THE CONVERGENCE OF PATTERNS IN THE CITY:(Isolating) the effects of architectural morphology on...

32
PAPER REF # 8167 Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 THE CONVERGENCE OF PATTERNS IN THE CITY: (Isolating) the effects of architectural morphology on movement and activity AUTHOR: Vinicius NETTO Universidade Federal Fluminense (NEPHUUFF), Brazil email: [email protected] Renato SABOYA Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Brazil email: [email protected] Julio VARGA S Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil Lucas FIGUEIREDO Universidade Federal da Paraíba (UFPB), Brazil email: [email protected] Cássio FREITAS Escola Nacional de Ciência Estatística (ENCEIBGE), Brazil email: [email protected] Maíra PINHEIRO Universidade Federal Fluminense (NEPHUUFF), Brazil email: [email protected] KEYWORDS: Pattern Convergence, Dissonance, Street Networks, Architectural Typology, Urban Vitality THEME: Urban Structure and Spatial Distribution Abstract Our paper introduces the theoretical and methodological grounds for a new approach to problems of internal relations between urban patterns in the city creation process. The first problem relates to the conditions of convergence of patterns of accessibility, location, density and pedestrian movement – distinct material processes whose deep mutual implications seem to tie and mix them in the form of the city itself. Approaches to urban morphology and growth as different as space syntax and spatial economics are based on the central proposition that patterns overlap in time, an axiom that allows them to show, for instance, how accessibility affects location or movement. We challenge such teleological perspective, arguing that convergence is likely to always contain dissonance between patterns, deeply entrenched in the collisions of materialities and temporalities of distinct urban processes, among other contingencies. Furthermore, dissonance may help to explain recognizable differences in pattern correlations. We introduce a methodology to assess levels of convergence/dissonance in urban systems in time, or how patterns relate as cities grow and change. The second problem addresses a specific set of pattern relations. States of noncomplete convergence between street networks and movement may reveal potential roles played by other patterns such as architectural morphologies – a central but mostly unexamined question. The paper unfolds a method aimed at identifying the effects of architectural typologies on local socioeconomic processes with potential large

Transcript of THE CONVERGENCE OF PATTERNS IN THE CITY:(Isolating) the effects of architectural morphology on...

PAPER REF # 8167 Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

THE CONVERGENCE OF PATTERNS IN THE CITY: (Isolating) the effects of architectural morphology on movement and activity 

   

AUTHOR:   Vinicius NETTO     Universidade Federal Fluminense (NEPHU‐UFF), Brazil     e‐mail: [email protected]      Renato SABOYA     Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Brazil     e‐mail: [email protected]      Julio VARGA S     Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil      Lucas FIGUEIREDO     Universidade Federal da Paraíba (UFPB), Brazil     e‐mail: [email protected]      Cássio FREITAS     Escola Nacional de Ciência Estatística (ENCE‐IBGE), Brazil     e‐mail: [email protected]      Maíra PINHEIRO     Universidade Federal Fluminense (NEPHU‐UFF), Brazil     e‐mail: [email protected] 

  

KEYWORDS:  Pattern Convergence, Dissonance, Street Networks, Architectural Typology, Urban Vitality 

THEME:    Urban Structure and Spatial Distribution 

 

Abstract 

Our paper introduces the theoretical and methodological grounds for a new approach to problems of internal relations between urban patterns  in  the  city  creation process. The  first problem  relates  to  the  conditions of convergence of patterns of accessibility,  location, density and pedestrian movement  – distinct material processes whose deep mutual implications seem to tie and mix them in the form of the city itself. Approaches to urban morphology and growth as different as space syntax and spatial economics are based on the central proposition that patterns overlap in time, an axiom that allows them to show, for instance, how accessibility affects location or movement. We challenge such teleological perspective, arguing that convergence is likely to  always  contain  dissonance  between  patterns,  deeply  entrenched  in  the  collisions  of materialities  and temporalities of distinct urban processes, among other contingencies. Furthermore, dissonance may help to explain  recognizable  differences  in  pattern  correlations. We  introduce  a methodology  to  assess  levels  of convergence/dissonance in urban systems in time, or how patterns relate as cities grow and change.  The  second  problem  addresses  a  specific  set  of  pattern  relations.  States  of  non‐complete  convergence between  street  networks  and  movement  may  reveal  potential  roles  played  by  other  patterns  such  as architectural morphologies – a central but mostly unexamined question. The paper unfolds a method aimed at  identifying the effects of architectural typologies on  local socioeconomic processes with potential  large‐

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

scale effects  independently  from  the effects of  the street network. We apply  the approach  in an empirical study  in  twenty‐four areas  in Rio de  Janeiro. Such methodology allows  to assess more precisely what has been defined, since Jacobs’ seminal work, as “urban vitality”, a set of social and microeconomic qualities in cities – and go back to a question that puzzles the architectural imagination: can buildings affect their urban surroundings?  Would  distinct  architectural  morphologies  have  distinct  effects  over  local  socioeconomic processes? Or, does architecture matter to urban vitality? 

 

 

 1 INTRODUCTION 

This paper  introduces the theoretical and methodological  foundations  for a new approach to problems of 

internal relations of patterns  in the city creation process – arguably some of the major problems  in urban 

studies. The first one refers to the potential convergence between them, a theoretical axiom in approaches 

to  urban  form  and  growth  as  different  as  space  syntax  and  spatial  economics:  the  strong  apparent 

overlapping of patterns of accessibility,  location, density and pedestrian movement  (emphasised  in  space 

syntax  studies).  These  differentiated  material  processes  have  deep  mutual  implications  that  seem  to 

synthesize them in the form of the city itself, a key theoretical finding that takes the form of a central axiom 

in these theories and allow them to explain, for instance, how accessibility patterns overlap with location or 

movement  patterns.  Theoretical  definitions  point  to  a  strong  convergence  of  distributions  of  activity 

location,  architectural  densities  and  accessibility  levels  in  cities  (either  based  on metrical  distance,  as  in 

spatial economics, or geometrical properties of urban grids, as in space syntax). In fact, convergence seems 

taken  to a point where whole dimensions  (such as activity  location or architectural densities) are seen as 

fully dependent on accessibility levels inherent to grid patterns, serving at best as multiplier effects. That is 

not necessarily the case. Rapidly growing cities – such as Rio de Janeiro, as we shall see below – may have 

fast shifts in their accessibility cores with slower changes in density patterns. Weaker densities in a particular 

area with high accessibility may reduce movement levels allowed by the grid; or specific architectural types 

could  offer  poor  support  for  retail  activities  potentially  demanded  by  pedestrians.  In  these  scenarios, 

movement patterns may be biased by architectural morphology and activity location; accessibility levels may 

not correspond with agglomeration. Nevertheless, spatial economics shows us that economic activities are 

geared  to  agglomeration  in  the  form  of  cities  as  a  way  to  overcome  distance.  Space  syntax  works 

consistently  pointed  out  that  accessibility  patterns  overlap  substantially  with  pedestrian  movement 

patterns. But they seem to do so rendering the tensions between patterns unproblematic. We would like to 

challenge these theoretical positions arguing that a strong overlapping of urban patterns could only be the 

case  in  cities whose  growth  and  dynamics  already  reached  the  point  of  full‐fledged  convergence  –  and 

proposing  a  closer  examination  of  how  these  materially  distinct  patterns  interrelate.  We  devise  here 

foundations  for  an  approach  to  the  convergence/dissonance of patterns of different materialities,  and  a 

method  to  investigate  its  level,  recognizing  that  changes  operate  in  different  urban  dimensions.  These 

dimensions  are  all  related  in  how  we  appropriate  and  produce  cities  and  how  they  change,  but  not 

immediately so: they are mediated by human practice and distinct materialities at play. We hope to show 

that,  despite  a  potential  trend  to  alignment  in  such  dimensions,  taking  the  form  of  actual  structures, 

dissonance –  in different  levels at different times –  is always already at work, preventing  full convergence 

and thereby rendering (assumptions of) a teleological, natural alignment problematic. 

However, such an idea poses further questions like, is that point reachable? If cities are always changing – as 

new activities are created and location patterns changed, densities transformed through new built forms – 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

how  could  it  be  reached?  How  would  such  city  look  like?  Would  older  cities  find  stronger  internal 

convergence?  We  introduce  below  a  methodology  to  address  this  problem,  and  assess  levels  of 

convergence/dissonance in urban systems and its behaviour (rather than progression) in time.  

This first set of hypotheses  is a condition for a second problem – a relation of specific patterns still poorly 

explored  in  theory  and  largely  unconscious  in  practice:  the  possibility  of  identifiable  effects  of  distinct 

architectural  morphologies  over  local  social  processes,  with  potential  large‐scale  outputs.  In  fact,  this 

problem is implied in the convergence of patterns at the heart of what Hillier (2001) calls “the city‐creation 

process”: how does architectural morphology relate to the vitality of public life in streets and the activities 

they  support?  Could  it  have  effects  over  the  appropriation  of  space  –  co‐presence,  movement,  social 

interaction and microeconomic exchange? These are not trivial questions: as we shall see below, relations 

between such phenomena – and  the patterns emerging  from  their  interaction –  involve entirely different 

materialities. They also  involve different temporalities: street networks take decades or centuries to reach 

stability, whereas movement  patterns may  take minutes  to  emerge.  In  other words,  the  hypothesis  of 

convergence of patterns – the city as a system of systems of different materialities, a pattern emerging from 

the relation of emerging patterns – implies a relation of architectural form to patterns of use of space. 

Notwithstanding,  this  research  is  an  attempt  to  respond  to  a  timely problem  in  cities  in  the  developing 

world,  but  also  elsewhere:  the  progressive  dissolution  of  parts  of  the  urban  fabric  through  the  growing 

production  of buildings more  and more  inward‐oriented  –  i.e.  detached  from  the  street,  surrounded  by 

fences  and  walls,  impervious  to  public  activities  such  as  retail.  Non‐systematic  observations  have  led 

architects  and  planners  to  fear  that  dissolution  of  certain  built  form  patterns  would  lead  to  a  similar 

dissolution  in  the  social use of  streets  (e.g.  reasons  for pedestrians  to walk  their neighbourhoods, or  for 

microeconomic exchanges to come  into being  in different areas).  It seems to be happening at an alarming 

pace, with potentially disastrous consequences to cities in general, and to the performance of morphology 

as a support for localized social action in particular. We present here the unfolding of a second methodology 

–  this  turn, developed  to  isolate  the effects of distinct  architectural  typologies  from  the effects of other 

urban  patterns,  i.e.  in  a  way  to  render  the  relations  between  spatial  and  social  variables  more  fully 

identifiable. The paper brings initial results from an on‐going empirical study in twenty‐four areas in Rio de 

Janeiro.  Such  an  approach  is designed  to  address  a  classic question  – perhaps  one  that has puzzled  the 

architectural  imagination more than any: can buildings affect what happens around them? Would distinct 

architectural morphologies have distinct effects over local social and economic processes? Or more broadly: 

does architecture matter to the vitality of streets and public life in the city? 

