城市开放空间景观触媒效应量化评价研究——以重庆市为例
摘 要：开放空间是城市更新的重要抓手，既提供复合功能、产生综合价值，又促进公众参与，带动周围环境持续自主更新，从而产生事半功倍的改造提质效果。为充分发挥这项优势，引入城市触媒理论，使用多源数据和多种方法，从动力、空间和时间维度建立量化评价体系，对全面反映综合价值和外部效应的城市开放空间景观触媒效应开展实时、跨尺度、可持续的评价研究，并以重庆市为例进行实证分析。结果表明，该评价体系从发展动力、实质性成效和可持续潜力等角度综合揭示不同尺度下开放空间的现状建设水平和未来发展痛点，其应用可为以开放空间为架构的城市更新模式提供决策依据。
在过往的城市更新实践中，由景观元素构成的开放空间相比建筑实体具有成本低、收效快、受益广和改造难度小的显著优势，开放空间的综合价值属性使其产生超越自身空间范围的巨大外部效应[1-2]。随着存量优化主导的城市发展模式对决策依据的科学性提出新的要求，需要全面、实时、跨尺度、可持续地评价现状开放空间的综合绩效，让以开放空间为抓手的城市更新工作成效最大化[3]。
当前，对开放空间的综合价值、外部效应和未来发展趋势的整合评价研究还十分匮乏。在宏观层面，现有评价体系大多以建立理想模式为目标，缺少综合的研究视角，如景观格局构建[4]、生态系统服务评价[5]、可达性水平评价[6]，以及优化传统的规划控制指标[7-8]等。在微观层面则侧重于社会效益的使用后评价方法[9]，也包括从健康影响因素[10]、人群需求调查[11]、出行意愿影响因子[12]、物理环境舒适度[13]等更加精细化的方向开展研究。也有基于信息技术和多源数据的评价研究，虽然具有实时和跨尺度特征，但缺少综合性目标和对未来发展的预判[14]。
基于城市触媒理论，以触媒成效审视开放空间的综合绩效具有兼顾多元价值、外部效应和过程性特征的显著优势[2]。城市触媒理论指出，实现城市理想需经历适度且渐进的过程，由一系列有限且可及的目标相互刺激、协调而实现[15]46-47。类似于化学反应中的催化剂，当一个新的开放空间或经修改的开放空间元素作为触媒被引入城市空间后，能够持续修改或激发其他相关元素不断发展，表现为相邻空间中多种项目陆续开展，经循环累积，最终促使整个片区或城市发生好的变革[16-17]。因此，开放空间的触媒成效包括自身及相邻城市空间发生的实质性变化和继续发生变化的潜力，以其表征开放空间的综合绩效具有全面和可持续的特征。
本文将由景观元素组成的开放空间发生触媒反应所产生的综合效益称作景观触媒效应，它是开放空间的复合功能和外部效应作用于自身及相邻城市空间的综合成效。分析景观触媒的作用过程可知：1)激活和促进开放空间景观触媒反应的动力源自聚集和流动的社会活动[18]152-160[19]；2)经时间的推移，累积于空间之上则形成空间的特质属性，它由开放空间的生态、文化、意象等核心价值决定[20-22]；3)景观触媒效应能否维持或继续发展主要由开放空间及周围环境与设施的使用者和供应者是否认同并决心参与该反应来决定[23]。综上，开放空间的景观触媒效应存在3个维度的表征，分别是动力维度上反映社会活动分布情况的活性表征，空间维度上反映开放空间核心价值实质性影响的特性表征，以及时间维度上反映触媒反应参与者意愿的惯性表征。
目前，国内外的相关研究大致分为2类：
