陳星漢 于瀚婷 熊若璟 葉宇＊

1 研究背景

1.1 基于經(jīng)驗(yàn)感知的中國(guó)古典園林空間經(jīng)典理論研究

中國(guó)古典園林空間研究具有較長(zhǎng)的歷史，早期研究往往基于人的經(jīng)驗(yàn)感知，對(duì)古典園林的空間體驗(yàn)和造園特色進(jìn)行分析。代表性研究有童寯在《江南園林志》中從“疏密得宜、曲折盡致、眼前有景”3種不同角度總結(jié)古典園林的空間意趣[1]；陳從周在《說園》中圍繞中國(guó)古典園林的獨(dú)特風(fēng)格展開研究，從動(dòng)靜體驗(yàn)、曲直營(yíng)造等方面對(duì)空間特征進(jìn)行討論[2]。而后，中國(guó)古典園林的研究逐步走向更加系統(tǒng)和全面的空間特征分析，如劉敦楨在《蘇州古典園林》中討論了園林空間的營(yíng)造手法，從“對(duì)比與襯托”“對(duì)景與借景”“深度與層次”等多方面入手，分析了園林的空間層次、變換布局和視線動(dòng)線組織[3]；彭一剛在《中國(guó)古典園林分析》中系統(tǒng)分析了古典園林的空間特點(diǎn)，全面探討了滲透層次、曲折對(duì)比、視覺感知、路徑引導(dǎo)、藏露虛實(shí)等主題[4]。

這些研究取得了豐碩的理論成果，構(gòu)建了和人本感知高度契合且古典園林空間專屬的研究視角，也使后續(xù)研究者們意識(shí)到要想深入解讀園林空間的結(jié)構(gòu)和布局，建構(gòu)系統(tǒng)全面的分析維度和指征是一條有效途徑[5-6]。但由于技術(shù)受限，這些早期的理論探索往往只能局限于定性分析，尚未開展更加深入且量化的實(shí)證研究。

1.2 空間句法在園林研究中的興起與局限

空間句法（space syntax）作為一種分析空間結(jié)構(gòu)和視線關(guān)系的有效方法[7-9]，自2010年以來被應(yīng)用于中國(guó)古典園林的空間研究[10]。研究者們嘗試使用這一新工具對(duì)過去難以定量測(cè)度的空間特征進(jìn)行解釋，探索視覺感知之下的隱藏結(jié)構(gòu)[11]。早期的相關(guān)研究主要貢獻(xiàn)在于初步確定了空間句法工具的可行性，并提出了區(qū)分可視層（eye-level）和可行層（kneelevel）的研究模式[12]。此后，使用空間句法分析園林空間特征的研究開始涌現(xiàn)。絕大部分研究都遵循了類似的框架，即借助DepthmapX軟件，采用視域分析法（visibility graph analysis,VGA）對(duì)園林空間的整合度（integration）、連接度（connectivity）、深度值（step depth）等VGA內(nèi)置參量展開計(jì)算和分析。拙政園[13-15]、網(wǎng)師園[16]、留園[17]、何園[18]等名園被選為研究對(duì)象，并得到了空間拓?fù)鋵用娴慕庾x。也有一些研究試圖在方法上予以改進(jìn)，嘗試以空間句法為基礎(chǔ)分析古典園林空間的開合[19]或“看與被看”[20]等特點(diǎn)，但并未進(jìn)行系統(tǒng)化的指征和方法建構(gòu)。

