張帆 張再亮 張薔薔

1 研究背景

1.1 高架橋區(qū)域空間步行適宜性缺失

以汽車交通為導向的快速路是現(xiàn)代主義城市的典型要素。車行交通從傳統(tǒng)的街道空間中獨立出來，發(fā)展出屬于自己的網(wǎng)絡(luò)。高架橋正是此類基礎(chǔ)設(shè)施立體化演變的終極形態(tài)，滿足了現(xiàn)代城市快速運轉(zhuǎn)的需要，但是其突破平面維度的巨構(gòu)形態(tài)深刻影響了城市空間，與以步行為基礎(chǔ)的公共場域相隔絕。

高架橋的空間問題并非源自于功能性缺陷，而是由于其巨大的物質(zhì)性存在造成的區(qū)域性空間問題。高架橋在空間中投射出巨大的陰影，導致步行體驗的舒適性較差，連續(xù)的街道被割裂為碎片化的“孤島”。在過去幾十年的城市快速發(fā)展中，高架橋的大量建設(shè)導致區(qū)域步行空間的衰敗。對于多數(shù)城市界面來說，高架橋并非預設(shè)的存在，而是既有城市空間的附加物，沿線的步行者和居民不得不直面其帶來的消極影響。如果建設(shè)高架橋是為解決宏觀城市交通問題所必須接受的“權(quán)宜性方案”，那么如何使基于車行的巨構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施更加適應(yīng)于基于步行的空間體驗，就是城市設(shè)計和更新中必須面對的重要課題。

對于高架橋區(qū)域空間的研究源于20世紀下半葉，現(xiàn)代主義城市理念推動了戰(zhàn)后世界范圍內(nèi)的高架橋建設(shè)高潮，因其產(chǎn)生的城市弊病也引起了建筑師的關(guān)注[1]。近年來，國內(nèi)學者開始從行人視角評價高架橋空間，例如，李瀟然進行了相關(guān)研究并試圖提升高架橋空間的視覺品質(zhì)[2]。已有研究對特定的高架橋空間進行了評價和優(yōu)化，但目前仍有待建立與高架橋區(qū)域步行空間相適應(yīng)的評價量化體系。本文利用虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱“VR”）技術(shù)，結(jié)合城市空間研究新方法，試圖建立城市高架橋區(qū)域步行空間的量化測度方法和評價體系，尋找效能較高的優(yōu)化方向，更有針對性地改善步行體驗。

1.2 新技術(shù)與城市空間步行體驗量化測度

近年來，VR設(shè)備的輕量化發(fā)展使步行體驗脫離真實的城市空間，得以在實驗室內(nèi)以多樣本、多場景和多頻次的方式進行。同時因為在虛擬場景下可以更方便地控制變量，VR實驗逐漸成為空間品質(zhì)量化研究的必要手段。苑思楠等將VR實驗技術(shù)應(yīng)用于中國傳統(tǒng)村落認知研究中[3]。徐磊青等利用VR技術(shù)對街道和起居室窗景等空間的療愈效應(yīng)進行研究[4]。眾多研究已經(jīng)表明，在虛擬城市場景中，人們的心理、行為和生理反饋和在現(xiàn)實場景中具有同構(gòu)性，保證了VR實驗的研究信度[5]。

敘述性偏好法（Stated Preference Method，簡稱“SP法”）最早應(yīng)用于經(jīng)濟、醫(yī)學和景觀等領(lǐng)域，近年來逐漸發(fā)展到各類城市空間品質(zhì)影響要素的量化研究中。通過SP法可以權(quán)衡多個影響因素，并判斷出各因素對被調(diào)查對象的影響程度[6]。葉宇、周錫輝等利用SP法對高層建筑低區(qū)公共空間的社會效用進行了定量測量及分析[7]。劉珺、王德等基于SP法，對影響休閑步行環(huán)境偏好的因素進行了效度排序[8]。

本文運用新技術(shù)、新方法建立人本視角的城市高架橋區(qū)域空間評價體系，對解決其空間消極影響有著積極意義，并對城市基礎(chǔ)設(shè)施類邊緣空間的設(shè)計和更新提出有效的引導策略。

2 研究設(shè)計

2.1 研究對象

高架橋區(qū)域空間由橋下空間和橋體至城市界面之間的街道空間構(gòu)成（圖1）。由于高架橋的存在，區(qū)域內(nèi)的步行體驗被極大地改變，不僅帶來機動車的干擾和道路兩側(cè)空間的割裂，而且還對城市空間比例和視覺尺度造成影響。根據(jù)環(huán)境心理學中空間行為論的觀點，單一對象的行為認知與物質(zhì)空間有著不同程度的關(guān)聯(lián)，空間構(gòu)成要素會對行人的心理產(chǎn)生不同程度的影響[9]。本研究排除了交通噪聲等非視覺要素，將高架橋區(qū)域空間作為純粹的物質(zhì)形態(tài)對象，考察其與步行體驗偏好的關(guān)系。

