基于空间句法的儿童友好型社区安全性评估方法

1.本发明涉及社区安全评估方法领域，具体地说，涉及一种基于空间句法的儿童友好型社区安全性评估方法。


背景技术：

2.儿童友好型社区是指有利于儿童身心健康发展的社区空间环境，在该物质环境中活动时，能达到激发儿童的探索心理和提升自身活力的效果。国际儿童友好组织在探索构建儿童友好型城市和社区的过程中，形成了“儿童友好型度”的四大标准：可达性、安全性、舒适性和多功能性。国外关于儿童友好的研究由关注儿童的物质需求，逐步深入到关注儿童的基本权利以及儿童的精神需求，相关的实践项目也在荷兰、日本、德国、英国等城市开展，提出了例如步行巴士、生活庭院、儿童出行路径等方案。
3.国内从儿童友好角度分析社区公共空间的研究起步较晚，目前相关研究主要集中在以下几个方面：首先构建儿童友好型社区评价体系，确定了可达性、安全性、舒适性、趣味性等主要评价指标；其次从儿童的行为模式和心理特征解析儿童对空间的诉求，并提出优化策略；还有通过儿童通学路径、社区出行路径、活动场地景观设计等方面对儿童安全性进行深入研究。另外关于儿童友好型社区的实践项目在深圳、上海、南京、长沙等城市逐步开展并取得一定成效。现有研究已经通过对儿童群体的特殊需求、儿童安全性的影响因素诠释了儿童友好型社区的理念，但从空间结构出发对儿童安全性展开讨论的研究较少，且缺乏一定的量化分析。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
5.一种基于空间句法的儿童友好型社区安全性评估方法，其包括以下步骤：
6.s1、选择小区，制作针对小区内的成人以及儿童制作调查问卷；
7.s2、利用系统聚类对场地周围道路的整合度平均值进行分析，通过数值高低对场地进行分类；
8.s3、通过人们的视线渗透和运动路线建立轴线模型；
9.s4、通过整合度分析、深度值分析、可理解度分析、选择度分析以及视域模型对小区内的场地安全、出行安全以及社会安全进行分析。
10.作为优选，整合度分析包括以下步骤：
11.z1、选取rn全局整合度、r3局部整合度和r5局部整合度对应人车混行、儿童步行以及成年人步行进行轴线模型计算，
12.z2、通过系统聚类法对场地进行合理分类。
13.作为优选，深度值分析包括以下步骤：
14.g1、调查儿童上下学活动范围；
15.g2、绘制深度图得到儿童上下学活动范围图示；
16.g3、与全局整合度、停车空间位置分布对比。
17.作为优选，可理解度分析包括以下步骤：
18.h1、对连接度和整合度进行关联性分析得出可理解度r2数值，其数值变化范围通常在0-1之间；
19.h2、选取r3整合度从儿童适宜步行活动范围计算对空间的识别程度。
20.作为优选，选择度分析为选择300m、500m和全局尺度作为实验半径，利用米制距离参数对其进行模拟。
21.作为优选，视域模型包括以下步骤：
22.l1、度量每个点之间的重叠程度和拓扑连接关系；
23.l2、描述空间内部的可视性等特征；
24.l3、利用颜色的冷暖表示可视数值大小、视域可见范围和空间的深度；
25.l4、根据儿童步长利用格网对空间系统进行分割，并利用参数对各个活动场地内部可视性进行解析。
26.本发明通过问卷调研和实地走访结合句法模型量化分析，能够从场地安全、行车安全以及社会安全三个方面对小区进行评估对实验发现，从而能够提出较为全面、细致的改善策略。使得儿童户外活动的安全性又可以促进邻里交流，提升整体空间的共享性和活力。
附图说明
27.图1为实施例1的中空间句法参数及含义图。
28.图2为实施例1的中宁夏回族自治区银川市湖畔嘉苑结构图。
29.图3为实施例1的中儿童年龄与场地选择影响因素分析图。
30.图4为实施1中的家长年龄结构及对场地安全性评价图。
31.图5为实施1中的停车场布置对儿童出行安全影响分析图。
32.图6为实施1中的受访儿童对标识系统评价趋势图。
33.图7为实施1中的整合度r3integration[hh]r3图。
[0034]
图8为实施1中的整合度r3组构核心图。
[0035]
图9为实施例1中的整合度r5integration[hh]r5图。
[0036]
图10为实施例1中的整合度r5组构核心图。
[0037]