總體而言，當(dāng)前相關(guān)研究的主要不足是分析框架缺乏系統(tǒng)性和空間指征缺乏可感知性。首先，面向古典園林的空間句法研究與經(jīng)典理論存在脫節(jié)，研究者難以準(zhǔn)確選擇園林空間的研究維度，這導(dǎo)致對(duì)園林空間的空間句法解讀缺乏系統(tǒng)性。其次，如直接套用空間句法內(nèi)置參量（如整合度、連接度等）進(jìn)行分析，對(duì)古典園林空間的解釋會(huì)存在缺陷，難以和人真實(shí)的空間感知及其對(duì)應(yīng)的造園理法建立聯(lián)系。此外，當(dāng)前研究大多局限于空間句法的簡(jiǎn)單應(yīng)用，解讀深度不足。盡管VGA的相關(guān)研究已經(jīng)較為充分，但VGA熱力圖無法對(duì)園林空間的感知體驗(yàn)進(jìn)行表征，也無法對(duì)非顯著區(qū)域形成有效解讀。這也是園林的量化分析尚未有效融合進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)踐的主要原因。因此，不論是新指征的測(cè)度、解析度的提升還是賦能設(shè)計(jì)的需要，空間句法的應(yīng)用都有待外部技術(shù)的優(yōu)化加持。

1.3 發(fā)展方向：經(jīng)典理論和多元量化方法相結(jié)合

由前所述，側(cè)重經(jīng)驗(yàn)感知的經(jīng)典理論在量化方面存在困難，而以空間句法為代表的量化研究則在系統(tǒng)理論的建構(gòu)上存在不足。為此，本研究希望將經(jīng)典理論的研究視角與量化分析的技術(shù)方法融合，對(duì)經(jīng)典理論進(jìn)行歸納，提煉兼具可感知性和可測(cè)度性的空間指征，并在此基礎(chǔ)上，借助空間句法、機(jī)器學(xué)習(xí)等多種技術(shù)工具，構(gòu)建高推廣度、深解析度的指征測(cè)度方法，立足園林研究領(lǐng)域，從人本感知出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過去“不可測(cè)度”的古典園林空間指征的系統(tǒng)測(cè)度，并從方法上形成對(duì)實(shí)踐支持的可能。

2 理論框架

2.1 基于經(jīng)典理論的空間指征建構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)園林空間的測(cè)度，有必要從經(jīng)典理論和既有研究出發(fā)，提出一套具有園林空間研究特點(diǎn)且符合人本感知的空間指征。在建構(gòu)過程中，本研究基于古典園林的經(jīng)典理論專著[1-4]，歸納了最具代表性的古典園林空間指征：滲透性、曲折度、可視性、可達(dá)性、差異度（表1）。這些指征既能反映園林空間的感知特點(diǎn)，又具有測(cè)度的可行性，可作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)。

這5項(xiàng)空間指征的概念內(nèi)涵和經(jīng)典理論相對(duì)應(yīng)，反映了古典園林不同維度的空間特征：1）滲透性指空間整體的疏密和層次關(guān)系，與空間之間的分隔、穿插、打通和連接情況有關(guān)，影響了人對(duì)空間流動(dòng)性的感知；2）曲折度指園林中空間之間的方向變化，直接關(guān)系到游園過程中人能體驗(yàn)到的“迂回感”，反映了動(dòng)線的空間節(jié)奏以及“回環(huán)曲折”的游園體驗(yàn)；3）可視性代表了園林中視野的開闊性和視線“對(duì)景”情況，解釋了園林空間給人營(yíng)造視覺體驗(yàn)的空間機(jī)制；4）可達(dá)性表征了園林空間中動(dòng)線的整體組織和到達(dá)不同空間的難易程度，關(guān)系到人在園林中行進(jìn)的動(dòng)態(tài)感知、空間的設(shè)計(jì)引導(dǎo)與體驗(yàn)順序；5）差異度則用于表征古典園林中空間收放、藏露手法的轉(zhuǎn)換，和園林中“可達(dá)”和“可視”的空間錯(cuò)位相關(guān)，體現(xiàn)了“忽隱忽現(xiàn)”“含蓄不盡”的空間感知。

引入這些指征，將使得量化分析的開展真正契合古典園林的空間特點(diǎn)，有助于經(jīng)典理論中的感知性視角在量化研究中的延續(xù)。

2.2 面向量化分析的空間指征映射框架建構(gòu)