 

2 THE CONVERGENCE AND DISSONANCE OF PATTERNS IN THE FORM OF CITIES 

We  point  out  four  patterns  as  simultaneous  processes with  different  time  frames  –  always  in  progress, 

consolidation and change in the history of a city (figure 1). 

a) The production, growth and structuration of street networks  internally differentiated  into hierarchies 

articulating blocks and buildings and  the network of  interaction among  the activities  they  support  in 

time – a highly durable and stable structure (temporality 4); 1 

                                                            

1 See the case of the City of London in the appendix to Hillier and Netto (2002). 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

b) The  progressive  production  and  substitution  of  built  forms,  up  until  the  emergence  of  a  pattern  of 

distribution  of  architectural  densities  (see  Wheaton,  1982)  and  potential  dominance  of  particular 

typologies. The temporality of built form production and replacement is slow (temporality 3). Built form 

densities are largely dependent on systemic urban tensions and socioeconomic processes and demands, 

which in turn express and support a plethora of activities; 

c) The  occupation  of  such  architectural  hardware  finds  its  own  pattern  of  distribution,  or  location. 

Activities have a variable stability,  lasting from days to years, even centuries. Most activities vanish  in 

time or change location. Nevertheless, the temporality of emergence of a large‐scale location pattern is 

slow (temporality 2);  

d) The use of streets and public open spaces  for socioeconomic  interaction has  to do with  the  interface 

with  buildings  and  their  activities,  including  retail  and  services.  Patterns  of  actions  and  interactions 

unfolding  in  a  city  are  recognizable  as movement  patterns  connecting  activity  places  and  allowing 

actions to emerge as social action. The temporality of emergence is fast – similar patterns of pedestrian 

movement  come  up  everyday  and  adapt  quickly  and  fluidly  to  changes  in  location  or  in  the  street 

network (temporality 1). 

 

 

Figure 1 – Relations of urban patterns of different materialities, roles and temporalities. 

 

Each pattern may be  seen as an emergence  in  its own  right. They have distinct  roles,  from  the material 

conditions of the daily continuity of actions in the flux of social reproduction to spatial production. As such, 

they  have  a  dual  relation  to  each  other,  being  influenced  by  them  on  the  one  hand,  and  changing  and 

shaping them on the other. The relation of accessibility to architectural density and  location  is nearly self‐

evident: distance would stimulate agglomeration, shaping urban growth as people flow  into activity places 

producing location and density patterns, expanding the urban grid as reflections of their needs to overcome 

distance in order to produce and interact. This is shown by a remarkably large number of spatial economic 

studies,  from Von Thünen and Alfred Weber to Paul Krugman. Such approaches show the convergence of 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

accessibility patterns assessed through metric distances with  location and spatial concentration. Of course 

the  influence  of  spatial  structure  on  accessibility  and movement  was  further  clarified  by  space  syntax 

studies. Works in this field show the convergence of accessibility and movement patterns assessed through 

graph‐based  topological  and  geometric measures  (with  correlations  around  0.6  –  see Hillier  et  al,  1993; 

Hillier and  Iida, 2005). Some works pointed out  the  influence of  the grid on activity  location  (Hillier et al, 

1993; Hillier, 2001). A few works in configurational studies reinforce the complex convergence of centrality 

and land value with impressive results (correlations up to 0.9 – see Krafta, 1994; Spinelli and Krafta, 1998). 

The mutual influence between patterns would be already active in urban peripheral growth, as they seem to 

shape each other into recognizable urban structures.  

Thus,  the  idea of urban  systems made out of  relations of  (materially and  temporally) different processes 

certainly  finds  support. We suggest  that  these processes come  into being both as  recognizable  individual 

patterns mutually  related  in  some  level of  convergence: a meta‐pattern emerging  in  the  form of  the  city 

itself. Convergence  implies alignment between processes and  their specific components, materialities and 

temporalities in internal implications that feed from each other and lead them into recognizable structures. 

By  “convergence” we do not mean  an equilibrium  state. Tensions  are at play – but we would be better 

equipped  to  assess  them once pattern  relations  are objectified. By  “alignment” we mean  a  tendency of 

certain  states  in one pattern  to match  specific  states  in other pattern(s). The most obvious meta‐pattern 

includes  high  accessibility  areas  (temporality  4),  high‐density  areas  (temporality  3),  intense  retail  and 

diversified activities (temporality 2) and high rates of pedestrian movement (temporality 1). Far from being a 

one‐way set of influences, spreading from temporality 4 through 1, though, these patterns interact in more 

complex ways. Areas with high co‐presence of pedestrians,  for  instance, tend to attract retail, which then 

force land prices up and consequently force developers to intensify the land use, if possible. High intensity of 

land use and movement may be a driving force to modifications in the grid, despite its more stable nature.2

   

 

  

Figure 2 – Hypothesis of convergence of recognizable patterns in the city: interrelations and mutual dependences would lead to 

progressive convergence in time. First phase shows a theoretical distinction; phase two shows urban processes shaping each other in 

time; phase three shows pattern alignment already visible. 

                                                            

2 See Sasskia’s (1998) findings regarding the evolution of urban layouts based on originally large rectangular blocks. 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

Let us have a critical look at how these relations have been portrayed in theory – more specifically in space 

syntax. The  idea  that  the morphology of  street networks would have effects on movement patterns  is a 

central proposition. The grid is seen as the “strong force” in generating and shaping movement patterns in 

the city (Hillier et al, 1993). Such relationship is extended to a point where an assumption arises and takes 

the  form  of  a  theoretical  axiom.  According  to  the  theory,  location  and  growth would  be  driven  by  the 

extension of  the grid and not by  the  location of new activities. However, growth and  location are deeply 

relational processes potentially active  in  shaping  the extension of  streets  themselves. A  step  further,  the 

idea of the grid as the original force shaping urban dynamics also assumes that distinct patterns such as the 

distribution of built form and location converge almost in an unproblematic alignment with that of the grid, 

their effects  reduced  to multiplier effects of  the  latter. Behind  this assumption  lie  risks of a non‐dynamic 

understanding of the different materialities and processes at play in the city creation process. Assuming that 

the effects of convergence belong to a particular material realm or process renders the role of other realms 

or  processes  invisible,  and  reduces  the  complexity  of  urban  dynamics.  The  complex  tension  of mutual 

dependence  and  conflict  between  patterns  with  different  materialities  is  downplayed.  Furthermore, 

contingency  is not addressed as a key substantive  issue, as  the emphasis on  the grid assumes  that urban 

patterns relate unproblematically  to one another. Of course similar critical observations may be drawn  to 

works in spatial economics. 

An active  relation described  in  these  terms  looks  indeed  like a  teleological process: cities seem geared  to 

pattern. In this sense, we certainly acknowledge that urban processes are deeply  intertwined, and thereby 

should shape each other to a considerable extent. If they emerge as related processes produced by actions 

materially accumulated, the  idea of cities geared to a certain  level of visible convergence of patterns does 

make sense. Changes in one pattern may indeed lead to changes in others. As we have seen, that is both a 

general finding and an underlying axiom in configurational studies and spatial economics alike, and the basis 

for any hypothesis of effects of urban form on social processes. If that is the case, we would like to further 

explore  here  the  complexities  involved  in  the  emergence  of  a  generalized  pattern  –  the  city  – made  of 

materially and temporally distinct patterns, and the conditions of any alignment. Cities as material processes 

are  results  of  convergence  –  at  least  partially,  as  they  imply  one  another  –  but  to  which  extent? 

Convergence, if it were to happen, is a process that takes a long time to become recognizable – decades of 

production of a  spatial hardware aligned with a  social  software of activities and actions and use of built 

forms and public  spaces. But what would  count as  forces of  convergence and dissonance? What are  the 

contingencies at play?  

A specific urban process cannot fully project  itself  into others, however  intrinsically related  in urbanization 

and, more broadly, in social reproduction. The passage from action and movement to change in location and 

built form patterns is mediated by difficulties in social organization (the emergence from individual actions 

to arrangements or sets of  institutionalized activities) and material production (from new activities to new 

built forms). The passage from the social software of organized action and activity to the hardware of built 

forms means not only economic effort, but the production of rigid, durable structures which take long time 

to  take  part  in  the  urban  system  and,  once  there,  are  likely  to  remain.  Furthermore, materially  distinct 

processes are also independent: actions change constantly, and spatial decisions in daily life such as places 

to go and how to get there change with them. Access to spatial information is partial and depends on actors’ 

socially differentiated capabilities. Spatial production is also subject to similar issues: individual decisions like 

finding  the  most  interesting  locations  to  produce  new  buildings  based  on  partial  information  and 

misinterpretation  of  potentials  of  location  in  terms  of  density  and  architectural  choices  (say,  either 

benefiting poorly from  location or overestimating  it) shape urbanization. Urban processes get apart all the 

time  in  dissonance  and  tension  only  to  tie  over  and  over  again  by  the  socioeconomic  and  material 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

requirements  of  convergence.  There  is  noise  in  every  step.  Urban  dynamics  are  full  of  contingencies 

embedded  in  how  social  systems  relate  to  spatialities:  oligopolistic  decisions  over  new  areas  for  urban 

expansion; the stability of materialities of street networks and built forms in time followed by criticality and 

phase transitions (Krafta, Netto and Lima, 2011); top‐down decisions in planning adding new transportation 

systems or containing trends in land use, fixing built forms or misunderstanding potentials in their relation 

with other urban processes; and so on. A key issue here is how to assess contingency and mutual influence 

or  causality  in  the  convergence/divergence  of  urban  patterns  synthesized  in  the  city  itself.  Thus,  full 

convergence  could  be  never  completely  achievable:  complex  interactions  and  different materialities  and 

their distinct  levels of stability will both entail convergence and prevent  full convergence. One of  the key 

tasks at hand here is how to assess what is there in between patterns, preventing full convergence, a major 

issue  right at  the heart of urbanization – one based on very essential material conditions  for  societies  to 

emerge  through  joint  action  in  spite of dissonance  forces.  Time  is  clearly  an  issue:  cities,  as  autopoietic 

systems, seem to take a rather long time to emerge and reach minimal levels of internal structuration able 

to  cope  with  relations  both  in  location  and  collective  action.  A  proper  investigation  of  this  problem, 

however, requires spatial and historical analysis of a large number of urban areas and cities. 

