• 來源：規(guī)劃頭條
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【摘要】城市空間活力營造作為城市設計的重要目標雖已被廣泛討論，但當前的研究過于繁復，難以高效指導城市設計實踐。本文以城市形態(tài)學為基礎，歸納城市空間活力營造的諸多經(jīng)典城市設計理論，對促進城市活力的關鍵空間形態(tài)要素進行總結(jié)歸納，提出良好的街道可達性、適宜的建設強度與建筑形態(tài)、足夠的功能混合度是促生城市活力的空間形態(tài)基礎。隨后通過空間句法等多種分析工具量化表述以上三點空間形態(tài)特征，并將其與城市活力的非空間形態(tài)表征——居民活動強度進行了實證比對，初步驗證該假說的有效性。

1 概念界定與研究問題

1.1 城市空間活力的二象性：城市形態(tài)與城市活動

“活力”一詞的釋義為：第一指旺盛的生命力；第二借指事物生存發(fā)展的能力，意指生命體維持生存、發(fā)展的能力。其引申含義較為抽象，在表述上針對具體事物有不同的表征差異。長期以來，對于城市活力這一概念的解讀存在著城市社會學和建筑學兩大視角。城市社會學一般認為城市活力由經(jīng)濟活力、社會活力、文化活力三者構(gòu)成，城市空間活力僅僅是經(jīng)濟、社會、文化活動的空間表征；而建筑學多認為城市空間活力是可以通過設計手法來營造的。近年來對于城市空間活力的認知逐步走向聯(lián)合，越來越多的學者認為城市空間活力存在二象性：城市空間活力可以被理解為一種基于城市空間形態(tài)影響的城市活動。換言之，城市空間活力是一種空間特征及其背后社會活動的同構(gòu)體，應該可以從空間形態(tài)特征和居民活動強度，特別是揚?蓋爾（Jan Gehl）所定義的“選擇性活動”（optional activities）強度這兩方面進行界定。

1.2 研究問題

自1960年代以來，伴隨著對于以功能分區(qū)為主導的現(xiàn)代主義城市規(guī)劃反思，多樣性、充滿活力的城市空間已被逐漸重視。從簡?雅各布斯（Jane Jacobs）關于城市多樣性的討論，到揚?蓋爾關于街道空間活力的建議，以及隨后諸多城市設計研究者和實踐者的進一步討論，許多旨在營造城市空間活力的設計理論被提出。然而在相關理論日益增多的同時，城市空間活力營造依然被認為是一個難以明確界定而且依賴于設計師經(jīng)驗和直覺的過程。

導致這一情況的原因固然很多，但是塑造城市空間活力的指導原則往往過于繁復，也是導致其效率不高的重要原因。簡?雅各布斯針對多樣而有活力的城市空間設計提出了四個原則，特蘭西克（Trancik）則給出了五個，而后蒙哥馬利（Montgomery）更是給出了基于城市形態(tài)的12個關鍵原則。這些由不同理論家提出的指導原則不僅數(shù)目龐雜，而且著眼點各異，對于空間特征的描述也各異，導致不同理論之間難以被整合利用。顯而易見，這些龐雜的指導原則難以被設計師全盤掌握，更難以切實指導城市設計實踐。當下需要的不是更多更復雜的設計導則，而是深入探究城市活力背后的空間形態(tài)構(gòu)成，并基于此來實現(xiàn)對于城市空間活力營造的切實指導。

在此背景下，從城市形態(tài)學角度出發(fā)對當前紛繁的城市空間活力營造原則進行形態(tài)學要素提煉，可能是提升城市空間活力營造效率的一個有效途徑。作為非空間形態(tài)表征的居民選擇性活動強度，則能提供對于該歸納總結(jié)的驗證方法。

2 城市空間活力的形態(tài)學解讀

根據(jù)傳統(tǒng)城市形態(tài)學研究中最具代表性的英國康澤恩學派（Conzen School）的相關理論，城市形態(tài)的關鍵要素包括城鎮(zhèn)平面（街道、地塊和建筑），建筑組構(gòu)以及土地利用等。近一步簡化，可以認為其由街道系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)（包括建筑與地塊）和土地利用功能三大部分構(gòu)成。

