一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師輔導(dǎo)：論“空間句法”(三)

　　3. 實(shí)際空間的構(gòu)形分析方法 
　　構(gòu)形分析首先要把空間系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)及其相互連接組成的關(guān)系圖解，其中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表空間系統(tǒng)的一個(gè)組成單元。這種將整個(gè)空間系統(tǒng)劃分為各組成單元的過(guò)程稱為空間分割。前面將平面圖形分割為細(xì)小格網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)形分析，完全是理想狀態(tài)的，是為了揭示構(gòu)形的一些客觀規(guī)律；若將真實(shí)的復(fù)雜空間系統(tǒng)，劃分為大小相等的格網(wǎng)來(lái)分析，則沒(méi)有實(shí)際意義[8]. 
　　人們主要是以運(yùn)動(dòng)的方式，通過(guò)視覺(jué)體驗(yàn)才建立起實(shí)際空間的構(gòu)形?；谶@種認(rèn)識(shí)，空間句法通過(guò)基于可見(jiàn)性的空間知覺(jué)分析，形成了多種空間分割方法，現(xiàn)概括為如下三類。 
　　3.1 三種基本的空間分割方法 
　　從認(rèn)知角度看，空間可分為大尺度空間與小尺度空間。大尺度空間就是超過(guò)個(gè)體的定點(diǎn)感知能力，從一個(gè)固定點(diǎn)不能完全感知的空間；而小尺度空間則是可從一點(diǎn)感知的。人們通過(guò)對(duì)很多小尺度空間的感知，才逐漸形成對(duì)大尺度空間的理解（江斌， 2002， 41）。復(fù)雜的城市和建筑空間可看成大尺度空間，在空間句法中，將其分割為小尺度空間最基本的三種方法，就是凸?fàn)?、軸線和視區(qū)。 
　　3.1.1 凸?fàn)?nbsp;
　　凸?fàn)畋臼莻€(gè)數(shù)學(xué)概念。連接空間中任意兩點(diǎn)的直線，皆處于該空間中，則該空間就是凸?fàn)?。因此，凸?fàn)钍恰安话嫉牟糠帧钡男〕叨瓤臻g。從認(rèn)知意義來(lái)說(shuō)，凸?fàn)羁臻g中的每個(gè)點(diǎn)都能看到整個(gè)凸?fàn)羁臻g。這表明，處于同一凸?fàn)羁臻g的所有人都能彼此互視，從而達(dá)到充分而穩(wěn)定的了解和互動(dòng)，所以凸?fàn)羁臻g還表達(dá)了人們相對(duì)靜止地使用和聚集狀態(tài)?？臻g句法規(guī)定，用最少且最大的凸?fàn)罡采w整個(gè)空間系統(tǒng)，然后把每個(gè)凸?fàn)町?dāng)作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)它們之間的連接關(guān)系，便可轉(zhuǎn)化為前述關(guān)系圖解，并計(jì)算和分析各種空間句法變量，然后用深淺不同的顏色表示每個(gè)凸?fàn)羁臻g句法變量的高低。 
　　3.1.2 軸線 
　　軸線即從空間中一點(diǎn)所能看到的最遠(yuǎn)距離，每條軸線代表沿一維方向展開(kāi)的一個(gè)小尺度空間。同時(shí)，沿軸線方向行進(jìn)也是最經(jīng)濟(jì)、便捷的運(yùn)動(dòng)方式，所以軸線與凸?fàn)钜粯樱簿哂幸曈X(jué)感知和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的雙重含義。空間句法規(guī)定，用最少且最長(zhǎng)的軸線覆蓋整個(gè)空間系統(tǒng)，并且穿越每個(gè)凸?fàn)羁臻g，然后把每條軸線當(dāng)作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)它們之間的交接關(guān)系，便可轉(zhuǎn)化為前述關(guān)系圖解，并計(jì)算和分析各種空間句法變量，最后用深淺不同的顏色表示每條軸線句法變量的高低。 
　　3.1.3 視區(qū) 
　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，視區(qū)就是從空間中某點(diǎn)所能看到的區(qū)域。視區(qū)本是個(gè)三維的概念，而通常所說(shuō)的視區(qū)是二維的，是指視點(diǎn)在其所處水平面上的可見(jiàn)范圍[9]. 
