尤晓慧 许懋彦 黄蔚欣 | 基于多源数据对高校开放游览空间的研究探讨——以“清华校园游”空间优化设计为例
全文刊登于《当代建筑》2022年第7期 p40-45
作者简介
尤晓慧 | You Xiaohui
清华大学建筑学院硕士研究生
许懋彦 | Xu Maoyan
清华大学建筑学院长聘教授
黄蔚欣 | Huang Weixin
清华大学建筑学院长聘副教授
摘要：随着大学校园管理的日渐开放，“校园游”成了高校承担社会责任、释放文化影响力的重要窗口，也对校园空间设计提出了新的需求。与此同时，信息技术的发展让获取大范围、精细化的环境行为学数据成为可能。本文以“清华校园游”为例，引入多源数据分析的方法，对三类重要节点空间进行了优化设计。首先，通过Wi-Fi定位、视频分析、GPS定位等方法，处理多时空尺度下的游客数据；其次，通过数据分析，提出“清华校园游”中具有代表性的节选空间和相应的优化着力点 ；最后，将它们分别落实到具体的优化设计中，构建从数据现象到解决方案的方法论，探讨提升大学校园组织方式和空间品质的设计策略。
关键词：清华校园游 ；多源数据分析 ；空间优化设计
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近年来，高校与社会的交流愈发密切，呈现出开放、多元的新面貌。大学逐渐打破线上、线下的固有边界，成为复合功能的共享平台，为社会提供各类资源。在这样的背景下，原有封闭式的校园空间已经不能适应新的功能需求，亟须优化提升。[1]
逐渐兴起的“校园游”反映了大学建设开放性与校园空间内向性的矛盾。新冠肺炎疫情发生前，清华大学、北京大学、武汉大学等已成为当地的重要景点，具有很高的游览热度。游客们涌进高校校园，感受历史底蕴，欣赏人文风光。校方也借此释放文化影响力，提升高校形象。[2]然而，旧有的大学校园在规划建设时，很少将旅游功能纳入考虑范畴，因此游览活动面临种种挑战——一方面，部分重点空间聚集大量游客，流线和行为可控性差，干扰原有的校园秩序 ；另一方面，校内往往缺少面向游客的指引牌和休息、如厕空间，游览体验有待提升。本研究以“清华校园游”为例，引入了多源数据分析的方法，在三个节点空间践行从数据分析到空间优化的设计策略，从而探讨校园与旅游的共生关系（图1）。
1 基于多源数据的“校园游”空间优化策略
为了用数据发现校园空间使用中的问题，找出原因并提出优化设计方法，本文构建了基于多源数据的“校园游”空间优化策略。首先，结合清华大学现有的“校园游”信息平台，本研究选用了多种数据调研的方法 ；其次，从三个维度将其处理为行为数据、认知数据和空间数据 ；最后，以数据处理的成果为支撑，形成“数据分析—改进目标—空间优化设计”的设计方法。
1.1 多源数据基础
作为我国的最高学府之一，清华大学一直以开放、有担当的态度面对“校园游”。校内的游览活动开始于2000年，但2008年后，游览量逐渐超过了校园的承载能力。[3]2017年，校方的管理措施开始向智慧化转型，主要包括网上参观预约系统、线上导览地图和智能安防系统，整体上形成了游览规范（图2）。
在清华大学现有的智慧管理数据平台的基础上，本研究综合选用了Wi-Fi定位、GPS定位、视频分析、问卷访谈和实地调研等五种方法。Wi-Fi定位技术能够通过定位设备获得手机持有者的位置、停留时间等信息。[4]研究团队在清华大学的校园内安装了43个Wi-Fi定位设备（图3），运行半年获取了海量数据。GPS定位能够获取定位仪的准确位置，从而进行精细分析[5]，研究团队于清华大学西门处，通过发放、回收GPS定位仪，共获取散客、学生志愿者和团体引导员在内的117条轨迹。视频分析技术能够识别视频画面中的物体，统计数量并记录轨迹[6]，研究团队共获得52个监控摄像点位在典型日期的视频数据（图4）。此外，研究团队还向完成游览的游客发放了问卷，共计回收有效问卷463份，并对133个游览空间单元进行了实地调研。
