運(yùn)用空間句法、層次分析地鐵站點(diǎn)的合理性

劉 怡,武紅芳（.華北水利水電大學(xué),鄭州 450003;.河南省汝州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,河南 汝州 467500）

運(yùn)用空間句法、層次分析地鐵站點(diǎn)的合理性

劉 怡1,武紅芳2
（1.華北水利水電大學(xué),鄭州 450003;2.河南省汝州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,河南 汝州 467500）

論文通過研究地鐵規(guī)劃合理性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，首先從整體上通過可達(dá)性對(duì)地鐵規(guī)劃的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而建立綜合評(píng)價(jià)函數(shù)。并利用空間句法建立可達(dá)性模型，對(duì)地鐵的整體規(guī)劃進(jìn)行了合理性分析，對(duì)不合理的設(shè)計(jì)提出了改動(dòng)方案。在層次分析法的基礎(chǔ)上，從人口、商業(yè)及產(chǎn)業(yè)的分布三個(gè)方面建立綜合評(píng)價(jià)模型，通過對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的劃分對(duì)每條線路的合理性進(jìn)行了定性的描述，并根據(jù)實(shí)際情況提出了建議。

空間句法;可達(dá)性;層次分析

論文從人口分布、產(chǎn)業(yè)及商業(yè)分布的現(xiàn)狀與趨勢(shì)，分析當(dāng)前地鐵規(guī)劃的合理性及需要改動(dòng)的地方，并選擇某市地鐵中的一條線路，建立合適的評(píng)價(jià)體系對(duì)其站點(diǎn)設(shè)置的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合乘坐地鐵更關(guān)心換乘次數(shù)的特點(diǎn)，利用可達(dá)性指標(biāo)建立評(píng)價(jià)模型，并對(duì)地鐵的整體規(guī)劃進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出規(guī)劃不合理的地方。以表示人口、產(chǎn)業(yè)和商業(yè)分布的有代表性的建筑物，求得它們的權(quán)重，計(jì)算每條線路上的人口、產(chǎn)業(yè)、商業(yè)的相對(duì)數(shù)目，根據(jù)站點(diǎn)求出平均值，通過建立評(píng)價(jià)模型對(duì)線路設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 對(duì)地鐵的整體評(píng)價(jià)

1.1 模型的建立：可達(dá)性模型-----空間句法

可達(dá)性是城市規(guī)劃、土地開發(fā)、房地產(chǎn)投資、交通管理等領(lǐng)域必須考慮的重要因素，同時(shí)也是考察整個(gè)地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)合理性的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。論文采用空間句法中平均深度值的形態(tài)，對(duì)某市的17條地鐵線路構(gòu)成的地鐵網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性進(jìn)行了分析，從而整體上把握地鐵網(wǎng)絡(luò)的合理性。

深度值:規(guī)定兩個(gè)鄰接節(jié)點(diǎn)間的距離為一步,則從一節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)的最短路程（即最少步數(shù)）就是這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的深度值。深度值是空間句法中最重要的概念之一,它主要表達(dá)空間轉(zhuǎn)換的次數(shù),而不是指實(shí)際距離。

平均深度值:系統(tǒng)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路程（即最少步數(shù)）的平均值,即稱為該節(jié)點(diǎn)的平均深度值。某節(jié)點(diǎn)的平均深度值大表示從此節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)需要轉(zhuǎn)換的次數(shù)多,便捷程度差;其平均深度值小表示從此節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)需要轉(zhuǎn)換的次數(shù)少,則便捷程度好。因此,平均深度值可表示該節(jié)點(diǎn)所居位置便捷度的比較值。

n為關(guān)系圖解中所有點(diǎn)的個(gè)數(shù)，dij為地鐵i號(hào)線與地鐵j號(hào)線的深度值。

不對(duì)稱性值:由于平均深度值的大小在很大程度上決定于系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。為剔除系統(tǒng)中元素?cái)?shù)量的干擾,P.Steadman改進(jìn)了計(jì)算方法,用相對(duì)不對(duì)稱值來將其標(biāo)準(zhǔn)化。