　　定性地視區(qū)分析可探討不同空間在整個(gè)空間結(jié)構(gòu)中的控制力和影響力，并借此挖掘其社會(huì)文化意義。例如有人對(duì)城市中不同廣場(chǎng)，或者建筑中不同房間的“凸?fàn)钜晠^(qū)”[10]進(jìn)行比較研究；還有用“鉆石形空間視區(qū)”[11]分析來(lái)研究人們?nèi)粘；顒?dòng)區(qū)域內(nèi)的可見(jiàn)范圍；用“立面視區(qū)”[12]來(lái)分析重要建筑與城市空間的結(jié)合關(guān)系。 
　　用視區(qū)方法進(jìn)行空間分割，就是首先在空間系統(tǒng)中選擇一定數(shù)量的特征點(diǎn)，一般選取道路交叉口和轉(zhuǎn)折點(diǎn)的中心作為特征點(diǎn)，因?yàn)檫@些地方在空間轉(zhuǎn)換上具有戰(zhàn)略性地位；接著求出每個(gè)點(diǎn)的視區(qū)，然后根據(jù)這些視區(qū)之間的交接關(guān)系，轉(zhuǎn)化為關(guān)系圖解，并計(jì)算每個(gè)視區(qū)的句法變量。最后的圖示可用深淺不同的顏色來(lái)表示每個(gè)點(diǎn)句法變量的大小，并用等值線描繪出這些點(diǎn)之間的過(guò)渡區(qū)域。 
　　3.1.4 評(píng)析 
　　軸線和凸?fàn)钍强臻g句法最早采用的兩種方法。多年的實(shí)踐證明它們是行之有效的，空間句法在建筑與城市研究方面的大量成果，多得益于這兩種方法。但它們也有不足之處：
　?。?）其繪制過(guò)程是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的工作，尤其對(duì)于像城市這樣規(guī)模較大的空間系統(tǒng)。雖然有很多相關(guān)的空間句法軟件，但這些軟件，例如最常用的“Axman”，只能計(jì)算變量和圖示成果，軸線仍需在CAD里人工繪制。Batty和Rana（2002）曾試圖通過(guò)視區(qū)的最長(zhǎng)直徑來(lái)模擬軸線，但也不能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)識(shí)別和生成。
　　（2）最具爭(zhēng)議的是，空間句法關(guān)于凸?fàn)钜白钌偾易畲蟆?，軸線要“最少且最長(zhǎng)”的定義。究竟怎樣畫出的軸線和凸?fàn)睿拍茏C明達(dá)到了上述要求呢？至今沒(méi)有公認(rèn)的答案[13].這樣，不同人對(duì)同一空間系統(tǒng)難免有不同的解釋，繪出的軸線和凸?fàn)顖D也就很容易存在差異，因此其可靠性和可比較性就很難保證。因此，空間句法的科學(xué)性受到了質(zhì)疑。 
　　上述視區(qū)分割中，特征點(diǎn)的選擇較為主觀，對(duì)于弧形道路或者較為復(fù)雜的建筑空間系統(tǒng)，也很難確保惟一性。所以，有學(xué)者提出用能夠覆蓋整個(gè)空間系統(tǒng)的最少視區(qū)來(lái)進(jìn)行空間分割，這就是在空間系統(tǒng)中尋找能看到每個(gè)角落的最少觀察點(diǎn)。這其實(shí)類似于數(shù)學(xué)上的“美術(shù)館問(wèn)題”。Batty（2001）曾借鑒和改進(jìn)該數(shù)學(xué)問(wèn)題的相關(guān)算法，在泰特美術(shù)館的空間分析中進(jìn)行了嘗試。 
　　3.2 三種窮盡式的空間分割方法 
　　為了保證空間分割的代表性和惟一性，上面討論的凸?fàn)?、軸線和視區(qū)分割都強(qiáng)調(diào)“最少”；與此思路相反，1990 年代以來(lái)，在這三種最基本的空間分割方法基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展的交疊凸?fàn)?、所有線和可見(jiàn)圖解分析方法，都強(qiáng)調(diào)“最多”，即窮盡某一定義下所有不重復(fù)的子空間，而不管這些子空間相互交叉的復(fù)雜程度。這樣雖導(dǎo)致運(yùn)算量很大，但定義明確，所以在計(jì)算機(jī)的支持下，可自動(dòng)完成分析。 
　　3.2.1 窮盡凸?fàn)瞑D―交疊凸?fàn)羁臻g分析 