1.2 多源数据分析
本文将获取的数据按行为、认知、空间三个维度进行处理，从而更加全面、动态地认识“清华校园游”的情况。游客行为数据主要来自Wi-Fi定位、GPS定位和视频分析。Wi-Fi数据覆盖了主要的景点和服务设施，能够反映游客在整个校园空间的分布情况，以及各点位客流量变化和停留时间（图5）。开放日参观的游客大多出现在清华大学西门、二校门、大礼堂等景点。以二校门的客流为例，人流峰值出现在16: 00，人均停留时间是5.5分钟。
GPS定位能够得到校园内的游客轨迹，并通过游客的移动速度分析其停留时间和交通情况（图6）。本研究叠加了109个游客的GPS数据，可以看出游客在校园西部的游线更加密集，在许多小型景点和服务设施前均有停留。
研究团队选取了一些重要点位在人流量较大时刻的监控录像，通过视频分析技术，得到游客在这些位置的热力分布和轨迹图像。例如 ：在二校门前的路口，人们聚集在南北两侧的栏杆后面，有少量的游客或安保人员出现在机动车道路上 ；而自清亭前小广场的人群则分布得比较均匀，只在岸边的景石处出现了聚集现象（图7）。
在轨迹方面，因为总时长固定，线段越短则表示运动速度越低。例如 ：二校门前的游客以慢行和停留为主，流线交叉严重，较为混乱 ；西门前的游客则以快速移动为主，出现较为集中的两股流线（图8）。
认知数据主要来自问卷调研，从问卷中可以得到游览基本信息（图9）、景点可游性信息、主观建议与评价等。清华大学的大部分游客以结伴出行为主，其中78%的游客有1～3个旅伴。清华大学校园空间相对较大，66%的游客游览时间为1～2 h，27%的游客游览时间为2～4 h，游客在校园里的交通方式以步行为主，也有18%的游客使用了自行车。问卷要求游客勾选出最喜欢的景点、想去却没有去成的景点和不知道的景点。游客满意度较高的景点有二校门、水木清华、荷塘、大礼堂等，对于名人故居、艺术博物馆、校史馆等景点的游览意愿较强。问卷还询问了游客对于“清华校园游”相关信息的知悉度和主观意见（图10），只有将近一半数量的游客表示知道清华校门和公共卫生间的位置，约70%的游客对可以接待游客的餐厅和纪念品商店的位置并不清楚。
空间数据来自实地调研，从调研中可以得到各空间单元的基本信息、开放性和容量。目前，所有游览景点的外部空间都是对外开放的，公共卫生间、纪念品商店和餐饮空间里商业化部分面向游客开放，根据校方的规定，教工食堂和学生食堂则暂不对外开放。容量的确定与空间单元类型有关。游览景点可以参照《景区最大承载量核定导则》等规范，根据外部空间的面积进行计算 ；服务设施根据所含位置数量和相关规范标准进行计算 ；交通空间参照GB/T 51439—2021 《城市步行和自行车交通系统规划标准》，根据路宽进行计算。
1.3 空间优化策略
本研究构建了“数据分析—改进目标—空间优化设计”的设计方法，以数据分析为支撑，确定各游览区域在控制数量、引导流线、引导行为和提升品质等方面需采用的举措，最终形成能够精准解决问题的空间优化设计（图11）。研究团队通过人群时间分布、人群的停留时间、空间单元容量，判断以什么方法控制该区域重点空间的游客数量 ；通过该游览区域的轨迹分布和人群空间分布，明确原有的人车流线关系，并进一步加以引导 ；通过使用、误用情况和轨迹的速度分布，观察人们在该游览区域空间的行为，避免误用 ；通过问卷满意度和主观意见，明确该区域为具有品质提升潜力的空间。
设计团队根据规划游线上的定位、所含空间单元的类型，将清华大学校内的游览区域归纳为三类 ：①地标空间，包括二校门区域、大礼堂区域和主楼区域等，一个地标景点控制着周边场地，其余景点和服务设施都是它的外延，形成明确的空间序列，这类空间的活动也围绕着地标景点展开，优化的重点是疏解地标前聚集的大量游客 ；②门户空间，包括西门区域、东南门区域等，它们是游客进出清华大学校园的关键节点，对校园内外都有较大影响，需要着重解决游客聚集与城市交通的冲突 ；③游园空间，包括水木清华区域、工字厅区域、近春园区域等，整体空间品质较好。这些空间包含一系列吸引游客兴趣的游览景点和服务设施，没有明确的方向性，主要优化目标是引导游客的流线，防止游客寻路困难。
