陕西省定边县城市空间结构优化逻辑探究

[摘　要]目前关于城市空间结构的研究缺乏基于定性演绎和定量测算及检验的研究方法，文章以路网格局为研究载体，采用空间句法轴线模型判读城市空间结构的现状特征及发展趋势，通过多方案的交通网络模拟演绎城市空间结构发展情景，并以可达性为检验标准对多方案情景进行优化验证。在此基础上，文章以陕西省定边县为例，通过“量化解析—方案模拟—优化验证”的技术路线对城市空间结构进行演绎优化，结果显示，定边县城市空间结构有由单一走向多元的中心分化趋势，且在顺应城市空间生长的趋势下，“三核”融合式的空间结构是未来定边县城市空间发展的最优方案。[关键词]单中心；多中心；空间演绎；城市空间结构；陕西省定边县[文章编号]1006-0022(2019)11-0044-06　[中图分类号]TU984　[文献标识码]B[引文格式]吴左宾，姬一丹，程功．陕西省定边县城市空间结构优化逻辑探究[J]．规划师，2019(11)：44-49．Optimizing Logic of Dingbian Urban Spatial Structure, Shaanxi Province/Wu Zuobin, Ji Yidan, Cheng Gong[Abstract] The research of China urban spatial structure is lacking of qualitative and quantitative estimates interpretation and test methods. The paper takes road net pattern as the research basis, analyzes the characteristics and development trend of urban spatial structure with the axis model of space syntax, simulates the development of urban spatial structure with multi-program traffic network, and verifies this simulation based on the accessibility standard. Meanwhile, the paper take Dingbian city of Shaanxi province as an example, optimizes the urban spatial structure with the technical route of “quantized analysis, projects simulation, optimizing verification”. The research shows that, Dingbian urban spatial structure is changing from single center to multi-center. Following the development trend, “three cores” structure will be the optimal decision in the future.[Key words] Single center, Multi-center, Spatial development, Urban spatial structure, Dingbian county, Shannxi province空间结构是城市经济、社会存在和发展的空间形式，是一个动态的变迁过程[1]，是对城市各物质要素的空间分布特征和组合关系的体现[2]。当前对于城市空间结构的相关研究大致可以分为定性研究和定量研究两类。城市空间结构的定性研究包含了城市空间结构理论探讨、结构原型提炼及发展机制分析等方面的内容，如转型时期中国城市的空间结构、郊区化理论、城市群理论、人口变化模型、社区模型、住房结构模型及宜居城市模型等[3-7]。近年来，在城市空间结构的定量研究中较多关注于GIS、RS、GPS等新技术、新方法的应用，且空间

[基金项目][作者简介]

句法等分析理论在城市空间结构的量化研究中的应用开始不断增多[8-9]。此外，分形理论、复杂性科学研究方法也有广泛应用[10-11]，主要集中在城市空间结构特征和演变过程分析、预测未来城市空间结构发展的理想模式等方面 [12-13]。总体而言，城市空间结构的相关研究仍较多偏重于定性分析，且衡量城市空间结构合理性的标准多以空间表象呈现和抽象的理论为主，难以较为科学、精准地描述与判读城市空间结构的发展趋势，较少采用定性和定量相结合的方式研究城市空间结构的变迁。因此，本文以陕西省定边县为例，采取

国家自然科学基金面上项目(51378421)、陕西省自然科学基础研究计划面上项目(2016JM5069)吴左宾，博士，高级工程师，西安建大城市规划设计研究院副院长。姬一丹，规划师，现任职于中规院(北京)规划设计公司四所。程　功，西安建筑科技大学博士研究生。

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空间结构量化测算空间结构情景模拟空间结构优化验证利用空间句法模型生成句法轴线地图比较择优优化验证集成度数值大小集成核轴线分布情景模拟思路情景方案一情景方案二......情景方案N多个情景空间结构方案句法测度比较现状与优化方案可达性综合验证空间结构特征及发展趋势判读图1 技术路线图

