有效的建筑視野監(jiān)護(hù)。而在諸如小廣場(chǎng)等空間中，若四面圍合充分，則可以實(shí)現(xiàn)V監(jiān)護(hù)33=100%。這樣的取值所對(duì)應(yīng)的空間趨勢(shì)，和實(shí)際空間感知吻合。
綜上，本文定義視野覆蓋率為某點(diǎn)被周邊建筑立面有效視野所覆蓋到的比率，其具體數(shù)值計(jì)算式為式4。
3 數(shù)據(jù)提取
3.1 研究對(duì)象
本研究選取荷蘭烏德勒支市中央車站區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象。該區(qū)域自20世紀(jì)60年代以來歷經(jīng)了兩次大幅度的城市更新，城市形態(tài)經(jīng)歷了顯著轉(zhuǎn)變。發(fā)生在1960—1970年代的第一輪城市更新使城市的安全性急劇下降，居民對(duì)安全宜居空間品質(zhì)的訴求驅(qū)動(dòng)了第二輪城市更新。自2004年以來，隨著第二輪更新逐步落地，包含安全性在內(nèi)的空間品質(zhì)得到了明顯提升。因此，該區(qū)域具有典型性和較高的研究?jī)r(jià)值（圖3）。
本研究從烏德勒支檔案館、Google地球、CadMapper地圖信息網(wǎng)站、CU2030項(xiàng)目官網(wǎng)獲取各時(shí)期的空間信息，比對(duì)信息后選取1968年、1992年、2030年三個(gè)代表性時(shí)間點(diǎn)，獲取各建筑的平面輪廓和高度信息，構(gòu)建核心區(qū)域的城市三維模型（圖4）。另外，從Open Street Map網(wǎng)站下載了該區(qū)域的道路中心線地圖，用于后文的可達(dá)性疊加分析。
3.2 軟件平臺(tái)
Grasshopper軟件中的Ladybug插件，其視野分析功能原理如下：
（1）輸入“分析物件”（城市地面空間），軟件按照設(shè)定的尺寸將“分析物件”劃分成各“單元平面”（本案為4m見方），生成各單元平面的“單元中心點(diǎn)”。
（2）以各“單元中心點(diǎn)”為起點(diǎn)，分別向各空間方位做等間距的放射線，通過視錐參數(shù)進(jìn)一步限定放射線為仰視0～30°，長度≤30m。
（3）計(jì)算每一根放射線是否和“背景物件”（城市建筑物）相交，統(tǒng)計(jì)每個(gè)點(diǎn)上放射線和“背景建筑物”相交的比例，該值近似為上文的V監(jiān)護(hù)33。
（4）將各“單元中心點(diǎn)”的V監(jiān)護(hù)33賦值給對(duì)應(yīng)的各“單元平面”并上色，得到“視野覆蓋率地圖”。
4 結(jié)果分析
4.1 視野覆蓋率揭示城市演變特征
按照上述方法得到烏德勒支中央站區(qū)域的“視野覆蓋率地圖”（圖5），從分析結(jié)果可以看到，經(jīng)歷20世紀(jì)60年代到70年代的城市更新后，伴隨著建筑覆蓋率的下降，公共空間的視野覆蓋率也出現(xiàn)了明顯的降低。1961年、1992年、2030年區(qū)域內(nèi)的視野覆蓋率總平均值分別為：82.37%、76.67%、80.07%。
2003年制定的第二次城市更新方案中，規(guī)劃了連接?xùn)|西的城市軸線（圖6），付諸實(shí)施的2030版方案中，該軸線無論是在建筑形態(tài)還是空間形態(tài)上，并沒有做到肉眼可見的清晰表達(dá)。但通過視野覆蓋率地圖，我們便可清晰地識(shí)別，在該軸線上視野覆蓋率品質(zhì)連貫統(tǒng)一，明顯高于周邊（圖7）。換言之，2003年版方案規(guī)定的軸線，仍然在城市更新的空間塑造中發(fā)揮了有效地作用。
3 烏德勒支中央車站區(qū)域
4 不同時(shí)期的烏德勒支車站區(qū)域空間模型
5 不同時(shí)期的烏德勒支車站區(qū)域視野覆蓋率
6 第二次城市設(shè)計(jì)中的城市軸線、綠軸
7 城市軸線、空間、視野覆蓋率（2030年版）
8 可達(dá)性與視野覆蓋率的疊加分析
在一些重要的空間中，如Jaarbeurs廣場(chǎng)、Stationsplein廣場(chǎng)、Vredenburgplein廣場(chǎng)通過周邊建筑的加建，廣場(chǎng)界面變得清晰，尺度更加親切宜人，視野覆蓋得到改善。例如賈布爾街道、東站廣場(chǎng)街道，通過建筑的加建形成清晰的街道，視野覆蓋率提升。
4.2 視野覆蓋率測(cè)度輔助設(shè)計(jì)決策
利用定量化方法可以對(duì)單一的空間屬性進(jìn)行研究，多個(gè)定量化的空間屬性進(jìn)行疊加，則可進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)空間品質(zhì)[17]。本文以烏德勒支2030版方案為分析對(duì)象，以視野覆蓋率和可達(dá)性兩個(gè)空間屬性疊加分析為例，演示該技術(shù)拓展應(yīng)用的前景。
利用可達(dá)性—視野覆蓋率的評(píng)價(jià)維度對(duì)街道的空間進(jìn)行品質(zhì)評(píng)估，可以發(fā)現(xiàn)可達(dá)性和視野覆蓋率的矛盾：哪些空間可達(dá)性高但視野覆蓋率不盡如人意，哪些空間視野覆蓋率高但可達(dá)性有待提升。