本文选取二校门区域、西门区域和水木清华区域作为上述地标空间、门户空间和游园空间的代表，探讨充分结合数据分析的空间设计方法，在注重具体设计的在地性的同时，保有策略上的可推广性。
2 基于多源数据的“清华校园游”空间优化设计
2.1 二校门区域的数据分析与优化设计
二校门区域是典型的地标型空间，由占据中心地位的二校门、二校门前道路、二校门至照澜院道路及周边建筑物组成，总面积约为8 700 ㎡，包括2个Wi-Fi点位和3个视频点位。通过各项多源数据分析的结果，可以推导出该区域的设计目标 ：
1）控制游客密度。通过分析Wi-Fi 数据能得出该区域的人群分布和停留时间，峰值时刻人流密度达到1.16人/㎡，平均停留时间达5.5 min。此外，问卷调研发现游客对二校门南部的朱自清故居、陈寅恪故居等名人故居的游览意愿较高，分别为39.5%和20.4%，设计可以利用这点实现疏解人群。
2）建立人流、车流的秩序。通过分析GPS和视频数据，可得到二校门前路口的人车轨迹、人群分布和二校门区域的轨迹速度分布，发现游客、师生和校内居民流线混杂，行人和各类车辆相互占道的情况也较为严重，通过对广场和道路的设计，重新引导流线。
3）引导游客行为。通过视频数据可以看出，游客在二校门前广场产生的误用行为较多，如游客倚坐栏杆花池、随机停放共享单车等。与此同时，南侧照澜院中的服务设施很少有人光顾，需要优化提升，形成服务地标的高品质外延空间（图12）。
校园空间经过优化设计后，形成了以二校门地标为中心的空间轴线，该轴线将二校门前广场和照澜院内的景点及服务设施串联起来（图13）。在人群疏散方面，该区域主要采取的措施是扩充容量，增加游客可以停留拍照的空间面积。设计方案拓展了二校门前广场的面宽，将低矮的绿化适当分段，为游客提供停留拍照的空间依托。西南部原有临时公厕旁的小山丘高约3 m，设计结合地形和卫生间、纪念品商店等功能，设置屋顶可上人的小型建筑物，游客能够沿着树林旁的矮墙和坡道到达宽阔的屋顶平台，从而进行立体化的观光游览。赵元任故居前场地比较平坦，能够结合故居改造为绿化和茶歇的场所，为游客提供边观赏地标景观、边休憩的场所。
该区域原有道路的情况是人车混行，不过由于游客聚集，南北向道路利用率较低，东西向道路也有移至地下的计划，因此该区域具有彻底改造为慢行空间的可能。本研究按照以步行和骑行为主、偶有机动车通行的空间目标进行设计。前广场的铺装采用一体化处理，保证二校门区域到大礼堂区域慢行环境的连贯性和完整性，并在东西两侧留出明显的自行车通路，以防行人占道 ；照澜院结合休息座椅设置了自行车停车位，鼓励骑车到达的游客流向外延空间。
对于外延空间，考虑到游客和照澜院居民的不同需求，设计创造了多开放层级的活动环境。空间整体以原有道路的中线为轴，东西两侧从体量、虚实和材质上与之形成呼应关系，烘托了二校门的主体地位（图14）。西侧自北向南增加了休息小广场，重建了自行车棚并迁移了活动器材区，在功能上逐渐从游客主导转变为居民主导。原本西侧的空间组织较为松散，改造后，设计在自行车棚的原址前添加了灰砖的拱廊，形成连续的街道立面。对于道路东侧故居周边的场地，设计结合具体的开放情况，进行铺地、植被和休息座椅的设计，力求营造出安静、休闲的生活氛围，防止拥挤和喧闹等情况的发生。
2.2 西门区域的数据分析与优化设计
作为门户空间的代表，西门区域自校门外清华西路和中关村北大街的交叉口到清华路上的桂韵广场，东西向总长260 m，总面积达18 700 ㎡，包括3个Wi-Fi点位和3个视频点位。该区域的设计目标为 ：