基于以上三點城市形態(tài)要素，我們可以嘗試歸納紛繁的城市空間活力營造理論。因篇幅所限，這里難以窮盡所有關于城市空間活力的設計理論探討，只能試圖選取有代表性的重點理論著作進行分析。選取范圍主要參考卡斯伯特（Cuthbert）所列舉的40個城市設計經(jīng)典理論和主要城市設計國際期刊中的高引用率文章。在排除不涉及城市空間活力的理論后，這里選取了較有代表性的五部著作：簡?雅各布斯關于城市多樣性營造的《美國大城市的死與生》、揚?蓋爾關于街道空間活力的《交往與空間》、特蘭西克關于城市空間設計的《找尋失落空間——城市設計的理論》、卡茨（Katz）等關于新城市主義下空間組織的《新城市主義：邁向社區(qū)建構(gòu)》，以及蒙哥馬利的《建造城市：城市性、活力與城市設計》。

絕大多數(shù)城市空間活力的營造原則可以被歸納為三個關鍵的城市形態(tài)要素：良好的街道可達性、適宜的建設強度與建筑形態(tài)、足夠的功能混合度（表1）。以雅各布斯對于培育多樣性的四點原則為例，“足夠的行人密度”需要良好的街道可達性和適宜的建設強度所支撐的居民密度；“短的街道”有助于形成良好的街道可達性；“主要功能和建筑年代的混合”則暗示著足夠的功能混合度。相似的情況在揚?蓋爾的論述中同樣能夠看到，其所倡導的“整合而非分離”原則需要良好的街道可達性和功能混合度；“匯聚而非分散”原則同樣需要適度的街道可達性來實現(xiàn)。“邀請而非排斥”和“開放而非封閉”原則需要良好的街道可達性和適宜的建筑形態(tài)所支持的街道與建筑之間的良好交互。“整合而非分離”原則同樣也暗示了功能混合的必要性。隨著人們對于城市空間活力認識的擴展，一些非形態(tài)學原則也逐步被提出。但是大多數(shù)營造空間活力的原則仍然可以被抽象為上述三大要素。蒙哥馬利關于空間活力的12點論述，就有9點可被歸于其中。“細密的城市肌理”、“人性化的尺度”和“強街道聯(lián)系”都會促成良好的街道可達性；“適宜的密度”、“人性化的尺度”、“街區(qū)的滲透性”和“公共領域”的營造則需要適宜的建設強度與建筑形態(tài)；“混合使用”和“公共領域”則表達了對于功能混合的需求。

表1 城市空間活力營造理論出發(fā)的形態(tài)學要素構(gòu)成歸納

綜上所述，我們可以提出關于城市空間活力營造的一個假說：當城市空間具有了良好的街道可達性、適宜的建設強度與建筑形態(tài)、足夠的功能混合度時，城市空間活力應該能夠被有效營造。

3 假說驗證的實驗設計

隨之而來的問題則是如何驗證這一通過理論歸納得出的假說。總體的檢驗路徑前文已有論述：對于代表城市空間活力的城市形態(tài)特征和居民的選擇性活動強度兩方面進行量化表征，然后相互比較和驗證。但是這一思路一直以來面臨著兩大技術難點：一是如何對城市空間形態(tài)做量化的表述，二是如何量化地記錄和表現(xiàn)居民的選擇性活動強度。