 

Figure 3 – Rio de Janeiro: residential densities and accessibility (integration RR). 

 

Convergence is likely to always contain dissonance between patterns, deeply entrenched in the collisions of 

materialities  and  temporalities  of  distinct  urban  processes  and  the  plurality  of  decisions  and  tensions 

between actors appropriating spaces that mediate them. Complete convergence would only be possible  in 

an open horizon of  time or  in an  ideal world.  If such hypothesis makes sense,  this conceptual  framework 

suggests possibilities  for a methodology able  to  indicate  the  stage of convergence of patterns  in different 

areas  or  cities  and  allow  the  analysis  of  their  behaviour  in  time.  Convergence would  generally  imply  a 

progressive alignment observable in different stages in different urban areas or cities. In other words, areas 

or  cities with  different  times  of  urbanization may  be  in  different  stages  along  the  path  of  convergence 

between  those  four  urban  processes.  For  example,  a  two  hundred  years  neighbourhood may  have  its 

density distribution aligned with  the accessibility hierarchy across  the area, whereas a much more  recent 

area  with  similar  accessibility  levels may  have  dissonance  in  such  relation.  If  that  would  be  the  case, 

dissonances  in pattern relations could be explained historically – at  least  in part. Also, fast changes  in one 

particular pattern (like accessibility) may reverberate throughout the urban system in cycles of dissonance.  

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

We explore below a thought experiment on convergence bringing the relation between time of urbanization 

and patterns of accessibility,  location, density and movement  in different areas  in a  theoretical  city. The 

hypothesis of urban convergence may be examined through sets of correlations between the distributions of 

levels of accessibility (Acc), densities (Dens), pedestrian movement (PM), and the numbers and diversity of 

activities on the street level (Act), along with time of urbanization (Age) in different areas. Such correlations 

could help clarifying  states of pattern convergence. Coefficients of determination  relate pairs of variables 

representing the four processes in six separate areas with urbanization times ranging from 30 to 440 years 

old. Pairs may be put together in a matrix in order to show explicitly convergence states (figure 4, left). Data 

may be synthesized  in a correlation of previous correlations  in order to show convergence  levels for every 

area (figure 4, right). In both cases, the evolutionary character of these interrelated processes may require a 

non‐linear adjustment, as they possibly adapt to changes in one or more patterns. Adaptation levels may be 

grasped  in  distinct  curves,  generating  a  meta‐score  through  multiple  regressions,  showing  the  overall 

convergence behaviour of patterns of distinct materialities. 

 

Figure 4 – Urban convergence in time: comparison in pairs between levels of accessibility, density, activity and movement (normalized) 

in six hypothetical areas within a same city with urbanization ranging from 30 to 440 years. 

 

Figure 5  shows  the  level of accessibility, activity, density and movement  in a number of axial  lines  in an 

urban system (adjusted to the same scale), allowing a comparison of their variation and the assessment of 

their  convergence  and  dissonance.  Figure  6  emulates  the  convergence  state  for  a  whole  city  in  time, 

synthesizing states of convergence measured for a number of decades. It also shows what would happen if a 

single pattern changed much  faster  than others  (as Rio de  Janeiro’s expansion  in  the 1950s, changing  its 

accessibility core), or  if densities changed quickly  in certain areas as urban systems reach periods of rapid 

change combining outer (expansion) and inner (density) growth, throwing the urban system in dissonance. 

The process may happen in waves or cycles, consistent with descriptions of self‐organized criticality. Data is 

of course the problem here – especially on movement – since accessibility may be assessed through axial 

maps of different periods, and density and  land use  through  census or  recorded data. Results may  show 

whether convergence is or is not an evolutionary process. 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

 

Figure 5 – A strongly convergent system: levels of accessibility, density, activity and movement (normalized) distributed in axial lines, 

plotted from the most to the least accessible line, showing the convergence scenario in a theoretical urban system in a given point in 

time. 

Figure 6 – Convergence and dissonance interplay in time as a hypothetical urban system oscillates – say, in rapid expansion around 

1950, shifting its accessibility core while other patterns take longer to change and adapt. 

 

Challenging the convergence of patterns frequently seen as unproblematic and teleological, our hypothesis 

is that convergence  is  likely to  increase and  fall  in cycles  in time, without ever becoming complete, due to 

bifurcations between patterns as they change motivated by others, and according to their own materialities 

and specific times of production and how they imply and intertwine with one another.  

An Empirical Study 

We  analysed  the  distribution  of  components  that  operate  as  systems  in  their  own  right,  but  whose 

emergence  depends  on mutual  relations,  in  an  empirical  study  of  24  areas  randomly  selected  in  Rio  de 

Janeiro  (further  addressed  in  the  second  part  of  this  paper). We  assess  the  distribution  of  (a)  location, 

represented  by  retail  activities  (in  principle  sensitive  to  locational  differences  and  hungry  for  locational 

advantages),  (b)  density,  broken  in  two:  architectural  density  (built  area  per  plot  area)  and  density  of 

economic units (number of families and microeconomic activities occupying the ground  levels of buildings, 

measured as  the proportion of  retail  regarding  residential, services and  institutional activities  in units per 

100m  segment);  (c)  pedestrian movement  (number  of  pedestrians  passing  through); while  keeping  their 

variations against (d) accessibility (measured in 250 segments of axial lines through integration), sliced in 20 

levels  from which we  chose  three  different  and  nearly  constant  levels  (high, medium  and  low)  in  Rio. 

Intensities were normalized  in  indexes, and plotted  in a chart. The chart  is a graphic representation of the 

varying intensities of urban components in every segment, ordered as a function of decreasing accessibility 

in those three levels (figures 7‐9). 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

10 

 

Figure 7 – Segments within a fixed, high accessibility level (near to 1) showing low density levels. Intensities vary and peaks have some 

overlapping. (Areas in north Rio: Madureira, Riachuelo, Pilares and Meier). 

Figure 8 – Segments with medium accessibility and higher densities of retail, economic units, built area and pedestrian movement (PM). 

Intensities seem to frequently peak together, but also with different levels. [Areas: Porto (downtown), Humaitá, Flamengo, Botafogo 

(south), Barra, Recreio (west), Tijuca, Grajaú, Taquara and Pechincha (north Rio)]. 

 

 

We  may  observe  the  different  intensities  and  distributions  of  other  urban  components,  displaying  a 

somewhat similar behaviour  in distributions already visible  in accessibility  level 11. However,  if  there  is a 

certain convergence in the peaks and lows, there is also dissonance in the intensity of peaks and peaks that 

do not overlap. Areas  in the high accessibility  level (figure 9) show more convergence regarding variations 

and intensities.  

 

Figure 9 – Low accessibility level (range 7, from 0 to 20) contrasts with higher densities of retail, economic units, built area and 

pedestrians, with closer variations albeit with some strong discrepancies (such as between architectural density and other patterns in 

segment 55). [Areas mainly in south Rio: Urca, Gávea, Leblon, Ipanema and Copacabana; Santa Tereza (downtown); Joá (west); and 

Anil, Freguesia I and II (north Rio)]. 

 

As  implied  above,  we  call  such  less  than  perfect  relations  between  distinct  urban  phenomenal  layers 

“dissonance”. There are some visible forms of dissonance: 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

11 

Variations in intensities do not follow each, with distinct directions in their curves of distribution, amounting 

into visibly different patterns and indicating that the intensities of distinct components do not reflect each 

other. 

Differences of  intensities, when  layers or patterns have similar variations  in their curve of distribution, but 

differences in how high are their peaks.  

Qualitative  differences  that  bring  distortion  to  their  relation  to  other  patterns  –  say,  non‐reflected 

proportions between residential and retail densities.  

The  association  of  certain  components  may  also  bring  effects  over  patterns,  implying  “more  than 

proportional differences” between patterns  –  say, why pedestrian movement would  vary with higher or 

lower levels than expected. 

The extension of dissonance: how many patterns show evident differences in distribution. 

Ruptures  in  the  relation  of  patterns  –  say,  as  residential  densities  that  should  be  reflected  in  the 

intensification of retail, but  find other  forces getting  in the way,  like tendencies to residential segregation 

apparent in walled façades and controlled access to ground levels in buildings. 

Now  let us  return  to  the graphic depiction of  intensities of urban  components. Overall,  there  is a  strong 

dissonance between accessibility and other patterns (figure 10). Areas within the accessibility range 17 have 

a higher dissonance, with low densities and high accessibility, reversing in the lower accessibility level, with 

high densities and low accessibility. What could explain such extraordinary difference? 

 

 

Figure 10 – The set of segments analysed in 3 of 20 ranges of accessibility, showing extraordinary differences to distributions in other 

patterns. Fixing accessibility levels, patterns of built form, activity and pedestrian movement reveal similarities – but also differences 

that seem to elude theoretical attention and resist usual explanation. 

 

This clear‐cut approach throws light on the complexities in the relation of patterns in the city, brought about 

by  their  specificities.  First, we  cannot  consider accessibility patterns as a dimension  capable of providing 

sufficient explanations to the complexities of the urban. Second, a common axiom in spatial theories is based 

on the assumption that proximity and accessibility are major forces shaping urban patterns (emphases vary 

from  location  to  pedestrian movement).  Convergence  is  assumed  as  visible  patterns,  such  as  densities 

(spatial economics) or  the grid  itself  (space  syntax). Some  form of  temporal evolution – as distinct urban 

components relate to each other and shape emergent, visible patterns – of course would be implied (figure 

11).  If  that were  the  case, would  the  different  times  of  urbanization  of  different  cities  or  areas  reveal 

different levels of convergence? Would older areas display more convergence of patterns? Third, contextual 

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 50 100 150 200 250

Convergence / Dissonance of Urban Pa erns ACC RETAIL ECON DENS ARCH DENS PM

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

12 

conditions are key  issues, meaning possible contingencies,  from  local practices  to  their spatialities.  In Rio, 

geography  actively  shapes  urban  patterns.  Amenities  such  as  proximity  to  the  sea  have  brought 

extraordinary densities  to quite  segregated  areas  in  the  first half of  the  Sec. XX  (areas  in  the 7th  range); 

recent radical suburbanization has drawn the accessibility core in its direction mainly in the 1980s (areas in 

the 17th range). 

