文章摘要

文章以城市商务核心区街道空间形态为研究对象，首先通过梳理街道空间形态构成要素及其取值特征构建评价体系；其次，在城市调研和建立三维模型的基础上，运用grasshopper编写界面形态、街道比例D/H、建筑高度错落度以及天空可视域四组数据获取模块，从动态视角对上海陆家嘴、南京新街口以及七个国际知名城市商务核心区街道空间形态进行量化描述和评价；从而揭示我国城市商务核心区在街道空间形态塑造方面的不足，以及新加坡鱼尾狮商务核心区的借鉴和参考意义。

曲冰　冷嘉伟　马婕QU Bing　LENG Jiawei　MA Jie作者单位 | 东南大学建筑学院

◀ 精彩摘录 ▶

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街道空间形态的量化描述

目前国内街道形态描述的相关研究较多集中于城市街道网络结构的宏观层面，而从人眼微观尺度出发的立体维度的街道形态研究相对薄弱，微观层面街道形态的分析和呈现技术仍有待推进。“描述—理解—创造”是城市设计一条循环之链，空间形态描述是其中关键的基础性工作。街道空间形态量化描述是通过数据来呈现街道空间构成要素及其组合方式，因此需要对街道空间形态构成要素及其相关取值特征进行梳理。

街道空间形态构成

街道空间形态的构成要素包括街道路面、城市界面，以及二者所围合的天空视阈。基于微观视角，街道空间形态将主要从四个方面影响视觉空间感知，包括界面形态、街道比例D/H（D：街道宽度；H：界面高度）、建筑高度错落度以及天空可视域。对于城市商务核心区而言，每项影响要素取值大小又有各自特征。

▲ 街道形态对视觉空间感知的四个影响要素：界面形态（左上）、街道比例（右上）、错落度（左下）、天空可视域（右下） 来源：由作者绘制

（1）界面形态　自美国建筑师阿特金森（William Atkinson）提出街道墙概念之后，城市界面已成为如今城市设计重要的管控要素，与之相关的描述方法包括界面密度、贴线率、整齐度、近线率等。然而在具体研究中，已有描述方法往往应用于对街道单侧界面形态的描述和管控，而在同时描述两侧界面形态所塑造的街道空间特征时存在一定局限。

因此，为了避免概念上的混淆，本文结合已有描述方法重新建立了三个指标对界面形态特征进行描述，分别是亲和度、平整度以及连续性。其中亲和度通过对界面间距的统计来描述街道空间形态的亲和力和人性化程度；平整度用以描述街道两侧界面间距的变化幅度，进而说明街道空间的秩序性；而连续性用以描述街道两侧界面同时满足贴线率要求时所营造的街道空间连续性和完整性。

（2）街道比例　街道比例是描述街道空间形态的经典指标。与欧洲传统城市街道基本保持一致的D/H值不同，城市商务核心区的高层建筑和高密度空间发展形态为其带来了特有的空间体验感和围合感；同时，随着视点移动，D/H值的变化也营造出丰富的空间节奏和视觉体验。

值得一提的是，街道比例的取值需要维持在合理区间内，在一条完整的街道空间中，过小或过大的比例均说明界面形态与街道宽度之间不匹配，取值过小空间显得压抑，而取值过大则降低空间开发紧凑度。与此同时，若随视点移动的D/H值变化过多则说明街道两侧开发存在不均衡的问题，而D/H值过小则导致空间单调乏味。

（3）建筑高度错落度　建筑高度错落是现代城市商务核心区基于垂直空间发展的重要形态特征，也是城市景观塑造的重要内容之一。与城市一般区域相比，现代商务核心区内的土地开发对土地价格和市场资源配置更为敏感，并直接导致土地开发容量和建筑高度的差异化发展，多层建筑、高层建筑以及超高层建筑鳞次栉比，形成错落有致、主从分明、地标突出的空间形态。

因此，与宏观视角下城市天际线相对应，微观街道视角下建筑高度的错落度相对越高，不仅有助于塑造更具标志性和可识别性的城市意向，也有助于引导街区充分利用自身条件，形成更具差异化和集约化特征的发展模式。

（4）天空可视域　天空可视域是由界面形态、街道比例以及区域内建筑高度分布所共同影响的重要空间要素和视觉要素，不仅对街道空间的物理环境起到重要作用，同时也影响街道的空间体验和视觉感知。城市商务核心区通常呈现高密度的空间形态，街道的天空可视域也远远小于一般区域。