图11为实施例1中的整合度rn integration[hh]rn图。
[0038]
图12为实施例1中的整合度rn组构核心图。
[0039]
图13为实施例1中的整合度r3平均值箱线图。
[0040]
图14为实施例1中的整合度r5平均值箱线图。
[0041]
图15为实施例1中的整合度rn平均值箱线图。
[0042]
图16为实施例1中的儿童上下学活动范围图。
[0043]
图17为实施例1中的全局可理解度分析图。
[0044]
图18为实施例1中的局部可理解度分析图。
[0045]
图19为实施例1中的t1024 choice分析图。
[0046]
图20为实施例1中的t1024 choice r300 metric分析图。
[0047]
图21为实施例1中的t1024 choice r500metric分析图。
[0048]
图22为实施例1中的视域模型图。
具体实施方式
[0049]
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
[0050]
实施例1
[0051]
空间句法通过“组构”和其关系图解来解释空间的相互作用，在此基础上衍生出一系列参数指标，从拓扑学角度量化描述空间形态的内部关系。调查过程中从居民可达性与可视性的两个角度，选取与住区关联性较高的相关参数(如图1所示)对住区空间特征进行研究，探讨空间因素对儿童安全性的影响。
[0052]
spss系统聚类分析
[0053]
聚类分析方法是人们在分类认知过程中引入数学思维而形成的一种方法，其分析目的是根据某种相似度度量对数据集进行划分，将没有类别的数据样本划分成若干个不同的子集，这样的一个子集称为簇，一般要求簇内差异最小化，簇间差异最大化，这样便可以生成理想的分类结果。系统聚类法的基本思想是按照距离远近，将距离相差较小的变量先聚成类，距离相差较大的变量后聚成类，直到每个变量都归入合适的类中。在实验过程中，利用系统聚类对场地周围道路的整合度平均值进行分析，从而通过数值高低对场地进行合理分类。
[0054]
本实施例中选取宁夏回族自治区银川市湖畔嘉苑为实验对象，该生活圈由满城南街、长城中路、黄河东路以及灵芝巷围合而成(该小区结构图如图2所示)，内部支路承载部分城市交通流量，会对儿童出行安全带来影响；生活圈内部及周边有多所中小学，涵盖各年龄阶段的儿童保证使用儿童基数；商业设施和其他配套设施充足，满足儿童与其他人群的生活及精神需求；每个五分钟生活圈内提供足够室外活动场地，其位置分布可保证调研对象在生活圈内分布的随机性。
[0055]
为了深入了解空间结构对儿童安全性的影响，通过分发问卷对该生活圈内的儿童以及家长进行调研，获取居民对户外活动空间安全性的认可程度和评价。其中有效家长问卷100份，儿童问卷50份，通过问卷分析及实地调研发现存在以下问题：
[0056]
(1)居民对住区户外活动场地安全性评价较低，降低儿童使用户外活动空间的可能性
[0057]
通过调研可知，本次受访家长年龄在30-40岁的占比为54.02％，他们对空间环境影响儿童安全性的因素有自我感知和判断。居住区内处于9-12岁的儿童数量较多约占儿童总人口的33.33％，该年龄段儿童对事物具有强烈好奇心理，已经具备独立在户外玩耍的能力但缺乏对危险因素的感知。各年龄阶段的儿童都将安全性视为选择活动场地的主要因素(如图3所示)，且小区内广场、绿地和存在娱乐设施的空间是他们的首选场地，然而这些活动空间存在多种危险因素，例如游玩路线设置不合理、存在空间死角、玩耍的空间比较偏远等，因而降低儿童使用户外活动空间的可能性。基于上述原因，受访家长对儿童活动空间的位置分布安全性认可度较低(如图4所示)，所以对其位置分布影响儿童安全性展开相关调查是十分必要的。
[0058]
(2)车辆和停车场的布置对其出行构成较大威胁
[0059]
生活圈内部支路承载了大量的城市交通流量，且大部分儿童采用步行的方式上下学或进行其他活动，所以受访儿童和家长认为儿童出行安全系数处于中等水平，来往车辆和停车场的布置对儿童出行构成较大威胁(如图4所示)。由于两类人群对出行安全方面评价较低，所以针对儿童出行安全的分析和提升是至关重要的环节。
[0060]
(3)自然监控及人为监管力度不够
[0061]