 

Figure 11 – Pearson’s correlations between pairs of urban patterns show a complex tendency to increase, starting with 20 years (areas 

like Barra in west Rio and Pechincha in the north). Correlations peak in Copacabana, with interesting decrease in areas around 120 

years old (Harbour and Santa Tereza) seem to be going through dissonance, perhaps due to higher accessibility than density (in case of 

stabilized built form), being under transformation or approaching criticality. It follows a new increase in the oldest areas analysed 

(Botafogo and Flamengo). 

 

So dissonance and convergence relate in time, as the complex interplay of intraurban densification through 

built form substitution and peripheral growth, while certain areas reach stability and others decay. Areas or 

whole  cities may go  through  fast  change. Criticality may bring  the  system  to  convergence, as built  forms 

begin to be substituted in chain reactions up to higher density and activity potentials  (see Krafta, Netto and 

Lima,  2011).  Dissonance  is  expected  also  as  differences  in  the  intensities  of  distribution  of  urban 

components. A perfect overlapping of patterns would only be possible  in a  liquid world, where materially 

different systems could shape one another all the time. It would demand constant change in spaces and in 

the arrangements of organized practice as sets of urban activities performed in buildings and places, which 

would  constantly  need  to  change  location  and  densities,  in  turn  dependent  on  a  perfect  diffusion  of 

information and optimal distribution in urban space. That would only be possible if agents were omniscient 

and capable of complete coordination of their collective actions, and capable of shaping the physical world 

accordingly.  Of  course  each  one  of  these  conditions  is  ontologically  impossible.  These  distinct  urban 

processes fail to fully project themselves into each other – inexorably.  

The unfinished condition of convergence  to which urban systems are  tied  to explain why  the grid pattern 

cannot correlate completely with movement or any other structure: material and organizational differences 

in other patterns (dissonances) are at work affecting movement  levels. And here we reach a second major 

question.  If, among contingencies, bifurcations of patterns or collisions of materialities,  there were causal 

relations  leading  to  convergence, densities or  architectural morphologies  should have  effects over other 

patterns (as well as being an accumulated projection of their effects). The effects of architecture could help 

to explain dissonance. If we could find and isolate them, we could get closer to an answer to the question of 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

13 

what is the role of architecture in urban processes in general, and in materially fragile patterns of the social 

software  in  particular. We  suggest  that,  rather  than  seen  unproblematically,  the  relationship  between 

patterns  in the city creating process should be held as a key theoretical problem. This section offered the 

grounds of a theory of such relationship. We have argued that the possibility of a strong relation between 

configuration and socioeconomic processes depends on the level of convergence/ dissonance of a number of 

different urban patterns in time. The hypothesis of convergence of patterns in the form of the city allows an 

investigation into the effects and role played by architecture in local socioeconomic processes – another key 

question in the study of society‐space relations. But only if we were able to distinguish them from the actual 

effects of the grid.  

 

3. BEYOND STREET NETWORKS: THE EFFECTS OF ARCHITECTURAL MORPHOLOGY 

A methodology  developed  to  identify  the  effects  of  architectural morphology  leads  to  what  has  been 

defined, since Jacobs’ seminal work, as “urban vitality”, a set of qualities that would lead to proper levels of 

disposition of social and microeconomic qualities. Of course we must define precisely what is urban vitality. 

We  approach  it  through  notions  of  “sociality”  and  “microeconomic  life”,  and  take  levels  of  static  and 

pedestrian use and interaction in public spaces, and the numbers of retail and commercial activities as their 

proxies (figure 12). 

 

Figure 12 – Relations between variables in the hypothesis of effects of architectural morphologies 

The hypothesis of distinct effects of distinct architectural patterns over social processes around them has in 

fact been a rather intuitive notion shared by many architects and planners for decades. It is latent there in 

Jacobs’ criticism of modernist architecture and its detachment from the channels of streets. We explore this 

possibility  addressing  architectural  characteristics  on  an  analytical  basis:  differences  in  the  position  of 

buildings,  continuity of  façades  in blocks  and distance  from pedestrian  lanes  (figure 13). Other  variables 

include activities  (especially  those which  rely heavily on accessibility and movement), density  (number of 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

14 

units per area) and so on. We addressed such urban elements and modelled their relations in a way to find 

out whether architectural differences matter or not  in urban vitality –  i.e. either confirm  the possibility of 

effects and verify their extent, or reject usual intuitions that buildings may have to do with what happens in 

their urban  surroundings.  Either way,  that would mean helping  to  solve  a  central puzzle  in  architectural 

practice and in the urban performance debate. 

 

Figure 13 – Different morphologies in Rio de Janeiro: the CBD, Jardim Oceanico and Barra da Tijuca, respectively. (Images: Google Street 

View and Google Earth) 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

15 

 

We defined three types of buildings based on usual morphological variations and planning prescriptions: (a) 

“contiguous  buildings”  with  no  setbacks  on  the  sides  of  the  plot;  (b)  “detached  buildings”  with  large 

setbacks in relation to the plot’s boundaries; (c) “hybrid types” or buildings with no setbacks in the first one 

or two floors and detached upper floors (figure 8). We also assess other aspects of building morphology in 

relation to dependent socioeconomic variables. 

Figure 14 – Three architectural types: a) “contiguous buildings”; (b) “detached buildings”; (c) “hybrid types”. 

 

 

Independent spatial variables: building and plot 

ARCHITECTURAL TYPE  PLOT: FRONT BOUNDARY 

CONTIG  DETACHED  HYBRID  FENCE  WALL  OPEN 

 

BUILDING AND PLOT 

PLOT WIDTH  FAÇADE WIDTH FRONTAL 

SETBACK 

UPPER  FLOORS 

AREA [m2] 

PLOT  AREA 

[m2] 

 

FAÇADE | HEIGHT | DENSITY 

GARAGE 

ENTRANCES 

DOOR  DENSITY 

[GROUND] 

WINDOW 

DENSITY 

[GROUND]  

WINDOWS 

DENSITY 

[UPPER] 

STOREYS  UNITS 

 

 

 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

16 

Independent and dependent socioeconomic variables: building and plot 

ACTIVITY: GROUND AND UPPER LEVELS 

RESIDENTIAL  RETAIL  SERVICE  RETAIL + SERV  INSTITUT 

  

Dependent social variables: pedestrian behaviour 

PEDESTRIAN 

MOVEMENT  

INTERACTING GROUPS STATIC INDIVIDUALS 

MOVING  STATIC 

 

 

Our hypothesis  is  that, properties  like accessibility and density being equal,  type  (a) would  respond more 

adequately  to both  sociality and microeconomic  life  in  the  local  scale, as  they  respond directly  to public 

spaces and allow an  intense  relation between activities and pedestrians  through contiguous  façades. Our 

hypothesis also points to the possibility that type (b) would have opposite effects to (a) as a function of how 

large are the setbacks from the plot’s  limits, distances between buildings and from buildings to pedestrian 

lanes. These  factors would affect pedestrian  levels and bring difficulties  to  retail activities, with potential 

large‐scale effects regarding urban performance, including car‐dependence. The more dominant (b) is in an 

urban area, the  less pedestrians and retail activities would be found. Type (c) would have slighter positive 

performance than (a), as its configuration and façades have mixed characteristics. 

3.1. Paths into the effects of architecture 

The  research  into  the  effect  of  a  particular  urban  pattern  requires  a  methodological  experiment  into 

possibilities of isolating them from others’. Aware of the central hypothesis of space syntax theory – the grid 

as the strong force – we have put the theory to use in a rather reversed way, i.e. in a way to address exactly 

what  it  deals  with  unproblematically  (convergence/dissonance,  multiplier  effects,  and  the  effects  of 

architecture).  We  look  for  “more  than  proportional  differences”  between  variations  of  dependent, 

socioeconomic variables and independent spatial variables, as in them may be found effects of architectural 

morphologies. We discuss now a number of paths into their identification. 

(a) Differential of accessibility 

(b) Analysis of aggregated effects 

(c) Accessibility ranges 

(d) Statistical variance 

 

a. Differential of accessibility (DAc) 

A  first possibility  is a  form of compensating differences  in accessibility  levels. The way  to do so would be 

finding  the  average  accessibility  levels  in  areas under  study  and  redistribute differences over dependent 

variables such as pedestrian movement (PM), generating proxies. Proxies are compensated variables; if the 

grid was the only active force  in shaping other patterns,  i.e.  if there was perfect projection of one pattern 

into another, these proxies should be perfectly equal (of course that could hardly be the case). Variation in 

proxies  would  show  effects  of  other  patterns,  such  as  the  distribution  of  architectural  densities  and 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

17 

typologies. Such method depends on a causal relation between grid and movement, and implies interfering 

with dependent variables collected empirically and converting them into proxies, which would eliminate the 

validity of results, serving at best as a sign of effects of patterns other than the grid. 

b. Analysis of aggregated effects 

The effects of architectural morphology over  local  socioeconomic processes may be  recognizable only as 

aggregated  effects  emerging  from  scale.  The  intensities  of  socioeconomic  variables  in  urban  areas with 

dominance of different types could be compared. Comparative studies could show whether the dominance 

of  a  type  coincides  with  consistent  intensities  in  socioeconomic  variables.  Of  course  accessibility  and 

densities are still  issues, so areas should either have same or similar  levels or be monitored statistically,  in 

order to achieve proper comparisons. If variations are consistent, factors of relation between them could be 

found as strong signals of socio‐spatial relation and urban convergence – one potentially useful for further 

research and planning. 

c. Accessibility ranges 

A third way  into assessing  impacts of architectural typology on urban vitality  is based on the definition of 

ranges of accessibility found  in a number of areas  in a city. Within every range, the variation  in built form 

types and socioeconomic variables would be statistically monitored.  

d. Statistical variance 

A  final alternative was  to build a  regression equation  for each dependent variable using our  independent 

variables as  its terms. This method has the advantage of simplifying the sample selection and allowing for 

the inclusion of as many independent variables as considered theoretically relevant. These variables (along 

with accessibility proxies and density) can then be tested for their significance in explaining the variations in 

the dependent variables. However, using all the urban system as population – from the most integrated to 

the most segregated streets – tends to bring a greater variance in dependent variables. Differences in vitality 

tend to be very high in these situations. This variance, in turn, requires a very large sample if results are to 

be statistically significant. 

