类型（Type）：论文
发表时间（Date）：2025.04
标题（Title）：Impact of Public Space in Primary and Secondary Schools Based on Natural Visibility Ratio
关键词（Keyword）：campus safety; natural surveillance; space syntax; public space
链接（Link）：Impact of Public Space in Primary and Secondary Schools Based on Natural Visibility Ratio
该论文探讨了中小学公共空间自然可见率对校园安全的影响，结合犯罪预防环境设计（CPTED）理论与计算形态学方法，提出了一种基于算法模拟和空间句法的校园安全优化框架。研究通过分析53所中国城市中小学的案例，揭示了公共空间形态与安全性能的定量关系，为安全导向的校园规划提供了科学依据。
研究背景与核心问题
校园安全作为全球性挑战，传统安全设计常依赖物理隔离与监控技术，但可能牺牲学生社交与心理健康。CPTED理论强调自然监视（通过空间可见性预防犯罪）的潜力，但现有研究在校园环境中的应用存在局限：过度简化安全分区、忽视空间形态的几何特性对监视效能的影响。论文聚焦公共空间形态与安全的关系，提出优化设计需平衡自然监视与教育功能。
方法论创新
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自然可见率量化
提出自然可见率（Rva和Rvh）作为安全评估指标，基于15米有效监视距离和1.2米障碍物阈值，通过Python自动化计算空间内无遮挡视线比例。Rva（算术均值）反映整体可见性，Rvh（调和均值）对低可见区域更敏感，用于识别高风险盲区。 -
算法生成与空间分析
- 建筑布局迭代：通过Hill-climbing算法生成校园布局变体，模拟不同建筑排列对公共空间的影响。
- 公共空间形态建模：随机生成几何图形（3-9边形），结合紧凑度指数（CI）和形态面积因子（FA）量化空间形态特征，揭示形状与安全的关联。
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数据与案例验证
选取53所中小学案例，覆盖不同规模与布局类型，通过空间句法分析与热力图验证学生活动与可见率分布的动态关系。
主要发现
建筑布局的有限影响
建筑位置调整对整体自然可见率（Rva）影响较小（波动范围≤6%）。大规模公共空间中布局优化的边际效益递减，安全性能更依赖空间规模与形态。公共空间形态的关键作用
- 紧凑度与安全正相关：接近圆形的空间（高CI值）Rva和Rvh更高。例如，紧凑布局的Rva可达0.836，而复杂边界的低CI区域Rva降至0.471。
- 形态面积因子（FA）的负向效应：FA增加（空间复杂度上升）显著降低安全水平。建议主活动区FA≤0.2以平衡形态与监视需求。
安全指标的互补性
Rva与Rvh呈显著负相关（R²=0.907），反映安全设计的权衡：集中布局提升整体可见性但增加盲区风险，分散布局反之。需结合两者评估，优先控制Rvh衰减。学生活动的空间分布验证
案例研究表明，高Rva区域（如操场、主入口）学生聚集度高，但过度透明可能引发“监视疲劳”；低Rvh区域（如绿化带）因视觉遮挡成为安全薄弱点，需针对性改造。
设计启示与建议
- 形态优化：简化公共空间边界，减少凹凸结构，优先采用紧凑形态（如圆形或规则四边形）。
- 分层设计：核心活动区维持Rva≥0.5，整体FA≤0.2；通过悬挑平台等复合结构补偿盲区可见性。
- 动态平衡：结合可调节界面（如智能遮阳系统）适应不同时段的安全与功能需求，避免静态设计局限。
局限与展望
研究样本集中于中国东部城市，未来可拓展至乡村及跨文化场景。算法生成未考虑垂直空间互动，后续可融合实时人群模拟与自适应监视系统，提升设计响应能力。该研究为CPTED理论提供了计算形态学支持，推动了从经验驱动到数据驱动的校园安全设计转型。