多源数据视角下城市街道空间活力测度_姚宇超.pdf

第 卷第 期 年 月南京师大学报（自然科学版）（）.，收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）、安徽省哲学社会科学研究项目（）、合肥工业大学哲社培育智库研究专项（）通讯作者：宣蔚，博士，教授，研究方向：城市设计：多源数据视角下城市街道空间活力测度姚宇超，宣 蔚（合肥工业大学建筑与艺术学院，安徽 合肥）摘要 街道是城市空间的重要组成部分之一，而街道空间活力则是衡量城市街区空间品质的重要指标 本文基于前人研究，在概念层面重新界定了城市街道空间活力，并从外在表征与内在构成要素两方面构建了城市街道空间活力的定量测度框架，使用 相关性分析探索城市街道空间活力外在表征与内在构成要素的影响关系 通过对合肥市政务区的实证研究发现：（）不同时刻街区内的行人具有不同的空间分布规律；（）城市街道空间活力的外在表征与绿视率、界面围合度、界面丰富度、相对步行道宽度、商业设施便利度、公共服务设施便利度、文化设施便利度等内在构成要素之间具有显著影响；（）街道空间活力的外在表征与内在构成要素的影响程度随时间而改变 合理的空间功能布局与精细化空间环境设计，是高效组织人群、提升街道活力的关键关键词 街区尺度，街道活力，大数据，街景照片，相关性分析中图分类号 文献标志码 文章编号（），（，）：，：（）（），（）：，城市街道是构成一座城市的核心要素，是城市生活的中心区域 城市生活的丰富与多彩造就了城市街道的万千形态 城市街道不仅具有人车通行的交通属性，而且附加更重要的社会属性 城市中最基本的社会交往公共空间 如今，随着交通工具的多样与交通环境的不断发展，城市街道的交通属性在不断强化，道路越修越宽、车辆越来越多；而社会属性则在不断减弱，空间品质差、人群活动受限等 同时随着网络信息技术及 技术的发展，人们逐渐依赖于虚拟网络社交空间，从而给城市实体公共社交空间带来了极大的冲击与挑战如何提升街道空间活力，成为研究街道空间的重要环节 而对于街道空间活力的理解，其关键在于南京师大学报（自然科学版）第 卷第 期（年）“活力”一词的内涵 凯文 林奇认为，活力是保持物种延续的力量；简 雅各布斯则认为，城市活力产生与人的活动及场所有关；扬 盖尔认为，城市空间的活力与人们的活动有关；我国学者蒋涤非认为，城市活力是由社会、经济及文化活力三者所共同构成的、用来描述城市发展潜力的综合概念 本文对于街道空间活力的定义建立在学者蒋涤非的观点基础之上，而影响一个区域街道空间活力的重要因素还应该包括该区域街道的物质空间环境及街道上的行人，由此本文对城市街道空间活力的定义是：城市街道空间活力是对城市中某个街区内的街道在物质环境、行人行为及该街区内的业态氛围等方面共同形成的空间环境评价，而业态氛围则包含了商业设施、公共设施、文化设施的空间分布状况，即对应城市的经济、社会、文化等要素早期研究多运用传统的实地调研方法：徐磊青等采用现场调研与问卷访谈结合的方式探索上海市南京西路的步行环境与步行者行为的关联；姜蕾采用现场调研的方法对街道行人活动与周边物质环境进行定量研究，建立关于城市街道活力的评价指标 随着网络技术的发展与智能手机的普及，大数据为城市街道活力的研究提供了相比传统调研方法更为客观与多样化的新视角与新方法：唐婧娴等使用街景照片图像数据和量化研究方法，对北京与上海的街道分别展开研究；苏景相使用城市路网开源数据、数据及人口数据等，构建街区活力评价体系；郑屹等利用百度地图街景照片数据，通过神经网络图像识别技术对街景照片进行地物分类，并对街道设计方法提出建议；苟爱萍等使用 法对南京市区的 条街道展开评价总体上看，虽然有关城市街道空间活力的研究正不断增多，但所选取的研究对象多为北京、上海、南京等经济发达的一线城市，而对于二线城市的研究相对较少；且多以城市整体为研究对象，而对小尺度的街区展开的精细化研究相对较少；同时研究中较少考虑人的主观空间分布与客观环境之间的联系因此，本文以合肥市政务区某街区为研究对象，使用传统现场调研数据、街景照片、网络 