基于經(jīng)典理論所提煉的指征需要進(jìn)一步向量化分析轉(zhuǎn)化。在方法上以VGA為基礎(chǔ)，同時(shí)面向園林空間的感知體驗(yàn)進(jìn)行組合建構(gòu)。在VGA中連接度、深度值和整合度的應(yīng)用最為廣泛。連接度指某元素向外可以看見的其他元素的個(gè)數(shù)，代表了空間的滲透性和連接性。深度值包括基于距離、角度等的多種類型，微觀層面上指2個(gè)元素可以互視的最小步數(shù)（或角度變化等）。假設(shè)dij是連接任意兩點(diǎn)i和j之間的最短距離，n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，平均深度值（mean depth）的計(jì)算式

整合度指剔除了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱影響的基礎(chǔ)上的全局視線深度情況，計(jì)算式

連接度、深度值、整合度在一定程度上反映了空間特點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的感知情況，但這些測(cè)度參量并非面向古典園林這一特殊領(lǐng)域所提出的。為此，本研究延續(xù)了可行層、可視層分離的分析方式。以游園者視線高度（取1.6 m）水平面上所有可見的視域范圍作為可視層，游園者正常游園活動(dòng)可以遍及的區(qū)域范圍[12]作為可行層。為實(shí)現(xiàn)VGA指標(biāo)向空間指征的有效轉(zhuǎn)化，本研究采取了多模型、多指標(biāo)疊合的方式，綜合了空間指征概念、空間感知經(jīng)驗(yàn)與VGA指標(biāo)內(nèi)涵，提出了5項(xiàng)空間指征和對(duì)應(yīng)的人本感知角度、造園理法，以及基于VGA的測(cè)度方式的綜合映射框架（圖1），使得量化方法能更好地應(yīng)用于古典園林空間領(lǐng)域。

圖1 以空間指征為核心的綜合映射框架A holistic mapping framework centered on spatial indicators

5項(xiàng)空間指征的測(cè)度方法從人本感知角度出發(fā)進(jìn)行建構(gòu)，并對(duì)應(yīng)了塑造相關(guān)體驗(yàn)的傳統(tǒng)造園理法。滲透性對(duì)應(yīng)了園林中空間穿插、阻隔的手法，過去研究中多使用連接度進(jìn)行表征[21]。因此，本研究選擇將可視層、可行層連接度疊加作為滲透性數(shù)值，用于反映人對(duì)空間層次、虛實(shí)的感受。曲折度反映了游園動(dòng)線布局的曲折情況，不僅關(guān)系到空間序列的先后順序，也和角度轉(zhuǎn)折相關(guān)，因此曲折度的測(cè)度主要采用基于角度權(quán)重的深度值。此外，為對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)刻畫，還結(jié)合了整合度。綜合以上指標(biāo)，曲折度的測(cè)度能反映人們對(duì)空間節(jié)奏錯(cuò)落性的感知?？梢曅詫?duì)應(yīng)了對(duì)景、借景、框景等一系列視線營(yíng)造手法?？蛇_(dá)性則代表了園林設(shè)計(jì)中動(dòng)線的組織和引導(dǎo)。本研究參考既有研究[18]，將具備空間系統(tǒng)性表征能力的整合度與考慮出入口位置的深度值進(jìn)行疊加，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)可視性、可達(dá)性的測(cè)度。據(jù)此，可視性能實(shí)現(xiàn)“靜觀”的體驗(yàn)表征，可達(dá)性則能刻畫“動(dòng)觀”的游園體驗(yàn)。差異度和動(dòng)視錯(cuò)位的獨(dú)特現(xiàn)象息息相關(guān)，對(duì)應(yīng)了傳統(tǒng)理法中的抑景和揚(yáng)景。本研究選擇了整合度這一最具通用性的VGA指標(biāo)，以可視層、可行層整合度的差值作為測(cè)度值。

3 研究設(shè)計(jì)

3.1 研究框架

為推動(dòng)新興量化研究與傳統(tǒng)理論的融合，本研究從經(jīng)典理論中提煉了5項(xiàng)空間指征，并構(gòu)建了指征和實(shí)際測(cè)度指標(biāo)之間的映射關(guān)系（圖2）。基于此，本研究結(jié)合了空間句法、地理信息技術(shù)等多種技術(shù)手段，探索空間指征的測(cè)度方法，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)特征空間聚類的識(shí)別，拓展多層級(jí)解析空間的可能性，構(gòu)建一套可推廣的空間分析范式。本研究選擇了留園、拙政園中園作為示例，對(duì)空間指征進(jìn)行測(cè)度分析。通過開展空間感知試驗(yàn)，初步驗(yàn)證指征測(cè)度與實(shí)際感知的契合度。