近年來，相關技術的進步為解決這兩個技術難點帶來了可能。首先，空間句法（Space Syntax）【由英國城市學家希利爾（Bill Hillier）提出，將城市街道抽象為一組彼此相交的直線段，在此基礎上計算和量化它們之間的拓撲連接關系（空間整合度），進而能夠被用于解釋街道的可達性、相關的經(jīng)濟活動分布以及街道活動】、空間矩陣（Spacematrix）【由城市形態(tài)學家貝格豪澤-龐特（Berghauser-Pont）和豪普特（Haupt）提出，利用該方法對歐洲多個城市進行大樣本分析，并構(gòu)建起基于定量數(shù)據(jù)的城市形態(tài)分類標準】和混合功能指標（MXI: Mixed-use Index）【由荷蘭規(guī)劃師范德赫克（van den Hoek）提出】等定量形態(tài)學研究工具的進步，以及地理信息系統(tǒng)（GIS）在城市研究領域的深入發(fā)展為城市空間形態(tài)的量化表述提供了技術基礎。具體來說，空間句法作為對于城市街道空間連接關系的抽象及組構(gòu)分析，可以在一定程度上反映街道的可達性；空間矩陣基于容積率、建設強度和層高等數(shù)據(jù)來界定城市地塊的空間形態(tài)，為同時反映地塊的建設強度和建筑形態(tài)特征提供了可能；而混合功能指標以功能混合的定量為分析目標，通過地塊中居住、工作、設施這三種主要功能的建筑面積的比值來界定該地塊的功能混合度高低。既然基于街道的空間句法、基于地塊的空間矩陣和混合功能指標三種方法可分別實現(xiàn)對于街道可達性、地塊建設強度與建筑形態(tài)、地塊功能混合情況的表述，那么，在GIS平臺上將空間句法計算結(jié)果賦予到地塊上，就能分類整合這三大要素，進而表達有關城市空間活力的形態(tài)學特征（圖1）。

圖1 城市空間活力的形態(tài)學度量方法

其次，全球定位系統(tǒng)追蹤（GPS Tracking）技術在城市規(guī)劃與設計領域的運用，為選擇性活動強度的精確測度提供了技術可能，并為假說驗證提供了依據(jù)。居民的選擇性活動，即那些在通勤、工作等必需的活動之外，由于城市空間環(huán)境質(zhì)量所吸引和觸發(fā)的活動，已經(jīng)被廣泛認為是城市空間活力的評價指標之一。不過長期以來這一城市空間活力的表征難以實現(xiàn)量化測度，也難以作為城市空間設計的依據(jù)。但是近年來，隨著手機基站定位技術、手機GPS、GPS手持機等技術的發(fā)展，使得居民在城市空間內(nèi)的活動可以被低成本地精確定位和記錄。這些技術進步，無疑給城市空間活力的定量評價和精細化的城市設計指導帶來了新的可能，也為假說的檢驗提供了方向。

上述技術在居民行為研究中各有優(yōu)缺點。手機基站定位技術數(shù)據(jù)量大，能夠?qū)崿F(xiàn)百萬規(guī)模人口的行為模式追蹤；但其精度太低，難以滿足城市設計領域?qū)τ谛腥嘶顒拥木纫螅◣资字涟倜祝?。利用手機APP讀取手機GPS數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對于居民位置的追蹤，成本較低，容易推廣，但也存在手機GPS在城市環(huán)境中抗干擾性差的問題。因此本研究選取GPS手持機技術來進行追蹤。相比前兩者，GPS手持機成本較高，難以展開大樣本量實驗，但其精度高（0.1~1m），抗干擾性好，能夠準確讀取復雜城市環(huán)境中的居民位置和行為情況。至于樣本代表性的問題，通過合適的受試者選取和問卷調(diào)查，能夠在一定程度上進行彌補。

總而言之，實驗設計可分為兩大部分：一方面基于GIS將形態(tài)學的定性傳統(tǒng)理論和新的定量方法（空間句法、空間矩陣和混合功能指標）相結(jié)合，實現(xiàn)對于代表城市空間活力的城市形態(tài)特征的分析；另一方面從居民的選擇性活動強度角度來驗證前述分析的有效與否（圖2）。

圖2 整體實驗設計

4 假說檢驗：城市空間形態(tài)特征分析與選擇性活動強度比較

4.1 構(gòu)建量化的城市空間形態(tài)特征分析方法

如上所述，量化的城市空間形態(tài)特征分析以空間句法、空間矩陣和混合功能指標三種方法整合三種空間形態(tài)要素來實現(xiàn)?？臻g句法給出的是基于街道空間的定量結(jié)果，而后兩者則是通過定量分析給出基于地塊空間的分類結(jié)果。因此整合過程中一方面要將空間句法的計算值賦予地塊，在分析單元上實現(xiàn)統(tǒng)一；另一方面需要將三種方法的定量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為分類結(jié)果，實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一。