1)基础理论方向，包括理论框架、概念特征、方法途径和表现形式等[15]44-73[24-25]；2)设计应用方向，将城市触媒作为指导老旧城区、历史街区、工业遗产等具体项目的规划设计思想以探寻设计策略，不曾开展系统性量化研究[26-28]。目前，只有陈旸等针对城市综合体的触媒性提出了活性、修改性和选择引导性3个评价指标，但并未提出计算方法[29]。如今，飞速发展的信息技术为景观触媒效应的量化研究提供了更加丰富的数据与技术支持，并进一步满足了实时性和跨尺度的评价要求。因此，本文使用多源数据和多种方法，从动力、空间和时间维度建立开放空间景观触媒效应的评价体系，并在重庆市选取研究区开展实证分析，以期通过全面、实时、跨尺度且面向未来的绩效评估，揭示开放空间的综合服务水平和未来发展痛点，从而为以开放空间为架构的城市更新途径提供决策依据。
1 研究范围和数据
1.1 研究范围
景观触媒作用的成效深受城市开放空间的特质性特征和结构性特征影响。特质性越强，激活触媒反应的潜力越大；结构性越突出，越有利于触媒效应的快速扩展。重庆作为典型的山地城市，其山环水抱的先天地理环境优势使城市开放空间普遍满足特质性与结构性要求，无论对于现状自发形成的触媒成效，还是未来经干预达到的触媒优化效果都十分有利，因此作为实证案例颇具代表性。进一步结合数据量及可对比性等要求，选取中心城区中社会经济水平更高、发展方向更具特色的渝中区、沙坪坝区和南岸区的核心区域作为研究区域，共辖34个镇街、253个社区(图1)。
1.2 数据来源
本研究使用了4种类型的数据(表1)。
1)图件数据包括建设用地、河流水系、交通系统和绿地系统等现状及规划图纸数据，经必要的矢量化处理后，用于提取开放空间建立数据库。
2)遥感数据作为开放空间数据库的校核依据被收集用于提取水体和植被。
3)调查数据包括用于评价模型指标判断矩阵和惯性表征测算的德尔菲法调查数据、用于POI数据标准化处理的随机抽样调查数据，以及用于测算惯性表征的分层抽样调查数据。
4)开源数据包括用于评价的社交网站POI数据和用于建立数据库的地图及其POI数据。
1.3 建立研究区域开放空间数据库
由于开放空间的功能类型对景观触媒效应的影响极大，因此依据由功能属性主导形成的现行用地分类标准并加以延展，建立起以中心区(COS)、公园绿地(G1)、防护绿地(G2)、广场绿地(G3)、其他绿地(E1)、水域(E2)、交通枢 纽(Sp)、轨道站点(St)、公交站点(Sb)和道路系统(Sr)10个开放空间类型为框架的研究区域开放空间GIS数据库(图2)。
2 研究方法
2.1 AHP评价体系的建立
运用层次分析法，根据动力、空间和时间 3个维度的效应表征建立开放空间景观触媒效应评价体系(图3)。采用德尔菲法，邮件咨询30位具有风景园林规划设计、城乡规划及城市设计背景的执业设计师和学者以建立评价指标的权重矩阵，统计结果如表2所示。
根据AHP评价体系，以社区单元为单位计算活性、特性和惯性等准则层因子及景观触媒效应，公式如下：式中，Yi、X1i、X2i、X3i依次代表社区单元i的景观触媒效应、活性、特性和惯性因子；X11j、X12j、X21j和X22j是开放空间j的活性和特性的指标层因子；X31k和Ik分别是开放空间类型k的使用者满意度和供需匹配度；w1、w2和w3是准则层因子的权重；w11、w12、w21、w22、w31和w32是指标层因子的权重；ni是与社区单元i存在从属关系的开放空间的数量；Sij是开放空间j位于社区单元i中的面积；Si是社区单元i的面积；Sj是开放空间j的面积；Ski是社区单元i中所有k类型开放空间的面积总和。
2.2 动力维度的活性表征评价方法
就开放空间而言，活性指其为社会经济发展所储备的强劲势能，即所有物质、能源、信息进行汇聚与发散的趋势。其本质上是空间和功能的复合，直接表现为活动与资本的汇集[18]143-151。
2.2.1 使用者聚集度
