VIEW AND VIEWED ANALYSIS

PAPER REF # 8041  Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium  Edited by M. Greene, J. Reyes and A. Castro. Santiago de Chile: PUC, 2012....
2 downloads 1 Views 1MB Size
PAPER REF # 8041  Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium  Edited by M. Greene, J. Reyes and A. Castro. Santiago de Chile: PUC, 2012. 

VIEW AND VIEWED ANALYSIS    AUTHOR:                                  

Takashi TANIGUCHI  Graduate School of Science and Technology, Keio University, Japan  e‐mail: [email protected]  Yuto TAKAHASHI  Graduate School of Science and Technology, Keio University, Japan  Tatsuya KISHIMOTO  Faculty of Science and Technology, Keio University, Japan  e‐mail: [email protected] 

  KEYWORDS: 

Visibility Accessibility Problem, Visibility Graph Analysis, Isovist, View and Viewed Analysis 

THEME:    

Methodological Development and Modeling 

  Abstract 

The visibility accessibility problem is one of the problems in analyzing architectural spatial structures in space  syntax.  This  problem  occurs  when  there  are  objects  such  as  glass  walls,  wire  fences,  ponds  and  voids  disabling  direct  access  to  some  space  you  can  observe.  Straightening  the  problem,  this  paper  resolves  the  existing method into accessibility analysis and visibility analysis. Accessibility analysis regards glass walls and  ponds as blocks, considering accessibility only. On the other hand, visibility analysis regards ponds as grounds  and  excludes  glass  walls,  not  considering  accessibility  but  considering  visibility.  These  analyses  have  contradiction to human spatial perception not a little.  This paper proposes a method of spatial analysis using space syntax theory named view and viewed analysis  which rests on the 2 premises: when we want to observe a space we need to reach another space which we  can observe the purpose space directly; a space of a void and a space over a pond are not able to be reached  but able to be observed. With this method, we can measure easiness of observing other spaces and being  observed  from  other  spaces,  considering  accessibility.  One  characteristic  of  the  method  is  the  way  of  calculating depth considering accessibility and visibility at the same time, and the method calculates 2 types  of depth: view depth and viewed depth. View depth is the amount of steps necessary to observe a space from  another  space,  and  viewed  depth  is  the  amount  of  steps  necessary  that  a  space  is  observed  from  another  space. For each depth, the method calculates view integration value and viewed integration value in ordinary  way.  Proving effectiveness of the method, a case study of spatial analysis is conducted at the Barcelona Pavilion,  designed by Ludwig Mies van der Rohe and characterized by its glass walls and ponds. The paper divides the  architectural  space  into  cells,  and  setting  of  the  cells  rests  on  the  grid  system  which  Ludwig  Mies  van  der  Rohe proposed. Data of photographing spots and photographed spots is based on 500 photographs brought  from the online photo sharing application Flickr.com. The correlation of the view integration value with the  data  of  photographing  spots  and  the  correlation  of  the  viewed  integration  value  with  the  data  of  photographed  spots  are  examined.  Comparing  the  proposed  method  with  the  existing  method,  the  correlation of the accessibility integration value with the data of photographing spots and the correlation of  the visibility integration value with the data of photographed spots are examined too. The result shows that  view and viewed analysis has higher correlation to the image conception of space, compared to the existing  method. 

8041:1 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium.  Santiago de Chile: PUC, 2012. 

1.

INTRODUCTION 

Space  syntax  (Hillier  and  Hanson  1984;  Hillier,  Penn  et  al.  1993;  Hillier  1996;  Hillier.  B  1999)  is  a  spatial  analysis methodology which usefulness has been proven. Incorporating the idea of Isovist into space syntax,  visibility graph analysis (Turner, A., Doxa, M., et al. 2001) extended space syntax field, but then it caused the  visibility accessibility problem.   The  visibility  accessibility  problem  occurs  when  we  make  a  graph  of  architectural  spatial  structures  which  has objects such as glass walls, wire fences, ponds and voids disabling direct access to some space we can  observe.  The  essence  of  the  problem  is  whether  we  should  draw  edges  between  spaces  which  have  such  objects between them or not. Space syntax originally drew graphs based on connection of spaces, and there  are basically two kinds of connection such as visibility and accessibility. These two are largely different if the  problem  objects  like  glass  walls  and  the  problem  spaces  like  voids  have  important  role  in  architectural  spaces. Following the definition of Isovist, we should draw graphs based on visibility only, but such graphs  include paths which are impossible to walk along. Passing through a glass wall and walking over a void or a  pond are some examples.  This  paper  resolves  the  existing  method  into  accessibility  analysis  and  visibility  analysis  to  straighten  the  problem.  Accessibility  analysis  regards  glass  walls  and  ponds  as  opaque  blocks,  and  we  draw  graphs  excluding  the  problem  edges  which  include  glass  walls  or  voids  between  the  nodes  with  this  method.  Accessibility  analysis  is  a  right  way  to  show  characteristics  of  spaces  considering  accessibility  only,  but  it  cannot  consider  visual  effect  of  architectural  elements  such  as  transparency  of  glass  walls.  On  the  other  hand, visibility analysis regards ponds as grounds and excludes glass walls, and we draw graphs including the  problem edges with this method. Visibility analysis makes graphs including impossible paths to walk along,  because it does not consider accessibility.  Under  the  present  circumstances,  analyzers  variously  interpret  the  visibility  accessibility  problem.      Some  papers practiced only accessibility analysis, some did only visibility analysis, and others did both of them and  compared the results of each analysis (Ruchi C., Yeonsook H. and Sonit B. 2007). Application programs which  perform  visibility  graph  analysis  like  Depthmap  (Turner  A.  2003,  Turner  A.  2004)  do  not  cope  with  the  problem. If we want to practice visibility analysis we have to remove glass walls and regard voids and ponds  as  floors.  To  solve  the  problem,  layered  graphs  (Dalton  S.  and  Dalton  R.  2009)  which  add  depth  of  accessibility analysis (accessibility depth) and depth of visibility analysis (visibility depth) in a proportion has  been proposed, however a method of determining the proportion has not been proposed.     2.

