樊文平, 石憶邵, 車(chē)建仁, 陳華杰

(1.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092;2.廣州市房地產(chǎn)測(cè)繪所，廣東 廣州 510030)

城市商業(yè)活動(dòng)影響著城市的整體發(fā)展，商業(yè)用地直接反映了城市的空間結(jié)構(gòu)特性，并與城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等活動(dòng)息息相關(guān)。商業(yè)中心是城市商業(yè)活動(dòng)的主要載體[1]，是城市經(jīng)濟(jì)水平與城市繁榮的標(biāo)志，其位置布局和等級(jí)體系的確定直接影響著其自身社會(huì)經(jīng)濟(jì)功能的發(fā)揮。在影響商業(yè)布局的諸多因子中，城市道路結(jié)構(gòu)及道路網(wǎng)的可及性是重要因素之一[2-3]，整體交通道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)是城市空間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與土地利用分布的基礎(chǔ)[4]，可及性則決定了商業(yè)中心與城市的聯(lián)系內(nèi)容、強(qiáng)度和方向等等，只有當(dāng)商業(yè)中心融入整個(gè)城市的整體結(jié)構(gòu)時(shí)，才能發(fā)揮到最大的社會(huì)效益，并且以良好的狀態(tài)保持這種發(fā)展[5]。因此，探討城市的整體道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其可及性對(duì)商業(yè)中心布局和等級(jí)的影響關(guān)系具有重要的空間參照意義。

Woudsma等[6]認(rèn)為道路交通網(wǎng)絡(luò)與土地利用(如商業(yè)用地)的關(guān)系復(fù)雜，但是可及性對(duì)城市的影響是毋庸置疑的。Holl[7]將可及性定義為人們或廠商一種交互活動(dòng)或交換商品的機(jī)會(huì)與潛能。可及性可被當(dāng)做一種人類(lèi)自由活動(dòng)的能力，以便獲取維持生活品質(zhì)的基本需求[8]。以往在探討道路交通與土地利用關(guān)系的方法中，最常用的是交通需求模型[9]。近期的相關(guān)研究提出了此模型的一些缺點(diǎn)和局限[10-11]。本研究則提出利用空間句法(Space Syntax)與GIS相結(jié)合的定量分析的方法，以上海市區(qū)為例，從空間因素的角度出發(fā)，探討道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及可及性對(duì)上海市商業(yè)中心布局及其等級(jí)的影響。

1 空間句法與GIS

1.1 空間句法概述

“空間句法”的概念由Hillier[4]于20世紀(jì)70年代提出，該方法將空間形態(tài)具體化，開(kāi)發(fā)出一套可以量化空間元素的數(shù)值，使空間組成能夠在計(jì)算機(jī)輔助之下應(yīng)用于空間的分析與設(shè)計(jì)。之后，空間句法在城市形態(tài)方面取得了突破性進(jìn)展：建立了比較系統(tǒng)和明確的描述建成環(huán)境空間形態(tài)的基本概念及可進(jìn)一步量化計(jì)算的空間形態(tài)變量，如關(guān)系圖解、空間連接值(connectivity value)、集成度(integration)、智能度(intelligibility)等；發(fā)展了比較系統(tǒng)和成熟的城市空間形態(tài)分析方法(如空間分割方法)，并基于量化的空間形態(tài)變量、拓?fù)溆?jì)算和可見(jiàn)性圖解客觀清晰地描述和模擬建成環(huán)境和空間形態(tài)關(guān)系及空間行為[12]?？臻g句法模型已廣泛應(yīng)用于分析預(yù)測(cè)城市系統(tǒng)中人流與車(chē)流[13-14]、土地的價(jià)值[15-16]、城市交通與土地利用形態(tài)的分布[17-20]、輔助城市設(shè)計(jì)與建筑等方面[21-24]。近幾年開(kāi)始出現(xiàn)“空間句法可代表可及性”的相關(guān)論述[18-19,22]。