用开放空间的使用者聚集度表征活动的空间汇集情况。考虑到数据的时效性、可靠性和获取途径，采用在该领域相对成熟且公开的百度地图热力图数据进行计算，它是基于移动信令数据统计得到的瞬时人群分布情况[30]。
计算方法如下：
1)根据户外活动的时段分布特征①，运用Android Studio(v2020.3.1)安卓模拟器，跟踪截取2020年11月每天16：00的百度地图热力图；
2)区分工作日与节假日，以及是否适宜外出的天气，筛选出28张热力图②数据； 3)基于Arc GIS平台进行矢量化处理，等权叠加后统计出开放空间的使用者聚集度。
2.2.2 供应者聚集度
用开放空间的供应者聚集度表征资本的空间汇集情况。本文采用的是大众点评网的商户及点评POI数据，前者可直接体现资本的空间密度，后者可以反映资本的质量和经营情况。
计算方法如下：
1)运用Python工具爬取大众点评网上14类商户的前50页信息，共获得 26 154条商户记录，以及2 825 967条点评数据；
2)为避免不同类型商户点评数据之间存在的量级差异导致信息流失，需根据对城市空间活力的影响作用程度为每个商户类型赋予权重值，即通过发放问卷对开放空间使用者进行随机调查；
3)基于Arc GIS平台，以200m为搜索半径对商户数据和点评数据进行核密度分析，继而提取开放空间的供应者聚集度。
2.3 空间维度的特性表征评价方法
空间特性由引领景观触媒反应的开放空间的核心价值决定。景观触媒效应所产生的渐进式实质性改变，就城市空间的意象而言，表现为景观主题性，即围绕同一核心价值形成的具有相同元素、相近风格和相似场景的整体性景观意象；就城市空间的功能而言，表现为设施关联性，即聚集的服务设施具有相似或互补的关联关系。
空间特性存在于具体范围之中，是以开放空间为中心形成的景观触媒效应辐射区域，其划定方法如图4所示。
2.3.1 景观主题性
随着移动互联网的发展，游客在社交平台上发表的点评、游记等网络文本成为形象研究的重要数据来源[31]。采用内容分析法对后羿采集器抓取的马蜂窝网站景点及点评数据进行分词与词频分析，选取高值集中度和高频词均值来计算景观主题性。
计算方法如下：
1)使用ROSTCM(v6.0)软件对爬取的96个景点及4 747条点评数据进行词频分析，初步筛选各景点点评中前50个有意义的高频词汇及频次；
2)在Arc GIS平台中，根据景观触媒效应的辐射范围关联对应的开放空间，以开放空间为基准提取排名前50的点评高频词及频次；
3)计算开放空间的高值集中度和高频词均值，二者分别从开放空间个体内部和个体之间反映景观主题性，二者值越大，主题性越鲜明，如公式(5)和(6)所示；
4)根据表2所示的指标权重，计算开放空间的景观主题性。
式中，
Ch为开放空间的高值集中度；Mh为开放空间的高频词均值；Q3为较大四分位数；n为提取的高频词数量；将提取的50个高频词根据词频由低到高排列，Xi和Xj分别为第i个和第j个高频词的频数。
2.3.2 设施关联性
设施关联性反映一定空间范围内服务设施在以经济外部性形成的商业微区位上的空间关联关系[32]。按照同类商品和互补商品将服务设施关联性划分为专业性关联和综合性关联2种类型。采用大众点评网商户POI数据，运用描述性分析测算设施关联性指标。
计算方法如下：
1)在Arc GIS平台上，将商户的POI数据按照辐射范围连接到相应的开放空间，并统计数量；
2)使用关联商户数量占该类型商户数量的比例进行标准化处理；