首先，空間句法的計算通過DepthmapX軟件，基于角度和距離加權的線段模型分析（angular segment analysis with metric radius）來實現(xiàn)，該計算方法是對傳統(tǒng)空間句法軸線分析的進一步完善。通過引入新的可達性測量方法“米制加權法”（metric segment analysis）和“角度加權法”（angular cost analysis），可進一步改進和提升分析結(jié)果的準確度。在具體的可達性度量上則選用“選擇度”（choice，即“中間性”[betweenness]），反映的是某段線段在所有線段相互聯(lián)系的過程中被經(jīng)過的概率。

空間句法分析因為計算范圍不同，可分為全局尺度和微觀尺度兩種。在全局尺度，高可達性的主要路徑能夠被有效識別；而在微觀尺度，街區(qū)中心等具有小尺度可達性的地方則能夠被凸顯。因此，本研究會一并考慮兩種尺度下的選擇度，在GIS平臺上將各條街道的選擇度數(shù)值賦予其環(huán)繞的各個街區(qū)，作為最終可達性的指標。全局和微觀尺度的分析都按照GIS的自然斷點法（natural breaks）劃分為高中低三種，隨后再統(tǒng)一整合（圖3）。全局和微觀尺度分析值均為高或者一高一中，則街道可達性最終判斷為高；全局和微觀尺度分析值均為中或者一高一低，則街道可達性最終判斷為中；全局和微觀尺度分析值均為低或者一中一低，則街道可達性最終判斷為低（表2）。這種整合的空間句法分析方法在一系列荷蘭新城的實證研究中被筆者證明有效，能夠較好地解釋新城老城的空間活力差異。

圖3 基于空間句法的街道可達性分析示意

表2 空間句法、空間矩陣和混合功能指標分析的高、中、低值的界定

其次，在空間矩陣分析中，根據(jù)地塊中建筑層高的不同可以分為低層（1~3層）、多層（4~7層）和高層（8層及以上）三類，反映建設強度的增減。而根據(jù)地塊中建筑形態(tài)的不同，可分為點式、板式和圍合式三類，反映不同的形態(tài)特征。整體的城市形態(tài)可按此分為九種類型（從A到I）：從低層點式到高層圍合式（圖4）。根據(jù)已有的研究，這九種建設強度與形態(tài)可以按照其對城市空間活力的影響分為高中低三類（表2）。具體而言，多層板式或圍合式以及高層圍合式能夠?qū)Τ鞘锌臻g活力產(chǎn)生最好的影響。一方面是因為這幾種形式能提供足夠的建設強度，往往意味著有足夠多的人來使用這個地塊。另一方面則是板式或圍合式的建筑形態(tài)在一定程度上保證了建筑和街道空間的滲透和交互，為多樣化的城市生活提供了可能。

圖4 基于空間矩陣的建設強度與建筑形態(tài)分析示意

再次，混合功能指標分析的計算公式為：混合功能指標=居住(%)/工作(%)設施(%)，即各類功能的建筑面積在總建筑面積中的比率（圖5）。若地塊某一功能的樓層面積比例大于95%，則屬于單一功能地塊；若具有兩種功能且每種比例大于5%，則屬于雙功能地塊；若具有三種功能且每種比例大于5%，則屬于混合地塊。這里采用5%作為劃分是基于樓層面積分析而得出的。例如一個100m×100m、容積率為1的商住地塊，5%的商業(yè)意味著可以容納四個街角商店或者大半條臨街面的底層商業(yè)，能夠為該地塊帶來不一樣的氛圍。

圖5 基于混合功能指標的功能混合度分析示意

在以上三個城市空間形態(tài)要素被量化分類之后，可以構(gòu)建基于城市空間形態(tài)的城市活力分類體系（表3）。按照街道可達性、建設強度和形態(tài)，以及功能混合度的高低，城市空間可以分為從低到高七個大類。I類和II類分別為城市空間活力低和較低，其城市形態(tài)要素分析結(jié)果多為低，少數(shù)為中；VI類和VII類則分別為城市空間活力較高和很高，其城市形態(tài)要素分析結(jié)果多為高，少數(shù)為中，即同時具有較好的可達性、建設強度和形態(tài)、功能混合度；III、IV和V被歸為中間類，則是由于兼具較好和較差的空間形態(tài)要素。由示例圖片可見，隨著這三個城市空間形態(tài)要素評價的增長，城市空間似乎顯得更有活力。這一情況與前面的理論假說相符，不過仍需要通過非空間形態(tài)要素的居民活動強度來進行進一步驗證。