1.2 空間句法與GIS集成

空間句法與GIS結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)功能，空間句法可以增強(qiáng)GIS在空間拓?fù)浞治觯绕涑鞘行螒B(tài)分析方面的功能；GIS豐富的地理數(shù)據(jù)，完備的空間分析功能、可視化表達(dá)等又可以使空間句法分析更加方便、直觀和形象。如今空間句法已經(jīng)可以集成到GIS中，這對(duì)城市研究是一大突破[25]。文獻(xiàn)[26]認(rèn)為，空間句法是建構(gòu)空間模型的理論基礎(chǔ)，將此模型結(jié)合GIS的技術(shù)，可方便地將模型數(shù)值化，并且保持空間位置的拓?fù)潢P(guān)系，運(yùn)用GIS軟件可迅速處理空間分析的參數(shù)并將其繪制出來(lái)。

將空間句法與GIS結(jié)合進(jìn)行相關(guān)課題的研究方法一般是通過(guò)功能嵌入與數(shù)據(jù)交互的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)[16]，僅僅停留在將空間句法模塊導(dǎo)入GIS軟件，利用GIS平臺(tái)的地理數(shù)據(jù)、制圖與可視化功能實(shí)現(xiàn)空間句法軸線(xiàn)圖的繪制和數(shù)值的顯示，然而對(duì)于GIS本身的空間分析功能并未深入利用。

本文則將空間句法的拓?fù)浞治龉δ芎虶IS的空間分析功能(如緩沖區(qū)分析，疊置分析、空間統(tǒng)計(jì)分析)和數(shù)據(jù)屬性查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)分析功能綜合使用，認(rèn)為利用空間句法模型將城市道路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和可達(dá)性數(shù)值化，整合GIS的空間分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和可視化表達(dá)能力，在對(duì)城市商業(yè)中心的布局與等級(jí)關(guān)系研究中具有可行性。

2 道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)城市商業(yè)中心布局影響實(shí)證研究

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

道路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源于2008年上海市道路交通管理信息圖，在此基礎(chǔ)上通過(guò)ArcGIS9.2中加載空間句法模塊Axwoman4.0提取了上海市區(qū)道路軸線(xiàn)(圖1)。軸線(xiàn)顏色采用從藍(lán)色到紅色的漸變色，依次代表全局集成度從低到高。上海市商業(yè)中心區(qū)位和等級(jí)數(shù)據(jù)利用文獻(xiàn)[27]的結(jié)論，以及作者考察并利用網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)得到(圖2)。其中，一級(jí)市商業(yè)中心有4個(gè)，二級(jí)市商業(yè)中心有2個(gè)，一級(jí)區(qū)商業(yè)中心有8個(gè)，二級(jí)區(qū)商業(yè)中心有6個(gè)，居住區(qū)商業(yè)中心有8個(gè)，總共28個(gè)商業(yè)中心。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析

首先參照一級(jí)市商業(yè)中心的范圍標(biāo)準(zhǔn)(本文以南京東路商業(yè)中心范圍為標(biāo)準(zhǔn))對(duì)上海市區(qū)5個(gè)等級(jí)共28個(gè)商業(yè)中心同時(shí)做600 m緩沖區(qū)分析(相同大小范圍內(nèi)的道路結(jié)構(gòu)情況才容易反映出各自范圍內(nèi)道路的差異等級(jí)優(yōu)勢(shì))，結(jié)果如圖3所示。

然后，分別選擇28個(gè)商業(yè)中心各自600 m范圍內(nèi)包含的軸線(xiàn)數(shù)據(jù)，對(duì)其空間句法值進(jìn)行匯總整理，分等級(jí)取各個(gè)商業(yè)中心范圍內(nèi)空間句法的平均值進(jìn)行計(jì)算，最后將各等級(jí)商業(yè)中心范圍包含軸線(xiàn)的空間句法值平均值匯總于表1。

表1 各等級(jí)商業(yè)中心范圍軸線(xiàn)空間句法平均值

圖1 上海市區(qū)道路軸線(xiàn)圖

圖2 上海市區(qū)商業(yè)中心布局及等級(jí)