3)计算开放空间的综合性关联度和专业性关联度，其中，综合性关联度由描述数据离散程度的标准差来反映，商户的类型和数量越多，标准差越大，互补关系越紧密，服务设施的综合性关联程度也就越高，专业性关联度则由最大值与次最大值的比值反映，比值越大，存在主导商户类型的可能性越高且地位越突出，服务设施的专业性关联程度越高；
4)根据表2所示的指标权重，计算开放空间的设施关联性。
2.4 时间维度的惯性表征评价方法
惯性表征反映景观触媒效应持续发挥影响力从而长效推动相关元素向共同目标更新的性质。它源自社会公众“自下而上”参与触媒反应的共同意识，由现状使用满意度和未来供需匹配度衡量。
考虑到惯性表征在开放空间类型之间的差异显著大于同一类型中的个体差异，先以类型为单位开展使用者满意度和供应者认知度调查，计算每个类型的满意度得分和供需匹配度，再以社区为单位计算惯性值(图5)。
2.4.1 使用者满意度
游客满意度是一种以游客为主体评价旅游目的地体验质量的方法，反映游客对目的地的期望和到目的地后的实际感知对比产生的愉悦或失望的体验结果。依据张帆等[34]和石坚韧等[35]对使用者意愿中观层面的调查研究成果，制定包含11项主观评价要素的问卷进行使用者满意度调查(表3)。
计算方法如下：1)按照数据库的分类架构对开放空间开展使用者满意度问卷调查，即以活性统计结果为依据，分层抽取开放空间样本，定点发放问卷，每个开放空间类型各发放问卷50份，共回收有效问卷486份；2)通过信度和效度检验后，计算不同开放空间类型的使用者满意度得分；3)采用Spearman等级相关分析法分类分析各因子相关性，据此进行逐步线性回归分析，找出在统计学意义上与“满意度”密切相关的因子及其系数。
2.4.2 供需匹配度
供需匹配程度受2个因素影响：使用者的满意程度和供应者对此的认知程度。二者分别代表使用者和供应者对引发景观触媒效应的开放空间的核心价值判断，匹配度越高，说明供需关系越好，景观触媒效应未来持续发展的稳定性越强；反之则说明供需关系失衡，未来维持发展的可能性小。
计算方法如下：
1)以分层抽样法和专家调查法开展供应者认知度调查，包括向商户经营者发放350份抽样问卷(回收有效问卷333份)，以及邀请30位专家进行网函调查；
2)对回收数据进行频数分析和描述统计，汇总提取不同开放空间类型的认知度重要因子及其系数；
3)对比满意度回归模型因子及其系数，根据公式(7)计算各开放空间类型的供需匹配度。
式中，Ii为i类型开放空间的供需匹配度；ni为i类型开放空间的满意度因子和认知度因子重合的数量；Sij和Aij分别代表i类型开放空间第j个重合因子的满意度系数和认知度系数。
3 评价结果
3.1 活性的空间分布特征
如图6所示，使用者聚集度高的区域主要是城市商圈和社区中心，也包括交通繁忙的主要道路和立交。供应者聚集度的高热区域分布于城市商圈一带；次热区是一些片区的商业、商务中心，也有个别较大的社区中心；热区主要为社区的商业中心。以使用者聚集度为x轴，以供应者聚集度为y轴，将(4，3)作为原点，绘制开放空间活性因子散点图。开放空间大多分布在第四象限，即使用者聚集度高而供应者聚集度低；其次是第三象限，使用者和供应者都比较少；只有少数开放空间落在第一象限，反映使用者和供应者之间维系着良好的供需关系，主要包括3个城市商圈内的广场、道路和站点设施；没有开放空间出现在第二象限，也就是基本不存在供应者多而使用者少的情况，这反映出开放空间的景观触媒效应仍具有广阔的发展空间。
3.2 景观主题性和设施关联性的表现
如图7所示，表现如下。
