空间句法理论及其在GIS空间分析中的应用
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空间句法在空间设计中的作用深入剖析空间句法的本质及其在建筑空间与城市规划中的应用方法与意义,为今后设计出既感性又理性的城市和建筑奠定理论基础。
标签:空间句法;构成关系;量化1、空间句法的本质在刚接触空间句法的时候,以为空间句法只是简单地把路网或者空间按分析要求绘制出来,然后用depth map单纯验证设计结果的工具。
随着了解的深入,才逐渐理解了空间句法通常被用来描述建筑和城市等人居空间结构的量化程度,其对空间的研究则是对空间之间构成关系的研究,从而研究人与空间的关系。
1.1研究空间与人的活动之间的关系空间句法对空间的研究从本质上说其实是研究空间与人的活动之间的关系。
人们创造了空间,空间会反作用于人类活动,从而影响到人们会在空间中进行的社会活动。
1.2对空间之间的构成关系研究希利尔说过,“能够影响社会活动的不是空间本身,而是空间之间的构成关系”。
就像建筑学生日常学习中所设计的平面,不会单纯的研究一个单一的空间形式,而会选择研究空间的组合方式和空间的序列。
所以,无论城市设计还是空间设计,设计的都是空间之间的构成关系而不仅仅只是一个单一的空间。
1.3空间句法是精准的量化通常,设计师对空间的描述不会缺少主观、感性的描述。
例如,灰空间、围合空间、步移景异等等,对空间的描述缺少精准、定量的说明。
而空间句法提供了科学的计算方法去衡量空間。
空间分割是空间句法的基本原则,在空间分割的过程中会形成各种结点形成连接图,通过连接图可以导出一系列的形态分析变量,包括连接值、集成度、可见度等。
这一系列数值可通过空间句法计算出来。
有学者用空间句法测算了香港城市区的街道格局特征,推导了街道的拓扑特性如连通性、深度和整合度,并对街道的车辆碰撞频率进行了实验,之后将碰撞频率的实验数据与空间句法的计算数据进行关联,从而规划出可降低事故频率的交通路网;还有学者利用空间句法推导空间的活跃程度,以规划出充满活力的公共空间。
实验说明,对空间的量化工作是将主观进行客观的量化,将空间设计中的理论和思路与计算机运算结合起来,提供了一种具有可操作性的计算思路与计算方法。
2000年后的空间句法一、空间句法的发展历程空间句法作为一种研究空间组织与结构的语言,自20世纪初诞生以来,经历了百余年的发展。
从最初的二维平面构图,到三维空间表达,再到数字时代的空间分析,空间句法不断丰富和完善,为城市规划、建筑设计等领域提供了有力的理论支撑。
二、2000年后的空间句法特点进入21世纪,空间句法呈现出以下几个特点:1.技术进步:计算机技术的飞速发展,使得空间句法分析从手工转向计算机辅助,大大提高了分析效率和准确性。
2.多元数据融合:空间句法开始与其他学科如地理信息系统(GIS)、遥感技术等相结合,实现多源数据的一体化分析。
3.网络分析:互联网的普及,使得空间句法研究从线下走向线上,网络空间的组织与结构成为研究的重要内容。
4.复杂系统思维:空间句法研究者逐渐意识到城市空间的复杂性,开始采用复杂系统思维探讨空间组织与结构。
三、我国空间句法研究的进展在我国,空间句法研究始于20世纪80年代。
经过数十年的发展,我国空间句法研究已取得显著成果,不仅在理论研究上有所建树,还在实际应用中取得了良好的效果。
如在城乡规划、产业园区设计、交通规划等领域,空间句法发挥了重要作用。
四、空间句法在实际应用中的作用空间句法在实际应用中的作用主要体现在以下几个方面:1.优化空间布局:通过空间句法分析,可以揭示城市空间的组织结构,为优化空间布局提供理论依据。
2.提升城市品质:空间句法可以帮助城市规划者从整体角度审视城市空间,从而提升城市整体品质。
3.指导建筑设计:空间句法可以为建筑设计提供关于空间组织与结构的合理建议,提高建筑品质。
4.促进可持续发展:通过空间句法分析,有助于制定科学合理的城乡发展规划,促进可持续发展。
五、空间句法的发展趋势及展望未来,空间句法将面临以下发展趋势:1.跨学科整合:空间句法将进一步加强与其他学科的交叉融合,形成更加完善的理论体系。
2.技术驱动:空间句法将继续紧跟技术发展步伐,利用人工智能、大数据等技术,提高分析能力和精度。
再论“空间句法”(图文整理详细版)作者:张愚王建国国内建筑界对空间句法的了解,多数仅限于由赵冰翻译的《空间句法——城市新见》一文[1]。