然而相关研究表明区域内天空可视域需要控制在一定范围内，过小的天空可视域不仅带来视觉感知上的闭塞感，而且会给街道内部物理环境带来不利影响；而取值过大则说明区域内开发形态紧凑性相对较低。此外，衡量街道不同视点天空可视域的变化还能够体现出视觉感知的多样性。因此，天空可视域包含两个细分指标：天空开敞度和空间多样性。

量化方法与评价标准

城市商务核心区的街道空间形态相对传统城市街道空间形态更加复杂多样。因此，不同于以往采用单一视点对街道空间进行形态分析，本文通过grasshopper编辑相关程序，试图通过获取沿街道空间的连续数据，从运动视角来量化和解读街道空间形态。

其中界面形态主要从二维视角进行分析，其余三项则更加偏向立体视角的分析。而为了评价街道空间形态的变化特征，指标数据处理主要涉及三个基本统计方法：数据标准化、求平均值和求标准差。其中通过标准差计算数据变化幅度，用来描述随视点位移而产生的空间形态变化特征。

由于目前已有研究尚未针对现代城市商务核心区提出普适性的形态数值作为评价标准。因此，本次研究希望以目前全球知名城市案例的实际空间形态作为学习和评价的基础，通过两个过程的分析来尝试确立相关评价标准：首先是对多个城市案例进行空间调研、指标计算和数据统计；其次是根据上述各构成要素和相关指标取值大小对空间感知的影响，在数据统计的基础上，当取值过大或过小均会带来不利影响时选取中间值（中位数）作为评价标准，其余则通过量化公式转换统一取最大值作为评价标准。

σ：标准差；S：计算区域面积；average(d)N：第N条街道界面间距平均值；σ(d)N：第N条街道界面间距标准差；average(D/H)N：第N条街道D/H平均值；σ(D/H)：第N条街道D/H标准差；H：建筑高度；OLRN（ON LINE RATE）：第N条街道两侧界面的贴线率（本文关于贴线率的概念及其算法解释引自《上海市控制性详细规划技术准则》）；LN：第N条街道的长度；SVF：天空可视域值▲ 街道空间形态评价体系 资料来源：由作者绘制其中需要说明的是中间值并非是选取所有案例指标数据的中位数，而是根据指标数据总体分布特征，在统计多数案例数据分布区间后确定中位数取值，从而在排除最大值和最小值影响的同时，兼顾多数城市案例街道的共性特征。极值标准化公式为：

中位数标准化公式为：

X为各项指标数值；Xm0.5为中位数指标数值。

街道空间形态要素的数据统计与评价

为描述街道空间形态，本文调研了九个具有较高认知度的城市商务核心区作为描述和评价样本，并对其进行三维建模。对街道形态案例的评价包括四个视觉形态要素的单项评价以及总体评价。

▲ 城市商务核心区分析案例 资料来源：由作者绘制

界面形态

为描述视点在街道空间位移中所产生的形态变化，研究中尝试通过对街道进行密集的等距划分，以各分割点的数据及其变化特征对界面形态进行表述。模块建立主要分为四个步骤：①选取待计算的街道中心线以及周边建筑体量；②由于大部分现代建筑的平面柱距为8～10 m，为保证计算的精度和效率，程序模块中将街道中心线以4 m为单位进行划分，并以各个分割点为中心向街道两侧发射街道中心线的垂直等分线，选取与街道两侧建筑界面的交点；③计算每对交点间的距离，得到街道界面间距平均值和标准差；④自动获取与街道两侧均有交点，且距离小于等于界面间距平均值的街道垂直等分线，即能对应得到街道中具有连续界面形态的部分，并通过与总街道分割线数量的比值得到街道空间界面连续性。

▲ 界面形态计算（以旧金山金融中心为例） 来源：由作者绘制

在界面形态数据获取中，本文通过在九个商务核心区中各选取3条主要城市街道共27个样本进行数据统计和分析。通过模型计算得到各测算街道的长度、界面间距平均值及其标准差，以及街道完整度，并根据相应的计算方法得到各表述指标评价数值。在本项评价中，基于传统城市形态发展而成的现代城市商务区在各评价指标上都有较为明显的优势，包括纽约曼哈顿下城和柏林波茨坦广场，这一数据统计和评价结果也符合很多学者将传统城市作为人性化城市形态范式的观点。除此之外，新加坡鱼尾狮公园区也有很好的评价结果。

▲ 界面形态数据对比分析 来源：由作者绘制

街道比例

街道比例D/H模块的计算步骤与界面形态计算有部分重合，区别在于需要通过编程自动获取每一分割点位置所对应的街道宽度D和界面高度H，计算D/H，并直接获得最小值、最大值、平均值以及标准差。

