规划问道

【深度连载】关于空间句法,你一定要知道这些(第一部分)丨城市数据派

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13届国际空间句法大会已于6月20日在挪威召开,国际空间句法委员会组织了相关专家对空间句法创始人Bill Hillier教授的学术思想进行回顾。本文以短文的方式对Hillier教授的一些想法进行漫谈式交流,以期引发更多学术探讨,推动空间句法的发展。我国空间句法大会也将于9月17日在吉林建筑大学建筑与规划学院举行,这将是今年空间句法的又一学术盛会。


空间句法研究的宏观问题
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物质空间是否影响日常社会经济文化运作?而社会经济文化的行为是否通过物质空间布局来实现?(Hillier,1975,1984)

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空间句法研究的技术问题
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物质空间形态的构成是否可以精确度量?这种度量是否有社会经济意义?是否可动态地管理城市形态? (Hillier,1973,1996;Hillier & Yang, 2012)

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范式
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首先,Hillier教授讨论了“人与环境”的范式,即环境作为背景对人有影响,同时人也反作用于环境。然而,这分为有机论的环境认知和环境论的个人认知。前者指物质空间形态就决定了某种社会形态,这就是建筑决定论的渊源;而后者指物质环境中没有任何社会内容,回归到了环境目的论。

空间句法的范式认为:人与环境之间的作用来自空间形态;空间形态不是社会经济活动的静态背景,而是社会经济活动的一部分,即空间形态本身的建构、体验、更新等就是社会经济活动的组成部分。


网络与吸引点
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21世纪初网络科学和“流”理论的流行,在一定程度上推动了空间句法理念的传播。

空间句法更为强调空间结构对人们行为的基本影响,而将吸引点对人们行为的影响放到了天平的另外一侧。那么,空间句法在方法论上更加强调空间网络本身的作用力,而在一定程度上忽视了网络节点本身的吸引作用或规模效应,甚至强调网络中节点本身的吸引能力或规模效应也受制于该节点在网络之中的位置。

自然出行理论特指空间布局形态所引发的出行模式(Hillier et al, 1993);虚拟社区理论特指自然而然的共同在场模式,其成因来自空间设计对于出行方式的影响以及与之相关的其他方面(Hillier, 1996)。


空间句法三大研究方向
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一、物质空间形态机制:研究空间形态自身的几何规律,即建成环境的空间形态是如何由空间几何法则限定并生成的,如何构成突现的模式,并对建筑和城市研究有何延伸意义?

二、空间形态的认知:人们如何认知空间形态,从中获得时空信息,支持日常的行为活动以及生活工作模式?

三、空间形态与社会经济的互动:研究社会对空间形态的作用,即社会是如何通过组织建成环境的空间形态而实现其自身,以及社会为什么需要空间形态的物化方式?同时,研究空间形态对社会的影响,即建成环境的空间形态如何影响人们在其中的行为,包括出行、交流、占据等?


构与道德经
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空间句法认为:人与环境之间的作用或影响是通过空间组构完成的。这是新的范式。在《空间是机器》中希列尔(Hillier)将组构(configuration)明确为“考虑到其他关联的一组关联”,即任意两个空间之间的关联属性,需要考虑该关联与其它空间之间的关联的方式。

空间句法的范式类似于《道德经》中关于“空”与“用”的阐述,即“三十辐共一毂,当其无,有车之用。埏埴以为器,当其无,有器之用。凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用”。不过,在西方科学理论背景之下,空间句法试图去精确地说明空间到底是如何起作用的。


离散系统与结构
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一个哲学问题,即社会是在时空之中真实存在的,还只是人们头脑中的概念?一般而言,物质实体都是连续地占据某个有限的时空,才被认为是真实存在,否则会被认为是虚幻的概念或“神奇之物”。

社会是由很多个体人所组成,呈现出不连续性,貌似其边界并不明确,那么社会是真实存在的物体吗?

物质实体是什么?他比较1立方米的盒子、1立方米的蜂群以及1立方米的空气。根据常识,我们会认为盒子和蜂群是物体,而不会认为空气是物体;而蜂群被大风吹散之后,我们也不会认为这是个称之为“蜂群”的物体。他认为真实物体的定义是根据其组构性的持续状态,即构成元素之间的关联呈现出某种持续的“结构”或状态模式。


空间分割
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希列尔(Hillier)教授曾经设想过城市空间分层模型,即不同的物质形态要素,如形状、密度、面积、边界、高度等,以及不同的社会经济环境要素,如人口、产业等,以不同层的方式在统一的空间模型之中得以表达(Hillier, 1996)。然而,其中的限制因素是各种要素系统之间的联系并不是那么清晰,这阻碍了统一空间模型的建立。

值得我们反思的仍然是物质空间形态可以怎样更为客观地分割和表达。这看似取决于两个方面的快速发展。一是超算计算能力的普及化和经济化,建成空间以点的方式加以表达,根据其视域范围及其序列的变化(含三维或时间维度),并反复迭代出新的抽象表达方式,乃至超越网络的表达方式,或者更为有效地证实或证伪轴线生成的客观性;二是空间认知科学的突破,发掘出人们空间行为和生活中所依赖的主要空间与非空间要素与关联,如空间的拐点或延长线、或空间符号等,及其对人工智能的学习机制影响。

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空间句法经典读物

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空间句法延伸读物

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建成环境空间形态来自于动态涌现的机制,其涉及到客观与主观、实体与虚体、具象与抽象、个体与集体、微观与宏观等互动模式的辨析。空间句法又是在哪些方面进行了探索?