发表于1985年第一期《新建筑》上的这篇文章,简要介绍了早期的空间句法方法在城市空间形态研究方面的应用,但未全面介绍其方法背景、原理和其他应用,因此,至今很多人仍颇有不解或“持保留态度”[2]。
多年来,空间句法在各方面已有长足发展,国内杂志却鲜有论及。
本文试图比较清晰地介绍和评析空间句法的理论、方法、实践及其最新研究进展。
简单地说,空间句法是一种通过对包括建筑、聚落、城市甚至景观在内的人居空间结构的量化描述,来研究空间组织与人类社会之间关系的理论和方法(Bafna, 2003)。
它是由伦敦大学巴利特学院的比尔•希列尔(Bill Hillier)、朱利安妮•汉森(Julienne Hanson)等人发明的。
早在1974年,希列尔就用“句法”一词来代指某种法则,以解释基本的但又是根本不同的空间安排如何产生[3]。
到1977 年,空间句法研究则略具雏形。
经过二十余年的发展,空间句法理论已经深入到对建筑和城市的空间本质与功能的细致研究之中,并得到不断完善;由此开发出的一整套计算机软件,可用于建成环境各个尺度的空间分析;而且在建筑和城市设计中进行了广泛的应用。
如今,空间句法的研究和应用已经在世界范围内普遍展开。
1997年,首届世界性的空间句法研讨会在伦敦举行;其后于1999年和2001年又在巴西利亚和亚特兰大举行了第二和第三届。
2003年6月,在伦敦刚刚举行的第四届研讨会上,来自世界数十个国家和地区的82篇论文,从不同角度对空间句法进行了广泛深入的探讨。
另外,日趋成熟的空间句法分析技术,已经成功应用于商业咨询。
理查德•罗杰斯、诺曼•福斯特、泰瑞•法雷尔等知名事务所,在众多建筑和城市设计项目中雇请空间句法咨询公司进行空间分析,为其设计提供了有力的引导和支持。
2000年后的空间句法一、引言在2000年后的科技飞速发展的时代,空间句法成为了人类探索宇宙的重要工具。
通过空间句法的应用,人类能够更深入地理解宇宙的奥秘,探索未知的领域。
本文将就2000年后的空间句法进行详细介绍,并探讨其在科学研究、太空探索和人类生活中的应用。
二、基本概念1. 空间句法是指通过一系列的语法规则和约束来描述物体在三维空间中的位置、运动和相互关系的方法。
它包括了空间坐标、方向、距离、速度等要素的描述。
三、空间句法的应用领域1. 天体物理学:空间句法在天体物理学中起到了重要作用。
通过对天体的位置、运动和相互关系的描述,科学家们能够更准确地研究宇宙的起源、演化和结构。
2. 卫星导航系统:空间句法在卫星导航系统中也有广泛应用。
通过对卫星的位置和运动的描述,人们能够准确地确定自身的位置和导航方向。
3. 空间遥感:空间句法在空间遥感领域也发挥着重要作用。
通过对遥感图像中物体的位置和运动的描述,科学家们能够更准确地解读地球表面的信息,如地形、植被、气候等。
4. 空间气象学:空间句法在气象学领域也有广泛应用。
通过对大气中各种要素的位置和运动的描述,科学家们能够更准确地预测天气变化和气候变化。
5. 空间建模与设计:空间句法在建筑设计和城市规划中也有重要应用。
通过对建筑物和城市中物体的位置和运动的描述,设计师们能够更准确地规划和设计建筑和城市的布局。
四、空间句法的发展趋势1. 人工智能与空间句法:随着人工智能技术的不断发展,人们开始探索将人工智能与空间句法相结合的可能性。
通过机器学习和深度学习等技术,人们能够更准确地解读和理解空间句法中的信息。
2. 虚拟现实与空间句法:虚拟现实技术的发展也为空间句法的研究带来了新的机遇。
通过虚拟现实技术,人们能够更直观地感受和理解空间句法中的信息,提高研究效率和准确性。
3. 量子计算与空间句法:量子计算技术的突破将为空间句法的研究提供新的工具和方法。
量子计算能够处理更复杂的空间句法问题,提高研究的深度和广度。
GIS与空间句法的集成及空间形态结构量化分析——以南京
师范大学仙林校区为例
厉旭东;赵晓琴;孙毅中
【期刊名称】《南京师大学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2008(031)004
【摘要】空间句法从空间认知角度定量描述城市结构形态,GIS具有卓越的数据分析功能和高效的地理建模能力,两者的结合将有利于增强GIS空间分析能力和深化空间句法在城市空间形态结构的量化研究.从功能和数据角度探讨GIS和空间句法的集成,并以南京师范大学仙林校区为例,剖析了校园空间结构布局特征,解析了形态结构组织.