定性模拟、定量演绎的方法对城市空间结构进行解析和模拟，并在此基础上对多情景空间结构方案进行比较择优、优化验证，以期为当前定边县的城市空间发展提出优化建议。

等为参数指标，采用空间句法模型对多情景空间结构方案进行比较择优，选取较佳的城市空间结构方案；同时，以中心可达性面积规模为参数指标，采用交通最小阻抗模型②对选取较佳的城市空间结构方案进行优化验证。

构建紧凑有机的城市空间结构体系。

2.1.1空间结构特征值测算本文选取全局集成度、局部集成度作为城市空间结构的特征数值指标，通过分析集成核轴线的位置和集成度数值的大小判读城市空间结构特征。从全局集成度轴线分析中可以看出，2008年的全局集成度数值范围为0.079～1.415，2014年的全局集成度数值范围为0.232～2.279(图2)。从局部集成度轴线分析中可以看出，2008年的局部集成度数值范围为0.211～3.037，2014年的局部集成度数值范围为0.333～3.335(图3)。同时，提取集成度数值在前25%的轴线作为集成核轴线，观察分析集成核轴线的分布特征，发现2008～2014年集成核轴线主要分布在南北大街和长城南街等路段，集成核轴线数量仍相对较少，不能有效拉结城市空间，支撑城市空间的发展。

1城市空间结构优化的逻辑框架

2陕西省定边县城空间结构的优化

基于城市空间发展状况，本文采用定性和定量相结合的方法，以城市交通网络为研究载体，借助空间句法模型解析城市空间结构的现状特征和发展趋势，通过多情景方案模拟演绎城市空间结构。在此基础上，通过空间句法比较择优，并以交通可达性作为城市空间结构优化的检验标准，探讨城市空间结构发展的合理方案，引导城市空间良性、合理生长(图1)。

首先，采用空间句法轴线模型①对城市交通网络进行测算，以全局集成度、局部集成度为测度指标，分析城市交通网络的集成度数值，同时提取集成度数值在前25%的轴线作为集成核轴线，结合城市交通网络中集成核轴线的分布位置及组织关系，归纳城市空间结构的特征和发展趋势。

其次，从城市空间发展的现实状况出发，结合城市空间特征及变化趋势，以城市交通网络为载体，构建多城市路网格局情景方案，合理模拟城市空间结构发展，并进行多方案情景演绎。

最后，以全局集成度、局部集成度

实践

2.1空间结构现状的句法解析定边县城东临陕西省靖边县，南邻甘肃省华池县，西连宁夏回族自治区盐池县，北接内蒙古鄂托克前旗，是陕西省的西北门户城市。县城地势呈南高北低、西高东低之势，位于黄土高原风沙草滩区，素有“塞上明珠”的美誉。近年来，随着新型能源产业的快速发展、县城经济活动和人口集聚规模的不断增加，城市空间拓展不断加剧[14]，囿于县城周边没有山地丘陵等自然地形地貌，城市空间发展与一般平原地区城市较为类似，呈现出“摊大饼式”扩展，拓展无序。而空间句法模型作为研究城市自组织机制的有效方法，是一种通过对包括建筑、聚落、城市甚至景观在内的人居空间结构的量化描述来研究空间组织与人类社会之间关系的理论。因此，本文采用空间句法模型对定边县城市空间结构进行深入解析，总结其城市空间特征及发展趋势，合理引导城市空间要素集聚，促使城市空间结构集约发展，并

2.1.2空间结构特征总结从以上分析可知，2008～2014年定边县城市空间外向拓展态势已较为明显，城市形态呈现出由单中心向多中心发展的特征。随着城市各组团片区的辐射带动发展，集成核轴线数量不断增加，城市规模不断扩大，城市形态不断完善，使得定边县城市空间结构进一步趋于网络化、层次化，最终形成多中心城市空间结构。

