城市綜合體的三維可視性與使用者行為關聯性研究
摘要
在人口增長和用地緊缺的雙重壓力下，立體化是我國城市發展的必然選擇，而城市綜合體是其重要的研究載體和實現途徑。選取上海正大廣場為研究對象，以三維可視性分析方法描述其空間布局，通過線性回歸分析研究空間可視性與使用者行為之間的關聯性，證明可視性是影響使用者行為的重要因素，從而揭示立體空間布局與使用者行為的關係。
城市綜合體的三維可視性與使用者行為關聯性研究
Research on the Relevance Between the Three-Dimensional Visibility and the User Behavior of Mixed-Use Complex
撰文|王楨棟 潘逸瀚 陸毅
作者單位|王楨棟：同濟大學建築與城市規劃學院，高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室，生態化城市設計國際合作聯合實驗室
潘逸瀚：同濟大學建築與城市規劃學院
陸毅：香港城市大學建築及土木工程系；香港城市大學深圳研究院
精彩摘錄
……
一 研究理論與方法
在人的空間認知中，決定人前進方向的兩個重要因素分別是即時可見環境和心理地圖，這兩個因素在立體環境中被進一步放大。藉助可視性分析，可以通過數據模型來構建即時可見環境，從而參與到定量分析中去。在以往可視性與使用者行為的關聯性研究中，研究者們發現除了建築空間會影響使用者的行為選擇外，空間中的顯著認知要素對於使用者行為的影響更大。例如，約翰·派普內斯（John Peponis）在博物館空間布局研究中發現，使用者觀看展品的可能性與展品的可視性（包括連通度與整合度）密切相關，並且使用者與展品產生交互的可能性與展品的可視性也密切相關。陸毅在對書店的空間布局研究中發現，相較空間布局，書櫃的分布對使用者的路徑選擇有更大的影響。
在本研究中，為了模擬出立體空間中的可見環境，採用了基於圖論的三維可視性分析方法。此方法系由特納（Turner，2001）提出的基於圖論的二維可視性分析方法發展而來，包括通用可視性分析方法與目標可視性分析方法。其以圖論為基礎，將建築空間劃分為均值網格，再轉化為點，通過描述點與點之間的拓撲關係，進而解釋空間中位置之間的關係。
▲上圖為建築剖面抽象後的空間模型，再根據連接關係轉化為下圖的圖論模型。其中，O1至O5為使用者可到達的空間位置，稱為「可達點」；V1至V3位於空中，是使用者不能到達但可看到的空間位置，稱為「可視點」。
通用可視性分析方法針對的分析對象為可達點（即只關注可達空間而忽略其他可視空間），以可到達的空間為節點，以可達空間之間的視線關係為邊。這些可達點覆蓋了公共空間的觀察點，可以模擬人們實際看到的場景。
▲ 通用可視性圖論
目標可視性分析方法則區分了可達空間和可視空間或可視目標。這裡的可視空間是指不能到達但可以看到的空間，如中庭等較高的開放空間。可達空間和可視空間較適合作整體建築空間圖論的分析，可達空間和可視目標則可以作目標可視性圖論的分析。
▲目標可視性圖論
下文將通過對上海正大廣場（下文簡稱「正大廣場」）的研究，展示三維可視性分析方法，分析使用者行為（包括選擇行為和停留行為）受城市綜合體空間布局可視性影響的規律。
二 實證研究
正大廣場位於上海浦東小陸家嘴的核心地段，區位優越。這一商業綜合體由泰國正大集團投資開發，由著名的美國捷得建築事務所（The Jerde Partnership）設計，建築單體長270 m，寬121 m，佔地31 000 ㎡，建築面積240 000㎡，地下3層，地上10層，總高53.4 m。正大廣場業態豐富，包含餐飲、零售、娛樂、服務、辦公等多種類型。廣場2002年竣工開業，在建成之初門庭冷落，運營困難。從2005年開始，運營管理團隊多次調整內部的結構、布局和業態，並將其與浦東濱江步道、陸家嘴明珠環步行天橋系統及陸家嘴地鐵站相連接，由此正大廣場從最初「城市孤島」模式的消費目的型商業綜合體，逐漸轉變為串聯小陸家嘴城市步行系統的「城市節點」型城市綜合體。