【总页数】5页(P134-138)
【作者】厉旭东;赵晓琴;孙毅中
【作者单位】丽水市城建测量队,浙江,丽水,323000;南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室,江苏,南京,210046;南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室,江苏,南京,210046
【正文语种】中文
【中图分类】P208
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3.GIS与空间数据挖掘技术集成问题的研究 [J], 杨鹏森;朱鹏军
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5.基于空间句法的校园空间形态对比研究
——以河南大学金明校区和明伦校区为例 [J], 李宏超;马倩倩
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空间设计空间句法的应用
《空间设计空间句法的应用》
空间设计是一门关于如何将空间与人的需求相结合的学科。
而空间句法则是一种根据人类认知习惯和空间结构的规律来进行空间布局和组织的方法。
将空间设计与空间句法相结合,不仅可以提高空间的功能性和舒适性,还可以增加空间的美感和艺术性。
在空间设计中应用空间句法的思想,可以帮助设计师更好地理解和分析空间结构。
空间句法强调空间中的元素之间的关系和连接方式,通过分析这些关系和连接,可以发现空间中存在的规律和秩序。
设计师可以根据这些规律和秩序来进行空间布局,使得整个空间变得有序且合理。
空间句法还可以提供一种理论基础,帮助设计师解决空间中的问题和挑战。
比如,当设计师面临一个狭小的空间时,可以利用空间句法中的连接和分隔原则来有效地利用空间,使其看起来更加宽敞明亮。
当设计师需要设计一个多功能的空间时,可以通过空间句法中的层次和序列原则来实现空间的多样化和灵活性。
除了在空间布局和组织方面,空间句法还可以应用于空间的装饰和美化。
通过对空间中元素的布局和摆放,设计师可以创造出独特的空间氛围和风格。
可以通过空间句法中的对比和重复原则来增加空间的美感和表现力。
可以通过空间句法中的尺度和比例原则来调整空间的整体平衡和和谐度。
总的来说,空间设计空间句法的应用为设计师提供了一种科学的方法和技巧来进行空间布局和组织。
它不仅可以提高空间的功能性和实用性,还可以增加空间的美感和艺术性。
通过充分理解和应用空间句法的原理和规律,设计师可以创造出具有创意和独特性的空间,提升用户的使用体验和感受。
基于ArcGIS和空间句法的浙江省特色小镇空间分布及其可达
性分析
卓蓉蓉;周子俊;徐心霓;潘护林
【期刊名称】《浙江师范大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(47)3
【摘要】特色小镇是推进新型城镇化和城乡融合的重要载体,综合运用ArcGIS的空间分析工具和空间句法理论与方法,分析浙江省特色小镇的空间分布格局及其交通可达性特征.结果表明:浙江省特色小镇总体上呈“北密南疏”态势,不同类型特色小镇的空间分布格局存在一定差异;有赖于良好的道路交通网络,浙江省特色小镇的空间可达性较好,大部分特色小镇全局可达性良好,63.24%的特色小镇邻近轴线空间的全局集成度高于平均值,具备较好的对内对外交通通达能力;浙江省不同类型特色小镇的空间分布与自然地理环境、地域经济发展情况密不可分,形成具有差异性的空间可达性模式.研究结果可为浙江省特色小镇的空间布局与规划乃至区域的统筹协调发展提供借鉴.