2.2 研究路徑

研究選取沈陽市內(nèi)3條典型的高架橋線路——東西快速干道、南北快速干道和渾南中路高架橋作為研究區(qū)域，通過實地測量、無人機掃描和街景地圖獲取基礎(chǔ)形態(tài)數(shù)據(jù)。首先通過問卷調(diào)查提取空間步行偏好影響要素，并根據(jù)實地調(diào)研信息對要素進行水平賦值。其次利用SPSS軟件進行正交組合獲得實驗組并建模，繼而生成虛擬實驗VR場景，取得量化的評價結(jié)果。最后基于離散選擇模型，建立評測體系，并在此基礎(chǔ)上對研究案例進行評測，提出針對性的優(yōu)化策略。

2.3 要素提取

研究采取問卷調(diào)查、訪談和層次分析法相結(jié)合的方式，提出高架橋區(qū)域空間內(nèi)步行體驗影響要素。問卷通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)放，被調(diào)查者需根據(jù)高架橋區(qū)域空間案例照片，對步行體驗影響要素打分。同時對不同年齡段人群進行實地訪談。通過調(diào)查，得出橋底高度、橋體寬度、橋下利用、支撐形式、結(jié)構(gòu)形式、高架橋和城市界面間的距離（側(cè)面寬度）、綠視率、慢行狀況、機動車流量、道路隔離方式、建筑高度、底層業(yè)態(tài)等10余項影響步行體驗的要素群。根據(jù)這些要素的空間屬性，將其歸納為橋體要素、道路要素、界面要素三個主類。隨后，邀請15位建筑學專家，采取層次分析法的群決策方式，將三個主類要素及其包含的次類要素作為兩個層級進行評價。結(jié)果表明，橋底高度、橋體寬度、橋下利用、側(cè)面寬度、綠視率、慢行狀況、建筑高度、底層業(yè)態(tài)為8個權(quán)重較大的因素。經(jīng)訪談，專家普遍認為橋下利用偏好受主觀因素影響較大，且由街區(qū)業(yè)態(tài)決定，故對其單獨建模，將其余7個要素設(shè)置為SP法影響要素。

根據(jù)沈陽市高架橋區(qū)域空間的實測數(shù)據(jù)，將橋底高度分為3～5m、5～8m、8m以上三個水平，將橋體寬度分為16m、24m、32m三個水平，將建筑高度分為24m及以下、24～60m、60～100m三個水平。根據(jù)所研究街道的慢行通行規(guī)劃和周邊業(yè)態(tài)，將慢行狀況分為騎行步行混合（混合式）、騎行步行分離（分離式）、騎行步行分離且因退線形成公共空間（退線式）三種類型，將底層業(yè)態(tài)分為商業(yè)、辦公、住宅三種類型。參照折原夏志提出的劃分標準[10]，將綠視率分為15%及以下、15%～30%、30%以上三個量級。結(jié)合街道步行尺度相關(guān)研究，以及所研究街道的實測數(shù)據(jù)[11]，將側(cè)面寬度分為10～20m、20～40m、40m以上三個水平，形成高架橋區(qū)域空間要素SP評價表（表1）。

2.4 敘述性偏好實驗

將選定區(qū)域的空間步行測度影響因素及水平數(shù)據(jù)導入SPSS軟件進行正交設(shè)計，獲得能涵蓋多數(shù)實驗范圍的27組數(shù)據(jù)組，并形成27個實驗場景。剔除無效場景后得到24個實驗場景，圖2為其中一個對比組。

實驗從三方面設(shè)置SP問卷。首先是個人選擇題，根據(jù)層次分析法的結(jié)果與研究的需要，將問卷分為兩部分，包括年齡、性別、慢行習慣、城市設(shè)施需求等。其次是偏好性選擇題，從正交設(shè)計生成的24個場景中隨機抽取2個，被試者在體驗場景后進行偏好選擇，用于離散選擇模型的計算。最后是橋下利用選擇題，被試者對不同橋下利用場景的步行意愿度進行排序。

實驗選取50名被試者，其中24名男生，26名女生，年齡在18～30周歲之間。每人的平均實驗時間為40min，在進行虛擬實驗前，有5min的操作指導與適應(yīng)時間，之后按照順序體驗虛擬空間中的若干場景，回答問卷中的主觀問題，實驗記錄人員對主觀問題與偏好性選擇的答案進行記錄。