From  these methodological  possibilities, we  explore  below  the  third  path,  in  connection with  statistical 

techniques pointed out above – the simpler and apparently most effective way to verify our hypotheses, but 

not free from methodological challenges. We discuss now a number of dilemmas, starting with difficulties in 

isolating a particular ratio of accessibility since accessibility is a relational property operating at a number of 

scales  and  ratios  simultaneously.  Other  problems  include  choosing  between  different  measures  of 

accessibility (integration or choice); the entity of representation of street morphology (axial lines, continuity 

lines or segments); accessibility ratios, and how to isolate typology from density. 

 

4. ISOLATING ARCHITECTURAL VARIABLES: ACCESSIBILITY RANGES 

In  order  to  test  our  hypotheses,  we  devised  a  method  to  select  samples  of  spaces  based  on  similar 

accessibility levels, allowing us to assess variations in architectural morphology and their potential influence 

on movement and other features related to urban vitality (static use of streets,  interaction  levels  in public 

spaces, diversity  in activities)  in  these areas. The  idea  is quite  simple:  supposing we have a  typical  linear 

relationship  between  accessibility  and  movement,  we  can  see  that  not  all  variation  in  movement  is 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

18 

explained by accessibility (figure 15). That would only be true if we had perfect correlation between the two 

variables, which a large number of studies have consistently shown not to be the case. Thus, if we select a 

narrow  range of  accessibility  values, we  see  that  it  corresponds  to  a not  so narrow  range of movement 

values.  Differences  in  accessibility  and movement  are more  than  proportional.  This  greater  variation  in 

movement is not explained by accessibility alone, thus suggesting that (a) dissonances between patterns are 

at work, and  (b) other urban features may play a role  in explaining them. Therefore,  if we analyse streets 

and their morphologies from the particular set within such narrow accessibility range, we can assume that 

differences  in movement  are nearly  accessibility‐free –  limited, of  course, by  the efficacy of  the method 

employed  to  describe  accessibility.  That  way,  we  can  compare  the  variations  in movement  rates  with 

variations  in  typological  characteristics  and  examine  if  a  correlation  can  be  found, while minimizing  the 

effects of street configuration. 

 

Figure 15 – Concept scheme for accessibility ranges as a method for isolating the effects of the grid on movement, one a key feature of 

urban vitality. 

 

In other words, we are trying to maintain key independent variables constant (namely accessibility, but also 

density levels, as we shall see below) while examining variations in typology and vitality in order to see if any 

pattern  of  correlation  emerges.  While  the  overall  logic  of  this  method  is  simple,  other  important 

methodological questions must be addressed so the problem can be adequately handled. These questions 

are discussed below. 

How to describe – and neutralize – accessibility? 

Controlling methodologically the influence of accessibility in urban vitality features is of course not an easy 

task,  since  it  is  pervasive,  potentially  combined  with  other  urban  patterns  and  partially  immersed  in 

contingencies. Space syntax measures seemed to be particularly adequate tools here, since they have been 

successful in providing a detailed account of spatial differentiation in a variety of situations, and at the fine 

scale we were  interested  in. But  this  led  to  a dilemma: which measure  should be used? A  survey of  the 

literature does not  show obvious  advantages  for neither  integration nor  choice, measures most used  to 

represent accessibility,  in what  regards  their ability  to post‐dict movement. Hillier and  Iida  (2005) show a 

Movement

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

19 

slight advantage to the first, but the best correlations were achieved by various integration radii, making it 

impossible to know beforehand which of them would yield the best results. Having similar correlations to 

movement  patterns,  the  problem  turned  to  substantive  and  operational  implications  to  our  research 

problem.  To  examine  these  aspects,  several  maps  were  produced  using  the  two  measures  and  their 

variations  (radii and  spatial units – axial  line or  segments). A  striking difference between  integration and 

choice measures  became  immediately  apparent when  they were  classified  in  ranges. While  integration 

ranges  tend  to manifest  themselves  as  clusters  of  lines,  choice  ranges  are  scattered  all  over  the  urban 

system  (figure 16). This makes  sense when we examine each measure  in detail.  Integration  is  concerned 

with proximity, represented as the mean topological depth of a node to all other nodes of the system. Thus, 

two  lines connected to each other cannot have mean depths differing by more than 1 step. So, even  in an 

extreme situation where we have a dead end line connected to a highly integrated one, the first will not be 

much deeper than the latter and, therefore, it will be almost as close as the more integrated one in relation 

to all other  lines. Choice, on the other hand,  is concerned with through movement, since a  line with high 

choice value indicates that this line falls in a great number of shortest paths between all pairs of lines in the 

system. Thus, the dead end street cited above would have a very low choice value, because it does not fall in 

any shortest path. The more  integrated  line  it  is connected to, on the other hand,  is more  likely to fall on 

many  shortest paths,  and  therefore have  a high  choice  value. Differences  in  choice  values between  two 

adjacent lines can be – and often are – much higher than the difference between integration values for the 

same lines. 

 

 

Figure 16 – Integration or choice? Maps a, b, c show top 5% quantiles for high, medium and low choice values; d, e, f show top 5% 

quantiles for high, medium and low integration values – in Rio de Janeiro. The lines with highest choice measures cover most of the 

urban system, whereas the integration core is much more concentrated on a particular area. When we look at the medium and low 

levels, the difference remains the same: lines lose continuity and are distributed throughout the system, while integration keeps 

clusters of lines together. 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

20 

The use of different  radii  in  integration measures had  similar  results.  Local  integration  ranges were more 

scattered over the system than more global ones (figure 17). Moreover, this concern about the radius to be 

adopted raised a new aspect of the problem: analysis showed that no single radius would be able to fully 

account  for  configurational  influences  on movement  rates,  since  at  every  location  there  is  always  the 

influence of multiple accessibility radii acting simultaneously. If we were to minimize properly the effects of 

grid‐related accessibility patterns, we should examine more than one radius and one accessibility level. 

 

 

Figure 17 – The problem of accessibility radii: (a) Integration RR; and (b) R3. 

 

The  third dilemma concerned  the selection of  the spatial entity – axial  lines, continuity  lines or segments 

(figure 18). Although continuity lines are powerful in detecting the more global structure of the system, they 

are  less adequate to capture the  local patchworks we are  interested  in. The other two spatial entities are 

more closely related, with segments bringing slightly more fragmented results. 

 

 

Figure 1 –The problem of spatial entities: differences in clustering based on axial lines, segments and continuity lines, respectively 

(integration RR) 

 

So, we have three dilemmas sharing a same underlying issue: the degree of clustering or scattering of spatial 

units analysed within a same accessibility range. This could lead to two methodological approaches. On the 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

21 

one  hand, we  could  have  populations  (and  samples,  consequently)  closer  to  each  other,  in  a way  that 

resembles a neighbourhood‐like pattern of locations. On the other hand, we would have a scattered set of 

locations  from which  to  draw  the  sample,  and  thus would  end  up with  a  disperse  set  of  streets  to  be 

analysed quite independently from its neighbourhood. In this sense, our concern with typological influences 

on urban vitality  involves a degree of synergy among adjacent  locations in motivating the appropriation of 

public  spaces, both  for movement‐related and  static pedestrian use and activities. Our hypothesis  is  that 

architectural  morphologies  in  general,  and  typological  dominance  in  particular,  may  play  a  role  in 

stimulating both to/from and through movement by offering more destination points and a path with more 

vibrant and diversified sets of activities and  interactions  in public spaces. Therefore, our set of proxies  to 

accessibility  includes  integration as measure, axial  lines as  spatial entities, and a  radius equivalent  to  the 

mean depth of the most  integrated axial  line  in an urban system  (RR  integration – see Hillier 1996). Local 

accessibility radii must be explicitly considered as an  independent variable and  its  influence on dependent 

variables  can  be  tested  statistically  as  degrees  of  significance  in  the  regression  equation.  This  way, 

accessibility patterns are held as constant as possible within a number of  ranges, allowing us  to  focus on 

local characteristics in architectural and urban morphologies.  

Which accessibility ranges? 

In order to study the effects of architectural morphology on urban vitality, we selected three RR integration 

ranges from which to draw the samples, representing high, medium and low accessibility sets of streets. The 

precise range may be chosen according to the presence of architectural typologies of interest in their sets, 

as  long as the associated range of values  is kept narrow,  in order to avoind harming the validity of results 

and allow comparisons. If, on the one hand, it seems clear that highly integrated areas have the property of 

establishing a synergy with certain types of buildings to create and sustain vitality, on the other hand  it  is 

unclear whether  low  integration  areas  can  reach  urban  vitality  even  if  they  have  supposedly  adequate 

typologies.  In other words, there may be a threshold of  integration above which the typology may create 

vitality.  However,  the  opposite may  also  prove  to  be  the  case:  architectural  types may  not materialize 

potential for vitality generated by accessibility as far as support for activities is concerned. This seems to be 

a  growing problem  in Brazilian  cities now.  If  this  complementary hypothesis  is  correct,  the potential  for 

vitality  latent  in  the grid may or may not emerge, depending on  typological  characteristics. The  selected 

ranges in our study of Rio de Janeiro can be seen on figures 19 and 20. 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

22 

 Figure 19 – High (red), Medium (blue) and Low (green) integration axial lines. 

 

  

Figure 20 – Histogram for the distribution of streets according to integration values: percentiles were defined in ranges of 5% in values, 

generating 20 categories based on natural breaks. Rio de Janeiro has a long tail of segregated streets, which led to choose the seventh 

range to represent low integration. 

 

This method should allow us to examine whether the overall accessibility of an area may interfere with the 

potential  of  architectural  types  and  their morphological  characteristics  to  foster  urban  vitality.  The  final 

definition of the set of axial lines to be included dealt with other independent variables: other things being 

equal,  denser  environments  tend  to  have  higher  movement  rates,  as  it  implies  more  potential  users, 

pedestrians and activities for the same amount of public space. We opted for a method statistically able to 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

23 

relate accessibility ranges with factorial design, enabling the selection of axial lines tied simultaneously with 

density ranges as guides for sampling areas for empirical study (figure 21).  