【总页数】8页(P329-336)
【作者】卓蓉蓉;周子俊;徐心霓;潘护林
【作者单位】浙江财经大学公共管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】F127
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基于GIS和空间句法的城市设计探寻
乌鲁木齐市地处丝绸之路经济带,是“一带一路”核心区,伴随着城镇化的快速发展,城市空间快速扩张,为掌握城市演变规律与交通组织的驱动力,本文将GIS和空间句法的结合作为研究工具,对优化城市空间提供对策和建议。
在大数据背景下,新方法和新技术应用越来越广泛,其在城市设计领域发挥的作用日趋重要。
GIS和空间句法的结合可以将城市空间作为一个整体系统,并通过分析得出地块不同区域的优劣情况,做出城市整体到局部都可以运用的理性分析结果,新的研究模式不但能摆脱仅仅依靠经验和惯性思维来进行空间研究的传统规划,避免不尊重建成环境而大拆大建的情况发生,还可以为城市设计提供新的理性科学辅助手段。
将新的方法与城市设计结合可以建立更为完善、便捷而准确的城市与建筑空间分析模型,可以从建筑—城市—区域层次的大数据分析,也可精细化到建筑与建筑、建筑与街道之间的可视度分析,从而更清晰的分析空间形态构型。
本文以“基于GIS和空间句法的城市设计探寻”为主题,首先从GIS和空间句法的相关概念出发,论述其理论基础和研究方法,其次梳理GIS和空间句法在国内外的研究进展,分析其在城市设计领域不同阶段的主要应用内容,通过获取乌鲁木齐市国际会展中心片区地块高程栅格数据基础上通过GIS进行坡度、坡向等地学分析,研究空间句法的轴线分析法、凸状空间分析法、视区分析法三个主要分析方法及连接度和整合度两个技术参量分别就用地现状和设计方案做出研究对比,在与城市设计方法做有效结合后,为后期城市设计的实施路径提供优化策
略。
基于GIS的空间句法在城市形态研究中的应用摘要:本文以城市形态研究中的空间句法为切入点,简述了该方法的概念和理论基础,并概述了空间句法与GIS的集成,分析了其原因和优势以及集成的具体方式。
最后举例说明了基于GIS的空间句法在国内的研究成果与不足。
关键词:空间句法GIS 城市形态Arcview20世纪70年代,英国学者比尔·希列尔首次提出空间句法理论。
空间句法在研究城市空间形态、城市交通、城市犯罪空间、城市网络结构和模式的演变、复杂建筑环境下的空间认知等方面都有突出贡献。
空间句法是一种新的空间形态分析理论,对城市空间形态的定量研究正是一种技术性方法。
而这种方法基于GIS平台应用已被学者多次实践,逐渐成为完善的方法论体系。
1 空间句法1.1 起源与基本概念20世纪70年代末,伦敦大学巴利特学院的比尔•希列尔首次提出了空间句法理论和方法,通过对城市系统、建筑、聚落、景观等的定量化描述,表达空间结构形态与人类社会行为之间的关系。
今天,空间句法理论已经借助计算机技术,在数字平台上形成了一套日趋完善的分析技术。
该方法已被应用在行算机上以模拟实际工程和假设方案的性能,并以此作为启发与评价设计的工具。
该方法基于形态本身特有的空间内在结构逻辑理论,在建筑和城市两个层次上来描述和分析空间格局。
其研究观点是:用客观、精确的描述方法,调查研究环境如何在起作用,把社会可变因素和空间形式严密联系起来。
它研究重点是解构空间系统成的各个独立的组成部分(node),及其相互之间的联系(link)。
1.2 理论基础空间句法中的句法表示空间之间的关系,认为城市道路网的形态布局结构产生人流移动。
空间句法的研究对象是自由空间,通过将城市大尺度空间分割为小尺度空间来提取城市形态的基本特征。
空间分割的最终目的是建立小尺度空间形态结构特征的连接图,基于图论和可视性,剖析连接图中小尺度空间之间的连接情况,计算一系列的形态变量,从而达到对整个大尺度系统的结构形态的整体认识与把握。
空间句法的原理与应用1. 空间句法的定义空间句法是一种语言学中的理论,主要研究词汇和句子之间的空间关系。
它从语言的空间组织来分析语言结构,探讨语言单位之间在空间上的位置关系以及它们之间的运动和转换等方面的规则。
2. 空间句法的原理空间句法的原理可以归纳为以下几个方面: - 空间配置:研究语言单位在空间中的位置分布和排列方式,分析词汇和句子之间的空间关系。
- 运动与转换:探讨语言单位之间在空间上的运动和转换方式,研究句子的结构变化与含义变化之间的关系。
- 空间衔接:分析语言单位之间的空间衔接规则,了解语言单位之间的连接方式和顺序关系。
- 形态结构:研究词汇和句子的形态结构,在空间上呈现出的形式和特点。
空间句法的原理相辅相成,通过研究上述方面,可以更好地理解和分析语言的结构和含义。
