拓扑结构变化的空间内涵分析原理

2.3.1　拓扑结构变化的空间内涵分析原理

通过空间变化特征分析，能够了解到城市空间层级、拓扑核、集成核等拓扑参数的变化，了解到整体与局部集成度、智能度及其间的关系变化。这些特征值及次生特征值对于城市空间发展的表征含义成为分析评价的主要内容。针对城市空间演变的特征，作者参照并归纳传统拓扑分析与空间句法分析结论，总结提炼了相关原理，用于评述不同时期拓扑结构特征值及其变化与城市空间功能结构的关系，分析拓扑结构变化的空间内涵，判定城市空间发展的合理性。

1）拓扑结构整体性原理

城市空间演变过程中，岛的数量增加对应着城市新生长点的发育，这种现象往往出现在城市空间生长周期之初。层级的增加、干的复杂化和多拓扑核的形成表明城市规模的扩大和空间功能的完善，这一特征变化表示城市空间逐步走向成熟（鲍恩（Bounre L.S.），1982；武进，1990）。城市拓扑结构的复杂化和多样性表明城市复杂性的提升，使得城市空间系统日趋完善，系统的自组织能力逐步增强，从而促进相关社会经济文化整体功能的完善［罗穆·克拉夫塔（Romulo Krafta），1997］。这一理论可以通过空间句法的量化分析予以证实:如果城市当前的全局集成度、分区的局部集成度平均值及地位较之历史水平提高，则意味城市空间全局与局部可达性、渗透力和集成水平的增强，反之亦然（比尔·希列尔，1984、1996）。

2）集成核动态演变原理

城市空间句法集成核包括全局集成核与局部集成核。全局集成核为城市所有轴线最大深度范围内的空间集成功能最强的轴线组合，局部集成核为城市部分轴线有限深度（主要为三步深度）范围内的空间集成功能最强的轴线组合。

全局集成核的区位变化体现了城市发展方向的转变。新的全局集成核区位代表城市中心功能空间新的发展方向。全局集成核形态变化对应于城市空间结构与组织方式的调整:树状全局集成核一般为传统的团聚状城市形态所有，是城市空间长期有机生长的产物。环网状全局集成核一般是现代工业化城市的形式，此时的城市形态多为格网状。具有较长全局集成核轴的城市形态往往为组团式，长集成核轴成为中心与组团之间的主要集成轴^[6]。

不同集成核轴线数值在集成核（包括全局集成核与局部集成核）中相对地位的变化，意味着轴线所在街道社会功能的变化。轴线相对地位越高，其街道集成能力提高，街道社会活动功能趋强，反之亦然。通过对集成核轴线集成水平相对地位变化的分析，确定集成地位相对提高的轴线为增强轴线，将增强轴线与新增的集成核轴线相归类，建立集成核增长中心。反之，集成地位相对下降的轴线为减弱轴线。通过增长中心的区位变化，判断城市空间中心区位变化的轨迹和趋势，从而为城市及其分区中心发展和空间布局提供科学依据。

3）句法数值变化原理

随着城市空间规模扩展和结构演化，城市或分区轴线的全局集成度平均值趋高，则说明其全局集成能力与中心性增强；局部集成度平均值趋高，则说明其局部集成能力和中心性增强；智能度平均值趋高，则说明全局与局部格网结构相协同，局部中心性能够很好地融入全局结构之中，局部空间系统人流的社会运动与全局空间系统人流的社会运动形成互动，从而产生乘数效应，社会性不断增强。反之，如果城市或分区轴线的全局集成度平均值下降，则说明其全局集成能力与中心性下降；局部集成度平均值下降，则说明其局部集成能力和中心性下降；智能度平均值降低，则表明其局部中心性与全局结构的协同水平在下降，此时，即使局部中心性较强，也难以与全局结构形成互动，运动经济的乘数效应难以实现，社会性趋弱。城市空间的全局与局部结构关系可以通过全局集成度与局部集成度回归轴线散点图进行直观表达。局部空间散点回归线与全局空间落脚点回归线夹角越小（两者相关系数趋于1），则表明两者的协同性越强；夹角为90°时体现为空间局部中心性的孤立发展。当两条回归线在全市空间散点范围内不相交时，表明局部空间处于离散状态（比尔·希列尔，1984、1996、2001）。

4）空间功能相关原理

提取不同时段城市建成区空间信息，在GIS平台上建立不同时段城市土地利用空间数据库。在此系统支撑下，一方面建立空间拓扑网络系统（以城市道路中心线为要素），为拓扑空间分析提供基础空间数据；另一方面，建立城市土地利用的空间动态监测系统，为不同时期的城市用地功能变化提供基础数据。

通过GIS不同时期城市各分区空间各类用地的变化特征，分析用地功能结构调整与拓扑结构、空间句法数据之间的关系，建立空间句法数值与城市土地利用数据间的量化关系。在此基础上，根据空间句法原理，探讨新时期城市空间句法结构下，城市土地利用的合理结构，从而判断城市及其分区土地利用的阶段合理性，并对城市规划中的土地功能利用调整提出技术思路。

在城市空间与分区空间中，全局集成能力较强的轴线区域，对应于城市全局中心和高强度的商务功能区，更多为全市和区域人流服务，一般履行城市的基本职能；局部集成能力较强的轴线区域，对应于局部中心和高强度的商业服务零售业及居住功能，本区域更多地为分区人口服务，一般履行城市的非基本职能^[7]。因此，通过分区全局集成度与局部集成度数值变化，可以判断分区功能的变化，为不同功能的土地利用与结构调整提供量化技术依据。