1)景观主题性评价中，由于大量开放空间因缺少评价数据而获得“0”值，非“0”值则被判定为异常值，于是除水域类在长江和嘉陵江的极高异常值影响下出现断层式分布特征外，其他类型的异常值分布都比较集中。比较平均值和中位数，仅中心区类的平均值小于中位数，说明此类开放空间大都具有突出的景观主题；交通枢纽、公园绿地、轨道站点和广场绿地类虽然总体上主题性不够鲜明，但也有部分表现不错，能为同类型其他开放空间提供借鉴；余下5类开放空间以提供基本的使用功能为目标，鲜少刻意追求文化与美学价值。
2)由于开放空间的区位优势越显著，服务设施类型和数量越丰富，所以处于繁华地段的中心区、广场绿地和轨道站点类开放空间的综合性较其他类型更高，而公园绿地、防护绿地、道路系统、公交站点和其他绿地等开放空间的综合性较低；交通枢纽和水域类开放空间存在个别综合性较高的特例，如沙坪坝火车站、长江和嘉陵江等。
3)专业性强的开放空间的景观触媒效应辐射区内通常存在优势产业，如以家具建材批发和零售设施为主导的马家岩建材市场(专业性“0.154 179”)；但特殊情况下，地处偏僻的开放空间虽服务设施匮乏，更无优势产业，但其关联的大比重商户类型让专业性指标非正常升高，例如仅有1家宠物店和1家美发店的首创城广场(专业性“0.108 037”)。
于是，规划上关注覆盖率的公交站点和道路系统，以及远离城市中心的其他绿地和防护绿地类开放空间，多数时候呈现虚高的专业性；除长江、嘉陵江、清水溪和天地湖外，水域类开放空间鲜少毗邻服务设施，专业性低；轨道站点类和中心区类开放空间服务设施类型多且竞争激烈，专业性也很弱。
3.3 开放空间的供需匹配情况
如表4所示，使用者对公园绿地、中心区、其他绿地、水域和公交站点类开放空间的满意度较好，但对其他5类开放空间感到不满；轨道站点的供需匹配度最高，交通枢纽、广场绿地、水域、其他绿地和防护绿地次之，公园绿地类开放空间的供需匹配度最低。造成这种差异的原因如下。
1)一些开放空间类型已经普遍满足基本使用需求，供应者重视的“实用”价值不再是使用者的主要诉求。例如公园绿地类开放空间鲜少因生态、实用和丰富等方面的体验差异影响使用者对整体满意度的判断。
2)“艺术”因子所代表的“美的享受”和“哲学上的思考”开始得到使用者青睐，能在某种程度上填补其他方面的缺憾，于是不那么“便利”的轻轨站点空间会因为自然环境给予了美的享受而让使用者感到满足。
3)虽然使用者需求层次有所提高，但尚未达到对文化体验的深层追求，所以即便是在拥有独特山地质感的研究区域，使用者在对中心区、道路系统、交通枢纽和轨道站点等开放空间的评价中，仍缺少空间层次和地域特色方面的敏感度。
3.4 景观触媒效应的分布与发展
将社区单元的活性、特性、惯性和景观触媒效应等指标计算结果进行可视化处理(图8)。由图8可知：1)在作为重庆“母城”的渝中半岛区域内，开放空间的景观触媒效应发展最为成熟，这源于该区域深厚的历史文化底蕴和鲜明的山城地域特色，但也受地形限制而难以进一步强化；
2)与渝中半岛隔江相望的南岸滨江区域开放空间也形成了比较成熟的景观触媒效应，文化品牌和山水环境是其发展优势，但其他区域发展仍旧缓慢；3)沙坪坝区域的开放空间连续性较差，景观触媒效应发展分散而缓慢。
4 对策
4.1 从区域层面指明总体优化方向
采用自然断裂点法划分景观触媒效应的综合取值区间，分别对应景观触媒效应的发展前期、中期和后期3个阶段，并计算渝中、南岸和沙坪坝区域的景观触媒效应的平均值和中位数值(表5)。结果显示，渝中区域处于发展后期，开放空间的景观触媒效应发展比较成熟，后续优化重点应放在扩大活性优势、提高使用者满意度及优化供需关系上；南岸区域处于发展中期，开放空间的景观触媒效应发展稍显滞后，后续应着重挖掘开放空间的核心价值，打造区域的特色意象和服务产品；沙坪坝区域处于发展前期，开放空间的景观触媒效应发展最为缓慢，应通过在关键位置安排活动发生器以更多地触发景观触媒反应。