圖3 各商業(yè)中心600 m緩沖區(qū)范圍

由圖3各個(gè)等級(jí)的商業(yè)中心600 m范圍來(lái)看，大多數(shù)(26個(gè))都有一條或數(shù)條全局集成度較高(軸線(xiàn)顏色紅色系列)的軸線(xiàn)通過(guò)，其他(曲陽(yáng)路、長(zhǎng)壽路)商業(yè)中心則其周邊也有紅色軸線(xiàn)經(jīng)過(guò)，且等級(jí)越高的商業(yè)中心范圍內(nèi)所含的集成度高的軸線(xiàn)越多，軸線(xiàn)顏色越深。城市的商業(yè)中心大多位于市域范圍內(nèi)交通可達(dá)性高的地區(qū)，道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)越密集，可達(dá)性越高的交通便捷地區(qū)是吸引商業(yè)中心的重要區(qū)域。進(jìn)一步量化的結(jié)果如表1所示。從結(jié)果來(lái)看，連接值和控制值兩個(gè)變量的變化跟商業(yè)中心的級(jí)別成正比，即商業(yè)中心的等級(jí)越高，其連接值和控制值越高，表明該商業(yè)中心范圍內(nèi)的道路可直接連通的元素越多，對(duì)周?chē)缆返目刂瞥潭仍礁?，局部范圍?nèi)可及性越強(qiáng)。表1還顯示，局部集成度的數(shù)值隨商業(yè)中心等級(jí)呈現(xiàn)依次遞減的趨勢(shì)：4.127 84>4.093 32>3.779 27 >3.656 59>3.634 58，說(shuō)明各等級(jí)的商業(yè)中心位置在局部系統(tǒng)中(此處是3步集成度)的便捷程度為一級(jí)市商業(yè)中心>二級(jí)市商業(yè)中心>一級(jí)區(qū)商業(yè)中心>二級(jí)區(qū)商業(yè)中心>居住區(qū)商業(yè)中心，正好與各商業(yè)中心等級(jí)高低成正比：等級(jí)越高的商業(yè)中心其所處位置在局部范圍內(nèi)越便捷，人們到達(dá)此地越方便，因此對(duì)于人流吸引力越強(qiáng)，越能吸引更多人到此消費(fèi)。

從全局集成度來(lái)看，商業(yè)中心等級(jí)越高基本上對(duì)應(yīng)的全局集成度值也越高。但是在二級(jí)區(qū)商業(yè)中心和居住區(qū)商業(yè)中心之間出現(xiàn)了異常：1.683 67<1.790 02。居住區(qū)商業(yè)中心的最大特色是與居民日常生活起居密切相關(guān)，因此往往處于各區(qū)的大型居民區(qū)附近，其分布的位置相對(duì)依賴(lài)性較高，因此其位置的全局便捷程度規(guī)律性降低。仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)在8個(gè)居住區(qū)商業(yè)中心中，靜安寺商業(yè)中心離南京西路二級(jí)市商業(yè)中心較近，老西門(mén)緊鄰豫園二級(jí)市商業(yè)中心，打浦橋則離淮海中路一級(jí)市商業(yè)中心很近，這在很大程度上大大提高了該幾個(gè)居住區(qū)商業(yè)中心的全局集成度。而對(duì)于6個(gè)二級(jí)區(qū)商業(yè)中心來(lái)講，只有石門(mén)一路商業(yè)中心緊鄰南京西路二級(jí)市商業(yè)中心并與其商業(yè)圈范圍相交，其他5個(gè)則較分散地分布于偏離城區(qū)中心的位置。因此對(duì)于全局集成度來(lái)講，商業(yè)中心等級(jí)與道路的整體便捷程度并非成正比關(guān)系，還應(yīng)該考慮各商業(yè)中心的整體位置。