(1)城市北部核心发展稳定。对比分析2008年、2014年县城交通网络集成核的分布位置发现，2008～

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图2 2008年、2014年定边县城市全局集成度轴线图3 2008年、2014年定边县城市局部集成度轴分析图

线分析图

图4 “两核”联动式空间结构示

图5 “三核”协调式空间结构示图6 “三核”融合式空间结构意图意图示意图

2014年主要集成核轴线均位于南北大街对比分析2008年、2014年县城交北段、长城南街北段和东西正街。随着通网络的干道格局发现，2008～2014城市空间整体不断向外扩展，主要集成年307国道改线至城市西侧，城市空间核轴线围合的区域仍是北部鼓楼老城片格局逐步发生变化。其中，较为突出的区，同时2008年和2014年的北部鼓楼县城西环路由单一环线变为城市南北向老城片区的局部集成核与全局集成核在的内部干线。随着城市各项功能的不断空间上基本重合，这表明定边县城北部完善，至2014年县城逐渐形成以西环路核心相对稳定。

为分界线的“东城西产”的功能格局。(2)城市南部核心跨域崛起。未来随着城市西部工业园区的不断发展，对比分析2008年、2014年县城交借助产业带动，城市西部有发展成为县通网络集成度数值的大小发现，2008年城片区中心的趋势。

集成度最高的位置在城市南部，集中在总体而言，随着城市南部核心的辐南北大街和东西正街交叉口区域，且有射外溢和其他各片区的带动牵引，城市向南发展的趋势。2014年集成度最高的逐渐向南和向西发展。结合空间句法分位置分布在城市北部，集中在明珠路和析测算结果，2008～2014年城市发展南大街交叉口区域，且有向北发展的趋方向以向南发展为主，城市集成核轴线势，这表明城市南北核心渗透发展。至在原有基础上逐渐向外，沿南北大街和2014年，在城市南部重要基础设施建设长城南街向南扩展，延伸至古城以南，的牵引作用下，城市逐渐向南跨域发展，城市形成两条重要的南北向集成核轴线形成以南部新核心为主核、北部核心为(南北大街和长城南街)。2014年，随着次核的城市中心体系。

城市西部工业园区的发展，城市的发展(3)城市西部发展核心形成雏形。

方向以向西发展为主，以向南发展为辅，

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逐渐从单中心走向多中心的空间发展。

2.2空间结构的演绎模拟由单中心走向多中心的历程是在城市规模日益扩大过程中城市空间结构由无序蔓延到有序生长转型的过程[15]。相

较而言，相对均衡的多中心结构有助于减少单中心结构过度集聚所带来的负外部性[16]。多中心的类型根据城市所处的自然地理条件大致分为两种：一种是如果城市空间是在市场选址决策中形成的，且城市所处的地理环境条件是较为均质的，那么中心城区将不断向外围蔓延，这种空间扩展最终形成城市功能在空间上的多中心的结构；另一种是城市所处的自然地理条件具有很大的不均质性，以至于必须跨越发展，进而形成新的城市中心，这种是城市建成区形态体现在空间上的多中心结构[17]。因此，本文的多中心空间结构方案模拟主要从功能多中心和形态多中心两个方向进行，其中功能多中心包括以下两个方向，即“两核”联动式空间结构方案和“三核”协调式空间结构方案；形态多中心则为“三核”融合式空间结构方案。

(1)“两核”联动式空间结构方案：北部核心和南部核心联动发展。

提升完善现状“两核”轴线式的多中心空间结构。其中，北部核心为南北大街和东西正街所在区域，南部核心为明珠东西路和南大街所在区域，通过延伸南北向城市道路至南环路，进一步完善南北向联动轴，从而提高南北向轴线的带动力；与此同时，通过丰富重点地段交通的层次性，提高集成核及其周边重要地段轴线空间的连接度，建设具有生活性的城市，创造丰富多样的城市空间(图4)。