　　根據(jù)該方法，首先畫出由實(shí)體邊界限定的所有最大的凸?fàn)羁臻g，即每一凸?fàn)疃家數(shù)綄?shí)體或邊界，這些凸?fàn)羁臻g不可避免地相互交疊。兩個(gè)凸?fàn)羁臻g交疊的子區(qū)域也一定是凸?fàn)羁臻g，而且該子區(qū)域可同時(shí)看到這兩個(gè)凸?fàn)羁臻g。這樣，就可以得到數(shù)目一定的交疊凸?fàn)钚】臻g，它們具有較大的可見(jiàn)范圍，而未交疊的區(qū)域則可見(jiàn)范圍相對(duì)較?。℉illier， 1996， 125）。然后，便可根據(jù)所有這些凸?fàn)羁臻g的相互交接關(guān)系，計(jì)算上述各種句法變量。 
　　交疊凸?fàn)罘指钆c上面討論的凸?fàn)罘指畹膮^(qū)別在于：
　　（1）交疊凸?fàn)羁臻g的每條邊都一定與實(shí)體邊界共線，而凸?fàn)罘治鲋灰笾辽儆幸粭l邊與實(shí)體邊界共線；
　　（2）凸?fàn)罘治龇椒ㄖ?，各凸?fàn)羁臻g只可相鄰，不允許交疊。所以，交疊凸?fàn)罘指罘椒ǜ鼜?qiáng)調(diào)實(shí)體的界定作用，而沒(méi)有對(duì)各凸?fàn)羁臻g之間的關(guān)系作出太多限制。這是其定義明確的關(guān)鍵所在。某變形網(wǎng)格平面及其凸?fàn)詈徒化B凸?fàn)羁臻g分析比較?？梢钥闯?，二者的分析結(jié)果大致吻合，都顯示出右部的廣場(chǎng)及其相連的道路具有最高的集成度。 
　　該方法分析過(guò)程繁瑣，手工操作很難保證準(zhǔn)確無(wú)誤，多由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，但是若實(shí)體邊界過(guò)多、較為復(fù)雜或含有弧線，則運(yùn)算量相當(dāng)大，常出錯(cuò)，生成的交疊凸?fàn)钜策^(guò)于雜亂。 

　　3.2.2 窮盡軸線――所有線分析 
　　此方法認(rèn)為空間在其初始狀態(tài)下，可概念化為無(wú)限密集的線的矩陣，它暗含各種結(jié)構(gòu)的可能性。若在此空間中置入物體就意味著，原有的某些運(yùn)動(dòng)和可見(jiàn)的線被打斷了（Hillier， 1996， 345～347）。這時(shí)，來(lái)注意那些與該物體盡可能接近，但又未受其影響的線，也就是僅在一個(gè)頂點(diǎn)上與該物體相切的線。之所以注意這些線，是因?yàn)樗鼈兲幵?，由于物體的介入而導(dǎo)致的被打斷的線與未被打斷的線的戰(zhàn)略交界上。這樣當(dāng)有另一物體置入該空間時(shí)，找出另一物體的相切頂點(diǎn)，則兩點(diǎn)確定一條直線，我們就能繪出數(shù)量一定的戰(zhàn)略線。這些戰(zhàn)略線的集合就是“所有線”。 
　　因此，“所有線”被定義為，與一個(gè)物體的一個(gè)頂點(diǎn)和另一物體的一個(gè)頂點(diǎn)都相切，直到碰到其他物體或空間的邊界的線的集合，（另外，在具體分析時(shí)，原有空間邊界的頂點(diǎn)亦?？紤]在"所有線“連接的范圍內(nèi)，因?yàn)樗鼧?biāo)示了邊界與物體的關(guān)系）。同樣，根據(jù)這些"所有線”之間的交接關(guān)系，亦可將其轉(zhuǎn)化為前述關(guān)系圖解，并計(jì)算和分析各種空間句法變量。再用由紅到藍(lán)的線，代表集成度由高到低的變化。 
　　對(duì)上面提到的變形網(wǎng)格平面進(jìn)行軸線和“所有線”分析的比較?？梢钥闯?，二者的分析結(jié)果大致相同。而且，每條軸線在所有線中都能找到。但是，在上圖中，橫貫東西的那條集成度最高的軸線所代表的空間，能明顯看出，靠近廣場(chǎng)的地方要比左端的集成度高，即存在從右向左的退暈現(xiàn)象。這是該軸線在左端被部分集成度較低的短線交叉覆蓋的結(jié)果。這樣看來(lái)，“所有線”分析不但通過(guò)其中的長(zhǎng)線再現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)，這相當(dāng)于軸線圖的作用；而且通過(guò)其中的短線，反映出局部結(jié)構(gòu)（Hillier， 1996， 348）。因此，“所有線”分析與軸線分析相比，更加精確和細(xì)致。 