圖2 研究框架Research framework

3.2 研究對(duì)象：留園、拙政園中園

留園和拙政園均被譽(yù)為“江南四大名園”之一，是江南古典園林的代表，二者在空間形態(tài)、布局和組織上具有典型性，能較好地反映中國(guó)古典園林的空間特征和營(yíng)造特點(diǎn)。而從可操作性上考慮，兩者的測(cè)繪資料較為齊全。拙政園中園保留了明代的格局特點(diǎn)，和留園整體尺度相近，在具體的空間組織上又存在一定差異，能較好地展示空間指征在可測(cè)度層面的優(yōu)勢(shì)。本研究中，留園和拙政園中園的建模參考了《蘇州古典園林》[2]中刊載的留園及拙政園中園測(cè)繪平面圖，分析模型在AutoCAD中進(jìn)行繪制并采取了可行層和可視層的建模方式。

3.3 研究方法：空間指征測(cè)度的技術(shù)路線

空間指征的分析測(cè)度分為3個(gè)步驟，分別基于空間句法、地理信息分析以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)。1）使用DepthmapX這一空間句法工具對(duì)園林空間的可視層、可行層模型開展VGA研究，以75 cm方格作為貼合人體感知的單元構(gòu)建分析網(wǎng)格，對(duì)連接度、整合度、深度值（包括基于角度權(quán)重的深度值）等VGA指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到包含指標(biāo)數(shù)據(jù)和空間信息的csv格式文件。2）借助ArcGIS平臺(tái)對(duì)csv格式文件中的不同VGA指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，并參照空間指征的映射框架進(jìn)行多模型多指標(biāo)疊加分析，從而實(shí)現(xiàn)空間指征的初步測(cè)度。3）使用具有噪聲的基于密度的聚類（density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN）算法，對(duì)ArcGIS中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)表進(jìn)行聚類分析，根據(jù)分析需求實(shí)現(xiàn)各層級(jí)空間組團(tuán)的定位識(shí)別。

上述第三步中使用的DBSCAN算法是一種常用的無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法[22-23]，能基于空間點(diǎn)的密度分布對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，把古典園林平面中滿足密度要求的連續(xù)特征區(qū)域劃分為組團(tuán)。而空間中零散、低密度的點(diǎn)位則被認(rèn)為與設(shè)計(jì)意圖和空間體驗(yàn)無關(guān)，被作為噪點(diǎn)篩除。因此，DBSCAN算法能實(shí)現(xiàn)對(duì)園林不同指征下空間的特征提煉，反映指征聚類的數(shù)量、范圍、形狀并進(jìn)行可視化。此外，古典園林空間極為復(fù)雜，相鄰空間的體驗(yàn)感受都可能存在較大差異，這就需要對(duì)各指征聚類進(jìn)行層級(jí)性研究，切片式解析空間。使用DBSCAN算法進(jìn)行特征提煉能針對(duì)不同層級(jí)開展，并不局限于顯著區(qū)間。而在方案分析中，恰恰是非顯著空間對(duì)應(yīng)了待優(yōu)化的部分。本研究篩選出各空間指征中前20%的數(shù)據(jù)，代表該指征下表現(xiàn)最突出的點(diǎn)位，通過DBSCAN算法的計(jì)算，在篩除噪點(diǎn)數(shù)據(jù)后，為剩余點(diǎn)標(biāo)記聚類。經(jīng)過篩除點(diǎn)數(shù)量低于100的微型聚類，得到了5項(xiàng)指征的聚類特征。本研究還以留園為例，將非顯著區(qū)間分為4檔（＞20%～40%、＞40%～60%、＞60%～80%、＞80%～100%），實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)空間特征的提取。