對(duì)比總深度一值可以發(fā)現(xiàn)，除了居住區(qū)商業(yè)中心外，其他各等級(jí)商業(yè)中心的總深度與等級(jí)高低成反比，即商業(yè)等級(jí)越高，其總深度越低，即該點(diǎn)所處位置較淺，易于外部人流進(jìn)入，之所以對(duì)于居住區(qū)商業(yè)中心出現(xiàn)異常，其原因與上述全局集成度異常是一樣的，由于居住區(qū)商業(yè)中心有幾個(gè)離市區(qū)中心位置較近，總體上減小了該區(qū)位的總深度，使得到達(dá)該點(diǎn)變得相對(duì)容易。

以上論述也從空間的角度說(shuō)明了寧越敏等學(xué)者對(duì)上海市區(qū)商業(yè)中心等級(jí)的劃分是基本合理的，由于本文研究側(cè)重空間結(jié)構(gòu)分析，闡述交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與商業(yè)中心等級(jí)與布局的關(guān)系，而寧越敏等學(xué)者則是從構(gòu)建商業(yè)中心等級(jí)指標(biāo)體系入手，側(cè)重分析上海市商業(yè)中心變遷的特征，彼此研究重點(diǎn)與方法均有不同，因此相關(guān)結(jié)論存在部分差異。

對(duì)比全市城市空間軸線(xiàn)智能度散點(diǎn)圖 (圖4a)和商業(yè)中心600 m范圍內(nèi)智能度散點(diǎn)圖(圖4b)可以發(fā)現(xiàn)：全市范圍內(nèi)全局集成度與局部集成度相關(guān)系數(shù)為0.761(見(jiàn)表2)，兩組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)中度相關(guān)。商業(yè)中心600 m范圍內(nèi)全局集成度與局部集成度的相關(guān)系數(shù)為0.813，兩組數(shù)據(jù)呈高度相關(guān)。這說(shuō)明對(duì)上海市區(qū)整體空間和28個(gè)商業(yè)中心600 m范圍內(nèi)區(qū)域兩者來(lái)講，其空間智能度都比較高(全局與局部集成度分別呈中度和高度相關(guān))，并且后者要高于前者，則說(shuō)明對(duì)于商業(yè)中心范圍內(nèi)的

空間來(lái)講，其被感知的程度要高于全市其他地方，該空間與全市網(wǎng)格成協(xié)同關(guān)系，其局部中心性能夠很好地融入全市的空間結(jié)構(gòu)中，在此范圍內(nèi)布局吸引子，可以產(chǎn)生乘數(shù)效應(yīng)使得空間系統(tǒng)的功能多樣性和復(fù)雜化，是為智能空間。

圖4 空間智能度散點(diǎn)圖比較

表2 上海市區(qū)空間智能度與商業(yè)中心600 m范圍智能度比較1)

Table 2 Comparison of intelligibility between the urban area and the buffer areas of commercial centers with 600 meters

項(xiàng)目全市范圍GINTEGLINTEG600 m商業(yè)中心范圍GINTEGLINTEGGINTEGPearson Correlation10.761(??)10.813(??)Sig. (2-tailed).0.000.0.000N2 0822 082616616LINTEGPearson Correlation0.761 (??)10.813(??)1Sig. (2-tailed)0.000.0.000.N2 0822 082616616

1):**Correlation at 0.01 significance level (2-tailed).

3 結(jié) 論

商業(yè)主導(dǎo)了整個(gè)城市發(fā)展的脈絡(luò)，其空間的外在表現(xiàn)影響著整個(gè)城市的形態(tài)。商業(yè)中心的布局和等級(jí)是商業(yè)活動(dòng)在空間上的體現(xiàn)，合理布局商業(yè)中心及其等級(jí)對(duì)于平衡商業(yè)資源和滿(mǎn)足市民需求以及協(xié)調(diào)整個(gè)城市發(fā)展具有重要意義。