3 數(shù)據(jù)分析

SP法通過被試者對高架橋區(qū)域空間步行測度的偏好選擇，分析各類要素影響的相對重要程度，并通過離散選擇模型獲得擬合數(shù)據(jù)。高架橋區(qū)域空間步行測度效用擬合數(shù)據(jù)的模型擬合優(yōu)度為0.274，平均預測準確率為73.5%。其中橋底高度、側(cè)面寬度、綠視率、慢行狀況的水平顯著性小于0.01，橋體寬度、底層業(yè)態(tài)的水平顯著性小于0.05，說明該離散選擇結(jié)果具有可信度（表2）。各要素中橋底高度、側(cè)面寬度、綠視率、慢行狀況、底層業(yè)態(tài)對舒適度具有正效應(yīng)，橋體寬度對舒適度具有負效應(yīng)。

將有意義的6個影響因素進行橫向?qū)Ρ龋贸鰧Ω呒軜騾^(qū)域空間步行測度的影響性，由高到低依次為側(cè)面寬度、慢行狀況、綠視率、橋底高度、底層業(yè)態(tài)、橋體寬度。將各影響要素進行縱向?qū)Ρ?，其中，橋底高度大?m時效用高于5～8m；橋體寬度為24m時效用高于32m；側(cè)面寬度在20～40m時效用最高，且25m為測試場景中最令人舒適的寬度；綠視率的升高與場景偏好的選擇幾率呈正相關(guān)；退線式是較好的道路規(guī)劃模式；底層業(yè)態(tài)設(shè)為商業(yè)和辦公等公共類型界面時，被試者更有步行意愿（圖3）。

橋下空間利用和底層既有業(yè)態(tài)有關(guān)，繁華的街區(qū)使人更有停留活動的意愿。在商業(yè)街區(qū)，72%被試者選擇了橋下為咖啡廳等零售空間的場景，18%被試者選擇了橋下為文化展示空間的場景；在居住街區(qū)，60%被試者選擇了橋下為體育活動空間的場景，35%被試者選擇了橋下為休憩空間的場景。從空間尺度的角度看，寬度過大的道路、較低的空間圍合度更不利于橋下的步行活動。在低圍合度空間中，52%被試者選擇了橋下為體育運動空間的場景，23%被試者選擇了橋下為停車場的場景；在高圍合度空間中，40%被試者選擇了橋下為商業(yè)零售的場景，35%被試者選擇了橋下為休憩設(shè)施的場景。

1 高架橋區(qū)域空間圖解

2 實驗對比組虛擬場景示意

表1 要素水平設(shè)置

表2 離散選擇模型擬合數(shù)據(jù)

3 高架橋沿線空間步行偏好效用柱狀圖

4 高架橋區(qū)域空間步行偏好評價量表

4 評測體系與空間品質(zhì)提升策略

4.1 評測體系

根據(jù)SP法擬合結(jié)果中要素水平的效用系數(shù)，以堆疊柱狀圖的形式繪制了高架橋區(qū)域空間步行偏好評價量表，每個柱代表一種步行偏好影響要素，效用系數(shù)為柱的數(shù)值，再根據(jù)其包含的要素水平效用大小依次疊加（圖4）。據(jù)此量表，可以對現(xiàn)有高架橋區(qū)域空間要素進行量化評價，各柱數(shù)值的總和即為評價分數(shù)，反映步行體驗的優(yōu)劣。同時該量表能將各要素得分可視化，可用于量化判斷該區(qū)域進行優(yōu)化更新的必要性，便于提出具有針對性的優(yōu)化策略，并且可在虛擬場景中對優(yōu)化結(jié)果進行二次評估。

4.2 典型案例評價

利用步行偏好評價量表，對本文選取的3座典型高架橋區(qū)域空間進行評價，從每座高架橋中篩選3個區(qū)域，共計9個評價對象。表3體現(xiàn)了各區(qū)域中步行體驗的評價結(jié)果。

由評測表可知，渾南中路高架橋區(qū)域空間的步行偏好測度優(yōu)于南北快速干道與東西快速干道，其主要優(yōu)勢來源于寬闊的道路和良好的道路劃分，較高的橋體高度也降低了高架橋?qū)θ说膲阂指?。在活力比較高的高架橋區(qū)域空間中，界面要素發(fā)揮了重要作用，良好的公共活動空間或大量商業(yè)店鋪都會吸引人群步行與停留，東西快速干道在萬達廣場段與金融中心段的評價分數(shù)明顯較高。此外，綠視率也是影響步行舒適度的重要因素，渾南中路高架橋兩側(cè)覆蓋大量綠植，東西快速干道的天后宮路中國醫(yī)科大學段道路兩側(cè)也種植了大量樹木，提高了區(qū)域的步行舒適度。在3個評價案例中，南北快速干道高架橋區(qū)域空間的平均得分最低，過于狹窄的步行空間與低效用的要素水平，導致了其空間步行偏好的低測度值，也從反面證明了創(chuàng)造滿足步行條件的通行空間，是提高高架橋區(qū)域空間步行舒適度與街道活力的首要條件。