1）解决西门外游客聚集与城市交通的矛盾。与二校门类似，西门也是游客拍照打卡的重要地点，而且存在大量未预约进校的游客，Wi-Fi数据显示该区域客流峰值达1 200人/h，平均停留时间为6.7 min。通过视频数据可以看出，西门前广场也存在游客行为不可控、人车流线交叉等问题，且此地城市交通繁忙，治理难度更高，需要改造路口空间来引导、疏散人群。
2）创造人性化的入园和出园体验。游客预约参观后，需到西门北侧的散客参观通道排队等待。校方将围墙旁的人行道用作排队通道，队伍最长约70 m，游客通过西门的闸机后，还要沿着栏杆隔出的狭窄道路前行170 m后才能开始参观。整个入园流线较为拥挤，环境品质也有待提升。出园时，因大绿地周边停放大量自行车，GPS和视频轨迹显示行人被迫与自行车、机动车共用路面，危险性较高（图15）。
西门区域的改造与城市空间息息相关。无论是否预约入园的游客，都会聚集在西门前的人行横道处打卡拍照。有预约的游客还会在南部居民区围墙外的城市街道上排队，之后进入清华大学。如果说其他区域的游客是对清华大学内部空间造成压力，那么西门处的游客则是从校园空间中扩散出来，给外部的城市空间带来了问题。研究团队依据新的总平面图，并结合城市市政设施进行了设计，在路口处增设了观景天桥和地下通道，从而疏散西门前的人群，降低路口过街的人数。景观天桥在平面上呈现扁“U”形，面向西门开放。桥面南北方向长约29 m，东西方向长约24 m，为游客提供了充分的拍照打卡空间。由于西门的体量较大，游客在前广场空间很难取景，会主动向后拉开距离，因此这就减少了前广场空间的容量，使游客拍照、等待的时间延长。景观天桥西侧能取得很好的视野，会加快游客拍照的轮转速度，提升游客的游览体验。设计还结合入园通道的改造，将排队地点从城市人行道移至校园内部，在方便校方管理的同时，还避免了对城市产生不良影响（图16）。
改造后的入园通道以矮墙、植被和校河为软性的边界，形成了平均宽度4 m、总长150 m的线形经行性空间。游客在隐约看到红砖墙后的校园景观后，在牵引下逐渐前行，到达红区建筑形式的入口凉亭进行身份验证。游客进入校园后，校园边界的形式从矮墙变为大间距的方柱，该形式在具备引导性的同时，还逐渐增加了空间开敞性。对比过去的线路，这样的前导空间能够提供与校园内部相似的文化氛围，让游客做好适应氛围的准备。出园品质的提升重点在于服务设施的添加和人车分流。设计结合大绿地起伏的地形，在坡地后面设置了自行车的集中停放处，防止车辆外溢 ；外侧布置了单独的人行道路，通过绿化切断其与自行车道的直接连接，避免自行车停放占道 ；内侧补充了包括公共卫生间、纪念品商店、餐饮空间等小型建筑物，方便游客在去往下一站前，在这里进行更好的整理和准备（图17）。
2.3 水木清华区域的数据分析与优化设计
水木清华区域有山有水，围绕荷塘散布着一系列小景点和服务设施，是典型的游园性空间。其东至闻一多小广场，西至熙春路，南接工字厅建筑群，北邻清华大学校河和西区操场，全部都是步行空间，总用地面积为16 000 ㎡，共安装了3个Wi-Fi点位和2个视频点位。结合多源数据分析的结果，该区域的设计目标为 ：
1）引导水木清华区域及周边的游览线路。通过GPS和视频轨迹可以看出，游客在水木清华区域的分布很不均匀，通常是从自清亭沿着南岸一路向西，较少人到达北山周边。这一方面破坏了游客的游览体验，另一方面造成了水台等节点周边的人员聚集，此外从该区域去往其他区域的道路相对隐蔽，不宜寻找，游客往往被引导至车辆很多的熙春路上，从而陷入寻路困难的境地，设计需要调整路径，设置空间节点，对水木清华周边的游客进行引导。
2）重塑荷塘沿岸景观。水木清华的环境比较适宜步行，南北两岸都存在着一些台阶，所以存在游客经常将共享单车随意弃置的现象，目前，该区域的休息座椅数量较少，视频数据显示游客会倚坐、踩踏岸边堆叠的景观石，具有一定危险性。设计需要在区域外延设置自行车停靠位，并在内部增加座椅和观景平台。此外，水木清华的北山以林木为主，景观条件良好，但可以停留、游憩的空间不多，设计可以适当增设一些景观小品作为工字厅后厦的对景，为游客创造更舒适的游园环境（图18）。
