促安全目标下建筑集群全景敞视作用量化研究

促安全目标下建筑集群全景敞视作用量化研究

朱孔毅

山东恒达建筑有限公司， 山东枣庄 277000

摘要：全景敞视作用是能够高效提升城市安全的途径之一，本文以全景敞视理论为依托，以促进城市安全为目标，通过综合分析，将城市中建筑集群对外部空间的全景敞视作用归纳为两种类型：场地全景敞视和界面全景敞视.采用空间可视度分析和空间视域分析作为研究方法，构建建筑集群全景敞视模型，实现对建筑集群中全景敞视作用的量化，从而为科学评价城市安全提供新角度，为进一步确定公共安全薄弱区域提供新途径.

关键词：建筑集群；公共安全；全景敞视；可视度；视域

1.建筑集群全景敞视作用原理及类型

1.1建筑集群全景敞视作用原理

如前文所述，全景敞视作用是由建筑集群中“隐形”的监控者对于被监控者的微权力作用，在当代社会中，这种“隐形”的监控者并非是专职人员，而是由处于建筑集群中的普通民众担任，这种全景敞视作用遍布整个建筑集群空间之中，因此全景敞视作用泛化为一种建筑集群空间单元之间的视觉作用，即建筑集群中某一空间单元与其他空间单元的视觉关联程度(图1).在同一建筑集群中，与其他空间单元视觉关联越密切的空间单元被“观察”的概率值越高，受到全景敞视作用越强；与其他空间单元视觉关联越疏远的空间单元被“观察”的概率值越低，受到全景敞视作用越弱.因此通过这种方式，可以将建筑集群中监控者与被监控者的全景敞视作用在空间维度上投影成为一种空间单元与整体空间网络的视觉关联程度，使得全景敞视作用可以被赋值量化.

图1空间单元全景敞视作用程度决定机制

1.2建筑集群全景敞视的两种类型

在建筑集群中主要存在两种全景敞视作用：一种源自场地之上的，受到广场或街道上活动人群的视觉作用；另一种源自建筑界面，受建筑内部人群视觉作用.在建筑集群中，两种类型同时作用，共同影响建筑集群的公共安全.

1)场地全景敞视作用.在建筑集群围合成的广场或街道上有一定的活动人群，这些人群可以对特定空间单元进行随机性的观察，因此这些人群与特定空间单元存在不定时监控关系，构成场地全景敞视作用.为计算场地全景敞视作用，可以将整体场地划分为若干空间单元，通过与特定空间单元视觉相连的其他空间单元个数来对其进行量化(图2).

图2不同位置空间单元所受场地全景敞视作用

2)界面全景敞视作用.

界面全景敞视来自建筑集群中的建筑的表面，处于建筑内部的人群能够对场地中特定空间单元进行观察，并且该观察行为不易被看到，进而产生界面全景敞视作用.对于界面全景敞视作用可以通过特定空间单元在周围界面上的可视面积来实现量化(图3).

图3不同位置空间单元所受界面全景敞视作用

2.建筑集群全景敞视模型构建

由于在建筑集群中存在两种类型的全景敞视作用，并且可以将这两种作用转化为空间单元之间的关联问题，因此通过建立空间单元之间的视觉关联模型，可以实现建筑集群全景敞视作用的量化.对于场地全景敞视作用，可以采用希利尔空间句法中的可视度分析(VGA Analysis)对其量化；对于界面全景敞视作用，可以通过全球地理信息系统(GIS)中的视域分析工具(VIEWSHED TOOL)进行量化.

2.1基于可视度的场地全景敞视模型建构可视度是用来描述个体空间在整体空间网络中被观察的难易程度的概念.基于空间句法理论，2001年Alasdair Turner首次提出可视度的概念，并且通过可视分析方法对可视度加以描述.可视度能够有效地反映出建筑集群中单一空间所受到的全景敞视作用强度.本文将建筑集群外部空间分隔为空间单元，通过计算空间单元的可视度来量化全景敞视作用.可视度模型的建立是通过构建空间单元拓扑网络实现的.可将空间进行栅格化处理，每一个栅格作为一个空间单元.在整体空间单元网络中，假定有一个空间单元i，其视距深度可以用能够看到该空间单元i的其他空间单元数量总和来定义空间单元的可视度，即

Ci=∑Vj∈V(Γi).(1)

其中：Ci为空间单元的可视度值；V(Γi)为对空间单元i无遮挡的全部空间单元集合；Vj为对空间单元i可视的空间单元集合.Vj中的可视空间单元需满足与空间单元i在距离上小于最大可视距离，即