研究繼續(xù)對3座典型高架橋的區(qū)域空間進行全面評測，得出其沿線空間步行體驗的可視化圖示（圖5）。圖中不同顏色的條形色塊表示高架橋區(qū)域空間的步行測度值，淺色代表較好的步行體驗?？梢钥闯?，南北快速干道高架橋區(qū)域空間的整體步行體驗較差，高架橋植入城市空間后造成了較為消極的影響，而渾南中路高架橋區(qū)域空間較為寬敞高大，因此步行體驗相對較好。整體來說，多數(shù)路段的區(qū)域空間并未與高架橋有效整合，需要采取相應(yīng)的優(yōu)化更新策略。

5 步行體驗評估結(jié)果圖示

表3 典型高架橋區(qū)域空間步行體驗評價

5 結(jié)論

當代中國城市中，高架橋的消極影響已成為普遍存在的事實，僅憑建筑師的主觀判斷難以應(yīng)對大量的高架橋區(qū)域空間，城市維度的數(shù)據(jù)也超越了個體建筑師的評價能力。因此通過量化的方式積累對于此類空間的主觀體驗評價，建立評價量表，從而科學地選擇介入與更新的區(qū)段，并進一步確定局部區(qū)段的優(yōu)先更新要素及其量化水平，這對于資金有限條件下的精細化設(shè)計決策具有重要的意義。

研究根據(jù)行人的步行偏好，結(jié)合不同高架橋區(qū)域特征，借助VR技術(shù)，以人的主觀感受為評價標準，對城市高架橋沿線這一特殊的街道空間進行了量化研究，得出以下結(jié)論。

（1）通過量化統(tǒng)計，確定影響高架橋區(qū)域步行體驗的空間要素，按影響程度從高到低排序，分別為側(cè)面寬度、慢行狀況、綠視率、橋底高度、底層業(yè)態(tài)、橋體寬度。在高架橋區(qū)域的城市設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先保證高架橋和城市界面之間的有效寬度，20～40m的寬度區(qū)間帶來的城市空間體驗為最佳。

（2）建筑作為高架橋區(qū)域空間的外部界面，其不同高度所導致的圍合屬性的差異并沒有如預想般帶來空間體驗的差異（統(tǒng)計數(shù)據(jù)不存在相關(guān)性）。結(jié)合實驗后的訪談，研究認為在高架橋區(qū)域空間中，城市低區(qū)的空間要素較多，24m以上的建筑界面難以吸引注意力，因此沒有對偏好選擇產(chǎn)生影響。該結(jié)論反證了高架橋區(qū)域低區(qū)空間的塑造對于步行體驗具有決定性的意義。

（3）相比于橋體寬度，橋底高度對步行體驗更具影響力，這和初步問卷調(diào)查的結(jié)果不符。研究認為導致影響力差異的原因同樣是對于低區(qū)空間的視覺優(yōu)先性，如果橋底超過一定高度，從視覺上將顯著弱化其存在。相比于橋體寬度所導致的陰影面積，開闊的低區(qū)空間對創(chuàng)造宜人的視覺體驗更為重要。

（4）除側(cè)面寬度以外，慢行交通的形式及綠視率在影響效用中占有較高比重。這就要求在城市設(shè)計和更新中，更注重對于慢行交通空間的組織，盡可能拓寬慢行交通的寬度，精細劃分慢行交通的類型，同時，提高綠視率有助于屏蔽高架橋帶來的不利視覺體驗。

（5）由于變量較多、主觀性較強橋底利用形式未被列入評價量表，但通過問卷統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其與底層建筑業(yè)態(tài)和側(cè)面寬度相關(guān)。在底層業(yè)態(tài)為商業(yè)的街區(qū)，人們偏好的橋下利用方式是文化展示與零售商業(yè)，以提高街區(qū)回游性；在居住類街區(qū)，人們偏好的橋下利用方式是體育活動與休憩設(shè)施，作為生活空間的拓展；在高架橋和城市界面之間較寬的區(qū)域，人們偏好的橋下利用方式是體育活動，而在較窄的區(qū)域則更傾向于零售商業(yè)和休憩設(shè)施。

上述結(jié)論同樣適用于對新建高架橋產(chǎn)生的城市影響進行環(huán)境評估。目前此類評估的目標主要集中在污染物和噪音，而實際上視覺維度的城市空間體驗同樣不可忽略。本文提出的評價量表可以作為高架橋介入建成環(huán)境的評價依據(jù)，以供未來建設(shè)更適配的城市空間。

圖片來源

1,3-5作者自繪

2作者自攝

表格來源

1-3作者自繪