设计通过调整道路情况和增设空间节点，改善水木清华区域内部的游线，通过改造连接其他区域的交通节点来引导区域周边的游线，最终形成内部围绕荷塘沿线，外部连通大礼堂、工字厅、西区操场等区域的环形线路。对于水木清华内部，这一过程主要通过荷塘北岸的栈桥和北山上的小径实现。栈桥满足了游客临水游玩的需求，在上面活动的人群也吸引着更多游客去探访北部的游览线路。小径也是如此，在顺应地势的同时，保持着较为清晰的视线关系，实现人流带动人流。闻亭所在的小山与北山主体之间被校河的支流隔断，改造后该区域将会增加凌空的木质小拱桥，形成通路。从大礼堂去往水木清华需要经过闻一多小广场和西阶梯教室，设计在这一场地设置可停放自行车的休息空间，为从大礼堂方向到来的游客提供更加清晰的引导。目前，大部分游客从西侧熙春路前往工字厅建筑群，该路线增加了不必要的交通距离和交通风险，只有少部分游客在地图软件的指引下，选择了西南角山丘之间的小路，新方案则强调了这一通路。设计结合山势，通过倾斜的矮墙，在喇叭形的中式小广场形成方向上的暗示。对于西区操场方向，区域内原本只有一条坡地上的林间小路，整体呈现封闭的状态。设计重新整理了这部分地形，使得内、外视线能够通畅连接，设置了闲亭、山石在内的几个景观小品（图19）。
设计依照空间使用、误用情况，景点游览意愿，景点满意度等数据信息，对荷塘周边景观进行了重塑，补充了栈桥、水台等游赏点和廊架、茶亭等休憩点。这些可供游客停留的空间节点在位置和设计上与原有的水木清华建筑物、景观组石、朱自清像、小瀑布等相结合，形成了相互 “观看”的视线关系。为了配合荷塘的尺度感，栈桥采用了较为小巧的设计，其宽度为 1 m，栏杆也比较低矮。栈桥蜿蜒曲折，起始位置是有休息座椅的水台，中部是小型的水台和朱自清像所在的石质平台，结尾是通往北山山顶的坡道。茶亭位于栈桥中端的山坡上，其构件的质感都较为轻薄，在林木之中半隐半露，为游客提供了清幽的休憩场所。此外，荷塘北岸景观组石的东侧还有一座独立的木质水台，构成了水木清华建筑的对景。自清亭前广场的南侧紧邻工字厅建筑群的外墙——原本是绿化区，并设有非常少量的公园长椅，其因风景秀丽，位置方便，所以使用率很高。改造后，设置了古典风格和新式材料相结合的廊架，并扩充了休息座椅的数量，让更多的游客能够从这里获得欣赏整个区域的良好视野，解决了游客倚坐景观石等误用问题（图20）。
3 结语
高等教育的新发展要求大学打破科研教学的封闭性，提升社会服务意识。校园建设也应顺应这一趋势，以开放为前提，重新思考空间规划设计的逻辑，促进高校与社会的共融、共赢。
清华大学面向游客开放的时间较早，形成了相对成熟的应对措施，通过线上预约、线上导览、智能安防等数字化手段，规范了校园参观的秩序。这些数据平台不仅为校园管理提供了支持，也使数字方法检测评估空间环境成为可能。本文就是在这样的背景下，从“清华校园游”的多源数据出发，建立了“数据分析—改进目标—空间优化设计”的设计方法，并以地标空间、门户空间和游园空间作为具体案例，将数据处理的成果转化到实际的空间设计中，探索了现代开放型校园的新形态。随着大学与社会之间的连接愈发密切，高校势必要进行面向游客的空间改造，本文希望能从方法论上为高校提供一定借鉴。■（感谢谢金丰对视频处理和图7、8的贡献）
图1 ： 作者拍摄
图2 ：微信小程序
图3～图20 ：作者绘制
参考文献
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本文发表于《当代建筑》2022 | No.07
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