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空间句法理论及其在GIS空间分析中的应用
陈媛媛张真
解放军信息工程大学测绘学院河南郑州 450052
摘要:二十多年来,空间句法理论在分析城市形态结构方面取得了许多成功的研究成果。然而这样一套有用的分析方法还没有引起GIS界的重视。我们认为空间句法的理论可以发展成为GIS的分析方法。本文提出了一种空间认知的方法作为空间句法的理论基础,然后用空间句法的视区分割分析几个在城市和建筑水平上的例子。接着,分析了空间句法的不同之处,并提出了相应的改进模型及其应用。
关键词:空间句法,空间分析,认知,GIS,空间分割,形态分析变量,视区
1. 引言
空间分析是GIS区别于其他计算机系统,如计算机辅助制图系统,计算机地图制图,空间数据库和图像处理系统的主要特征之一。过去10年中,人们在研究GIS空间分析的理论与方法,提高现有GIS分析功能方面作了大量的努力。但是现有的GIS仍然需要新的分析和建模方法,这是由于随着GIS应用范围的扩大,对GIS的分析功能提出了更高的要求,传统的分析功能显然不能满足日益增长的需求。如何提高和扩展GIS的分析与决策能力是GIS研究者面临的重要课题。
过去二十年中,空间句法提出了一套计算方法来研究城市形态结构,进而研究人的空间行为如何受空间形态的影响。空间句法广泛应用在城市人流的分析与预测,城市居民被窃的空间分布,交通排放污染的控制和复杂城市系统中的导航上。空间句法可以集成到城市GIS中以提供分析和预测功能,并可进一步发展成为新的空间模型。
2. 空间句法的原则
空间句法是一套进行城市形态分析的理论和工具,然而空间句法的基本原则和广泛的应用价值还没有引起GIS界的注意,为此首先对它作简要的介绍。
. 空间分割
任何一个城市系统都是由两部分组成:空间物体和自由空间。空间物体主要是建筑物,而自由空间是指物体隔开的,人可以在其中自由活动的空间。自由空间具有连续性特征,即从任何一点可以到达空间的任何其它点。对空间句法而言,自由空间是一个非常重要的概念,有时又叫它开空间。空间句法着眼于自由空间的表示。
根据城市环境的自由空间所呈现的情况,空间句法大致有三种空间分割方法。若建筑或建筑群比较密集,一般采用所谓的轴线方法。它的基本原则是:首先画一条最长的轴线代表一条街道,而后画第二长的轴线与第一线相交,直至整个自由空间或者街道由一系列轴线连接,所画的轴线图称作轴线地图。
第二种空间分割办法是对开空间呈现非线性的情况,这种方法是所谓的凸多边形方法,由于实际分割中很难保证分割的唯一性,所以这种方法对城市系统而言不是很适用的方法。相反,这种方法对建筑物或者建筑群内部房间或者走道的布局却很适用。因为每一个房间或走道都是一个凸多边形,而且边界是相对确定的。
第三种分割方法也是对开空间呈现非线性的情形,只是从可视性观点看,这种分割方法更为精确,不像第一种由一轴线来代表一段笔直的街道,这种方法是基于视区的概念。视区是一个从某一确定点可视的区域,以形式化的语言表达,即:“在一个大尺度的欧式三维空间R,其中的每一个点x,相应的视区V(x)是由所有从该点可视的点集合构成。”
. 形态分析变量
基于空间分割方法,空间句法可导出相应的连接图,即将分割的每一部分作为图的结点,图的连接取决于每一部分之间是否相交或相连。如轴线图到连接图的