如何挖掘县级城市的地域特色？来自60个样本的空间形态差异研究
导语
本研究以位于中国不同气候区的县级城市为研究对象，以其居住街区空间形态为切入点，借助ArcGIS 10.2、SPSS 22与Origin 2021软件对60个代表性居住街区的空间形态以12个形态学指标进行主成分分析与相关性分析，借此判别、描述并解读了地域特征的时空差异。研究表明：1）样本街区的建设年代与中国住房制度改革的历史变迁存在一定协同性；2）不同气候区的县级城市居住街区空间形态存在差异，可借助五个表征因子进行描述；3）同一气候区的县级城市居住街区空间形态在不同时期存在差异，主要表现在三个形态学指标上，而不同气候区的县级城市居住街区空间形态在同一时期也存在显著差异，主要表现在三个形态学指标上；4）县级城市居住街区空间形态地域特征的时空差异与住房政策制度、气候条件、居住建筑布局方式、城市自身发展进程等因素有关。
县级城市居住街区空间形态地域特征的时空差异研究
——以庆城县、武安市、长兴县、连江县、金堂县为例
Research on the Spatial–Temporal Changes
of Regional Morphology of Residential Neighborhoods
in County-Level Cities of China:
Cases Studies on Qingcheng County, Wu'an City, Changxing County, Lianjiang County, and Jintang County
1. 研究背景
大规模的城市扩张与粗放式的城市开发致使城镇特色丢失、城市面貌雷同等问题接踵而至。相较于大城市，县级城市相对滞后的发展阶段使它们保留了更多地方特征和自我个性。居住街区是人居环境建设和城市景观的重要组成部分，随着对地域环境的长期顺应和利用，居住街区的空间形态又成为反映地域特征的重要研究视角。
近年，相关研究成果虽然从街区－城市－区域尺度逐渐丰富了城市街区空间形态的研究，但针对不同地域的城市居住街区空间形态的时空差异与变化规律尚鲜有探讨。因此，文章以中国5个县级城市居住街区的空间形态为研究对象，分析其中的60个居住街区的空间形态差异及表征因子，及其在城市发展过程中展现出的历时性变化，试图总结决定县级城市居住街区空间形态地域特征的主要影响因素，以为具有地域特色的人居环境保护与建设提供科学依据。
2. 研究对象
研究根据《建筑气候区划标准》（GB50176-93）的中国建筑气候区划，最终选择了5个县级城市作为研究案例，分别为：寒冷地区中高原地形的甘肃省庆城县、平原地形的河北省武安市（后文简称“寒冷地区城市”）；湿热地区中平原地形的浙江省长兴县、盆地地形的四川省金堂县和丘陵地形的福建省连江县（后文简称“湿热地区城市”）。在后续研究中将主要分为这两种差异较为明显的地域进行比较分析。
3. 研究方法
本研究分别在5个案例城市的中心城区范围中，利用ArcGIS 10.2对以城市主要道路为边界的居住街区的空间属性进行识别，挑选能够反映城镇整体居住街区空间特征的代表性街区。最终从5个县级城市共计481个居住街区中挑选出了60个居住街区样本。
其次，研究通过对比1993~2018年期间谷歌卫星地图及查阅相关文献，对样本街区建设年代进行了分期，以分析样本街区形态演变背后的历史、经济、政策等因素。接着，基于既往文献形态量化与表征研究，选取了能够反映城市居住街区的空间形态特征的12项形态学指标，以便初步计算具体数值，用以量化表征居住街区空间形态特征。依据计算结果，借助SPSS 22、Excel和Origin 2021来检验指标之间的关性，实现对主要影响因素的提取与分析，以从统计学角度探究县级城市居住街区空间形态的时空差异与变化规律。
4. 研究结果与分析
样本街区建设年代分期与分析