由于計(jì)算出來的RAi值比較小，本文以=1/RAi來作為評(píng)判可達(dá)性的指標(biāo)。由以上分析可以知道，越大，平均深度值越小，也即人們搭乘地鐵的換乘數(shù)越小，可達(dá)性越高。

1.2 模型的求解

統(tǒng)計(jì)某市各條地鐵線路之間的換乘情況：1號(hào)線與2、5、9、10號(hào)線和八通線；2號(hào)線與1、4、6、5、8號(hào)線和機(jī)場(chǎng)線；4號(hào)線與1、2、6、9、10、13號(hào)線和大興線；5號(hào)線與1、2、6、10、13號(hào)線和亦莊線；6號(hào)線與2、4、5、8、9、10號(hào)線；8號(hào)線與2、6、10、13號(hào)線和昌平線；9號(hào)線與1、4、6、10、14號(hào)線和房山線；10號(hào)線與1、4、5、6、8、9、13、14號(hào)線和機(jī)場(chǎng)線、亦莊線；13號(hào)線與2、4、5、8、10、15號(hào)線與昌平線、機(jī)場(chǎng)線；14號(hào)線與9、10號(hào)線；15號(hào)線與13號(hào)線；八通線與1號(hào)線；昌平線與8、13號(hào)線；房山線與9號(hào)線；亦莊線與5、10號(hào)線；機(jī)場(chǎng)線與2、10、13號(hào)線；大興線與4號(hào)線。

求出各條地鐵線路之間的深度值與平均深度值，進(jìn)而求出可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)：根據(jù)公式求出平均深度值和不對(duì)稱性值，最終求出可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：1號(hào)線:10；2號(hào)線:10.90909091；3號(hào)線:13.33333333；4號(hào)線:10；5號(hào)線:10；6號(hào)線:10；7號(hào)線:10；8號(hào)線:8.571428571；7號(hào)線:10；8號(hào)線:20；9號(hào)線：12；10號(hào)線：6.315789474；11號(hào)線:4.8；八通線：4.444444444；昌平線：5.217391304；房山線：4.44444444；亦莊線：6.315789474；機(jī)場(chǎng)線：7.5；大興線：5。

建立評(píng)價(jià)機(jī)制：各地鐵線路平均深度在1.5至2.0間既能達(dá)到節(jié)約地鐵線路的修建成本，又能使地鐵網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性比較高，算得此時(shí)可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)處于7.5至15之間。建立如下評(píng)價(jià)機(jī)制來評(píng)價(jià)北京地鐵網(wǎng)絡(luò)：在0～7.5之間（不含7.5），則線路的可達(dá)性較差，設(shè)計(jì)不合理；在7.5～15之間，則線路設(shè)計(jì)較為合理；大于15則線路設(shè)計(jì)可達(dá)性高，但在一定程度上浪費(fèi)了資源。

合理性分析及需要改動(dòng)的地方：1.大興線、亦莊線、房山線、昌平線、八通線、15號(hào)線、14號(hào)線可達(dá)性較差，設(shè)計(jì)不合理，需要增設(shè)一些換乘站來提高線路可達(dá)性。2.1號(hào)線、2號(hào)線、4號(hào)線、5號(hào)線、6號(hào)線、8號(hào)線、9號(hào)線、13號(hào)線設(shè)計(jì)較為合理。3.10號(hào)線設(shè)計(jì)可達(dá)性高，但在一定程度上浪費(fèi)了資源，也是一種不合理的表現(xiàn)，可以適當(dāng)?shù)臏p少站點(diǎn)數(shù)目。

2 從人口、商業(yè)、產(chǎn)業(yè)的分布進(jìn)行分析

2.1 模型的建立：綜合評(píng)價(jià)模型

地鐵規(guī)劃合理性的評(píng)價(jià)指標(biāo)：人口：包括小區(qū)和小學(xué); 商業(yè)：包括商場(chǎng)；產(chǎn)業(yè)：包括大廈、醫(yī)院、酒店和公園及旅游景點(diǎn)。