空间句法被广泛运用于语言学、计算机科学和人工智能等领域,对于机器翻译、语音识别和自然语言处理等任务有着重要的作用。
3. 空间句法的应用3.1 机器翻译空间句法在机器翻译中起到重要作用。
通过分析源语言和目标语言之间的空间关系,可以更好地进行语义转换和翻译。
例如,在汉英翻译中,空间句法可以帮助机器理解汉语中的主宾关系、定状关系和动态动作等,从而准确地翻译成英文。
3.2 语音识别在语音识别领域,空间句法可以用于对语音信号的分析和理解。
通过分析语音信号中的语言单位之间的空间关系,可以提取出语音中的关键信息,从而准确地识别语音内容。
例如,在语音识别中,空间句法可以帮助识别语音中的单词边界,确定每个单词的位置和顺序。
3.3 自然语言处理空间句法在自然语言处理中也有广泛的应用。
通过分析文本中语言单位的空间关系,可以提取出句子的结构和语义信息,用于文本分类、信息抽取和问答系统等任务。
例如,在文本分类中,空间句法可以帮助识别文本中的主题、情感和语气等特征,从而准确地分类文本。
4. 空间句法的发展趋势随着人工智能和自然语言处理的快速发展,空间句法也在不断演化和改进。
论文摘要本文主要分为两部分。
第一部分是以徽州村落的外部空间为研究的出发点,通过对徽州村落的分类论述来阐释徽州村落的构成特点,从而揭示我们在传统村落中所体验到的不同的空问概念;继而本文以某个村落为研究重点,详细分析了村落外部空间的构成情况。
第二部分以“空间句法”作为研究手段,首先对“空间句法”进行了介绍,然后运用它对徽州村落进行丁一些量化研究并得出了相关的结论。
文章主要从建筑学的角度进行分析,并适当加入了社会学的认识角度,同时注意定性分析和定量分析相结合。
通过这些分析认识到民居所包含的物质空间属性和社会文化属性,以及民居和“建筑”在内涵上本质的不同。
应该说,民居是体现建筑服务于人这个属性的最好注脚。
我们在徽州的这些村落中看到,虽然人们的建造材料和建造水平都处于很落后的阶段,但是这并不妨碍人们按照自己的意愿而建选出适合自己的聚落来。
而且,这种适应是一种动态的适应过程。
这样,整个村落就始终处于和谐的环境之中。
全文共计40000字,图片104幅关键词:徽州村落外部空间南屏“空间句法”空间与社会AbstractTheresearchisdividedintwoparts.The血stpartbeginswiththeouterspaceinhuizhoutraditionalsettlements.Summarizingthesettlement’scollectivitysoastoexplaintheeharacterofthehuizhoutraditionalsettlements,thenwecanexperiencethedifferentspacialconcept.Insuccession,theresearchfocusesononesinglevillage,analysisthestructureofthevillageinwhole.Thesecondpartisabouttheresearch'lⅣithspacesyntax,introducingthetheoryfirst,thendoingsomequantitativeresearchonthehuizhouvillagesandgettingsomeconclusions,Theresearchismainlyinarchitecturalway,beingwimsociologyway,then1withthedeterminingthenaturewayandthequantitiveway.Asaresult,wecarlseethatvernaculararchitecturecontainsthespacialcharacterandthesocialculturalcharacter,andwecanseethatvelllaculararchitectureiSdifferentwiththe“architecture”inessence.Vernaculararchitectureembodiesthearchitecturalcharacterthatarchitectureserviespeopleata11.Wecallseeinhuizhouvillagesthatalthoughpeople’Sbuildingmaterialsandbuildingskillarebothinpoorphase,whileitdoesnotpreventlocalpeopleconstructtheirvillageswiththeirownthoughts,andthefitisadynamicphase.thena11thevillagesa∞stillinharmonicen“onment.Thethesishasabout40000charactersand104chartskeywords:HuizhouvillagesOuterspaceNanpingSpacesyntaxSpaceandsocietyII东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