3.4 研究驗(yàn)證：空間感知試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證空間指征及其測(cè)度方式的科學(xué)性，本研究開展了一個(gè)小范圍的空間感知試驗(yàn)。本研究篩選了7位被試者，由研究人員引導(dǎo)，于工作日前往留園和拙政園中園，在研究范圍內(nèi)實(shí)地進(jìn)行空間感知，并在此基礎(chǔ)上完成圖像問卷。問卷中共設(shè)置了5項(xiàng)問題，分別對(duì)應(yīng)滲透性、曲折度、可視性、可達(dá)性和差異度的概念，從感知層面予以描述和解釋，并要求被試者在地圖中標(biāo)記15～20個(gè)符合這些感知特征的點(diǎn)位。此后，研究人員借助ArcGIS軟件將收集到的空間點(diǎn)位標(biāo)注在地圖中，并進(jìn)行了基于核密度分析的熱力圖繪制。得到的熱力分布圖在一定程度上反映了被試者主觀層面的空間感知，通過與空間指征的疊加分析和聚類分析進(jìn)行比對(duì)，初步驗(yàn)證空間指征測(cè)度結(jié)果和真實(shí)空間感知的契合度。

4 空間指征測(cè)度示例：留園、拙政園中園

4.1 空間指征測(cè)度與量化分析

4.1.1 滲透性

本研究分別測(cè)得了留園、拙政園中園滲透性分布情況以及典型聚類特征（圖3）。

圖3 滲透性分析Permeability analysis

留園的高滲透性區(qū)域呈散點(diǎn)分布，在聚類分析中得以被清晰識(shí)別。這些聚類包括涵碧山房、舒嘯亭、遠(yuǎn)翠閣、五峰仙館和林泉耆碩之館等區(qū)域，其空間開放度和連通度最高。與之相對(duì)，在這些聚類之間的路徑和區(qū)域?qū)臻g的阻隔和遮擋則更多。

拙政園中園的高滲透性區(qū)域分布特征與留園類似，均圍繞主要建筑的開敞空間分布，分為兩部分：西側(cè)的聚類數(shù)量多而面積小，包括得真亭、玉蘭堂、見山樓等處；東側(cè)的聚類面積大而完整，以遠(yuǎn)香堂、玲瓏館等為核心。這代表了2種不同的空間體驗(yàn)，前者因聚類零散而富于變化，后者則更為疏朗開闊，空間流動(dòng)性強(qiáng)。

4.1.2 曲折度

曲折度的測(cè)度反映了空間“回環(huán)錯(cuò)落”的程度（圖4）。從整體分布來看，留園和拙政園中園內(nèi)曲折度高的區(qū)域均勻分布在四周。留園曲折度最高的區(qū)域?yàn)槲鲌@，包括活潑潑地等處，次高區(qū)為鶴所、佳晴喜雨快雪之亭以及林泉耆碩之館的南院。拙政園中園則以玉蘭堂、小滄浪、雪香云蔚亭等形成顯著聚類?？梢园l(fā)現(xiàn)，2個(gè)園林中的主要空間場(chǎng)景（留園水面周邊、五峰仙館以及拙政園的遠(yuǎn)香堂）的曲折度普遍較低，但相鄰附屬空間的曲折度則相對(duì)顯著。

4.1.3 可視性

在可視性的測(cè)度中發(fā)現(xiàn)，可視性高的空間往往以視線通廊的形式出現(xiàn)，其起止區(qū)域和“看與被看”的視線感知相關(guān)（圖5）。留園的聚類分析顯示，園林空間從西南向東北構(gòu)成了一條較為連續(xù)的高可視性通道，其中活潑潑地、涵碧山房、汲古得綆處、還我讀書處、冠云峰等空間形成了聚焦點(diǎn)。而在拙政園中，視線可達(dá)性則由南向北逐漸遞增，北側(cè)的“景”作為南側(cè)所“對(duì)”的對(duì)象出現(xiàn)。聚類分析則清晰顯示了雪香云蔚亭、北山亭周邊是整個(gè)園子的“對(duì)景”核心。