数据及路网数据等多源数据，从中观街区层面完善对街道空间活力的多维测度，并研究其物质空间与行人活动之间的关联影响 一方面能够为城市街道的设计提供更多可参考性资料，丰富提升街道空间活力的相关策略，具有一定的实际意义；另一方面在一定程度上能为后续展开更大范围的宏观研究做好前期的基础准备工作 研究范围与数据 研究范围本文研究对象为合肥市政务区的街区 合肥是安徽省会城市、中国长三角城市群副中心城市、综合性国家科学中心 研究区域位于合肥市蜀山区的笔架山街道社区内，以商业和居住为主要功能，面积约为，东临合肥市市政府、南临安徽省电视台与天鹅湖，属于新城区的中心区位 研究数据本文所使用的数据主要包括城市路网矢量数据、百度地图业态 大数据、百度地图街景照片大数据及现场调研 定点数据等 路网矢量数据来自网络爬虫爬取的 开源地图网站，使用 软件表达其空间位置关系 定点数据则是使用手持 设备，在研究区域对行人进行跟踪记录，将行人的行动轨迹通过定时打点的形式记录，经过后期整理，在 软件中分析计算各时段的行人密度及行人流线密度等量化指标 为保持多源数据的统一性与结果的准确性，本研究中采用的数据空间坐标格式均为 地球坐标系，这是本文研究的基础城市业态（）大数据，又称城市兴趣点数据 本文采用百度地图 与 编程代码，从百度地图开发平台获取了研究区域内的城市业态 数据共 条 参照百度地图 行业分类标准对数据进行清洗工作，将所获取的数据按一级行业分类分为 类，保留有效 数据共 条（表）由 数据所得到的核密度分析、泰森多边形可达性分析等是评价一个地区经济文化氛围指标的重要手段街景照片是近年随着网络信息技术和虚拟现实技术的发展而形成的一种新数据形式，由网络地图开发公司采用街景拍摄车沿车行道拍摄 本文使用网络抓取工具在百度地图开发者平台获取研究区域的车行道沿路的街景照片，并使用机器学习编程工具对抓取的街景照片进行地物识别，其原理是提供包含城市、郊外等各种环境的充足的样本照片以训练，从颜色、照片中物体相对位置等特征信息精确识别照片姚宇超，等：多源数据视角下城市街道空间活力测度中的地物 街景照片经过机器识别后，再人工目视解译，以确保识别的精确性（图）由于街景照片能够模拟人的视域信息，因此能够最直观、有效地反映一个地区的环境品质，通过识别的结果，计算照片内各类地物的像素占比，从而得到各种量化指标表 百度地图 数据分类 类别美食汽车服务旅游景点购物交通设施休闲娱乐酒店金融服务运动健身数量类别生活服务房地产医疗丽人公司企业政府机构教育培训出入口文化传媒数量图 街景照片大数据处理.研究技术路线与方法 技术路线研究通过获取行人行为数据、大数据及街景照片等数据，对街道空间活力从不同方面量化指标，从而形成行人行为研究、业态 研究、物质空间环境研究三个层面对街道空间活力的量化测度 对各指标进行 相关性分析，重点在于探究行人行为与空间环境之间的关联性，从而为提升街道空间活力提供相关策略与参考（图）研究方法 指标体系构建城市街道空间产生活力的关键在于街道上从事各种活动的人，而街道的物质空间环境和周边业态则必然会对街道上行人产生影响，因此，对于街道空间活力的分析可从外在表征和内在构成 个维度展开 街道空间活力的外在表征可通过街道空间行人密度和行人流线密度来反映；内在构成要素则包括街道自身特征及周边环境特征，即包括物质空间环境、经济业态氛围、社会服务氛围及文化氛围等 指标体系量化基于 软件，对本文所构建的街道空间活力指标体系进行量化（）外在表征指标的量化 主要为记录街道上行人的空间分布与运动轨迹 使用手持 设备进行现场调研，为排除该区域内行人的上班、上学的通勤交通人流影响，使结果与街道空间活力的概念更契合，调研时间选取为休息日 对于行人空间位置的记录，采用拍照记录的形式，在：至：，每隔 对街道各空间拍照，后期通过照片中行人位置记录空间坐标，从而完成基础数据收集 对于行人流线的记录，调研仍以休息日展开，由小组人员手持 设备跟踪行人运动收集完成南京师大学报（自然科学版）第 卷第 期（年）图 技术路线图.