走访和调研发现，各类活动场地存在空间死角且与警卫室距离较远，所以不具备良好的人为监管能力；其次受访家长对活动场地内部的可视性评价不高，内部构筑物的遮挡导致他们不能及时获悉儿童活动过程。因其周围不具备较好的自然监视能力和人为监管措施，降低了儿童心理安全感，在一定程度上阻碍儿童对户外空间的使用，应通过分析找寻改善措施。
[0062]
(4)住区标识系统不完善
[0063]
通过实地走访以及问卷调研可知，住区内标识系统对儿童安全性的影响也受到了家长们的关注，由于每个五分钟生活圈有着不同的空间结构，所以儿童不能凭借对熟悉环境的感知去识别陌生的环境空间网络，从而需要合理完善的标识系统对其进行引导。由图6可知年龄在3-6岁的儿童受住区标识系统影响较大，且只有7％的儿童认为该生活圈的标识系统较完善。虽然随着儿童年龄的增长，住区标识系统对儿童安全性的影响逐渐降低，但受访儿童和家长都认为住区内标识系统完善程度一般，在空间转换的地方容易丢失信息，会增加在住区迷路等风险。
[0064]
3银川市湖畔嘉苑生活圈空间句法分析
[0065]
3.1轴线模型
[0066]
轴线模型是采用直线表达人们的视觉感知和运动状态，而在生活中可以通过人们的视线渗透和运动路线对儿童的活动进行自然监控，防止其发生各种危险。量化模型与现实生活存在耦合关系，所以利用轴线分析探讨场地是否受到良好的自然监控是可行的分析方法。
[0067]
3.1.1场地安全
[0068]
①
整合度分析
[0069]
整合度是轴线模型中衡量空间可达性的重要指标，选取rn全局整合度、r3 局部整合度和r5局部整合度对应人车混行、儿童步行以及成年人步行进行轴线模型计算，并利用系统聚类法对场地进行合理分类，从而得出以下结论：
[0070]
将各活动空间场地分布与轴线整合度、组构核心图示叠加，可考查可达性与场地安全的关系。从图7-12可知当五分钟生活圈内部道路形式呈网格状且空间较为均质时，其整合度高，可达性强，能够对场地内部的各类危险因素起到良好的抑制作用，如活动场地1
‑①
、1
‑②
及3
‑①
；当生活圈面积较大且内部道路呈环形布置如10
‑①
，或当活动场地位于生活圈端部时如活动场地6
‑①
和7
‑ꢀ①
，其整合度较低，可达性较弱从而不能获得良好的自然监督效果，应重点关注此类活动场地中的危险因素预防。此外随着拓扑区域的范围增大，各场地附近的道路整合度逐渐降低，其可达性也逐渐降低，成年人活动范围不能很好覆盖儿童活动区域，场地附近的道路缺少人流的停驻、聚集等活动，儿童的依赖行为不能得到满足从而降低了儿童的心理安全感。
[0071]
通过独立样本非参数检验对整合度数据进行分析，绘制不同拓扑半径下的箱线图(如图13-15所示)，反映其整合度数值分布范围和均值。当拓扑半径为 r3和r5时，组间数据离散程度较高能够初步判定各个场地安全系数高低，当拓扑半径为rn时，组间数据离散程度较低且由于实际物质环境的原因，不具备判定场地安全程度的的条件。随后利用spss系统聚类分析法对r3、r5拓扑半径下的平均值进行安全程度分类，预设四个聚类：优秀、良好、一般和差，分别用数字1，2，3，4代替。从表2-3可知在拓扑半径为r3、r5时，场地1
‑①
、 1
‑②
和3
‑①
因其数值较大且簇间差异较小，可将其归为安全性优秀一类；场地 6
‑①
、7
‑①
和10
‑①
因其数值较小，将其归为安全性一般和较差分类内。整合度分析和spss数据处理显示，空间结构对场地安全性有深层次的影响。
[0072][0073]
3.1.2出行安全
[0074]
①
深度值分析
[0075]
从五分钟生活圈内部出行安全方面来看，其内部不提供停车空间因而不会有大量车辆进出，且活动场地所处位置不会受到车辆出入的影响，较好的满足了儿童在五分钟生活圈内部活动时的出行安全。从整体空间的出行安全来看，实地走访发现生活圈内配备多个地下停车场以及地上停车空间，但其出入口毗邻内部支路且没有缓冲空间，且大量车辆停放在街道空间，导致出现交通拥挤和车流量较大的问题。此外以十五分钟生活圈内部两所幼儿园和一所小学的主要出入口为节点，绘制深度图得到儿童上下学活动范围图示(如图16所示)并与全局整合度、停车空间位置分布对比，发现儿童活动范围与车辆流线存在严重交叉，所以在十五分钟生活圈内部行驶的车辆对上下学儿童的出行安全带来较大威胁。