 

Figures 21 – Density variation: red [high]; orange [medium]; yellow [low density] in sectors from the 2010 Census 

(source: IBGE). 

 

4. RIO DE JANEIRO: ASSESSING THE EFFECTS OF ARCHITECTURAL FORM ON URBAN VITALITY 

In  order  to  define  the  set  of  axial  lines  to  be  analysed  empirically,  we  divided  areas  defined  through 

accessibility  ranges  in  sectors  with  a  minimum  number  of  segments,  and  picked  randomly  a  sample 

statistically  appropriate.  Although  we  opted  for  axial  lines  for  measuring  accessibility,  our  unit  of 

information  is broken down to segments, allowing us to relate them to density sectors. Our study  involves 

twenty‐four  areas  in  Rio  de  Janeiro. A  number  of  segments  should  be  analysed  in  each  combination  of 

accessibility and density ranges (figure 22). 

 

 

Figure 22 – Areas in Rio de Janeiro arranged in combinations of density and integration (RR) levels. 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

24 

 

Figure 23 – Selected accessibility ranges (axial lines) overlapping residential density patterns (underlying census tracts). On the right, 

the twenty‐four randomly selected areas for empirical study. 

 

Sampled areas should also contain the architectural types under analysis, leading us to exclude some of the 

areas. Low densities meet a large number of low integration segments in the sample areas, just as medium 

densities meet medium  integration –  they  are  signs of natural  convergence. The  fact  that we  could  find 

within our accessibility ranges only nine segments with high density and high  integration show dissonance 

between patterns – especially in newer areas in north Rio, where the accessibility core has moved to due to 

fast urban expansion. A final map (figure 23) depicts the intersection of all three variables. We present now 

preliminary  results  from  these  twenty‐four areas, with 250  segments. We analysed 1574 plots within  the 

accessibility range 7 (1121 contiguous, 310 detached, 24 hybrid types, with 248, 21 and 9 retail or service 

activities on their ground level, respectively); 1772 plots within range 11 (1358 contiguous, 225 detached, 51 

hybrid types, with 230, 34 and 9 retail or service activities); 828 plots within range 17 (580 contiguous, 200 

detached and 3 hybrid types, with 115, 13 and 0 retail and service activities). Considering the possibility of 

differences  in dissonance  levels  active  in different  accessibility  ranges, we  kept  the  statistical  analysis  in 

ranges and also considered the data set as a whole. Data  is still raw at the moment we submit this paper. 

Nevertheless, our analysis shows  interesting trends of urban vitality variables regarding architectural types 

and their features. Table 1 summarizes the matrix of 43 architectural and socioeconomic variables analysed 

for range 7. 

 

 

 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

25 

  Pedestrian variables  Activity  Architectural type 

PM  Static 

groups 

Static 

indie 

Resid1  Retail1 

 

Retail + 

Service1 

Diversity  Contig  Detach  Hybrid 

Arch type  Contig   0.321   0.321    0.406   ‐0.405  0.291    0.414  0.419   1    ‐0.983  ‐0.051  

Detach  ‐0.336   ‐0.462   ‐0.414    0.439   ‐0.316   ‐0.442   ‐0.449   ‐0.983  1    ‐0.132 

Hybrid  0.098   0.145   0.061  ‐0.205   0.147   0.169    0.179  ‐0.051    ‐0.132  1  

Façade  Continuity  0.411  0.421   0.462    ‐0.305  0.351    0.368   0.262  0.453  ‐0.453    0.021 

Frontsetback  ‐0.418  ‐0.384  ‐0.394    0.264  ‐0.385    ‐0.278   ‐0.204  ‐0.309  0.331    ‐0.134 

Plot:  front 

boundary 

Wall  ‐0.472  ‐0.501    ‐0.460  0.467   ‐0.453   ‐0.491   ‐0.442    ‐0.423   0.418  0.010  

Fence   ‐0.190   ‐0.087  ‐0.111   0.142   ‐0.271   ‐0.190   0.092    0.237  ‐0.217   ‐0.102  

Open  0.623  0.582  0.555    ‐0.584  0.659   0.642   0.397    0.276  ‐0.285   0.060  

Doors  and 

windows 

Door dens  0.680  0.437   0.500   ‐0.525   0.611    0.568   0.395   0.545  ‐0.562    0.112 

Window dens  0.723  0.501   0.683   ‐0.453  0.487    0.511   0.338  0.285   ‐0.289   0.035  

Densities  Arch dens  0.468  0.355   0.376    ‐0.280  0.372    0.341  0.221    0.059  ‐0.075    0.092 

Econ dens  0.648   0.356  0.500   ‐0.346   0.390    0.413  0.236    0.158  ‐0.158   0.008  

Pedestrian 

variables 

PM  1  0.548  0.628  ‐0.678  0.796   0.736   0.326   0.321   ‐0.336   0.098 

Static groups  0.548  1   0.776   ‐0.640   0.671   0.652    0.500   0.439  ‐0.462    0.145 

Static indiv  0.628  0.776   1   ‐0.564   0.598    0.618   0.459   0.406  ‐0.414    0.061 

 Table 1: Accessibility range 7 (low integration values) – Pearson’s correlation coefficient for 101 segments. 

 

The eleven areas in this range are mostly in south Rio, including the iconic Copacabana, Ipanema and Leblon, 

but also four newer areas in the west. It is very interesting to notice that detached and contiguous buildings 

have a nearly symmetrical and  inverse correlation with pedestrian variables and microeconomic activities, 

contiguous  types  being  systematically  coincident with  socially  positive  distributions.  Other  features  like 

façade continuity, smaller frontal setbacks, open front boundaries, door and window densities, along with 

architectural  density  (built  area  per  plot  area)  and  economic  units  density  (number  of  families  and 

businesses per 100m segment) also  tend  to coincide systematically with PM variables and activities. Also, 

activities  such  as  retail  and  retail plus  service on  the ground  level  (proportion of presence per  segment, 

measured  in percentages) have  interesting relations with PM variables  (0.796  for retail and PM; 0.671  for 

static  interacting  groups  and  retail),  whereas  residential  activities  on  the  ground  level  show  negative 

correlations.  A  measure  of  microeconomic  diversity3  applied  shows  similar  behaviour  in  the  segments 

analysed (0.326 with PM; 0.5 with static  interacting groups and 0.459 with static  individuals). Architectural 

types  seem  to  show  consistent  behaviour  with  architectural  features  –  namely,  contiguous  buildings 

correlate positively with door density (0.545), and negatively with frontal setbacks (‐0.309) and frontal wall 

(‐0.423). Detached  buildings  show  inverse  correlations with  the  same  features, whereas  the hybrid  type 

shows  a nearly neutral behaviour. Most  importantly,  architectural  features  show  interesting  correlations 

with pedestrian and activity variables  (0.723  for window density and PM; 0.680  for door density and PM; 

0.659  for  open  plots  and  retail;  0.623  and  0.582  for  open  plots,  PM  and  static  interacting  groups 

respectively;  0.683  for  window  density  and  static  individuals).  In  turn,  frontal  walls  show  negative 

correlations with these variables. As we have seen, areas within this accessibility range also display a strong 

convergence of urban patterns. We were now able to assess it more in detail. 

                                                            

3 We used an “entropy index”, a measure of heterogeneity regarding the proportion of different types of activity, varying from 0 (full homogeneity – only one type of activity in the segment under analysis) to 1 (full heterogeneity, where the segment is occupied by all types of activities in the same proportion). 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

26 

There  are  interesting differences  from now on: higher accessibility  levels  coincide with  lower  correlation 

levels regarding architectural types and features. 

 

  Pedestrian variables  Activity  Architectural type 

PM  Static 

groups 

Static 

indiv 

Resid1  Retail1 

 

Retail + 

Service1 

Diversity  Contig  Detach  Hybrid 

Arch type  Contig   ‐0.037  0.198  ‐0.087  0.231  ‐0.262  ‐0.209  0.005  1  ‐0.938  ‐0.358 

Detached  ‐0.063  ‐0.241  ‐0.046  ‐0.132  0.115  0.120  ‐0.084  ‐0.938  1  0.012 

Hybrid  0.275  0.222  0.374  ‐0.309  0.446  0.278  0.212  ‐0.358  0.012  1 

Façade  Continuity  0.061  0.172  ‐0.084  0.217  ‐0.288  ‐0.226  0.047  0.620  ‐0.511  ‐0.410 

Frontsetback  ‐0.191  ‐0.244  ‐0.004  ‐0.245  0.306  0.305  ‐0.155  ‐0.567  0.502  0.283 

Plot:  front 

boundary 

Wall  ‐0.413  ‐0.426  ‐0.321  0.473  ‐0.346  ‐0.453  ‐0.414  ‐0.190  0.282  ‐0.214 

Fence   0.216  ‐0.013  0.158  0.059  0.081  ‐0.117  ‐0.068  ‐0.202  0.091  0.339 

Open  0.164  0.372  0.137  ‐0.452  0.225  0.486  0.409  0.336  ‐0.318  ‐0.110 

Doors  and 

windows 

Door dens  0.225  0.368  0.081  ‐0.144  0.001  0.102  0.268  0.337  ‐0.322  ‐0.104 

Windowdens  0.354  0.271  0.425  ‐0.020  0.024  ‐0.067  0.070  0.148  ‐0.210  0.138 

Densities  Arch dens  0.239  0.263  0.319  0.031  0.078  ‐0.029  0.147  0.291  ‐0.371  0.160 

Econ dens  0.571  0.278  0.406  ‐0.238  0.327  0.188  0.260  0.066  ‐0.180  0.296 

Pedestrian 

variables 

PM  1  0.412  0.464  ‐0.484  0.440  0.413  0.528  ‐0.037  ‐0.063  0.275 

Static groups  0.412  1  0.509  ‐0.286  0.157  0.268  0.378  0.198  ‐0.241  0.222 

Static indiv  0.464  0.509  1  ‐0.362  0.319  0.367  0.385  ‐0.087  ‐0.046  0.374 

 Table 2: Accessibility range 11 (medium integration values) – Pearson’s correlation coefficient for 104 segments in 10 areas, mainly in 

west and northwest Rio, but also two in the south. 