表3 基于城市空間形態(tài)特征的空間活力界定

4.2 基于選擇性活動強度的實證檢驗

本次實證研究選在荷蘭代爾夫特市的歷史老城區(qū)展開。一方面是為了尋求一個相對均質(zhì)的空間環(huán)境，規(guī)避地鐵站等大容量交通設施和大型城市綜合體等現(xiàn)代大城市中的常見要素對于居民活動強度的過度影響，另一方面則是因為該區(qū)的諸多街道、建筑和功能數(shù)據(jù)豐富、完善易得，便于展開后續(xù)研究。

具體研究分成兩部分。首先是依據(jù)之前的假說，基于城市形態(tài)特征對城市空間活力進行測算；隨后則是通過GPS追蹤記錄實地的選擇性活動強度，從而來校核假說的有效性。實驗地塊中的城市形態(tài)特征可以依據(jù)空間句法、空間矩陣和混合功能指標這三個定量分析工具進行評價，隨后整合在一起構(gòu)成對于空間活力的判斷（圖6）。圖6B、6C、6D分別是對于老城區(qū)中的街道可達性、建筑高度與形態(tài)、功能混合度的高低評價；圖6E是基于上面三個城市形態(tài)要素進行的城市空間活力預判，從預測活力低的I類（藍色）到預測活力高的VII類（紅色）。初步可見老城廣場、新商業(yè)中心等實際上富有活力的地段在分析中都被準確判斷為高空間活力地段。

圖6 城市空間形態(tài)特征整合結(jié)果

隨后進行的是對于選擇性活動強度的定量記錄。實驗【文中基于GPS手持機的居民活動分析是荷蘭代爾夫特理工大學碩士課程“人、步行者與公共空間”（People, Pedestrians and Public Spaces）的部分工作成果。其工作框架是斯特凡?范德斯佩克博士（Dr. Stefan van der Spek）在其參與領導的歐盟多國研究項目“空間軌道—步行化的城市空間網(wǎng)絡”（SPATIAL METRO-A Network for Discovering the City on Foot）中發(fā)展和完善的】共使用45臺GPS手持機，在歷史城區(qū)西側(cè)和南側(cè)的兩個主要停車場對前往老城區(qū)進行休閑和購物等選擇性活動的來訪者進行行為采集，為期一周，并通過問卷調(diào)查形式來搜集來訪者的背景信息。來訪者在同意進行實驗后，會領到GPS手持機，在受訪者接下來的活動過程中，機器每10~15秒自動定位一次。基于各個活動點的位置信息，我們可以實現(xiàn)對于受試者行動方向、位置、速度以及在某地所停留時間的詳細記錄。為了減少當?shù)鼐用褡陨淼娜粘Ｐ袨閷τ诳臻g影響的影響，本文中使用的是在代爾夫特進行旅游休閑等活動的非本地居民數(shù)據(jù)。

將基于城市形態(tài)的空間活力測度與實際的選擇性活動進行比較，可以進一步校核城市空間活力的形態(tài)要素構(gòu)成假說是否準確。圖7A是行人選擇性活動強度的熱力圖顯示，從紅到綠活動強度逐漸降低；圖7B則是城市空間活力預判與實際的選擇性活動強度的疊合分析。

圖7 行人的選擇性活動強度與多種城市空間形態(tài)特征及其整合結(jié)果的比較分析

結(jié)合圖6和圖7可見，單獨的城市空間形態(tài)要素（街道、建筑和功能）與實際的選擇性活動強度都具有一定的關聯(lián)性，但相關度不太高。整合三大空間形態(tài)要素的空間活力預判則與實際的活動強度顯示出了很高的吻合度。大部分高強度高頻度的居民選擇性活動都出現(xiàn)在城市空間活力界定為高的VI和VII類地區(qū)，而只有非常少的選擇性活動出現(xiàn)在城市空間活力界定為低的I和II類地區(qū)。該假說的有效性可以在實證研究中初步驗證，城市空間活力與關鍵的城市形態(tài)學要素的相關性也可以被初步構(gòu)建。

