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 微文:【学术动态】城市空间秩序:街道网络的方向、结构和熵| 城市规划技术与方法(肖扬)
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摘要: 本刊“学术动态(Planning Reviews)”栏目,推介国内外学术书籍和文献报告、关注国际研究动态和前沿热点、分享规划案例研究。本期 “城市规划技术与方法” 专栏,与大家分享一篇城市街道网络研究的文献。(专栏编辑:肖扬,同济大学建筑与城市规划学院副教授)城市空间秩序:街道网络的方向、结构和熵来源:BOEING G. Urban spatial order: street network orientation, configuration, and entropy [J].Applied Network Science, 2019,4(1): 67.街道网络可以根据明确的组织原则进行规划,也可以逐渐地有机发展,它们的结构和方向有助于确定一个城市的空间逻辑和秩序。可以通过熵来度量一个城市街道的秩序或混乱程度,过去已经对方向和熵的个案做过研究,但并没分析世界范围内更广泛的模......(2020-05-16 09:00:00)| 本站微文频道仅收录微信文章标题与文首300字  |   作者:城市规划学刊

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【学术动态】城市空间秩序:街道网络的方向、结构和熵| 城市规划技术与方法(肖扬)


本刊“学术动态(Planning Reviews)”栏目,推介国内外学术书籍和文献报告、关注国际研究动态和前沿热点、分享规划案例研究。本期 “城市规划技术与方法” 专栏,与大家分享一篇城市街道网络研究的文献。


(专栏编辑:肖扬,同济大学建筑与城市规划学院副教授)


城市空间秩序:街道网络的方向、结构和熵


来源:BOEING G. Urban spatial order: street network orientation, configuration, and entropy [J].Applied Network Science, 2019,4(1): 67.


街道网络可以根据明确的组织原则进行规划,也可以逐渐地有机发展,它们的结构和方向有助于确定一个城市的空间逻辑和秩序。可以通过熵来度量一个城市街道的秩序或混乱程度,过去已经对方向和熵的个案做过研究,但并没分析世界范围内更广泛的模式和趋势。

 

本研究使用OpenStreetMap数据和OSMnx软件,调查了全球100个城市的街道网络的结构、方向和熵。作者使用加权和未加权的网络模型测量街道方位的熵,还开发了一种新的方向秩序指标,量化了一个城市的街道网络遵循网格化排列的程度,并进行聚类分析以在多个维度上探索这些研究地点之间的相似性和差异性。

 

为了更好地理解城市空间秩序和城市街道网络熵,作者首先分析了北美、南美、欧洲、非洲、亚洲和大洋洲的100个大城市,通过平衡高人口、区域重要性和一些分层来选择城市,以确保区域内的地理多样性,使样本包含不同历史、文化、发展时代和设计范例的广泛横截面。

 

确定研究地点后,使用OSMnx软件下载每个城市边界内的街道网络。对于每个城市,通过两种不同的方法计算街道网络边缘的独立罗盘方位。第一种方法简化了每个图的拓扑结构,使节点只存在于道路交叉口和尽端处,因此,节点间的线段就代表了它们之间的街道段(可能本该是弯曲的)。第二种方法没有简化拓扑结构,线段代表OpenStreetMap的原始直线街道段,要么是两个路口中间的笔直的路段,要么以短线段的形式逼近弯曲的街道。然后分别计算每个城市的几个指标,包括街道方向熵与加权街道方向熵,每个城市的街道段长度中位数、平均迂回度、平均节点度(与节点相邻的街道段数)以及十字路口节点和尽端路的节点比例。计算方向秩序的指标φ,φ=0表示街道在每个方向上的均匀分布,φ=1表示单个完美有序的网格。

 

汇总这些结果可以看出,平均而言,美国和加拿大的城市呈现出最低的街道方向熵、平均迂回度和尽端路的节点比例,以及最高的街道段长度中位数、平均节点度和十字路口节点比例。就φ而言,它们也是迄今为止最类似网格的。而欧洲城市的街道方向熵和尽端路的节点比例最高,平均节点度最低。就φ而言,它们是最不像网格的。

 

为了更好地可视化空间秩序和熵,作者绘制了每个城市街道方向的极坐标直方图。每个直方图的柱状的方向代表街道的罗盘方位,其长度代表街道在这些方位的相对频率,按照φ值的降序排序如图。这些图显示了完美的180°旋转对称,并且通常也是近似90°旋转对称。这些城市中约有一半(49%)至少有一个大致的正方向趋势(0°-90°-180°-270°),而另外14%有相邻正方向的方位(例如10°-100°-190°-280°)。即使是没有强网格方向的城市,通常仍然表现出正方向的总体趋势。在这100个城市中,芝加哥是一个最接近的完美网格,它的φ=0.90。大多数美国城市的极坐标直方图都很相似,倾向于粗略地聚集。与此同时,夏洛特、罗马和圣保罗的街道方向在罗盘周围几乎是均匀分布的。他们的街道在各个方向上组织得十分均匀,而不是以1-2个主要的正交网格来组织城市的流通。

 

这项研究还发现了φ和其他空间秩序指标之间的显著相关性,包括对于街道迂回程度和连通性的测量。φ与平均迂回度和尽端路节点比例呈中度负相关,并且与平均节点度和十字路口节点比例呈中度正相关。正如假设的那样,具有更多网格状街道方向的城市往往每个节点有更多的街道、更多的四向路口、更少的弯曲的街道模式和更少的死胡同。

 

在此基础上,作者绘制了从聚类分析中的树形图,以及映射到二维的散点图,来系统地探索彼此或多或少相似的城市。大多数北美城市在三个相邻的组群中,这三个组群包含街道大致呈网格状排列的城市。高熵城市夏洛特在一个单独的集群中,该集群中有相当一部分是在20世纪共产主义的支持下发展起来的城市,包括莫斯科、基辅、平壤等。北京和上海是各自独立的群体,与其他研究地点更加不同。

 

未来的研究可以为单个区域、国家甚至单个城市设计单独的统计模型,使统计结果更接近规划实践的规模需要。此外,进一步的研究可以揭示发展时代、设计范式、城市规模、交通规划目标和街道网络熵之间的关系,以探索街道网络的增长和演变如何影响空间秩序。考虑到协调多个指标的重要性,未来可以开发一个包括街道景观和宽度等属性的索引来统一它们,作为对步行性和旅行行为的进一步探索。

 

(供稿:阎瑾,同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生)

本文为《》原创文章 

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