 

 

Architectural types have not found significant correlations with PM variables in areas within range 11, with 

an exception for the hybrid type; correlations with activity variables decreased, as did architectural features 

such as door and window densities. These areas have stronger differences, possibly related to dissonances 

found between its patterns or sets of urban components. Areas in the last accessibility range examined, 17, 

show somewhat similar results, with the exception of architectural and economic unit densities, which show 

significant relations with activities.   

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

27 

  Pedestrian variables  Activity  Architectural type 

PM  Static 

groups 

Static 

indiv 

Resid1  Retail1 

 

Retail + 

Service1 

Diversity  Contig  Detach  Hybrid 

Arch type  Contig   0.061  0.284  0.202  ‐0.255  0.245  0.333  0.302  1  ‐0.963  ‐0.442 

Detached  ‐0.40  ‐0.284  ‐0.218  0.259  ‐0.268  ‐0.344  ‐0.302  ‐0.963  1  0.188 

Hybrid  ‐0.115  ‐0.110  ‐0.025  0.094  ‐0.020  ‐0.089  ‐0.119  ‐0.442  0.188  1 

Façade  Continuity  0.203  0.317  0.411  ‐0.349  0.254  0.391  0.257  0.379  ‐0.396  ‐0.076 

Frontsetback  ‐0.105  ‐0.392  ‐0.245  0.187  ‐0.164  ‐0.181  ‐0.168  ‐0.316  0.320  0.073 

Plot:  front 

boundary 

Wall  ‐0.459  ‐0.322  ‐0.352  0.541  ‐0.444  ‐0.559  ‐0.524  ‐0.273  0.284  0.083 

Fence   0.144  ‐0.128  0.046  ‐0.088  0.199  0.118  0.072  ‐0.165  0.166  0.027 

Open  0.387  0.490  0.446  ‐0.534  0.317  0.526  0.530  0.469  ‐0.483  ‐0.120 

Doors  and 

windows 

Door dens  0.173  0.139  0.423  ‐0.287  0.158  0.306  0.338  0.469  ‐0.427  ‐0.268 

Windowdens  0.178  0.280  0.038  ‐0.095  0.134  0.074  0.072  0.199  ‐0.182  ‐0.134 

Densities  Arch dens  0.271  0.187  0.076  ‐0.154  0.023  0.071  0.109  0.339  ‐0.333  ‐0.130 

Econ dens  0.282  0.090  ‐0.001  ‐0.068  0.101  0.061  0.090  0.317  ‐0.331  ‐0.066 

Pedestrian 

variables 

PM  1  0.403  0.511  ‐0.684  0.565  0.652  0.598  0.061  ‐0.40  ‐0.115 

Static groups  0.403  1  0.581  ‐0.356  0.315  0.375  0.312  0.284  ‐0.284  ‐0.110 

Static indiv  0.511  0.581  1  ‐0.529  0.384  0.533  0.501  0.202  ‐0.218  ‐0.025 

 Table 3: Accessibility range 17 (high integration values) – Pearson’s correlation coefficient for 44 segments in north Rio.

These  areas  have  high  integration  values  which  are  incompatible  with  their  density  levels,5  a  sign  of 

dissonance  in  these  recently  expanded  areas  already  captured  in  our  pattern  analysis.  Considering  250 

segments in the three ranges as a whole, however, results still hold interesting relations.  

 

  Pedestrian variables  Activity  Architectural type 

PM  Static 

groups 

Static 

indie 

Resid1  Retail1 

 

Retail + 

Service1 

Diversity  Contig  Detach  Hybrid 

Arch type  Contig   0.189  0.338  0.229  ‐0.132  0.074  0.153  0.233  1  ‐0.9644  ‐0.216 

Detached  ‐0.234  ‐0.363  ‐0.269  0.201  ‐0.174  ‐0.214  ‐0.282  ‐0.964  1  ‐0.049 

Hybrid  0.149  0.061  0.128  ‐0.243  0.268  0.214  0.160  ‐0.216  ‐0.049  1 

Façade  Continuity  0.268  0.317  0.266  ‐0.062  0.067  0.091  0.160  0.517  ‐0.469  ‐0.222 

Frontsetback  ‐0.279  ‐0.321  ‐0.222  0.040  ‐0.067  ‐0.022  ‐0.165  ‐0.368  0.368  0.097 

Plot:  front 

boundary 

Wall  ‐0.431  ‐0.420  ‐0.352  0.479  ‐0.392  ‐0.482  ‐0.426  ‐0.338  0.380  ‐0.124 

Fence   ‐0.041  ‐0.092  ‐0.067  0.070  ‐0.072  ‐0.122  0.026  0.023  ‐0.076  0.195 

Open  0.454  0.484  0.399  ‐0.524  0.441  0.569  0.394  0.312  ‐0.310  ‐0.036 

Doors  and 

windows 

Door dens  0.407  0.343  0.282  ‐0.301  0.272  0.298  0.334  0.438  ‐0.433  ‐0.050 

Windowdens  0.592  0.393  0.548  ‐0.256  0.268  0.251  0.176  0.226  ‐0.257  0.094 

Densities  Arch dens  0.440  0.323  0.374  ‐0.168  0.249  0.208  0.140  0.122  ‐0.151  0.096 

Econ dens  0.622  0.311  0.443  ‐0.297  0.342  0.313  0.216  0.128  ‐0.174  0.157 

Pedestrian 

variables 

PM  1  0.495  0.587  ‐0.578  0.642  0.592  0.363  0.189  ‐0.234  0.149 

Static groups  0.495  1  0.698  ‐0.465  0.470  0.473  0.402  0.338  ‐0.363  0.061 

Static indiv  0.587  0.698  1  ‐0.449  0.485  0.488  0.370  0.229  ‐0.269  0.128 

 Table 4: Pearson’s correlation coefficient for 24 areas and 250 segments in Rio de Janeiro. 

                                                            

4 Some correlations (especially involving the hybrid type) have p‐values higher than 0.05. 5 Average architectural densities: 40.38 (accessibility range 7); 38.72 (range 11) 19.95 (range 17). Average economic unit density: 1.04; 0.96; 0.44; building height: 4.39 floors; 3.65; 1.79. Average activity diversity: 0.37; 0.43; 0.43. Average window density: 1.26; 1.30; 0.50. Average PM: 16.50; 13.68; 7.19 pedestrians/2.5min. 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

28 

We  also  analysed  the  sample  using  Spearman’s  rank  correlation  coefficient,  a  non‐parametric measure 

where X and Y are related by any monotonic function. Not surprisingly, correlations increase. 

 

  Pedestrian variables  Activity  Architectural type 

PM  Static 

groups 

Static 

indiv 

Resid1  Retail1 

 

Retail + 

Service1 

Diversity  Coting  Detach  Hybrid 

Arch type  Contig   0.289  0.397  0.230  ‐0.242  0.178  0.260  0.246  1  0.962  ‐0.105 

Detached  ‐0.364  ‐0.435  ‐0.285  0.304  ‐0.226  ‐0.318  ‐0.306  0.962  1  ‐0.128 

Hybrid  0.277  0.117  0.170  ‐0.227  0.174  0.217  0.214  ‐0.105  ‐0.128  1 

Façade  Continuity  0.424  0.420  0.316  ‐0.203  0.181  0.245  0.207  0.590  ‐0.575  ‐0.028 

Frontsetback  ‐0.467  ‐0.485  ‐0.346  0.248  ‐0.210  ‐0.241  ‐0.244  ‐0.519  0.536  ‐0.083 

Plot:  front 

boundary 

Wall  ‐0.641  ‐0.506  ‐0.458  0.508  ‐0.386  ‐0.512  ‐0.414  ‐0.435  0.486  ‐0.181 

Fence   0.114  0.003  ‐0.057  0.019  ‐0.035  ‐0.060  0.049  ‐0.027  ‐0.007  0.154 

Open  0.573  0.534  0.482  ‐0.550  0.445  0.586  0.485  0.474  ‐0.505  0.115 

Doors  and 

windows 

Door dens  0.408  0.336  0.321  ‐0.314  0.303  0.333  0.348  0.400  ‐0.404  0.141 

Windowdens  0.500  0.410  0.276  ‐0.212  0.183  0.200  0.212  0.347  ‐0.460  0.235 

Densities  Arch dens  0.485  0.371  0.237  ‐0.174  0.157  0.185  0.601  0.409  ‐0.459  0.279 

Econ dens  0.550  0.370  0.294  ‐0.248  0.264  0.261  0.260  0.248  ‐0.318  0.290 

Pedestrian 

variables 

PM  1  0.626  0.578  ‐0.620  0.506  0.621  0.601  0.289  ‐0.364  0.277 

Static groups  0.626  1  0.683  ‐0.507  0.424  0.484  0.495  0.397  ‐0.435  0.117 

Static indiv  0.578  0.683  1  ‐0.546  0.493  0.567  0.468  0.230  ‐0.285  0.170 

 Table 5: Spearman’s rank correlation coefficient across different accessibility ranges. 

 

Spearman’s correlations reveal significant correlations also for areas in accessibility range 7, with the highest 

level  of  pattern  convergence  in  Rio.  Within  this  range,  architectural  types  seem  to  respond  well  to 

pedestrian distribution, apparently operating in the dissonances of accessibility to other urban patterns. 

 

  Pedestrian variables  Activity 

PM  Static 

groups 

Static 

indiv 

Resid1  Retail1 

 

Retail + 

Service1 

Diversity 

Arch type  Contig   0.543  0.556  0.550  ‐0.535  0.446  0.521  0.505 

Detached  ‐0.568  ‐0.577  ‐0.569  0.579  ‐0.467  ‐0.572  ‐0.530 

Hybrid  0.104  0.159  0.118  ‐0.190  0.151  0.208  0.132 

 Table 6: Spearman’s coefficient for the 7

th accessibility range. A stronger convergence of patterns is visible in these areas 

(among others, Copacabana, Ipanema, Leblon, in the south; Joá, Anil and Freguesisa in the northwest). 

 

What data tells us about correlations between urban structure and  local dynamics  in different accessibility 

ranges? Firstly, one could understand that correlations decrease as architectural morphologies matter less in 

higher accessibility  levels. However, there  is the problem of time and dissonance: the fact that,  in Rio, the 

core of higher accessibility  changed due  to  recent expansion  towards north and west. So we  can neither 

assert that distinct  levels of accessibility are forces at play  in reducing the effects of architecture, nor that 

dissonance is an exclusive factor in lowering correlations. We need to analyse more cities.  