（）内在构成要素（包括物质空间环境与业态氛围环境）指标的量化 物质空间环境采用街景照片大数据对其量化，本文在研究区域内沿道路每隔 均等设置观测点，获取该点位的街景照片 将批量获取的街景照片使用神经网络深度学习软件识别并分析照片内各地物的像素值占比，从而完成各指标的计算（表）业态氛围环境主要包括业态设施 密度与便利度 个方面，业态设施 密度通过使用 软件对百度地图中获取的 设施点做核密度分析量化指标，业态设施 便利度则通过对研究区域路网的观测点制作泰森多边形，统计多边形内各类设施 数量进行量化评价表 物质空间环境、业态氛围环境指标计算公式 指标名称计算公式注释绿视率天空可视率界面围合度相对步行道宽度（树木草地植物花卉）图片天空（图片树木）（建筑房子树木墙体摩天大楼）图片步行空间 车行道式中，地物表示该类别地物在照片中的像素面积，图片表示该街景照片的总像素面积界面丰富度（）式中，表示该照片内识别到的地物类别，表示语义分割软件总共能识别的类别数业态设施 密度（）使用核函数、利用点要素计算每单位面积的量值，以将各点拟合为光滑锥状表面业态设施 便利度制作泰森多边形并统计多边形内点数量，以表示该指标 街道空间活力测度结果 街道空间活力的定量通过现场调研对行人空间分布的点位进行记录，使用核密度分析法分析结果 在对区域进行了 次现场调研后，记录不同时刻的行人位置，利用自然断点法将计算结果分为“密度极低”“密度较低”“密度中等”“密度较高”“密度极高”等 个类别，并使用栅格计算器计算平均值以表示各时刻下的行人空间分布 研究发现，不同时刻下，行人空间分布存在不同特征（图）：，行人主要分布于地块中段的长河西姚宇超，等：多源数据视角下城市街道空间活力测度路，且清晨行人较少，其形成的高值聚集斑块也较小，同时该地靠近社区公园入口，物质环境良好；：，行人主要分布于地块南北向的聚云峰路中间偏南一带，是大量生活业态集聚的地区，同时也是物质环境较好的区域；：，行人开始显著向地块南部的万达商场靠近，由于万达商场的存在，此时大量外部人流进入地块消费；：，行人没有显著的集聚特征，较为离散地分布在空间的各位置；：，行人向聚云峰路南侧路段集聚；：，其行人分布特征与：类似，同样集聚于地块南部万达商场及中间路段一带；：，行人没有较明显的集聚分布特征，在地块中部社区公园附近、南部万达附近及南北向的聚云峰路上均有行人分布；：，行人则较集中分布于聚云峰路中南部及社区公园附近图 行人空间分布分析图.图 行人流线密度分析图.通过对行人的流线跟踪分析行人运动流线密度（表，图），结果表明，该研究区域内，以步行方式出行的行人大多具有较明显的目的性，且行走路线的终点与各设施点 关系密切，其主要活动区域位于地块中部的南北向聚云峰路，且该街道北部热力最高表 行人流线行为调查 运动起点运动终点出行目的汇林阁西区（东门、北门、西门）万达金街购物、餐饮等消费汇林阁东区（西门、北门）早餐店、小饭馆餐饮消费合肥恒润花园（西门、北门、南门）药店、社区卫生服务中心医疗服务水墨兰亭北区（东门、东 门）超市、菜市、水果摊买菜购物水墨兰亭南区（北门、东门、南门）公园、其他游憩、其他 物质空间环境指标的量化由街景照片中像素面积占比计算得出，利用自然断点法分为“极低”“较低”“中等”“较高”“极高”等 类，并对计算结果进行可视化 在不同的指标中，深色表示该指标值较高的区域，浅色表示该指标值较低的区域，从而在图中表达出空间与数值 种信息（图）南京师大学报（自然科学版）第 卷第 期（年）图 物质空间环境指标.就绿视率而言，其较高值分布于地块中部街道和东南部万达附近，而其他区域普遍较低或偶尔偏高 地块中间南北向的聚云峰路是人流来往密集的生活性街道，周边住户对空间环境品质要求较高，因此更注重对绿化环境的营造；东南侧万达附近由于其本身的商业属性，使得对绿化环境更为重视，所以该区绿化率较高 就天空可视率而言，地块内建筑层数较低且环境露天