空间句法在乡村规划应用中的探讨摘要:乡村振兴战略下,乡村规划工作成为推动乡村经济社会发展的重要任务。
现阶段,伴随城市化竞争的加快,乡村在发展之中也面临着一系列困境,物质空间实体与乡土文化失落即是其中一个十分显著的困境,而乡村规划实践之中仍然存在着诸多亟待解决的问题。
对此,本文主要对当前我国乡村的发展困境和乡村规划问题进行分析,在此基础上,探讨空间句法在乡村规划中的具体应用模式,旨在提供具备一定参考意义的借鉴。
关键词:空间句法;乡村规划;应用策略城市化进程不断加快背景下,我国乡村正在面临激烈的变革,空间组织结构、生态环境、聚落形态以及人们的生活方式等各个方面均处于这一变革进程之中,其空间物质实体与非物质文化皆处于重构阶段[1]。
为积极响应乡村振兴战略推动乡村实现进一步发展,必须做好乡村规划工作,以此更好地传承乡村传统风貌与特色乡土文化。
对此,有必要认识乡村正面临的发展困境,将空间句法引入乡村规划实践之中,重构乡村规划模式,切实提高乡村规划工作水平。
一、现阶段我国乡村正面临的发展困境分析(一)物质空间实体与乡土特色文化失落城市化进程不断加快背景下,我国乡村现阶段的空间形态,实质上已经无法满足其发展需求[2]。
而在乡村建设过程之中,由于存在着诸多不合理现象,因而乡村的传统物质空间目前遭受了大规模的破坏,其自然与人文景观生态均处于濒危状态,这在很大程度上阻碍着乡村的创新发展,一些村庄甚至就此消亡。
在乡村物质空间实体失落的同时,特色乡土文化也正在失落,伴随乡村形成与演变而产生的传统乡村民俗与乡土文化,其价值日益为人们所忽视。
尽管在国家级非物质文化遗产相关评选政策的支持下,部分乡土文化遗产得到了较好的保护,但在非物质文化遗产名录与传统村落名录之外,仍然有大量乡土文化与乡村物质空间实体正在失落。
(二)乡村规划存在诸多不符合实际之处乡村社会生活主体与乡村规划实践主体在价值取向与判断方面存在着较大的差异,两者之间具备较强的独立性,因而在乡村规划之中,经常存在着诸多不符合乡村实际之处[3]。
基于空间句法和GIS的里院空间形态研究——以青岛里院广
兴里一带为例
钱馨仪
【期刊名称】《建筑与文化》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】历史街区是一座城市文化的地域性展示,对于打造城市形象起到关键的作用。
过去文化保护的缺失导致现存的文化特征岌岌可危,并亟须改造更新。
运用空间句法量化空间结构的特性和GIS分析数据的高效,这两者的结合有助于分析历史街区的场所形态特征。
文章选取青岛里院广兴里一带的区域,分析其空间结构和存在问题,为提升里院空间活力提出建议。
【总页数】3页(P214-216)
【作者】钱馨仪
【作者单位】青岛理工大学建筑与城乡规划学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU9
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1.里院建筑—青岛里院街区空间构成及居民生活方式研究
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空间句法理论及其在GIS空间分析中的应用陈媛媛 张 真解放军信息工程大学测绘学院 河南郑州 450052摘要:二十多年来,空间句法理论在分析城市形态结构方面取得了许多成功的研究成果。
然而这样一套有用的分析方法还没有引起GIS界的重视。
我们认为空间句法的理论可以发展成为GIS的分析方法。
本文提出了一种空间认知的方法作为空间句法的理论基础,然后用空间句法的视区分割分析几个在城市和建筑水平上的例子。
接着,分析了空间句法的不同之处,并提出了相应的改进模型及其应用。
关键词:空间句法,空间分析,认知,GIS,空间分割,形态分析变量,视区1. 引言空间分析是GIS区别于其他计算机系统,如计算机辅助制图系统,计算机地图制图,空间数据库和图像处理系统的主要特征之一。
过去10年中,人们在研究GIS空间分析的理论与方法,提高现有GIS分析功能方面作了大量的努力。
但是现有的GIS仍然需要新的分析和建模方法,这是由于随着GIS应用范围的扩大,对GIS的分析功能提出了更高的要求,传统的分析功能显然不能满足日益增长的需求。