抽象与真实
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希列尔(Hillier)教授创造性的思维在于明确了真实的空间形态是人们对空间形态进行抽象分类和体验性描述的一部分,即抽象的空间结构或概念源于真实空间场景(Hillier & Hanson, 1984; Hillier, Turner, Yang & Park, 2010)。在他看来,真实的空间实体与虚拟的空间概念相互补充和互动,共同建构起来空间感知和认知的过程。


空间形态的主观意识
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其理论性问题是如何解决空间认知的不可言表性。换言之,虽然空间形态可以用图形很方便地表达出来,然而难以运用语言去描述对它们的感知与认知(Hillier, 1996)。很大程度上,这在于空间及其体验具有连续性,较难进行共识性的分割。
这其实涉及两个方面的主观意识:一是对空间形态的分类;二是对空间形态的体验性描述。


描述性检索
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描述性检索的概念,即人们对空间认知的描述是不断地从具象空间现实之中抽象出来的,而非完全存储在抽象记忆之中。具象与抽象是相辅相成的。

在希列尔(Hillier)的理论影响下,道尔顿(Dalton)和佩恩(Penn)通过虚拟现实的方式,探索了人们在不同空间布局下的识路行为模式,分析迷宫和正常城市对人们出行的影响等,提出了再现或化身(Embodiment)的概念,即人们日常的生活体验在空间形态的概念性图示之中加以体现(Dalton & Christoph, 2007)。


轴线与线段
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城市空间网络被简化为轴线与线段。对于两两交点之间的线段来说,最为争议的是线段本身的形态意义在何处。希列尔(Hillier)教授认为轴线本身才有真正的形态学意义,线段只是权宜之计,这是由于轴线与人的行为相关,代表了人在局部所能看到或“感知”到的最远空间,也代表了局部的运动趋势。

此外,MIT的Carlo Ratti教授曾还对轴线的客观性与一致性进行过质疑。那么,轴线是否存在唯一性?Hillier、Penn、Turner曾就此进行过回应,江斌教授也曾对此进行过探讨。

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Carlo R 2004. Space syntax: some inconsistencies. Environment and Planning B: Planning and Design [J]. 31.4: 487-499.

TURNER A, PENN A, HILLIER B 2005. An algorithmic definition of the axial map. Environment and Planning B: Planning and Design [J]. 32: 425-444.

JIANG B, LIU X 2009. AxialGen: a research prototype for automatically generating the axial map [J]. Arxiv preprint arXiv:0902.0465.



空间网络的度量
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借用了图论的各种计算方法,包括最常见的接近性(closeness)和之间性(betweenness)。前者计算每个空间要素到达其他所有空间要素的距离,其倒数不严格地称之为整合度(Integration);而后者计算穿过每个空间要素的最短路径的频率或次数,称之为选择度(Choice)(Hillier, Yang, Turner, 2012)。

空间句法还运用了半径的概念,去选择计算每个空间要素周边特定半径之内的子系统,反过来将数值赋予那个空间要素,从而获得了空间网络在特定半径下的局部特征。


空间网络的加权
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角度用于到线段相交的权重之中,使得线段模型可以更好地发掘城市中的主干路网结构;而米制实际距离则有助于发现城市中空间分区的现象,或者空间的聚集效应。当然,在实践运用之中,可以将这三种最短路径混合起来使用,解决不同的规划设计问题。

然而,根据视域面积、时间、价格、能源等因素,去度量最短路径,也可应用到特定的场景分析之中。例如,在路网和铁路网混合分析时,时间或价格因素就可进入最短路径的识别之中。


个体与集体
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空间句法还区别了个体对空间的感知以及集体对空间的认知。

前者只是个体根据对真实空间的局部感受,逐步汇集在一起,形成了某种空间体验;
后者则是众多个体在不同地点和不同时间内对整体空间形态进行了体验,通过交流协同机制,共同形成了对整体空间形态的抽象认知,并构成了各种分类,如方格网、放射状、自由形等(Hillier, 2003)。


局部与整体
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空间句法在轴线分析的时代,广泛地采用局部特征与整体特征的相关性分析,如可理解性(intelligibility)和协同性(synergy)。这两个变量都是度量从局部的空间连接关系之中推断出整体空间结构的难易程度,广泛用于城市或建筑内部识路的研究(Hillier, Hanson, Peponis, 1987)。


空间形态与行为模式
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基于空间等视域(Isovist),引入智能体(agent),根据个人或机构的视觉需求和偏好,根据时间的演进,识别出有特点的路径或者扩散模式,这也是区别于最短路径的一种方式。当然,在一定程度上,这混合了空间形态本身与行为模式(Turner, 2004)。

不过,基于空间点的智能体与基于空间形态的视觉序列在模型计算上可以进行一定的迭代,建立起局部感知者(或建设者)与空间形态之间的互动关系,或者局部与整体之间的联动关系,这也是探索新的空间形态构成的一种方式。这是由于空间形态在一定程度上是根据建设者而实时发生变化的,将会引入空间形态主观性的思辨。

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2016年3月9日,Bill Hillier教授获得城市设计终身奖

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区域性空间句法分析

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