在本研究中，60个样本街区的建设年代可分为3个时期：
时段一：1994年前，包括庆城县5个，武安市4个，金堂县、连江县、长兴县各2个。
时段二：1994~2010年，包括庆城县1个，武安市5个，金堂县5个，连江县8个，长兴县5个。
时段三：2011~2018年，包括庆城县7个，武安市4个，金堂县5个，连江县2个，长兴县3个。
▼研究所选的样本街区及其建设年代分期 © 黄圳
可以发现同一时期不同县级城市的建设进度与更新速度存在差异。庆城县与武安市在时段一建设的居住街区多于其他三个县级城市；庆城县时段二期间建设的街区数量较少，2010~2018年期间较多；连江县、长兴县的时段二期间建设的街区在3个时期中数量最多。
研究进一步发现，这3个时期与中国的住房制度改革的历史变迁具有一定协同性。1978~1993年，是以“出售公房”为主的住房商品化探索阶段，1994~2010年，为中国住房商品化推进与建设阶段，2011~2018年，则是中国房地产市场规范阶段。
形态学指标计算与地域差异表征因子分析
根据样本街区形态学指标的计算结果，借助主成分分析（PCA）进行影响因素降维。发现影响样本街区空间形态差异性的主成分有5个；对5个主成分进行旋转成分分析，研究将同时期背景中，影响县级城市居住街区空间形态地域差异的主要因素整合／解释为：
1）街区形状（载荷量27.02%），包括紧凑度、景观形状指数和分维数；
2）开发强度（载荷量24.22%），包括庭院空间率、建筑密度和绿地率；
3）街区规模（载荷量15.02%），包括街区面积和周长；
4）平面秩序（载荷量10.90%），包括建筑角度紊乱度和建筑面积紊乱度；
5）聚集程度（载荷量10.28%），包括混合功能和建筑距离紊乱度。
▼总方差解释表
▼旋转成分矩阵表
因此，这5个主成分基本可以反映全部的空间形态指标的信息，可以代替原来的12个指标，作为反映居住街区空间形态地域差异的表征因子。
▼各城市及寒冷地区、湿热地区城市主成分因子得分表
样本街区建设年代分期与分析
为了进一步探索样本街区空间形态的时空差异，研究根据12个形态学指标计算公式，分别计算了3个时段的数据，并运用SPSS 22和Origin 2021来检验指标之间相关性，以寻找不同时期影响各个样本街区空间形态时空差异的具体因素。
分析结果表明样本街区的部分形态学指标在不同时期存在明显差异：1）针对寒冷地区城市的样本街区，时段三的建筑密度分别与时段一、二存在显著差异，总体呈现为不断下降趋势；对于街区面积差异，时段三相较时段二呈显著下降趋势。2）针对湿热地区的样本街区，时段一的建筑密度分别与时段二、三存在显著差异，总体呈现为不断下降趋势；对于绿地率，时段三相较时段一持续上升且差异显著。
▼两个气候区的样本街区自身在不同发展时期的空间形态演变的相关性分析 © 黄圳
另外，对于相同气候区的县级城市，分析结果显示：1）在1994年住房改革前，绿地率存在显著差异，其他指标无显著差异；2）时段二期间建设的街区，建筑角度紊乱度呈现出显著差异，其他指标无显著差异；3）时段三建设的街区，绿地率和建筑距离紊乱度呈现出较为显著差异，其他指标无显著差异。
▼两个气候区的样本街区在三个发展时期中的空间形态的显著差异指标 © 黄圳
5. 研究讨论
样本街区建设年代分期与分析
武安市的居住街区空间形态的地域差异主要由平面秩序和聚集程度决定，庆城县主要由平面秩序决定。其中，平面秩序可能与寒冷地区的建筑布局方式有关。而武安市的聚集程度可能与其城内占据主导地位的三类居住用地有关。
长兴县、连江县和金堂县的居住街区空间形态的地域差异主要由街区规模决定，其中，连江县的聚集程度也对其地域差异的形成发挥了重要作用。原因可能是这三个城市均位于湿热地区，该地区的城市在自身发展阶段中形成了较大面积的自建房与老旧片区，街区规划与局部路网均未获得进一步细化，因此街区面积与周长数值较大。而在留存了较多老城区的连江县，内部城市空间形态失序问题比较严重，这可能影响建筑距离紊乱度指标。