圖5 可視性分析Visibility analysis

4.1.4 可達(dá)性

可達(dá)性的測(cè)度顯示了留園和拙政園中園中空間的組織特點(diǎn)和到達(dá)的難易度（圖6）。留園可達(dá)性最高的空間位于中部和東部，以五峰仙館為中心向南北延伸。聚類分析顯示高可達(dá)性的空間連續(xù)，且構(gòu)成了園林的主干。而拙政園中園可達(dá)性最高的區(qū)域集中在中部，以遠(yuǎn)香堂為核心形成單一聚類。由此，留園和拙政園中園的空間組織結(jié)構(gòu)得到識(shí)別，前者呈線性向兩側(cè)發(fā)散，后者呈點(diǎn)狀向四周發(fā)散。可見，盡管園林的空間營(yíng)造手法多變而復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)組織上卻簡(jiǎn)潔而清晰。

4.1.5 差異度

本研究對(duì)留園和拙政園中園的差異度進(jìn)行了測(cè)度和分析（圖7）。在留園中，高差異度的空間主要分布在建筑與小尺度的院落區(qū)域，從入口空間一直向東北的林泉耆碩之館延伸，形成2個(gè)主要聚類。在這些空間中，依托于廊、窗和各類開口，形成了極為豐富的景物變化和藏露轉(zhuǎn)換，具有很強(qiáng)的空間趣味性。而對(duì)于拙政園中園，差異度聚類基本呈現(xiàn)散點(diǎn)分布，并主要位于南部，例如遠(yuǎn)香堂、玉蘭堂、玲瓏館等處，見山樓北側(cè)也有少量分布?？梢园l(fā)現(xiàn)，不論在留園還是拙政園中園，高差異度的空間往往都存在著建筑墻體、廊道等緊湊而靈活的空間圍合體，其中的鏤空和開口是差異度形成的重要原因。

圖7 差異度分析Differentiation analysis

4.1.6 基于DBSCAN算法的各顯著度層級(jí)空間特征識(shí)別

除了上述對(duì)顯著空間的分析，本研究還以留園為示范對(duì)非顯著的各層級(jí)空間聚類進(jìn)行特征提取（圖8），實(shí)現(xiàn)了對(duì)園林空間的切片式解析。指征＞20%～40%區(qū)段代表了僅次于顯著空間的組團(tuán)；指征＞40%～60%區(qū)段所對(duì)應(yīng)的指征既不顯著表達(dá)，也不顯著抑制，缺乏傾向性；指征＞60%～100%區(qū)段特別是指征＞80%～100%區(qū)段的聚類對(duì)應(yīng)了該指征抑制不表達(dá)的情況。全層級(jí)的特征提取既可以用于表示各指征在不同顯著度區(qū)段的空間分布情況，用于判斷指征體驗(yàn)的空間連續(xù)性，也可以橫向比較同一空間在不同指征下所處的顯著度檔次，以空間組團(tuán)為基本單位研判各維度的感知情況。在應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的研究需求開展不同層級(jí)的聚類分析。

圖8 基于DBSCAN算法的各顯著度層級(jí)空間特征提取：以留園為例Extraction of spatial features at various saliency levels based on DBSCAN algorithm: a case study of Liu Garden

4.2 空間特征值測(cè)度

在ArcGIS疊加分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到了留園和拙政園中園空間指征的平均值（表2），并繪制了特征畫像（圖9）。結(jié)果表明，留園、拙政園中園的滲透性、曲折度和差異度基本相同。二者的差異主要體現(xiàn)在可視性和可達(dá)性層面。留園的可視性（0.56）遠(yuǎn)低于拙政園（0.73），但可達(dá)性（0.59）卻高于拙政園（0.55），這說明拙政園中園視野的通達(dá)性比留園更強(qiáng)，而后者在路徑營(yíng)造方面更為緊湊。這一結(jié)論和人們對(duì)拙政園中園和留園空間的實(shí)際整體感知情況一致。

圖9 結(jié)果對(duì)比：空間感知熱力圖與指征分析圖Results comparison: spatial perception heatmap & indicator analysis chart