城市道路結(jié)構(gòu)及道路網(wǎng)的可及性是影響商業(yè)布局的重要因素之一，本文即是從城市的交通道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)商業(yè)布局影響的角度出發(fā)，集成GIS和空間句法理論，定量分析了兩者之間的關(guān)系。量化結(jié)論顯示：①城市商業(yè)中心的布局都傾向于位于軸線(xiàn)的集成度較高(軸線(xiàn)顏色為紅色系列)的地區(qū)，因?yàn)檫@種地區(qū)的交通可達(dá)性高，道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)密集，能夠吸引更多的人流到此消費(fèi)，是布局商業(yè)吸引子的最佳區(qū)位；②連接值、控制值和局部集成度的高低與商業(yè)中心等級(jí)成正比，即在局部性范圍內(nèi)的交通道路網(wǎng)越便捷，可達(dá)性越高，該處所擁有的商業(yè)中心等級(jí)越高；③而對(duì)于全局集成度來(lái)講則不一定與商業(yè)中心的等級(jí)成正比，需要同時(shí)考量商業(yè)中心的總體區(qū)位；④總深度值也是表征路網(wǎng)結(jié)構(gòu)便捷程度和可達(dá)性的重要指標(biāo)，它的高低往往與商業(yè)中心的等級(jí)成反比，但是也要綜合考量其他因素(如全局集成度)；⑤商業(yè)中心局部范圍(本文為600 m)智能度散點(diǎn)圖顯示，各商業(yè)中心的局部范圍智能度要高于全市智能度，與全市網(wǎng)格成協(xié)同關(guān)系，其局部中心性能很好地融入全市空間結(jié)構(gòu)中，此范圍即為智能空間，宜布局吸引子。

以上結(jié)論對(duì)于城市商業(yè)中心的布局及其規(guī)劃具有實(shí)際的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。當(dāng)然，影響商業(yè)布局和規(guī)劃的因素有很多，如經(jīng)濟(jì)、人口、資源等因素，本文不對(duì)這些因素進(jìn)行探討，僅旨在從空間角度研究道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)商業(yè)中心的影響。另外由于許多商業(yè)中心本身就是沿街分布的，本文的緩沖區(qū)分析則是近似找出各商業(yè)中心的重心，以一定半徑作圓形緩沖得到其范圍，所以選定的商業(yè)中心內(nèi)的軸線(xiàn)難免與實(shí)際的軸線(xiàn)有偏差，因此更精確的研究有待結(jié)合其他GIS分析方法。

在研究方法上，G1S和空間句法的集成無(wú)疑增強(qiáng)了GIS空間分析的能力，尤其是在有人類(lèi)的活動(dòng)行為參與下的城市空間形態(tài)分析的能力[26]，然而受空間句法本身原則的限制，城市自由空間都由最少數(shù)目的最長(zhǎng)軸線(xiàn)來(lái)表示，許多非直線(xiàn)的道路將被打斷成幾條軸線(xiàn)，或者數(shù)條道路作為一條軸線(xiàn)進(jìn)行表達(dá)，前者降低了該條道路作為GIS中的一個(gè)目標(biāo)對(duì)象的集成度，而后者則提升了各條道路本身的句法值。因此，軸線(xiàn)地圖對(duì)于真實(shí)城市空間的解釋能力到底多強(qiáng)？文獻(xiàn)[28]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)基于道路的拓?fù)涿枋?或者路-路拓?fù)鋱D)傾向于比軸線(xiàn)地圖具有更好的表達(dá)性，交通流與街道的形態(tài)屬性的相關(guān)性比軸線(xiàn)地圖的相關(guān)性更強(qiáng)。因此建議應(yīng)該用基于道路的拓?fù)浔磉_(dá)來(lái)代替GIS軸線(xiàn)表達(dá)，并且用拓?fù)浞治鲎鳛榈乩碇R(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新的分析途徑，這也是本文今后需要改進(jìn)的地方，以求更精確地確定道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性，為相關(guān)研究做好鋪墊。另外，城市的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)城市的其他功能用地(如服務(wù)業(yè)用地)以及許多社會(huì)現(xiàn)象(如犯罪)也具有重要影響作用，這也是今后值得探討的方向。

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