    但是，“所有線”分析往往線條密而多，彼此交叉覆蓋，不像軸線分析那樣，可清晰辨別出直觀地代表運(yùn)動(dòng)的幾條主要直線。即“所有線”的冗余度太大，經(jīng)濟(jì)性不夠（Peponis， 1998）。另外，其取樣與交疊凸?fàn)羁臻g分析類似，完全取決于所處理的多邊形的復(fù)雜性，如果多邊形的頂點(diǎn)過(guò)多，或存在曲線（軟件將把曲線識(shí)別為由許多頂點(diǎn)構(gòu)成），其計(jì)算將相當(dāng)繁瑣，甚至出錯(cuò)。這些都使“所有線”分析的實(shí)際應(yīng)用受到了限制。 
　　3.2.3 窮盡視區(qū)――從視區(qū)集成到可見(jiàn)圖解 
    窮盡視區(qū)的方法通過(guò)在空間中整齊排布密集的點(diǎn)，來(lái)解決前述特征點(diǎn)取樣的代表性和惟一性問(wèn)題。其分析步驟是：首先在要分析的空間平面上以一定密度建立規(guī)則的點(diǎn)陣，然后求出每個(gè)點(diǎn)的視區(qū)，再根據(jù)這些視區(qū)之間的交接關(guān)系，算出每個(gè)點(diǎn)的句法變量。這種方法當(dāng)時(shí)被稱為“視區(qū)集成分析”（Turner， 1999）。 
　　如果從點(diǎn)之間的可見(jiàn)性關(guān)系來(lái)看，在視區(qū)集成分析中，視區(qū)相互交疊的兩個(gè)觀察點(diǎn)不一定能夠彼此互視，即視區(qū)集成分析是把相互可見(jiàn)的點(diǎn)（即一次可見(jiàn)聯(lián)系），以及視區(qū)交疊但互不可見(jiàn)的點(diǎn)（即二次可見(jiàn)聯(lián)系），均算作直接的連接關(guān)系。后來(lái)，倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員僅把相互可見(jiàn)的點(diǎn)算做直接連接，即以一次可見(jiàn)聯(lián)系來(lái)生成可見(jiàn)圖解[14]，然后對(duì)此圖解進(jìn)行集成度的計(jì)算，便可得到每個(gè)點(diǎn)的句法變量。 
　　點(diǎn)陣中任意相互可見(jiàn)的兩點(diǎn)，可理解為構(gòu)成了一個(gè)小的凸?fàn)羁臻g，可見(jiàn)圖解分析可看作根據(jù)這些凸?fàn)羁臻g的交接關(guān)系來(lái)計(jì)算句法變量，所以這種方法亦可看作凸?fàn)罘椒ǖ难由??？梢?jiàn)圖解分析與前述各種分析方法的最大差異，就是要先建立規(guī)則的點(diǎn)陣。所以，這種方法是從所有點(diǎn)之間的可見(jiàn)性關(guān)系中，引出的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算。 
　　泰特美術(shù)館的軸線、凸?fàn)詈涂梢?jiàn)圖解分析的比較，可看出可見(jiàn)圖解的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：
　　（1）對(duì)于復(fù)雜和開(kāi)放的建筑平面，很難確定惟一的軸線和凸?fàn)町嫹ǎ梢?jiàn)圖解分析則不會(huì)受到這種限制，只需在空間中均勻地排布點(diǎn)；
　　（2）對(duì)于相同的平面，只要保持一定的點(diǎn)陣密度，可見(jiàn)圖解分析的結(jié)果會(huì)比軸線、凸?fàn)罘治龈蛹?xì)致，原來(lái)僅用一條軸線或一個(gè)凸?fàn)畋硎镜目臻g，可見(jiàn)圖解可詳細(xì)揭示其內(nèi)部的差異?？梢?jiàn)圖解分析的最大缺點(diǎn)是計(jì)算相當(dāng)耗時(shí)，但隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的不斷增強(qiáng)，只要適當(dāng)控制取樣點(diǎn)的密度，可見(jiàn)圖解分析完全可以勝任規(guī)模較大的建筑和城市空間分析。

?08年考試規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn): 申報(bào)一、二級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師執(zhí)業(yè)資格考試須知.