▲上海正大廣場外立面、區位及周邊環境
本研究選擇正大廣場作為研究對象主要有以下四個原因：①案例建築面積大，內部空間可視性變化大，自身有充足的不同空間樣本供調研分析；②案例在一至三層均設有大客流量的入口，內部客流分布較為均勻，空間可達性分布也相對均勻；③案例位於上海小陸家嘴核心區域，客流量大（多為遊客），且強目的性客群較少，可以減少調研中干擾項（熟客）的出現；④案例業態豐富，可以通過對不同類型業態的比較分析挖掘可視性與業態布局之間的規律。
▲上海正大廣場平面（上：一層平面，中：二層平面，下：三層平面）
1 數據收集和現場調研
本研究針對使用者的三類行為展開分析，分別為使用者在交通空間中步行路徑的選擇行為，使用者在公共空間中的停留行為，以及使用者進入店鋪的選擇行為，涵蓋了使用者在城市綜合體中「步行—停留—消費」的完整行為鏈。案例研究共分為兩個部分：空間模型分析與現場人流觀測。
空間模型以正大廣場的圖紙為基礎，根據實際情況建立Sketchup模型，導入ArcGIS軟體中，利用插件生成可視性模型。其中，步行行為與停留行為均發生於公共空間中，因此採用通用可視性分析方法作公共空間可視性分析。進入店鋪的行為發生在店鋪入口，因此以店鋪入口為可視點，以公共空間為可達點，採用目標可視性分析方法作店鋪可視性分析。
根據行為的不同，現場人流觀測的對象也有所區別。針對步行路徑的選擇行為，記錄綜合體中所有截面的單位時間客流量。在具體調研時間的選擇上，鑒於工作日以目的性客群為主，空間環境對行為影響較弱，因此將調研時間選擇在節假日的下午與晚上，分別在14:00—15:00與19:00—20:00記錄涵蓋綜合體所有公共空間的163個截面3 min內經過的客流量各3次，取平均值。針對公共空間的停留行為，採用視頻記錄法，分時段利用手機拍攝環繞空間整體視頻，以記錄一個時間段內所有公共空間中停留使用者的行為狀態及個人屬性。拍攝時間同樣選擇在節假日的下午，13:00—17:00每小時記錄一次。針對進入店鋪的選擇行為，採用現場計數的方法，統計進入店鋪的客流量。調研時間依舊選擇在節假日的下午與晚上，分別在14:00—15:00與19:00—20:00記錄每個店鋪入口3 min內進入的客流量，再取平均值。
2 研究模型與數據分析
可視性模型的分析內容包括公共空間可視性與店鋪界面可視性，輸出的結果是加入視線長度和角度作權重的可視性整合度指標。數據關聯分析內容包括使用公共截面客流量、公共空間停留密度與公共空間可視性作線性回歸分析，以及使用店鋪客流量與店鋪可視性作線性回歸分析。
▲可視性模型的兩個分析內容（左：公共空間可視性，右：店鋪界面可視性）
公共截面客流量與公共空間可視性的回歸模型如下表所示，R為0.327，調整後R2為0.106，模型擬合度不高，但顯著性為0.000，存在極顯著差異。模型擬合度不高的部分原因是分析網格數量過多，共1 515個，樣本量太大。分析結果說明公共空間可視性無法解釋部分客流量的分布，但對客流量有顯著影響。
參考揚·蓋爾對戶外公共空間活動的分類，將使用者在公共空間中的停留行為分為被動與主動兩種類型。被動行為是指在戶外公共空間發生的必要性行為，這種行為由設施等客觀原因促成，使用者沒有選擇性。主動行為則是指自發性行為和社會性行為，是使用者自主選擇發生的。主動行為不受設施限制，主要由空間影響，可以分析其與空間位置因素的關聯性。而停留行為中佔大比例的被動行為被設施限制了活動區域，位置因素無法影響使用者對活動位置的選擇。因此，筆者只將停留活動作為參照項參與分析對比。
▲ 使用者主動停留行為
由於大量公共空間中沒有行人停留分布，公共空間停留密度為0，線性回歸模型的模型擬合度很低。R為0.193，調整後R2為0.037，但顯著性為0.000，存在極顯著差異。但是，在57個具有停留分布的單位網格的公共空間可視性排名中，有超過70%的網格的公共空間可視性位於所有網格的前20%，有超過50%的網格的三維可視性位於所有網格的前10%。
▲ 公共空間可視性與主動活動分布情況