PROPOSAL OF VIEW AND VIEWED ANALYSIS 

The  previous  section  described  the  visibility  accessibility  problem  and  defined  accessibility  analysis  and  visibility analysis, but is it correct to separate accessibility from visibility? When we want to observe a space  which  we  cannot  observe  directly  from  where  we  stand  we  need  to  reach  another  space  which  we  can  observe the purpose space directly. We cannot divide accessibility and visibility considering human spatial  perception, and visibility analysis is deficient in accessibility.  This chapter proposes a method of spatial analysis using the space syntax theory named view analysis which  considers both accessibility and visibility in accordance with human action of spatial perception. This analysis  shows  easiness  of  observing  other  spaces  based  on  the  amount  of  steps  necessary  for  observing  a  space 

8041:2 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium.  Santiago de Chile: PUC, 2012. 

actually. On the other hand, a space of a void and a space over a pond are not able to be accessed but able  to be observed from other spaces (Figure 1), so this paper also proposes viewed analysis which is based on  the  amount  of  steps  necessary  for  a  space to  be  observed  from  another  space.  View and  viewed  analysis  clearly defines the way of drawing graphs of architectural spatial structures with the problem objects and  spaces; therefore this method can be a solution of the visibility accessibility problem. 

  Figure 1 Section Model Including a Void 

  One characteristic of view and viewed analysis is the way of calculating depth, and it is different from simple  shortest path problem. Comparing the proposed method with the existing method, this chapter explains the  way  of  calculating  depth  with  the  all  methods:  accessibility  analysis,  visibility  analysis,  view  analysis  and  viewed analysis. To explain view and viewed analysis this paper defines 2 types of edges: accessibility edges  and visibility edges. Accessibility edges are edges between nodes on the floor without the problem objects  and spaces. On the other hand, visibility edges include the problem objects and spaces between the nodes  (Figure 2). 

  Figure 2 Accessibility Edge and Visibility Edge 

  Take Figure 3 for example. Shown in the illustration is a plane spatial model with 12 cells named A to L, and  there is a transparent wall between A and B. F is a space of a void, and there are no objects disabling direct  access between E and J, G and J, and H and I.    

8041:3 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium.  Santiago de Chile: PUC, 2012. 

  Figure 3 Plane Model Including a Transparent Wall and a Void 

  Accessibility  analysis  makes  paths  considering  accessibility  only.  As  shown  in  Figure  4,  accessibility  depth  from A to E and I are 1. The depth from A to H, J and K are 2. The depth from A to D, G and L are 3. The  depth from A to B and C are 4. Furthermore the depth from A to F is infinity because we cannot reach to  voids.  Visibility analysis makes paths through transparent walls and voids because it is based on visibility only. As  Figure 4 shows, visibility depth from A to B, C, D, E, I and J are 1. The depth from A to F, G, H, K and L are 2.   

  Figure 4 Depth from A 

 

8041:4 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium.  Santiago de Chile: PUC, 2012. 

View analysis rests on a premise: when we want to observe a space we need to reach another space which  we  can  observe  the  purpose  space  directly,  so  this  analysis  calculates  the  amount  of  steps  necessary  to  observe a space from another space actually. As shown in Figure 4, view depth from A to B, C, D, E, I and J  are 1. The depth from A to F, G, H and K are 2 because they are able to be accessed or observed from E or I  which are able to be reached from A with 1 step. Finally, the depth from A to L is 3 because L is able to be  reached and observed from H which is able to be reached from A with 2 steps. Thus view analysis can add a  new edge to a path including accessibility edges only. As green arrows of Figure 5 shows, the path A→D→L  does not exist because we cannot reach to D from A directly.  Viewed analysis rests on the same premise as view analysis’s and calculates the amount of steps necessary  for a space to be observed from another space. As shown in Figure 4, viewed depth from A to B, C, D, E, I,  and J are 1. The depth from A to G, H, K and L are 2. In addition, the depth from A to F is infinity because we  cannot stand on voids. Thus viewed analysis can use a visibility edge as 1st step only since the premise. As  green arrows of Figure 5 shows, the path A←E←H is wrong because we cannot access to E from H directly.   