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

29 

We  also  have  started  experimentations with multiple  linear  regression  analysis, with  preliminary  results 

pointing out to combinations of urban variables, extracting 8 components, with R2=0.75 and R2 (pred)=0.67 

in  relation  to  pedestrian  movement  values.  From  this  preliminary  analysis,  three  variables  seem  to 

contribute  most  positively  with  movement,  namely  retail  on  the  ground  level,  window  density  and 

integration  R3  (also  tested  as  monitoring  variable,  since  we  based  our  method  on  integration  RR  as 

preferred accessibility measure) – 14th, 27th and 4th columns in figure 24, respectively. Other strong variables 

are retail plus services, economic unit density, building height and diversity  in upper floors (16th, 30th, 28th 

and 24th columns). The most negative variables in relation to movement are choice RR, residential activity on 

the ground level and garage door density (6th, 13th and 25th columns). As it seems, segments with high choice 

RR values in Rio are not so apropriate for pedestrians. Figure 25 plots all 43 variables analysed, aggregating 

those with negative and positive effects over movement. 

 

Figures 24 and 25 – Preliminary results from multiple linear regression analysis. 

 

However, we must reaffirm that these are  initial analyses.6 We expect to further explore data from Rio de 

Janeiro, and  study other  three cities  in Brazil – Porto Alegre, Florianópolis  (south Brazil) and  João Pessoa 

(northeast Brazil) in order to reach more consistent and precise conclusions. 

 

5. CONCLUSION 

This paper  investigated  the nature of  relations of patterns  in  the city. First,  it  intended  to  raise questions 

about major  axioms  of  spatial  approaches  such  as  urban  economics  and  space  syntax, which  correctly 

assume that cities are patterns of patterns – outputs of converging subsystems. Looking at the empty spaces 

in between visibly convergent patterns, we suggest that dissonances are as constitutive of urban dynamics 

as  the unproblematically assumed  telos of convergence. They are not mere anomalies waiting  to be  fixed 

and accommodated  into patterns, but key parts of the process – as changes  in direction  free  from ties or 

                                                            

6 Previous results show a strong relation between retail and commercial activities and contiguous buildings.  In Barra da Tijuca,  iconic area with  strong dominance of detached high‐rise buildings  (87.5%), only 17.2% of  them  support  retail and commercial activities  in their  ground  levels.  In  turn, only 12.5% of Barra’s are  contiguous buildings, which  support 42.1% of all  retail activities  in  the area, despite  the  strong dominance of detached buildings. Retail and  service are  strong proxies  for microeconomic  life  in  the city.  In  this sense, detached buildings seem to coincide with the decreasing local public activities. 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

30 

telos;  variations  at play,  inherent  to  the  relation of materialities  and distinct  temporalities of production 

involved in the emergence of urban structures and dynamics. They are always there, part and counterpart of 

the very same substance of pattern and dynamics of convergence. They are expressions of the differences in 

entities  which  find  the  status  of  systems  in  their  own  right;  expressions  of  the  impossibility  of  full 

synchronization, full passage from action to completely cooperated joint action, and from every event in the 

realm of practice to its manifestation in the physical realm of space.  

Second,  we  studied more  closely  certain  empty  spaces  in  between  these  relations  –  namely,  between 

architectural form, urban structure and social dynamics – through a methodological principle derived from a 

well‐known theory (the apparently causal relation of accessibility and movement in space syntax), used here 

in a reversed way: to somehow neutralize the effects of the grid. Our study, still  in an early stage, aims at 

investigating precisely the extension of “the social effects of architecture”, and the  levels of causality and 

contingency  involved. Results asserting or not a role for architecture  in  local socioeconomic processes are 

equally important in clarifying a challenging problem still poorly addressed on a systematic basis.  

We attempted to “collide” methodologically – through statistics – a  large number of urban components  in 

order to see what combinations may correspond to the chemistry of urban vitality. Although analysis is still 

ongoing, preliminary results seem to point to consistencies  in the relation of certain architectural features 

and  local socioeconomic variables.  It also shows nearly  reversed  relations between different architectural 

types  and  such  variables  –  the  type  more  traditionally  produced  in  cities,  frequently  contiguous,  and 

architectural  types  that  resulted  from modernist morphological experimentation. Results suggest  that  the 

contiguous  type  is  not  an  exclusive  factor  of  urban  vitality,  as  it  may  support  both  residential  and 

commercial  activities  (which  lower  correlations  with  dependent  variables),  but  is  either  intimately 

associated with or a condition for other architectural features that seem to correlate well with urban vitality 

– such as retail and services located close to the streets, diversity in activities, density of windows and doors, 

absence  of  frontal  walls,  architectural  and  economic  unit  densities.  A  next  stage  in  our  research  is  to 

examine distributions of  variables  “from within”  these  sets  –  say, within  the  collection of buildings with 

commercial  activities  facing  the  street.  The  study  of  combinations  of  variables may  reveal  complexes  of 

associated features that could be closer to urban vitality. We search more than  incidental effects possibly 

related  to combinations of spatial  features, perhaps as  latent causalities only emergent  through chains of 

associations and contexts as complexes of urban entities and properties. That would be a step towards the 

identification  of  “strings  of  partial  causality”  in  the  web  of  contingency  and  dissonance:  answers  to 

questions like why certain spatialities seem frequently associated with certain local social dynamics, a form 

of feedback more likely to be active in certain combinations than others.  

This work also  intended  to explore methodological possibilities  in modelling urban processes  in a way  to 

isolate  specific  patterns  and  features,  and  support  the  diagnosis  of  problems  in  urban  performance 

concerned with buildings,  i.e. the relation between urban processes and architectural form, or what types 

are more efficient  in supporting the diversity of activities and uses of public spaces, supporting pedestrian 

movement and reducing car‐dependence in cities – key issues in the urban sustainability debate. 

There are severe  implications that would follow a study along these  lines  in relation to the observation of 

current  trends  in cities  in Brazil and elsewhere, where types of architecture unrelated  to  the openness of 

urban  life become dominating over  the  fabric  that holds  the connections of our actions  together  through 

encounter and communication. Whole areas  in our cities become  less and  less walkable due to difficulties 

imposed by growing distances and the progressive disappearance of  local activities that support daily  life. 

Perhaps  blinded  by  the  visuality  of  architecture,  architects  and  planners  have  unconsciously  reproduced 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

31 

spatially the perverse social  logic of prejudice and fear while  ignoring the systemic effects of architecture. 

We are concerned with forms of architecture responsible to their built environment and the public realm – 

beyond visuality, and aware of the vitality of their own presence in urban space and role in social life.  

 

ACKNOWLEDGMENTS 

We would  like  to  thank  Renato  Remiro,  our most  reliable  research  assistant; Hetecliphe Neto, Nathalia 

Gonçalves,  Luisa  Seixas,  Paula  Moreira,  Taiana  Milward,  Thiago  da  Costa  and  Samuel  Jachetti  – 

undergraduate  students  from  Universidade  Federal  Fluminense  (UFF)  and  dedicated  observers  in  our 

empirical study.  

We thank CNPq for supporting this research, and Romulo Krafta for our sustained debate. Finally, we thank 

Larissa  Suguri,  Vinicius  Philot,  Bruno  Hoelz,  Felipe  Nascimento,  João  Folie,  Marina  Paganotti,  Daniela 

Manfredi,  Tainá  Canivelo,  Andreia  Henrique,  Carolina  Targino,  Michelle  Torres,  Francisco  Meyer,  Julia 

Benayon,  Lais  Valente,  Elenice  Lessa,  Guilherme  Siqueira,  Ana  Carolina Menescal, Mercedes  Leal,  Joana 

Ferreira, Lucas Faulhaber, Clara Buckley, Leonardo David, Camila Cardoso and Rafael Alves, undergraduate 

students who took part in a pilot study in 2010, part of a course in UFF. 

This work is dedicated to Bill Hillier. 

 

REFERENCES 

Hillier,  B.  (2001)  “A  theory  of  the  city  as  an  object”  in  Proceedings  of  III  International  Space  Syntax 

Symposium (GeorgiaTech Press, Atlanta). 

Hillier, B.  and  Iida,  S.  (2005) Network  effects  and psychological  effects:  a  theory of urban movement.  In 

Proceedings of 5th  International Space Syntax Symposium Delft: TU Delft, Faculty of Architecture. 

Hillier, B. and Netto, V.M. (2002) Society seen through the prism of space: outline of a theory of society and 

space. Urban Design International, 7, 181‐203. 

Hillier, B. and Hanson, J. (1984) The social logic of space. Cambridge: Cambridge University Press. 

Hillier, B. (1996) Space is the machine. London: Cambridge University Press. 

Hillier,  B.,  Penn,  A.,  Hanson,  J.,  Grajewski,  T., &  Xu,  J.  (1993) Natural movement:  or,  configuration  and 

attraction in urban pedestrian movement. Environment and Planning B: Planning and Design, 20, 29‐66. 

Jacobs, J. (1961) Death and Life of the Great American City. New York: Random House. 

Krugman, P. (1991) Geography and Trade. MIT Press, Cambridge MA. 

Spinelli,  J. and Krafta R.  (1998) Configuração espacial e distribuição do valor do solo urbano.  In: Cadernos 

IPPUR, ano XII, n. 2, Rio de Janeiro, p.83‐104. 

Krafta, R., Netto, V.M. and Lima, L.  (2011) Urban built  form grows critical. Cybergeo: European  Journal of 

Geography. http://cybergeo.revues.org/24787; DOI : 10.4000/cybergeo.24787 

Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Santiago, PUC, 2012 

32 

Krafta, R. (1994) Modelling intraurban configurational development. Environment and Planning B: Planning 

and Design, 21, 67‐82. 

Martin, L. (2000) The grid as generator. Architectural Research Quarterly, 4, 309‐322. 

Penn, A., Hillier, B., Banister, D., and Xu, J. (1998) Configurational modelling of urban movement networks. 

Environment and Planning B: Planning and Design, 25, 59‐84. 

Wheaton W  1982  “Urban  spatial  development  with  durable  but  replaceable  capital”  Journal  of  Urban 

Economics 12 53–67.