在分析店鋪客流量時，按照業態的不同類型將綜合體中的288個店鋪入口分開分析，有175個店鋪入口為零售中的服裝業態，有47個店鋪入口為餐飲業態，其他業態均不足20個。本次研究以樣本量較大的服裝業態與餐飲業態為主。同時，在服裝業態中，根據品牌影響力與客流吸引力，可將其分為主力店和非主力店。
餐飲店客流量與店鋪可視性的回歸模型中，R為0.051，調整後R2為0.003，顯著性為0.732，說明店鋪可視性與客流量毫無關係。服裝非主力店鋪的客流量與店鋪可視性的回歸模型顯示，R為0.097，調整後R2為0.009，顯著性為0.240，說明店鋪可視性與客流量也毫無關係。服裝主力店鋪的客流量與店鋪可視性的回歸模型中，R為0.571，調整後R2為0.298，顯著性為0.002，模型擬合度較高，店鋪可視性對店鋪客流量有重要影響。
三 可視性與使用者行為的關聯性分析
（1）使用者在公共空間內活動時，會受到公共空間的即時可視性影響而調整自己的步行路徑，但可視性不能決定前進的路徑。這可以解釋R2不高，但顯著性極高的模型分析結果。在實際體驗中，人所看到的事物能夠決定的往往是人前進的大方向，而不是具體的路徑。例如，正大廣場北側是貫通一至七層的功能型中庭，以交通為主，面積較小。此中庭周圍的業態與同層其他區域相似，可達性也處在同層中平均水平，但由於其可視性極低，降低了使用者往此處移動的可能性，導致其周邊客流量偏低。
▲ 北側中庭實景
（2）使用者傾向於停留在可視性較好的區域。有50%的主動停留使用者選擇了綜合體中可視性前10%的位置。可視性較好的區域會帶來更多的視覺信息，增加了使用者視域內景緻的趣味性，同時，寬闊的視野也能給人以安全感。例如，當正大廣場中庭舉辦活動時，大量人流聚集在中庭周圍觀看底層的活動。視覺焦點可以引發更多的主動停留，可視性好的區域往往能看到更多的視覺焦點，並使停留的可能性升高。
▲ 一層西側中庭活動吸引使用者駐足觀看
（3）店鋪客流量與店鋪可視性的關係，根據店鋪類型和吸引力的不同，呈現完全不同的狀態。當店鋪為目的型業態，如餐飲、服務、娛樂時，使用者抵達店鋪的目的清晰，臨時起意的可能性較低。進入這種店鋪的使用者大多已有心理準備，可以承擔較高的尋路成本。因此，此類店鋪無論是否容易被看到，客流量都不會出現太大變化，決定其客流量的往往是所處的城市區位。當店鋪為比較型業態，如零售時，根據吸引力不同，店鋪對可視性的需求也不一樣。店鋪品牌影響力不強、吸引力較弱時，即便使用者看到了店鋪，依舊不會被吸引前往。可視性的提升對低吸引力店鋪的客流量提升沒有幫助。店鋪品牌影響力、吸引力較強時，使用者被店鋪界面吸引從而進入店鋪的可能性會大大增加。
四 結論與展望
在對正大廣場的案例實證研究中，通過線性回歸分析證明了可視性分析在研究城市立體空間，尤其是城市綜合體的複雜公共空間系統中的有效性。在解釋使用者行為時，既往研究多採用空間句法來證明空間拓撲關係對於使用者行為的影響。但本文的研究證明了在不同的行為類型中，可視性對使用者的行為會產生不同程度的影響。在基於空間句法的研究中，將可視性模型與可達性模型結合，可以對城市立體空間環境進行更好的描述。
值得關注的是，在電商衝擊下，我國新建和更新的城市綜合體越來越注重體驗營造和公共性提升，定期舉辦各類城市活動，主動融入各類服務功能，以期取得更好的經濟效益和社會效應。在這一趨勢下，三維可視性分析作為一種全新研究方法的意義就更顯重要了，其可有效分析使用者行為模式，進而指導城市立體空間的結構布局和功能布局。未來的城市綜合體將不再單純追求空間高效率，而會專註於在立體維度創造由人群聚集所帶來的人與人之間的積極互動，促成對有限空間更為靈活、多樣且高效的使用，更為緊密地將人與城市、自然和社會聯接，從而推進城市朝著立體可持續、綜合密集型方向發展。
「環境行為研究」
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參考文獻、圖片來源等詳情請查閱《新建築》2018年第3期（總第178期）。
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