4.2 基于开放空间类型和个体提出优化思路
统计各开放空间类型的活性和特性均值，取中位数作为坐标原点(0.522 584，0.133 872)绘制散点图，4个象限分别对应景观触媒效应的4种发展特征(图9)。
位于第一象限的开放空间类型具有高活性和高特性的特征，适宜提炼出景观触媒范式，从而突破空间限制，引导其他开放空间激活景观触媒反应；位于第二象限的开放空间类型具有低活性和高特性的特征，需要利用特性优势，拓展服务产品类型，吸引更多使用者到访；位于第三象限的开放空间类型具有低活性和低特性的特征，需以周围潜在使用者为目标，重塑开放空间的复合功能，提高开放空间访问热度，激活景观触媒效应；位于第四象限的开放空间类型具有高活性和低特性的特征，需要合力塑造开放空间及其触媒效应辐射区域的主题性空间意象与服务设施，从而在提高现有到访者的再次访问意愿的同时，扩大景观触媒效应的范围。各开放空间类型的发展策略如表6所示。
位于第一象限的开放空间类型具有高活性和高特性的特征，适宜提炼出景观触媒范式，从而突破空间限制，引导其他开放空间激活景观触媒反应；位于第二象限的开放空间类型具有低活性和高特性的特征，需要利用特性优势，拓展服务产品类型，吸引更多使用者到访；位于第三象限的开放空间类型具有低活性和低特性的特征，需以周围潜在使用者为目标，重塑开放空间的复合功能，提高开放空间访问热度，激活景观触媒效应；位于第四象限的开放空间类型具有高活性和低特性的特征，需要合力塑造开放空间及其触媒效应辐射区域的主题性空间意象与服务设施，从而在提高现有到访者的再次访问意愿的同时，扩大景观触媒效应的范围。各开放空间类型的发展策略如表6所示。
4.3 为可持续发展营造良好信息环境
惯性表征是判断开放空间景观触媒效应的既有优势能否持续发展的重要依据。开放空间的使用者和供应者对核心价值的一致判断，能够驱动景观触媒效应形成长效作用。因此，要建立快速、高效、开放的信息交互共享平台，为开放空间发展景观触媒效应营建良好的信息共享环 境(图10)。该平台组织城市建设领域的专业技术人员建立中心交互空间，通过交互空间将信息分类处理，整理归纳为引导信息、控制信息和反馈信息，根据景观触媒效应的发展阶段，将对应信息定向传送给位于信息端的开放空间利益相关者，从而提高信息的对称性，激发多元利益主体参与开放空间建设和养护的能动性。
5 结论
1)由景观元素组成的开放空间凭借景观触媒效应能在城市更新中产生以一驭万的效果。本研究以开放空间为对象，使用多源数据，综合运用GIS空间技术、社会调查方法、内容分析方法和统计学方法，基于AHP模型从动力维度活性表征、空间维度特性表征和时间维度惯性表征探索构建景观触媒效应的量化评价体系，从而全面、实时、跨尺度、可持续地揭示开放空间的现状服务水平及未来发展的优势与症结所在，为以开放空间为架构的城市更新模式提供科学决策依据。此外，该评价体系也是一个开放性框架，能够持续吸纳更精准的数据和更科学的技术方法，从而不断提高评价结果的准确性。
2)本研究以重庆中心城区的3个片区核心区域为例进行实证分析。结果显示，在总体层面上，渝中区域、南岸区域和沙坪坝区域的开放空间景观触媒效应分别处于发展的后期、中期和前期，据此明确了不同区域分别侧重惯性、特性和活性的开放空间优化方向；在类型及个体层面上，根据活性和特性的4种组合情况，进一步确定开放空间的优化思路和优化策略。
此外，建立面向开放空间及景观触媒效应辐射区域所有利益相关者的信息交互共享平台，从而营造良好的信息环境和获取渠道，改善供需关系，维护长效作用机制。