4.2.1 可達(dá)性與測(cè)度
良好的步行可達(dá)性是城市活動(dòng)的空間基礎(chǔ)[18]，當(dāng)前利用路網(wǎng)模型對(duì)可達(dá)性進(jìn)行量化，已是衡量城市形態(tài)的普遍方式。
本研究選用“空間設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)分析”軟件sDNA[19]，將基于角度距離的中間性（Angular Betweenness）作為每條道路的可達(dá)性度量值?？紤]到500m常被認(rèn)為是步行舒適距離[20]，本研究將該值作為步行出行的計(jì)算半徑（圖8左）。
4.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)一化處理
為了將可達(dá)性和視野覆蓋率疊加分析，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式。在視野覆蓋率地圖的基礎(chǔ)上，將每條街道中心線兩側(cè)所有單元面中心點(diǎn)的視野覆蓋率取均值后賦值給各街道，獲得可達(dá)性線條圖（圖8中）。
4.2.3疊加分析
本次分析以烏德勒支中央站區(qū)域整體步行可達(dá)性的中位值為界，將可達(dá)性分為可達(dá)性高、可達(dá)性低值，以視野覆蓋率測(cè)度結(jié)果的中位值為界，將視野覆蓋率分為視野覆蓋率高、視野覆蓋率低值1，兩個(gè)維度整合可以將空間劃分為四類（圖8右）。
由可達(dá)性地圖可以看到，機(jī)動(dòng)交通功能占據(jù)主導(dǎo)的火車站、公交車站、西廣場(chǎng)等，以及公園、河流附近，路網(wǎng)密度較稀疏，步行可達(dá)性數(shù)值偏低。而Lombok社區(qū)和老城，路網(wǎng)稠密，可達(dá)性較高。視野覆蓋率線條地圖和上述視野覆蓋率網(wǎng)格地圖所反映的分布現(xiàn)象一致，沿東西向城市軸線范圍視野覆蓋率較高。兩地圖疊加后，可以看到：
（1）可達(dá)性高&視野高：此類道路多分布于Lombok社區(qū)和老城區(qū)，該區(qū)域路網(wǎng)和建筑均較為稠密，視野監(jiān)護(hù)較好，空間氛圍親切。
（2）可達(dá)性高&視野低：圖中幾乎沒有出現(xiàn)?？梢苑从吵觯搮^(qū)域的路網(wǎng)是伴隨建筑出現(xiàn)的，很少有步行路網(wǎng)先于建筑出現(xiàn)。
（3）可達(dá)性低&視野高：此類道路多分布在軸線區(qū)域，視野覆蓋較好，但步行選擇性較少。這符合原方案的意圖，可以將火車站的交通人流快速、定向地疏散到東側(cè)商業(yè)區(qū)和西側(cè)會(huì)展中心，為主軸線沿線商業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。
（4）可達(dá)性低&視野低：此類道路多分布在河流附近，該區(qū)域視野開闊，同時(shí)因河流阻隔，步行選擇性較少，可以適當(dāng)增加橋梁，提升步行的自由度。
5 討論與展望
5.1 技術(shù)運(yùn)用前景
本研究提出視野覆蓋率的概念，將肉眼不易識(shí)別的空間品質(zhì)進(jìn)行解碼，揭示了其城市發(fā)展過程中，形態(tài)演化背后的視線監(jiān)護(hù)品質(zhì)、城市安全性的內(nèi)在變化。
本文提出的方法，可直接運(yùn)用于城市設(shè)計(jì)的前期場(chǎng)地調(diào)研評(píng)估和后期方案評(píng)價(jià)。長期來看，還可以將視野覆蓋率作為變量，融入智慧城市的評(píng)價(jià)框架中，助力于大數(shù)據(jù)背景下的城市感知，解決城市問題。
在具體操作中，本方法僅需獲取城市建筑平面輪廓和高度信息、道路中心線，即可進(jìn)行軟件計(jì)算分析，可操作性強(qiáng)。未來可疊加建筑功能、建造年代等信息，進(jìn)行更細(xì)致的分類細(xì)化研究。
5.2 研究局限
本研究以烏德勒支中央車站區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行了量化計(jì)算，視野覆蓋率數(shù)值所揭示的特征與目前讀者進(jìn)行資料調(diào)研、實(shí)地調(diào)研所取得的空間特征感知相吻合。但因?yàn)閭€(gè)體感知標(biāo)準(zhǔn)差異較大，視野監(jiān)護(hù)和城市安全之間的有效聯(lián)系程度還需要后續(xù)更多的案例來應(yīng)用驗(yàn)證。
目前的安全性測(cè)度是通過視野體現(xiàn)的。但實(shí)際情形中，視野監(jiān)護(hù)水平的高低還涉及到除形態(tài)之外其他因素的影響，如不同建筑功能的分時(shí)段使用、綠化/構(gòu)筑物對(duì)建筑視線產(chǎn)生的遮擋等。因此，后續(xù)研究可以對(duì)各類要素進(jìn)行更精細(xì)的加權(quán)分析。
注釋
1 這里說的高低不是絕對(duì)意義上的高低，只是在本次研究中基于該區(qū)域而言的相對(duì)高低情況。
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