表2 空間指征測(cè)度結(jié)果Tab.2 Measurement results of spatial indicators

4.3 空間感知試驗(yàn)與研究比對(duì)

對(duì)感知試驗(yàn)中被試者標(biāo)注點(diǎn)位進(jìn)行核密度分析，繪制留園和拙政園中園的空間感知熱力圖，其中顏色較暖的區(qū)域代表了被試者們認(rèn)為特征性較強(qiáng)的空間?；诖?，本研究對(duì)采用空間句法、機(jī)器學(xué)習(xí)等測(cè)度的結(jié)論和實(shí)際空間感知情況進(jìn)行了比對(duì)，分析二者的契合度（圖9）。

感知試驗(yàn)表明，留園中高滲透性空間呈散點(diǎn)分布，如涵碧山房、五峰仙館等處，與量化分析基本對(duì)應(yīng)。對(duì)被試者而言，拙政園中園的高滲透性區(qū)域西部分布零散，東側(cè)則較為完整，從遠(yuǎn)香堂、玲瓏館至北山亭均有分布，和分析結(jié)論完全吻合。

在曲折度的比對(duì)中，留園的整體分布情況與分析一致，但在感知層面，盡管西部的曲折度較高，卻不如東側(cè)石林小屋一帶顯著。拙政園感知熱力圖中的高曲折度區(qū)域和量化測(cè)度的匹配度更好，見山樓、香洲、雪香云蔚亭等空間的顯著性被成功預(yù)測(cè)。

對(duì)于可視性，留園結(jié)果的契合度要優(yōu)于拙政園中園。留園的試驗(yàn)表明，從中部水面至東北冠云峰一帶的可視性均良好，和測(cè)度結(jié)果一致。而由于對(duì)開闊水面等不可達(dá)空間的認(rèn)知偏差，拙政園測(cè)度與實(shí)際感知情況的一致性不高。

可達(dá)性方面的測(cè)度與分析結(jié)果匹配度較好，留園和拙政園中園可達(dá)性最高的空間，如留園中部和拙政園遠(yuǎn)香堂一帶，都和測(cè)度結(jié)果一致。此外，不同區(qū)間的可達(dá)性分布也能被良好預(yù)測(cè)。

在差異度上，拙政園的一致性更高，見山樓西側(cè)、玉蘭堂、遠(yuǎn)香堂等點(diǎn)位的高差異度都和實(shí)際情況吻合。而留園中雖然入口序列的高差異度未被記錄，但其余空間的差異度分布情況都得到了較好反映。

上述試驗(yàn)分析表明，此前的量化測(cè)度結(jié)果和被試者的主觀感知具有較高的一致性，初步證明了空間指征及分析框架的科學(xué)性和合理性。此外，在比對(duì)中也發(fā)現(xiàn)了一些偏差。例如由于人們的游園會(huì)受到空間意象特征的影響[24-25]，盡管留園西部、拙政園中園北側(cè)水面分別具有高滲透性和可視性，可能因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)營(yíng)造上缺乏特色，被試者并不會(huì)留意和標(biāo)注這些區(qū)域。

5 討論與結(jié)論

5.1 面向古典園林的多維度空間感知指征建構(gòu)

本研究對(duì)中國(guó)古典園林經(jīng)典理論進(jìn)行了綜合梳理和歸納，提出了一套系統(tǒng)的空間指征，包括滲透性、曲折度、可視性、可達(dá)性和差異度。比起過去分析中使用的指標(biāo)，這5項(xiàng)空間指征能更加全面地刻畫古典園林的空間特色，能夠?qū)?yīng)古典園林空間研究的主要維度，從古典園林獨(dú)有的研究視角切入，反映其空間意境和營(yíng)造特點(diǎn)。此外，這些指征延續(xù)了經(jīng)典理論對(duì)經(jīng)驗(yàn)感知的關(guān)注，能更好地反映人在游園過程中的主觀體驗(yàn)，且具有可測(cè)度性，能在后續(xù)研究中被精細(xì)化地定量評(píng)估。