5 總結(jié)與展望：邁向定量解構(gòu)的城市空間活力營造

上述研究顯示，城市空間活力的營造不是一個相對縹緲、缺乏實際度量的概念。通過對于經(jīng)典城市設計理論的梳理總結(jié)、關鍵形態(tài)要素的量化研究，以及基于實證角度的居民活動驗證，城市空間活力被證明是一個可以被測量和可視化表達的概念。從城市形態(tài)學角度來說，城市空間活力取決于良好的街道可達性、適宜的建設強度與建筑形態(tài)、足夠的功能混合度在同一空間上的集聚。伴隨著這種空間形態(tài)學要素的集聚，城市空間活力會有相應的提升。從非空間要素的角度來看，城市空間活力的高低可表現(xiàn)為居民的選擇性活動的強弱。

形態(tài)學角度的城市空間活力認知，為城市空間活力營造從單純的空間設計藝術走向更為定量化、更為有效的空間組織提供了基礎。傳統(tǒng)的城市空間營造多依賴于設計師自身的直覺和經(jīng)驗，而本研究基于空間活力的形態(tài)學構(gòu)成認知，將城市空間活力這一城市設計的關鍵目標在地理信息系統(tǒng)分析平臺上進行可視化的分析、展現(xiàn)和評價。通過將空間句法等一系列定量的城市形態(tài)分析工具與傳統(tǒng)的城市形態(tài)學及城市設計理論相結(jié)合，設計師在城市設計的多個階段可方便地針對城市空間活力營造目標進行量化校核。此項分析所需要的空間形態(tài)學要素，比如街道、建筑高度、平面形態(tài)及功能，都是開展城市設計所需要的基礎數(shù)據(jù)，因而能夠保證該分析在項目實踐中的數(shù)據(jù)的易得性和可用性。本研究團隊正試圖完善該分析方法并開發(fā)相應的GIS分析插件，以期實現(xiàn)對于場地空間活力特征的高效分析，以及對于城市設計方案在活力營造上的可視化評價。

居民活動角度的城市空間活力認知，則為城市空間活力營造提供了一個新的視角，在一定程度上有助于落實城市設計從“以空間為本”到“以人為本”的關注要點轉(zhuǎn)變。基于居民個體的精確、大量位置數(shù)據(jù)的獲取，能夠提供一條展示居民與城市互動的捷徑，同時也是評價城市空間環(huán)境質(zhì)量的有效手段。通過對于居民個體數(shù)據(jù)進行逐一處理，能夠獲得傳統(tǒng)上無法展現(xiàn)的城市空間如何被使用的實際圖景，推動城市設計研究的深入化和設計效果反饋的精細化。城市設計研究中以往難以表述的情況和實踐中難以預測的效果都能借此得到直觀的展現(xiàn)。這一嘗試是城市設計在大數(shù)據(jù)時代的有效呼應，有助于定量回答城市設計中的關鍵問題——人們到底如何使用空間。

當前研究仍存在一些不足，這一形態(tài)學分析在不同建成環(huán)境下的可適應性、不同形態(tài)要素的權重等問題都需要進一步深入。但是當前研究方法已展現(xiàn)出了良好的發(fā)展框架，研究內(nèi)容具有進一步拓展的可能?？偟膩碚f，城市空間活力作為城市設計的重要目標之一，是可以被清晰地量化分析和解構(gòu)的。這一認識，對于推動城市設計從經(jīng)驗集成走向科學分析，從而更高效地助力于城市設計實踐，具有相當重要的意義。

注：文中未注明來源的圖表均為作者繪制

作者：葉宇，博士，香港大學建筑學院城市規(guī)劃與設計系高級研究助理；國家注冊城市規(guī)劃師；荷蘭注冊城市設計師。yuye@connect.hku.hk

莊宇，博士，同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院建筑系，教授、博導；同濟大學建筑設計院空間環(huán)境中心主任；一級注冊建筑師

張靈珠，同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院建筑系博士研究生；一級注冊建筑師

阿克麗絲?凡?內(nèi)斯，博士，荷蘭代爾夫特理工大學建筑學院城市規(guī)劃系，助理教授

本文原刊《》2016年第1期，pp26-33

訂閱號排版：趙大偉