(2)“三核”协调式空间结构方案：北部核心、南部核心、西部核心协调发展。

合理布局北部、南部、西部的城市功能，形成功能上的多中心结构。产业

的发展和城市功能片区的整合将引导城市空间结构向多中心发展。因此，在现状城市空间结构的基础上，着力发展西部产业片区，逐渐形成南部、北部、西部“三核”协调式空间结构。其中，西部核心为定莲路西段和定红路西段之间的区域，通过延伸城市东西向主要道路至城市产业片区，结合现有定莲路和定红路，形成城市东西向的发展轴线；结合现有产业用地布局，丰富西部产业片区的道路系统，做到疏密有致(图5)。

(3)“三核”融合式空间结构方案：东部、西部、中部核心融合发展。

通过引导城市东部、西部、中部融合发展，形成形态上的多中心结构。将城市划分为东、中、西3个片区，即东部生活片区、西部生产片区和中部生态片区。其中，东部生活核心为“两心”联动式，即城市南部核心和北部核心互联驱动，共同组成城市东部核心；西部产业核心是在城市生产性功能布局完善的基础上形成的；中部生态核心是在东、西核心联动发展的基础上，结合其所在区域的生态绿地和高压线走廊发展而成的。通过中部生态核心和南北向城市生态轴线的搭建，使得东部生活片区和西部生产片区的联系更加密切，更有利于城市未来产城片区的融合发展(图6)。

2.3空间结构的优化验证2.3.1比较择优运用空间句法模型对“两核”联动式、“三核”协调式、“三核”融合式3种交通网络情景方案进行检验，分别提取集成度数值在前25％的交通轴线作为集成核轴线，得出各情景方案的集成度、拟合函数等指标参数，同时观察分析各情景方案集成核轴线的分布位置及组织关系，可以看出“三核”融合式的空间结构方案的轴线集成度数值较高，且集成核轴线数量较多、分布更加均衡，城市空间的智能度得到了提升(表1)。

2.3.2优化检验增长0.123％；第三层级的可达性面积为通过交通最小阻抗模型对城市现状4　218.912　hm2，增长11.018％；第四层交通网络及优化方案的交通网络可达性进级的可达性面积为2　131.277　hm2，增长行评价，得到交通网络的可达性优化分布3.255％。可见，在定边县城市空间由单图(图7)。采用自然断裂法将交通网络的中心向多中心发展趋势下，“三核”融可达性数值区间划分为5个层级，逐层级、合式空间结构方案达到了预期优化目标。

分区域作比较分析(表2)，层级越高，表明交通网络的可达性越优。由此可以看2.4优化建议出，相比现状城市交通网络的可达性面积，路网是城市空间拓展的重要依托、优化方案(即“三核”融合式空间结构方案)引领城市空间结构形态演进的核心骨架，模拟所得可达性面积在前四个层级均有所其承载了城市物质流、信息流及能量流增长，且整体交通网络的可达性分布更加等多种要素的流通，是城市空间结构重均衡。其中，优化方案第一层级的可达性要的支撑系统。中心体系作为城市功能面积为565.643　hm2，增长0.839％；第聚集度的具体体现，同时也是空间梯度二层级的可达性面积为2　828.108　hm2，

层级的重要表征，对优化城市功能布局、

表1 空间结构相关参数比对

模拟类型现状类型比对项“两核”联动式“三核”协调式“三核”融合式“两核”轴线式拟合函数Y=2.017　x-0.175Y=1.975　x-0.132Y=2.191　x-0.383Y=1.927　x-0.096智能度2.0171.9752.1911.927R20.5780.5360.6250.529全局集成核位置 局部集成核位置 表2 可达性相关参数比对

层级现状面积/hm2现状比例/％优化面积/hm2优化比例/％增长/hm2增长/％总体13　941.654 —13　941.654 — — —第一层级448.6113.218565.6434.057170.0320.839第二层级2　810.95020.1622　828.10820.28517.1580.123第三层级2　682.75819.2434　218.91230.2611　536.15411.018第四层级1　677.40312.0322　131.27715.287453.8743.255第五层级6　321.93245.3454　197.71430.110-2　124.218-15.2352019年第11期 第35卷