  Figure 5 Wrong Paths from A 

  Table 1 and Table 2 show all depth, k (the amount of nodes included in graph from each node), total depth  (TD)  and  integration  values  (Int.V)  of  view  analysis  and  viewed  analysis.  The  way  of  calculating  TD  and  integration value is completely same as existing method.  With the existing method, asymmetric matrix of depth appears only if there are one‐way equipments like  escalators. In contrast, matrixes of view depth and viewed depth become asymmetric when the subjected  space has objects disabling direct access to some space you can observe. For example, view depth from A to  L  is  3  (Figure  4)  because  we  have  to  reach  H  to  observe  L,  and  view  depth  from  L  to  A  is  2  since  we  can  directly observe A from D through the transparent wall.  Comparing view depth and viewed depth, we can discover that view depth from x to y is same as viewed  depth from y to x. Thus we can get viewed depth from view depth automatically.  Describing k, viewed analysis makes different k between each node. Take table 2, k of F is 12 because F can  be observed from all other nodes and viewed analysis graph of F includes all nodes. On the other hand, view  k of other nodes are 11 since F is a void and other nodes cannot be observed from F. Thus we should use  integration value which excludes influence of difference of k.  As  shown  above,  there  are  differences  with  calculating  depth  and  k  between  the  proposed  method  and  existing method, but the depth of each analysis are completely same if the subjected space does not have  objects  disabling  direct  access  to  some  space  you  can  observe.  Thus  view  and  viewed  analysis  does  not  contradict the existing method especially accessibility analysis. 

8041:5 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium.  Santiago de Chile: PUC, 2012.  Table 1 Result of View Analysis (depth, k, TD, Int. V)  A 

























TD 

Int.V 



























12 

17 

2.611 



























12 

24 

1.205 



























12 

24 

1.205 



























12 

16 

3.134 



























12 

16 

3.134 



∞ 

∞ 

∞ 

∞ 

∞ 



∞ 

∞ 

∞ 

∞ 

∞ 

∞ 



∞ 

0.000 



























12 

18 

2.238 



























12 

15 

3.917 



























12 

15 

3.917 



























12 

17 

2.611 



























12 

16 

3.134 



























12 

20 

1.741 

    Table 2 Result of Viewed Analysis (depth, k, TD, Int. V) 

    3.



























TD 

Int.V 













∞ 













11 

14 

3.318 













∞ 













11 

19 

1.474 













∞ 













11 

19 

1.474 













∞ 













11 

14 

3.318 













∞ 













11 

16 

2.212 



























12 

18 

2.238 













∞ 













11 

17 

1.896 













∞ 













11 

14 

3.318 













∞ 













11 

16 

2.212 













∞ 













11 

16 

2.212 













∞ 













11 

15 

2.654 













∞ 













11 

20 

1.327 

THE WAY OF CALCULATING VIEW AND VIEWED DEPTH ON SOFTWARE 

To perform the existing method, software calculates depth with Dijksta’s algorithm: an algorithm to solve  the  shortest  path  problem.  Dijkstra’s  algorithm  adds  edges  to  paths  regarded  as  the  shortest  ways  to  calculate  the  shortest  paths  one  after  another.  Contrary  to  this,  view  and  viewed  analysis  has  2  types  of  edges: accessibility edge and visibility edge, and functions of these edges are different. Thus we have to put  something  in  the  algorithm,  and  this  chapter  explains  the  way  of  calculating  view  and  viewed  depth  on  application software.    

8041:6 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium.  Santiago de Chile: PUC, 2012. 

3.1.

The Way of Calculating View Depth 

With view analysis, a path including visibility edge can be the shortest path, but we cannot add a new edge  to  such  paths.  Thus  we  have  to  prepare  2  types  of  memories:  memory  to  memorize  depth  of  paths  not  including visibility edges (depth memory); memory to memorize depth of paths including visibility edges (v‐ depth memory). The data of depth memory are renewed when shorter paths not including visibility edges  are presented, and the data of v‐depth memory are renewed when shorter paths including visibility edges  are presented. Other memories and operations are same as Dijkstra’s algorithm basically. When the renewal  of  the  data  of  depth  memory  and  v‐depth memory  has  been  finished,  the  program compares  the  data  of  both memories and collects smaller data as view depth. On the occasion, we can get accessibility depth from  the data of depth memory before comparing.  In the following C++ source cord shows how to calculate view depth, and the number of nodes: n, the weight  of  edges:  weight[1..n][1..n]  and  the  type  of  edges:  weight_type[1..n][1..n]  are  given.  If  there  is  no  direct  connection from i to j, weight[i][j] = INT_MAX. weight_type[i][j] = 0 means that both nodes of the edge are  on the floor and the edge from i to j is accessibility edge: there is no object between i and j. weight_type[i][j]  = 1 means that the node i is on the floor and the edge from i to j is visibility edge: there are some problem  objects like glass walls and voids between the nodes.    int main () {    #define FALSE  0    #define TRUE   1    int START, i, j, next, min;    char visited[n+1];    int prev[n+1];  int v‐prev[n+1]    for (START = 1; START