[0076]
②
可理解度分析
[0077]
对连接度和整合度进行关联性分析得出可理解度r2数值，其数值变化范围通常在0-1之间，当r2《0.3时二者不相关；0.3＜r2＜0.5时具有弱关联；0.5 ＜r2＜0.7是关联性较强，当r2》0.7时具有强关联。在选取rn计算全局可理解度的基础上，选取r3整合度从儿童适宜步行活动范围计算对空间的识别程度。图11反映出其全局可理解度r2为0.122487＜0.5，两者相关性较差说明整体空间可达性、渗透性以及可识别性较差，因为每个五分钟生活圈的空间结构和道路形式不同，所以儿童不能通过局部空间的视觉信息去识别和把控整体空间结构，增加了儿童在整个空间系统迷路、走失等风险；图18中局部可理解度r2为0.636221，两者关联性较强，因每个五分钟生活圈内部空间结构和道路形式较为统一，所以儿童对其附近的空间把控能力更强，在该类空间活动时能够提升他们的心理安全感。
[0078]
3.1.3社会安全
[0079]
①
可理解度分析
[0080]
生活圈的可理解度表达其吸引人群的潜力，人们在该空间停留、聚集、交往的可能性越高，该空间的自然监视效果越好从而其安全性越好。通过全局散点图及r2数值可推断出十五分钟生活圈的空间系统使用率较低，户外活动的行人较少且分布不均匀，对于探索力和好奇心较强的儿童来说不能形成良好的自然监控效果，降低了整体空间系统的安全性；而局部散点图和r2数值表达出各个五分钟生活圈空间系统的使用率较高，出行、聚集和交流的人较多，能够形成良好的自然监控作用，提升该类空间对儿童而言的安全感。
[0081]
②
选择度分析
[0082]
选择度是描述空间被使用和被选择的潜力，空间的选择度值越高说明其承载的活动类型越多，吸引儿童和成年人聚集、交流的可能性就更高，借用自然监控的潜力和街道眼的特征对儿童危险行为的发生进行抑制的可能性就越大。选择300m、500m和全局尺度作为实验半径，利用米制距离参数对其进行模拟。
[0083]
图20表明当以300m为活动半径时，活动场地1
‑①
、1
‑②
、2
‑①
和3
‑①
位于选择度较高的道路附近，很好利用了社会监控的属性；其他活动场地都离选择度较高的道路有一定距离，不能利用居民自发性的聚集行为监视活动空间；当以500m为活动半径时(图21所示)，活动场地1
‑①
、1
‑②
和3
‑①
四周道路选择都较高，为其提供了良好的自然监控效果，而其他活动场地距选择度高的道路较远，不能合理利用人流的自然监控潜力；当以全局为活动半径时(如图 19所示)主要承载居民活动的为生活圈内部支路，活动场地距离该类空间较远不能受到良好的自然监督，且这类支路还承担部分城市交通为儿童步行和活动带来较大风险。
[0084]
3.2视域模型
[0085]
视域分析通过度量每个点之间的重叠程度和拓扑连接关系，描述空间内部的可视性等特征。图示利用颜色的冷暖表示可视数值大小、视域可见范围和空间的深度。场地内部的视觉通透性对儿童的安全感知也存在一定影响，根据儿童步长利用格网对空间系统进行分割，并利用参数对各个活动场地内部可视性进行解析。
[0086]
3.2.1场地安全
[0087]
图22-a为视线可达性分析图，反映生活圈内部空间的可视性特征。从场地分布位置与视域整合度叠加图来看，活动场地10
‑①
内部可视性最好，在其中活动时不受到内部构筑物等因素的限制，良好的视线渗透性能够在一定程度上保证儿童远离危险因素，该分析结果与实地走访结果相近，10
‑①
场地作为该生活圈内主要的户外活动空间，内部无构筑物、建筑小品等遮挡，空间的开敞程度较高从而居民在该场地活动的意愿较高，该场地承载了此生活圈内的大部分活动因而整体空间活力较高、安全性较好。而其他活动场地不仅受到周围建筑物遮挡，而且场地内部不具备良好的可视性使得自然监督效果较差。
[0088]
视域聚集系数分析图(图22-b)表达公共空间私密与开放程度，颜色越暖视域聚集系数越高，表明该空间受到周围建筑物的遮挡、约束就越强，不易被发现从而拥有较好私密性；反之则该空间受到的限制较弱，容易被他人感知开放性越强。同时儿童在环境中进行活动时有较强的依赖心理，不仅是对设施的依赖，而且是对熟悉的人群依赖性，所以作为儿童活动的场地应布置在开放程度较强的地方，保证儿童在其中玩耍时能够很好的被他人感知