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现状交通可达性分析优化方案交通可达性分析

图7 交通网络可达性分布现状与优化比较分析图 引导空间结构发展具有重要意义。因而，适当增加轴向支路，降低对轴向交通干结合“三核”融合式的多中心空间结构线的过度依赖。

优化方案，从路网组织和中心体系两方(2)“三生”协同、“三核”融合，面展开定边县城市空间结构的优化实践，优化城市中心体系。

以合理引导城市空间发展。

促进城市东部生活核心、西部产业(1)合理组织内、外部交通，构筑“双核心及中部生态核心的综合协调发展，环嵌套、三横四纵”的路网格局。

形成“三生”协同、“三核”融合的空交通干道是城市功能布局、空间拓间模式，引领城市空间均衡高效发展；展的核心发展轴，优化路网格局是提升拉结城市东部片区的南、北生活中心，城市空间结构效率的关键。因此，应打共同组构城市东部生活核心；完善城市通科技九路与长城北街之间的横向联系，西部生产性功能布局，形成以能源化工同时适当延伸创业路、西莲路等干路；产业为主导的生产核心；同时，在东部以西环路、东环路、北二环作为生活区与西部片区之间布局生态景观区，通过外部交通疏解环路，与307国道、站前中部绿化廊道的建设有机衔接城市东部路共同形成相互嵌套的双环系统，以此生活片区、西部产业片区，促进未来定合理分流城市内、外部交通；同时，以边县城市产城空间的融合发展(图8)。

西园子—红墩梁、定莲路—西正街、科技九路—西长路作为横向干道，以创业路、3结语

西莲路、北大街—南大街、长城北街—南街作为纵向干道，形成“三横四纵”的长期以来，对于城市空间结构的相路网格局，以此强化城市东部、中部、关研究多基于图解，偏重于表象呈现、西部各功能组团之间的路网衔接。在此理论抽象和形式表达，对城市空间结构基础上，完善生活、生产组团路网，优的量化研究相对较少。本文以陕西省定化组团内部交通，打通城市交通微循环，边县为实证案例，采用空间句法模型对重点增建生活区自立路、献忠路等组团其2008年和2014年的城市空间结构特内部道路，构建适宜步行的生活街区，

征进行分析，以判读城市空间结构的发

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图8 空间结构引导示意图

展趋势。在此基础上，进行多方案模拟，并采用交通最小阻抗模型对交通可达性进行测算检验，从而得出城市空间结构优化发展方案，同时结合“三核”融合式的多中心网络结构，从路网组织和中心体系两方面提出城市空间结构的优化策略。此外，本文构建了以空间句法模型解析城市空间结构现状特征和发展趋势，以多方案的交通网络演绎模拟城市空间结构，并以交通最小阻抗模型优化验证城市空间结构的“量化解析—方案模拟—优化验证”的空间结构优化技术路线，以期为该区域类型城市空间结构的优化研究提供参考。

[注　释]

①空间句法轴线模型是以城市道路为载体的定量分析方法，在ArcGis地理信息平台中利用AXWOMAN扩展模块提取城市道路轴线底图来定量化分析城市空间结构，以此剖析城市空间结构特征及发展趋势。该模型中主要有全局集成度、局部集成度等参数指标，其中全局集成度反映的是一个单元空间与系统中其他空间的集聚程度，以及道路轴线空间的活跃情况。局部集成度反映了一个单元空间与该单元周边三步之内的其他空间的集聚程度，局部集成度数值的高低体现了从步行空间内到达

该节点的难易程度。

②交通最小阻抗模型是交通可达性测算的研究方法之一，指将中心点至所有目的地点的平均最小阻抗作为可达性评价指标，以此分析该区域内各位置至其他任意位置的交通程度，其公式如下： 公式(1)

公式(2) 其中，表示网络上节点的可达性；为整个网络的可达性；表示节点、间的最小阻抗，可以为距离、时间或费用等。[参考文献]

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