总体上，寒冷地区城市在街区形状与聚集程度上得分较高，而湿热地区城市则在聚集程度上得分较高。
各个气候区的样本街区不同时期的形态差异驱动因素
寒冷地区城市的样本街区呈现出了建筑密度、街区面积的时期差异，可能与这些县级城市均属于发展起步较早的工矿城市有关，总体上，寒冷地区城市建设进展相对滞后。直到2010年，转型发展才成为寒冷地区城市发展的重点，最终，使其街区建筑密度和街区面积均在时段三得到极大降低。
湿热地区城市的样本街区呈现出了建筑密度和绿地率的时期差异。其中，建筑密度差异可能与这些城市的传统居住模式有关——以自下而上的自建房为主的模式；湿热地区城市的降水及温度有利于植被生长，因此，中国规划指标中的绿地率要求容易在这些地区实现增量。
不同气候区的样本街区同一时期的形态差异驱动因素
绿地率在时段一、时段三均呈现出显著差异，这可能与不同气候区的城市自然条件有关，湿热气候区具有良好种植环境，为绿地规划设计提供了更多的物种选择与更好的种植条件，使其绿地率保持在较高水平。而在时段二期间，两个气候区的绿地率并未呈现显著差异，这可能是由于该时期寒冷地区城市正处于商品房建设初期，拥有基数较大的绿地率较高的职工住房，这与湿热地区城市以非规范的自建房为主的商品房发展初期相比，具备了比较接近的绿地率。
在时段二呈现出的建筑角度紊乱度的显著差异可能与两类城市的发展进程情况有关，湿热地区城市的样本街区在时段二期间存在较多个人自建房，这造就了这些城区整体表现为杂乱无章的居住形态。而寒冷地区城市的样本街区属于矿产开采城市，城市发展较早，产生了较多考虑采光等规范的单位自建房和集体住房，整体表现为规整的建筑布置。
在时段三呈现出的建筑距离紊乱度的显著差异，则可能与两个气候区的居住建筑布局方式有关，寒冷地区的居住建筑为抵御寒风而较多采用围合形式，使其两侧相邻建筑间距较小，从而减少了相邻建筑的平均距离。而湿热地区城市多为独栋住宅，少有围合的建筑形式。
6. 研究贡献与不足
不同的县级城市居住街区空间形态存在显著的时空差异，这对探讨地域差异具有重要意义。本研究选取中国不同气候区的60个样本街区作为研究对象，定量计算并分析了影响县级城市居住街区空间形态地域差异的表征因子，并从具体指标对县级城市居住街区的空间形态时空差异及变化规律进行分析，进而指出未来住房政策制定应基于决定不同城市居住街区的地域差异的表征因子，考虑如何尊重地域差异。
但研究尚有一定不足。研究所使用的街区样本量还较少，分析所得结果可能存在偏差，后续需要在更多样本的情况下进行验证；另外，虽然通过上述分析可只是对特定的三个时期的样本街区的空间形态进行的比较，使得针对形态学指标的相关性分析不免受到住房政策的较大影响，无法全面客观地反映产生这些地域差异的综合原因，分析方法有待进一步完善。
参考引用：
Huang, Z., Liu, J., Luo, T., & Hong, X. (2021). Research on the Spatial–Temporal Changes of Regional Morphology of Residential Neighborhoods in County-Level Cities of China: Cases Studies on Qingcheng County, Wu’an City, Changxing County, Lianjiang County, and Jintang County. Landscape Architecture Frontiers, 9(2), 12-25.
原文下载链接：https://doi.org/10.15302/J-LAF-1-020046
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