基于空间句法的校园空间形态认知研究——以武汉大学校园为例

　　引言

　　中国科学院院士高俊教授认为，空间认知是人们对出现于周围的各种事物或者现象的存在、变化方式以及其相对位置的认识过程和能力，是对事物和现象发生、影响、因果进行分析研究的基础，空间认知能力是人类日常生活中必不可少的一种基本能力[1]。空间认知涉及一系列的空间问题的解决，如在行进中测定位置，察觉街道系统、找路（或迷路）、选择（或放弃）指路信息、定向，以及各种空间问题的求解等（这些信息包括方向、距离、位置和组织等）[2]。人们的空间认知在一定程度上取决于空间结构的形态，带有个人意象化和概念化，而在个人活动中，意识占据主导地位，影响人的活动，从而决定了行为活动。以往空间认知的多数研究采用定性描述的研究方法，缺乏定量的规律发掘，并且缺乏与其他多方面数据相结合的经验，而空间句法作为空间量化分析的有效手段，两者存在互补之处。

　　空间句法是由英国学者比尔·希列尔（Bill Hillier）教授早在20世纪70年代就提出的利用数学拓扑关系描述和分析空间结构的方法[3]，主要原理是通过运用空间拓扑关系的数学运算将空间量化分析。应用空间句法与空间认知量化分析空间，已有学者进行过相关方面的探索。李巍等人应用空间句法与城市认知意象原理，对夏河县历史城区的空间形态特征与空间认知的内在逻辑进行了分析[4]，陈驰等人从空间模式对传统村落杭州市芹川村空间形态认知进行量化研究[5]，李志英等人通过对云南大学东陆园的调查，对校园意象与空间句法的互证进行探讨[6]，张濛采取定性与定量相结合的研究方法，运用多方面数据为中小学校园外部空间形态研究献计献策[7]。

　　空间是活动的载体，武大校园活动人群广泛，学校里有众多学生，同时每年会迎来上万游客。公众的认知能够反映其空间矛盾，对于校园空间存在认知不足时，会在使用中产生浪费性通勤，并且产生空间体验感、安全感和归属感降低等问题。基于该背景，本文在研究武汉大学校园空间形态时，运用空间句法进行量化分析，从空间形态入手，利用学生和游客对于学校空间的公众意象，从人性化角度对空间结构问题进行分析，寻找空间的矛盾点并总结规律，为大学校园空间规划提出建议。

　　1研究区域概况

　　武汉大学建校百年，于千禧之年完成四校合并。目前，武汉大学分为四个学部，分别是医学部、工学部、文理学部和信息学部，学校占地面积5167亩，建筑面积252万平方米，是中等尺度大学校园的典型代表。武汉大学坐拥山体，地形起伏，有15处历史保护建筑，空间认知要素丰富，其空间结构注重与自然结合，公共空间复杂多样。武大四个学部中，医学部与信息学部在地理位置上存在明显分隔，为排除该方面因素对其空间结构运算结果的影响，本文将研究区域集中在相对整体的文理学部和工学部，研究范围为如图1所示。

　　2研究方法

　　本文主要应用空间句法和城市认知意象原理，结合问卷调查和现有基础资料调研，分析目前校园空间的问题，探究空间认知影响下空间结构的差异，发现空间矛盾点并总结空间规律。

　　2.1问卷调查分析法

　　为了真实地了解公众对于校园空间的认知，笔者对武汉大学校园的在校学生和游客进行了校园认知调查。调查对象为研究范围内的学生和游客，调查方式为随机抽样。调查主要内容包括完成基本问卷和绘制手绘地图，主要针对调查对象的基本信息（如是不是本校学生）、对于校园的到访次数、对于校园的经常活动路径、空间认知起点、校园空间体验等问题作重要了解。研究调查了126名学生和108名游客，其中筛选出有效问卷学生100份、游客100份，其中男女比例为1∶1。被试地点主要在图书馆、食堂、路边、操场、教室等多处，被试者学生来自各个年级、各个专业。经过对数据的统计处理，分别建立学生和游客的Excel表档案，主要统计内容为识别要素的提及类型和提及次数、空间认知起点的提及类型和提及次数等内容。

　　2.2空间句法的应用

　　本研究以武汉大学地形图（cad电子版）为基础，使用CAD绘制主要道路的轴线图，利用空间句法的原理对校园空间结构进行拓扑关系运算，将轴线图导入到DepthMap中进行建模分析，从而得到校园空间的穿行度（choice）、全局整合度（Integration[HH]）、局部整合度（Integration[HH]R3）、全局整合度与局部整合度关联图。图中轴线颜色越暖、越红，即表示整合度值越高；反之，颜色越冷、越蓝，则表示整合度值越低。