▲ 街道比例D/H计算（以旧金山金融中心为例） 来源：由作者绘制

在街道比例D/H数据获取中，视点的选取方法与界面形态计算相同，并根据相应的计算方法得到各指标评价数值。从计算结果看，多数发达国家城市案例数据分布相近，说明在街道比例控制上多数现代商务核心区存在一定相似性。但我国的两个城市在此项评价中显示出明显的不足，其主要问题为发达城市商务核心区在城市发展过程中形成了小街区、密路网的城市形态，建筑肌理更加紧凑，街道尺度也更具人性化；而我国在过去一段时间城市发展中所形成的大街区、宽马路的城市形态不仅削弱了街道空间的体验感，而且导致土地利用的集约化程度相对较低。

▲ 街道比例D/H数据对比分析 来源：由作者绘制

建筑高度错落度建筑高度错落度计算模块主要是通过编程快速统计出计算区域内所有建筑高度，获取区域内最大高度、最小高度、平均高度和标准差。其中主要使用标准差，标准差越大，建筑高度错落越明显。而与计算区域面积的比值越大，说明在区域多数视点，获得形态丰富且轮廓清晰的街区形态可能性更大；反之，则可能性更小。

▲ 建筑高度错落度计算模块选取顶面中心点（以东京火车站商务区为例） 来源：由作者绘制

从高度错落度的评价中可以看出新加坡鱼尾狮公园的评价得分最高。通过城市调研发现，在城市轨道交通换乘站点，该区域进行了更加集约化和高强度的空间开发，强化了建筑高度在该区域内的错落感，并在实际街道空间体验中增加了区域中心的可识别性。相比之下，其他城市案例在基于区位条件进行更具差异化的形态调控方面稍显不足，空间识别性也相对较弱。值得一提的是波茨坦广场为了维持传统街区形态，绝大多数建筑高度基本统一，高层建筑和超高层建筑相对较少，虽然具有一定的空间特色，但对我国城市目前发展形态和未来发展目标的参考价值相对较弱。

▲ 视觉形态清晰度数据对比分析 来源：由作者绘制

天空可视域基于欧克（T.R.Oke）从气候角度出发定义的SVF（地表某一点发射的辐射值中未被遮挡物拦截的部分与总辐射比）对天空可视域模块进行grasshopper编程，大致分为四个部分：①选取视点和遮挡物；②以视点为中心向空间发散射线（为兼顾计算准确度和计算效率，本文计算搜索半径为500 m，计算方位步长为5°），并计算未被建筑遮挡的射线；③计算未被建筑遮挡射线与所计算天空（半径为500 m半球）的交点，并得到这些交点的平面映射点；④将平面影射点连线成面，计算其围合面积与500 m半径圆的比值，即为SVF值。

▲ 天空可视域计算（以伦敦金丝雀码头为例） 来源：由作者绘制

鉴于数据统计量较大，本研究选取多个代表性的街道空间位置作为观察视点。通过对各个视点的天空可视域（SVF）进行统计，获得计算范围内最大值、最小值、平均值以及标准差，得到天空可视域的总体状态和随空间位置移动而产生的变化，并根据相应的计算方法得到各表述指标评价数值。

天空可视域是体现和传达空间紧凑感的重要内容，在所包含的两项指标评价中可以看出多数发达国家城市在此方面也具有一定的共性特征。而具体到上海浦东和南京新街口两个案例可以清晰看出，在空间开敞度方面我国城市存在较大差距。

不难发现，我国城市商务核心区在规划和实际建设过程中地块划分尺度和街道宽度均相对较大，城市肌理及高层建筑排布疏松，从而造成区域内空间过于开敞。虽然在空间多样性方面差距较小，但发达国家城市商务核心区在两项指标的兼顾性上优势明显，原因在于其保证空间密度整体相对较高的同时，重要节点或者站点区域又与一般区域形成更为鲜明的差异化发展。而我国城市商务核心区不同地块之间开发强度相对均衡，平均容量和建筑高度依然较低，并缺少对局部空间形态的强化。

▲ 天空可视域数据对比分析 来源：由作者绘制

总体评价

将各个评价要素得分相加，并通过极值标准化得到九个案例街道空间形态的总体评价结果。依据本文所设定的评价标准，新加坡鱼尾狮城市商务核心区的总体评价最好；其余六个国外城市案例评分较为接近，每个城市都有各自鲜明的优势；南京新街口和上海陆家嘴排名滞后，在综合排名中与其他对比案例有较大的差距。而作为同处亚洲且同样面对高密度城市开发问题的新加坡，其街道空间形态是我国城市较好的借鉴和学习对象。

▲ 街道空间形态评价对比分析 来源：由作者绘制