5.2 可操作、易推廣的園林空間測(cè)度框架

在空間指征建構(gòu)的基礎(chǔ)上，本研究通過多種量化技術(shù)方法相結(jié)合，構(gòu)建了一套可操作、易推廣的測(cè)度框架。應(yīng)用此框架能開展對(duì)復(fù)雜多變的中國(guó)古典園林空間的有效測(cè)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間層次、空間組織、視覺感知、動(dòng)線體驗(yàn)、空間趣味等多方面的深入分析，以及“虛實(shí)相生”“回環(huán)曲折”“步移景異”等空間體驗(yàn)和傳統(tǒng)園林營(yíng)造理法的量化解讀。同時(shí)，利用本方法可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)現(xiàn)存典型古典園林案例的大規(guī)模、精細(xì)化測(cè)度，從量化層面加深人們對(duì)古典園林空間藝術(shù)的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，有助于中國(guó)古典園林的空間研究朝向科學(xué)化和精細(xì)化方向發(fā)展。

此外，本研究還能賦能設(shè)計(jì)實(shí)踐。由于本研究所關(guān)注的是內(nèi)在的空間特征而非外在的風(fēng)格表達(dá)，因此對(duì)于當(dāng)代的景觀設(shè)計(jì)項(xiàng)目，通過研究經(jīng)典園林不同指征的聚類特征，能輔助設(shè)計(jì)人員有效把握傳統(tǒng)園林的空間營(yíng)造思路。同時(shí)，應(yīng)用本方法能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)既有設(shè)計(jì)方案空間布局、組織結(jié)構(gòu)、感知體驗(yàn)等方面的量化評(píng)估。尤其是對(duì)于設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)關(guān)注的待優(yōu)化空間，本研究采用的分層級(jí)聚類方法能對(duì)此進(jìn)行識(shí)別，有利于設(shè)計(jì)過程中方案的迭代優(yōu)化，增強(qiáng)方案在空間感知層面的體驗(yàn)感和趣味性。

5.3 多元量化工具的綜合應(yīng)用

在技術(shù)創(chuàng)新方面，本研究綜合運(yùn)用了空間句法、地理信息技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等多種量化方法，作為古典園林感知性空間指征的測(cè)度嘗試，超越了對(duì)空間句法分析模式的簡(jiǎn)單套用。本研究通過空間句法和ArcGIS的疊加分析實(shí)現(xiàn)了人本感知的量化表征。同時(shí)結(jié)合DBSCAN算法的聚類分析實(shí)現(xiàn)了對(duì)各層級(jí)空間特征的識(shí)別，為深入解讀園林空間指征的層級(jí)化設(shè)計(jì)以及實(shí)踐優(yōu)化提供了可能?？偠灾?，在工具層面，本研究豐富并拓展了園林空間量化研究的技術(shù)庫和方法庫，并對(duì)其有效性加以驗(yàn)證。

5.4 研究局限與未來展望

本研究在經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上總結(jié)了一套較為全面的空間指征，并探索了基于空間句法、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的指征測(cè)度方法。但與此同時(shí)，本研究仍存在一定局限。一方面，空間指征的建構(gòu)主要基于對(duì)經(jīng)典專著的歸納梳理，納入的理論材料有限，這使得建構(gòu)指征的全面性可能存在欠缺。而對(duì)于空間指征測(cè)度所采用的指標(biāo)映射框架，也存在優(yōu)化空間。不論是VGA指標(biāo)的選擇，還是疊加的組合與權(quán)重，都需要進(jìn)行更加深入的研究和比選。另一方面，由于參與研究的志愿者數(shù)量有限，在驗(yàn)證環(huán)節(jié)的結(jié)果可能存在一定誤差，空間標(biāo)注也容易受到試驗(yàn)因素外的其他條件的影響。在未來，可以考慮進(jìn)行更大規(guī)模的驗(yàn)證試驗(yàn)，從而排除不確定因素的干擾，并通過試驗(yàn)結(jié)果不斷修正和優(yōu)化空間指征的映射框架，提升空間指征測(cè)度結(jié)果和人本感知的匹配度。