　　整合度衡量了一个空间吸引到达交通的潜力。整合度高的空间，其可达性越高。整合度高的空间其空间深度（Total Depth）低，空间拓扑关系较简洁；整合度低的空间，其空间深度（Total Depth）越高，空间拓扑关系更加复杂。在空间句法中，利用数学回归线trend line中的拟合度R来表示全局整合度与局部整合度的关系。全局整合度与局部整合度的关系则表示整体空间的协同度，空间的协同度越高，表示该空间在空间关系上越简单，空间越好认知。

　　3校园空间形态分析

　　3.1认知起点分析

　　调查统计结果如图2所示，学生认知空间的主要起点为28个识别要素，其中提及次数最多的是武汉大学的牌坊门（正门），提及次数达49次，占总体的49.00%；其次为图书馆，提及次数为10次。其他提及起点类型主要包括受调查者的宿舍、教学楼、餐厅、操场、校园入口、标志建筑物等主要依赖日常生活中的节点空间。公众以牌坊门为起点的认知结构更容易把握整体空间，提及的认知要素也越多，类型也较广泛。以“城设专教”“工16舍”等个人宿舍空间开始的认知，不能把握全局，只能对局部进行详细认知。但牌坊门除了是入口空间节点外，还具有较强的纪念意义和象征意义，是纪念性空间和象征性空间。由此可知，学生在认知过程中，这种纪念和象征性空间在空间认知中占据重要意义。

　　根据调查统计可知，和学生相比，游客认知起点类型较少，认知类型主要包括校园入口空间、标志性建筑物、操场、自然景观等。其中，牌坊门作为空间认知起点，提及次数达37次，在总体部分占37.00%，提及识别要素为16个。相较于学生，游客的空间认知起点更加依赖游览目的和路径的选择，对于象征性和纪念性空间意象更加清晰。从牌坊门（正门）开始的游览更加容易形成对于整体校园空间的意象，获得的空间体验更加舒适流畅，而从局部空间开始游览的游客，对整体空间认知不全，多处于迷路和寻找特定标志性空间的迷惑中，会产生浪费性通勤。

　　3.2空间结构分析

　　应用空间句法进行分析，本文研究范围内武汉大学校园空间的轴线分析如图3所示。在空间句法原理中，当平均值小于1时，说明空间的聚集性较低，可达性不高。校园空间的全局整合度平均值为0.4918，由此可知，校园空间的可达性不高。全局整合度的最大值为0.661522，最小值为0.275821，将最大值和最小值比较可以得出，整合度最高的道路一直在从武大牌坊门（正门）开始的沿自强大道向东南方向的核心景区以及与牌坊门（正门）主要连接的城市道路（八一路）。校园整体穿行度较低（平均值为0.0489，最大值为0.4364），说明校园内道路的交通能力潜力不大，对于校园空间来说，不适合快速交通，对于学生的日常影响则表现为浪费性通勤；对于不熟悉校园的游客来说，易造成迷路等情况，降低了空间体验感。

　　校园的局部空间特征如图4所示。校园空间的局部整合度最大值为2.3691，最小值为0.3333，最大值与最小值相差较大，且低于平均值1.2716的道路占总体部分的39.32%，值低于1的道路占总体的16.73%。由此说明，在校园空间结构中，其局域内空间可达性较高，部分环山道路、宅间道路等空间可达性较差，空间差异较大，道路复杂多样，交通潜力不大，不利于空间结构的良好发展。

　　全局整合度与局部整合度之间的关联情况为回归方程为y=2.57101x+0.00711501，决定系数R2为0.281685，R2为空间的可理解度。在空间句法中，R代表的是数学中的空间拟合度，这个值越高，表示该方程预测散点图的实际情况就越准确。R2＜0.5时，认为横轴与纵轴不相关；R2＞0.5时，认为横轴与纵轴是相关的；R2＞0.7时，认为横轴与纵轴之间显著相关。由此可以得出，武大校园空间结构的可理解度较低，整体空间结构较复杂，可达性不高，较多道路交通能力不足。

　　本文研究将公众的校园空间认知与其空间结构进行了对比分析，得出武大校园空间结构复杂多样，可理解度较低。公众空间认知的逻辑起点提及次数最多的是牌坊门（正门），其所在位置为空间结构中局部整合度和全局整合度最高的道路。公众以牌坊门（正门）为起点的认知，其整体空间结构基本完整，以局部空间为逻辑起点的认知，对于整体空间没有把握，主要对以此为中心的局部空间认知。不同的空间认知起点，对其整体空间结构影响的复杂程度不同。说明在公众的认知中，空间结构对于空间认知起点有重要影响，同时，应用空间句法的分析对形成人的认知意象结构具有一定的参考价值。

　　总结

　　对于校园空间结构中连结性不强的路径来说，利用空间句法可以准确地指出和反映，设计者可以有效地使用空间句法和空间认知的反馈对校园空间进行调整和改进，以此来更好地促进校园空间结构的良性发展。校园空间不是一成不变的，随着时间的改变，空间也是瞬息万变的。