如何提高和扩展GIS的分析与决策能力是GIS研究者面临的重要课题。
过去二十年中,空间句法提出了一套计算方法来研究城市形态结构,进而研究人的空间行为如何受空间形态的影响。
空间句法广泛应用在城市人流的分析与预测,城市居民被窃的空间分布,交通排放污染的控制和复杂城市系统中的导航上。
空间句法可以集成到城市GIS中以提供分析和预测功能,并可进一步发展成为新的空间模型。
2. 空间句法的原则空间句法是一套进行城市形态分析的理论和工具,然而空间句法的基本原则和广泛的应用价值还没有引起GIS界的注意,为此首先对它作简要的介绍。
2.1. 空间分割任何一个城市系统都是由两部分组成:空间物体和自由空间。
空间物体主要是建筑物,而自由空间是指物体隔开的,人可以在其中自由活动的空间。
自由空间具有连续性特征,即从任何一点可以到达空间的任何其它点。
对空间句法而言,自由空间是一个非常重要的概念,有时又叫它开空间。
空间句法着眼于自由空间的表示。
根据城市环境的自由空间所呈现的情况,空间句法大致有三种空间分割方法。
若建筑或建筑群比较密集,一般采用所谓的轴线方法。
它的基本原则是:首先画一条最长的轴线代表一条街道,而后画第二长的轴线与第一线相交,直至整个自由空间或者街道由一系列轴线连接,所画的轴线图称作轴线地图。
第二种空间分割办法是对开空间呈现非线性的情况,这种方法是所谓的凸多边形方法,由于实际分割中很难保证分割的唯一性,所以这种方法对城市系统而言不是很适用的方法。
相反,这种方法对建筑物或者建筑群内部房间或者走道的布局却很适用。
因为每一个房间或走道都是一个凸多边形,而且边界是相对确定的。
第三种分割方法也是对开空间呈现非线性的情形,只是从可视性观点看,这种分割方法更为精确,不像第一种由一轴线来代表一段笔直的街道,这种方法是基于视区的概念。
视区是一个从某一确定点可视的区域,以形式化的语言表达,即:“在一个大尺度的欧式三维空间R,其中的每一个点x,相应的视区V(x)是由所有从该点可视的点集合构成。
”2.2. 形态分析变量基于空间分割方法,空间句法可导出相应的连接图,即将分割的每一部分作为图的结点,图的连接取决于每一部分之间是否相交或相连。
如轴线图到连接图的转换只需将相应的轴线变为结点,并将相应的轴线交点变为结点之间的连线即可。
由连接图,可以导出一系列的形态分析变量。
首先,连接值N(i)是与第i 个部分空间相交的其它部分空间数。
在连接图上,就是与第i 个结点相连的结点数N(i)=k,其中k 是与第i 个结点直接相连的结点数。
第二个形态变量是控制值C(i),控制值表达了这样一种信息,那就是一个空间对与之相交的空间的控制程度。
其中k 是与第i 个结点直接相连的结点数,N(j)是与第j 个结点的连接值。
深度值是指某一结点距其它所有结点的最短距离。
因此,一个结点深是指该结点距离其它所有结点远,而一个结点浅则是指该结点距离其它所有结点近。
深度值不是一个独立的形态变量,可它是计算集成度的一个中间变量。
假设d ij 是连接图上任何两点i 和j 之间的连接距离,那么,总深度值是: , 平均深度值是: 第三个形态变量是集成度。
如果说连接性控制值表达的是一个空间和与之相交的其它空间的关系,那么,集成度表达的则是一个和其他更多空间的关系。
根据所考虑的结点情况,集成度分全局集成度和局部集成度。
全局集成度表达的是一个空间与其它所有空间的关系。
所以所有结点都在计算考虑之中,而局部集成度则是一个空间与其它几步(即最短距离)之内的空间关系,所以不是所有结点在计算考虑之中。
集成度有下面的ID(i)和RID(i)来表达,n 是一个连接图的总n D 是用来标准化集成度值。
以上形态变量可以用来描述空间在不同水平上的结构特征。
连接值,控制值,局部集成度描述局部水平上的结构特征,全局集成度是整体水平上的结构特征。
这样可以区分两类形1n ij j d =∑态变量:局部和全局。
通常这两类变量之间存在相关性,即局部上连续性好的空间,在整体上集成度也高。
这样一种关系是空间句法的又一变量,即所谓的智能值,它用来表达结构意义上的局部和整体关系。
如果对一个局部区域,局部与全局变量的相关关系值大于其所在的整体区域的局部与整体变量的相关关系值,则该局部区域是智能的,相反则是非智能的。
2.3. 大尺度和小尺度空间概念从认知观点出发,空间可以分成两种基本类型,即大尺度空间和小尺度空间。
大尺度空间是超过个体的定点感知能力,即不可能只从一点上来感知,除非这一地理空间被缩小,例如被表示成地图(或遥感影像)的形式,所以要感知地理空间,需要借助地图等,或者亲临该空间,就像到一个全新的地方旅游一样。
此外,当我们在地理空间导航时,在每一点或每一时刻所感知的是一个小尺度空间。
对许多小尺度空间的感知形成了对相应的大尺度空间的感知。