从而满足儿童进行环境活动时的依赖心理，满足其相应的安全感。图中显示场地1
‑①
、2
‑①
、3
‑ꢀ①
、4
‑①
、5
‑①
和10
‑①
具有较好的开放性，可以确保他人对在其中活动的儿童有一定感知；其他六个活动场地私密性较强，这类空间不能保证儿童对周围事物和人群的感知，其依赖心理不能得到满足从而降低活动时的安全感，且这类空间存在着较多空间死角为社会监管带来难度。
[0089]
3.2.2出行安全
[0090]
图22-c为视域控制度分析图，控制值越高表示该节点对其相连空间的控制力越强，在这些节点中更容易观察到其他节点，从而提高安全性。十二个活动场地控制度的数值集中在1-1.5之间且图示颜色较暖，表明这类空间相对于其他空间来说控制性较强，能对其他空间有一定的监督和观察作用，此类空间承载了大量的居民活动类型从而具有较高的空间活力，在此类活动场地活动的儿童能够受到空间活力的影响，在一定程度上降低霸凌等危险事件发生的可能性。
[0091]
此外在视域分析图的基础上还进行代理机器人模拟(图22-d)，将可以模仿人行为习惯的机器人放置在被格网分割的空间之中，在一段时间后可根据机器人行走路线判断人流在空间中的运动状况。图示表明了机器人更愿意前往视域整合度较高的公共空间，但只有场地10
‑①
内有大量模拟人流聚集，可提供较好的人流自然监控的效果，这与笔者实地调研的情况相符。其他活动场地虽具有一定模拟人流探索，但人流聚集量不够提供有效的自然监控。
[0092]
4生活圈户外儿童活动空间安全感提升策略
[0093]
4.1场地安全
[0094]
(1)提高周边道路的可达性，保证其对活动空间的自然监控效果。通过软件模拟和数据分析发现道路的整合度越高其可达性就越好，人们选择附近空间节点展开社会活动的可能性就越高，场地所提供的安全性就越高，该量化分析与实地走访的社会现状具有耦合性。儿童活动场地布置在可达性较高的道路附近，可利用周边的人流监视对场地形成自然监视，提升儿童心理安全感。
[0095]
(2)改善场地内部的可视性，确保内部人流视线的渗透监控潜力。当儿童在场地内部进行玩耍时会对家长和熟悉人群产生较大的依赖心理，所以场地内部是否有阻挡其视线的设施等成为衡量该场地安全性的因素之一。通过视域分析以及实地走访发现，当场地内部无较多障碍物遮挡时，内部活动居民视线渗透可以形成有效的监控网络，保证儿童身心不会受到伤害从儿童提升他们的安全感。
[0096]
4.2出行安全
[0097]
(1)合理规划路网结构，保证儿童活动范围人车分行。通过软件模拟发现当考虑生活圈整体空间系统的整合度及可达性时，儿童的活动路线及范围与车辆行驶路线出现严重交叉。为保障生活圈内儿童的出行安全，若空间必须承载大量车流量时需选择人车分行的流线形式，必要时可采用人为疏导的作用保障儿童的出行安全。
[0098]
(2)细化完善标识系统，提升住区空间结构可理解度。可理解度很好描述了生活圈物质环境的可识别性，当生活圈内部有多个空间结构不同的小型生活圈时，儿童不能通过熟悉的环境空间特征去推断整体空间结构，会增加在空间系统中迷路等风险。所以可在空间信息发生转换的节点合理布置标识系统，增强儿童对空间的把握能力。利用标识系统安
抚儿童不安的情绪，提升空间系统的安全感。
[0099]
4.3社会安全
[0100]
(1)完善自然监控效果，提升儿童活动感知。自然监控是社会安全的重要组成部分，通过提升道路空间的可达性和场地内部的可视性，可以提高儿童在活动场地玩耍时被感知的可能性，从而形成有效的自然监控效果。
[0101]
(2)合理布置警卫监控，弥补自然监控缺失。自然监控虽然能够激发良好的空间活力和邻里交往潜力，但也会出现一定数量的空间死角，所以需要布置合理的警卫室和电子监控弥补相应缺失，从而强化社区监管力度。
[0102]
本实施例通过对银川市湖畔嘉苑生活圈为实验对象，通过问卷调研和实地走访结合句法模型量化分析，能够从场地安全、行车安全以及社会安全三个方面对小区进行评估对实验发现，从而能够提出较为全面、细致的改善策略。使得儿童户外活动的安全性又可以促进邻里交流，提升整体空间的共享性和活力。
[0103]
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。