［(Xj－Xi)²+(Yj－Yi)²］^½≤dv.(2)

其中：Xj为网络中空间单元j的横坐标值；Yj为网络中空间单元j的纵坐标值；Xi为网络中空间单元i的横坐标值；Yi为网络中空间单元i的纵坐标值；dv为最大可视距离.举例说明，假设有4个空间单元，分别是A，B，C，D，图4中连线表示空间单元之间可见关系.通过计算可知，D空间可以被3个空间观察到，可视度为3，A，B可以被2个空间观察到，可视度为2，C可以被一个空间观察到，可视度记为1(表1).依据希利尔空间句法理论可视空间单元总数越多，空间单元可视度值越大，代表其全景敞视作用越大，在整体网络中其越容易被观察，通过该方法能够实现对场地全景敞视的量化.

图4空间单元的视觉关联

2.2基于视域的界面全景敞视模型建构

视域分析是一种针对特定点群计算可见范围的分析方法，可以通过地理信息系统(GIS)中的视域工具(VIEWSHED TOOL)实现，2017年塞维利亚(Cervilla)对该方法进行了系统论述.通过视域分析能够计算建筑界面与空间单元的可视区域并计算出空间单元的视域面积，该视域面积能够量化空间单元受到界面全景敞视作用强度.在ArcGIS视域工具中，一个或者多个点可以作为该工具的输入条件，作为输出结果，每一个点的视域范围会被标定出来.视域分析工具将空间点与环境栅格文件中的每一个像素点进行连线，通过比较两点距离及两点连线与水平面的夹角来确定遮挡关系(图5)，即：

d_i+1＞d_i时，当tanβ＞tanα，Pi+1点对P0点可

视，当tanβ≤tanα，P_i+1点对P₀点不可视.其中：d_i+1为P_i+1到P₀的距离；d_i为P_i到P₀的距离；α为P_i+1与P₀连线与水平面的夹角；β为P_i与P₀连线与水平面的夹角.

图5视域分析中的遮挡关系

2011年塔贝克(Tabik)论述了视域分析方法，本文在视域分析中将空间点为空间单元的几何中心，将建筑集群建筑三维模型的栅格文件作为分析环境条件，计算出对空间单元可见的建筑集群界面栅格数量，从而实现界面全景敞视作用的量化。

2.3空间单元尺度及可视距离确立

在场地全景敞视模型和界面全景敞视模型中，空间单元是进行分析的基础，确定空间单元的尺度是进行分析的先决条件.在本研究中，依据人体在三维空间中活动尺度大小，综合考虑研究对象的整体尺度及实际运行计算的可行性，将可视度分析中建筑集群中的基本单元尺寸定位2 m*2 m.全景敞视作用主要依靠视线，视线成为关键要素.在建筑集群中视线受到多重要素的影响，其中包含实体要素和视觉要素(图6).首先实体要素包含建筑物、景观树木、构筑物等，可以对视线产生的遮挡，减小空间单元的可视范围.其次人眼视觉的范围受到如距离、角度、空气能见度等多种要素共同影响，变化性强.为进行全景敞视作用量化，需要对这些影响要素控制变量.2011年，施特拉斯布格尔(Strasburger)对人视距离进行研究，提出视距与清晰程度的比例关系，本研究中以此为依据，将人眼的可视距离定为30 m，该距离作为建筑集群中2个空间单元之间具有全景敞视作用的前提条件.值得注意的是，30 m仅作一般条件下的人眼视觉范围，该距离须根据具体案例研究中的场地条件进行调整.

图6影响空间单元可视的要素

3结束语

在城市设计实践过程中，设计师能够利用全景敞视量化模型，对设计方案进行分析计算，评测其在全景敞视作用下的安全程度，通过对建筑形态的调整，设计师能够实现对全景敞视作用的整体把控.另外，在既有城区的安全改造方面，可以通过全景敞视模型对目标区域进行分析，将全景敞视作用相对薄弱的区域提取出来，为进一步增强安全措施提供靶向目标，为提升城市公共安全打下基础。

参考文献

［1］刘铭秋.智慧城市治理中的安全重构———基于全景敞视主义的分析［J］.学习与实践，2019，10：22.DOI：10.19624/j.cnki.cn42－1005/c.2019.10.003

［2］王辉.表征与规训———从西方相关空间理论视角看中国古代行政空间［J］.世界建筑，2008(1)：94.DOI：10.16414/j.wa.2008.01.024

［3］黄耿志，薛德升.1990年以来广州市摊贩空间政治的规训机制［J］.地理学报，2011，66(8)：1063