空间句法所采用的办法就是将大尺度的城市环境分割成有限数目的小尺度空间,然后根据可视性判断这些小尺度空间是否在空间上相交,从而形成一个小尺度空间的连接图。
基于这个连接图,可以导出一系列的空间形态变量。
譬如,每一个小尺度空间与多少其它小尺度空间直线相交,每一个小尺度空间与其它小尺度空间的间接相交的程度如何。
2.4. 特征点代替轴线轴线地图的生产过程计算复杂性是非常高的。
而且有效的空间句法分析应用必须建立在最少数目的轴线地图上,否则分析结果不会有意义。
因为不是最少数目组成的轴线地图不具有城市结构的代表性。
到目前为止,还没自动的生成方法,在实际应用上还有一定的困难。
第二个实际问题是空间句法依赖于空间分割。
而任何一种空间分割方法作为一种中间表达过程与现有的GIS数据库并不相容。
这种不相容性是空间句法集成到GIS中的又一障碍。
尽管空间句法方法可以无缝地集成到GIS中,可是在数据分析和表达上与GIS并不相容。
第三个实际问题时空间句法对环形路的处理,其连接性和集成度都很好;而它被分割成数条轴线时,每一条的连接性和集成度就会很小,到底采用哪一种方案更符合实际情况?空间句法对此没有一个圆满的解释。
建立在上述对空间句法方法的深入观察基础上,这里提出另一种空间表示的方法。
这种方法是基于一组特征点,这些特征点可以从相应的城市地图中获得,包括道路的转弯点,道路的交接点。
这些点能够代表道路的结果特征,对人的空间行为起决定性作用,因为人流和车流在到达这些点时需要做出导航决策。
譬如当一个人来到一个十字路口,他有三种选择:继续向前,左拐,右拐。
从形态观点出发,每一个点与其它店的可视性决定了一个连接图。
基于这一连接图,从一个点出发需要多少步遍历任一其它点就决定了该点的集成度。
下面结合例子来解释这种方法。
(1)从相应的城市地图中获取特征点,道路交换点可以直接从道路网中识别;拐弯点可以有一个简单的算法来完成,在道路两端点连一直线,与此直线的距离大于某一阈值的点即为拐弯点,这一步相对比较容易,而且完全可以有计算机自动生成。
(2)基于特征点,由计算机自动地决定每一点是否与其它点可视,这样就形成了一个可视性决定的连接图。
然后可以计算出一系列空间句法的变量,譬如根据可视性可以得到每一点的连接值,集成度值等。
不难发现,这一方法与前面介绍的视区方法有很大的雷同,每一个特征点可以看作是视区方法中的视点,最后,基于每一点的形态变量值,我们可以形成一个连接的表面,来表达形态结构的空间分布。
与已有的空间句法方法相比,这种方法显示了许多优点。
(1)这种基于点的表示方法可以形成一个空间形态的连续表面,相对来说将形态变量赋于一条或者一段街道不是很合逻辑,因为一条空间上延伸的街道不应该有同一个“易达性”,相反我们认为,基于点的易达性更具有合理性。
(2)基于点的关系相对精确,所有自动识别这些点是完全有可能的,而不像轴线地图。
(3)这种方法可认为是前面介绍的视区方法在城市水平上的应用,因为这种方法可看成是简单的视区方法。
上述以点代替轴线的方法可以很好的与现有GIS的栅格数据结构相容。
3. 空间句法与GIS的集成空间句法作为一种定量的城市形态分析方法,与GIS方法比较起来具有许多独特的地方。
空间句法着眼于自由空间的表示,自由空间是相对建筑物等空间物体而言。
在自由空间,人流或车流可以自由移动。
GIS只记录在现实中存在的对象,譬如道路,建筑物等,而这些地理目标(对象)是以栅格或者矢量形式来表示,地理对象是经过综合和抽象,通常由点,线,面等几何元素来表达,GIS的空间分析主要是以欧式几何为基础。
与GIS相对,空间句法的空间分割只是一种中间过程,从计算处理过程来看,连接图才是真正的空间分析的基础。
从以上的分析和比较可以看出,空间句法与GIS分析方法在很多方面是互补的,一套集成在GIS中的空间句法分析工具,无论从计算还是从用户的角度出发都是十分有用的。
首先空间句法可以增强GIS在空间分析,尤其城市形态分析方面的功能。
另一方面,GIS丰富的地理数据,现有的空间分析功能,视觉化功能又可以反过来做城市形态方面的研究。
4. 空间句法在GIS分析中的应用空间句法在GIS中的应用主要集中在城市尺度和建筑水平方面。
4.1. 空间句法在城市环境系统尺度上的应用空间句法的重要应用是分析和预测城市系统中的行人流量,基本的假想是局部集成度可以用来分析行人流量的空间分布,这对城市规划和设计有很高的指导价值,即设计者可以根据形态结构的分析来预测未来交通量的情况。
集成度值可以用来预测人流的空间分布,也许预测结果不如由重力模型来得精确。
但是空间句法非常简便易行。
另外,空间句法有一个很重要的科学含义,那就是城市的形态产生了运动,并吸引商店,超市到集成度高的街道,这样我们可以得出结论,商店和超市不是产生人流的主要原因,这也意味着,可以根据道路的结果来预测土地的使用价值。