分析合理性的評(píng)價(jià)指標(biāo):

n（ii=1、2、3） 人口、商業(yè)、產(chǎn)業(yè)的折合值；n1（jj=1、2） 小區(qū)、學(xué)校的數(shù)目；n21商場(chǎng)的數(shù)目；n3j（j=1、2、3、4）大廈、醫(yī)院、公園及旅游景點(diǎn)、酒店的數(shù)目；（j=1、2） 利用層次分析法得到的小區(qū)、學(xué)校的權(quán)重；利用層次分析法得到的商場(chǎng)的權(quán)重；（j=1、2、3） 利用層次分析法得到的大廈、醫(yī)院、公園及旅游景點(diǎn)、酒店的權(quán)重；（i=1、2、3） 站點(diǎn)人口密度、站點(diǎn)商業(yè)密度、站點(diǎn)產(chǎn)業(yè)密度；（j=1、2） 利用層次分析法得到的人口、商業(yè)、產(chǎn)業(yè)的權(quán)重；（i=1,2,3…..17） 每條地鐵線所擁有的站點(diǎn)個(gè)數(shù)；（i=1,2,3…..17）每條地鐵線路的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

站點(diǎn)人口（商業(yè)、產(chǎn)業(yè)）密度：Pi 每條線上的人口（商業(yè)、產(chǎn)業(yè)）折合值與站點(diǎn)數(shù)目的比，表達(dá)式如下：

Pi=ni/Ni

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：站點(diǎn)人口（商業(yè)、產(chǎn)業(yè)）密度Pi與其利用層次分析法求得的權(quán)重的乘積和，表達(dá)式如下：

2.2 模型的求解：

利用層次分析法求解權(quán)重 數(shù)字表示各因素所占比重

人口0.6420=小區(qū)0.1070+學(xué)校0.5350

商場(chǎng)0.1177

產(chǎn)業(yè)0.2404=酒店0.0256+大廈0.0792+公園及旅游景點(diǎn)0.0173+醫(yī)院0.1182

綜上 ：合理0.6195 ；一般0.3092；不合理0.0713

將以上數(shù)據(jù)帶入公式求出各個(gè)線路的折合值和站點(diǎn)人口密度，得出各條線路的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：1號(hào)線:1.38204776；2號(hào)線:1.50617002；4號(hào)線：2.62063693；5號(hào)線:1.55443582；6號(hào)線:1.384345；8號(hào)線:1.11382885；9號(hào) 線:1.50687942；10號(hào) 線:2.524385；13號(hào)線:4.43003846；14號(hào)線:0.22512444；15號(hào)線:2.47776346；八通線：2.62991875；昌平線：3.216505626；大興線：2.79319772；亦莊線：1.45723458；房山線：2.83219596；機(jī)場(chǎng)線：12.0756726。

3 建立評(píng)價(jià)機(jī)制

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)在1.5至3間既能達(dá)到使地鐵線路的修建成本較少，又方便地鐵周圍的常住人口與流動(dòng)人口的出行。所以建立如下評(píng)價(jià)機(jī)制來評(píng)價(jià)北京地鐵網(wǎng)絡(luò)：

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果分析如下：Z在0～1之間（不包含1），14線路，站點(diǎn)數(shù)多浪費(fèi)資源；Z在1.5～3之間，1、2、4、5、6、8、9、10、13、15、八通線、大興線、亦莊線、房山線，設(shè)置較為合理；Z大于3，13、昌平線、機(jī)場(chǎng)線，站點(diǎn)數(shù)目少不便出行。

合理性分析及需要改動(dòng)的地方：1. 14號(hào)線的線路設(shè)計(jì)相對(duì)不合理，站點(diǎn)數(shù)目稍多，浪費(fèi)資源，需要減少站點(diǎn)數(shù)目。2. 1號(hào)線、2號(hào)線、4號(hào)線、5號(hào)線、6號(hào)線、8號(hào)線、9號(hào)線、10號(hào)線、13號(hào)線、15號(hào)線、八通線、大興線、亦莊線、房山線的線路設(shè)計(jì)相對(duì)合理。3.13號(hào)線、昌平線、機(jī)場(chǎng)線的線路設(shè)計(jì)相對(duì)不合理，站點(diǎn)數(shù)目較少，不方便出行，需要多增加一些站點(diǎn)。

[1]許樹柏.實(shí)用決策方法-層次分析法原理.天津大學(xué)出版社,2011（07）.

劉怡（1995-）,女，河南汝州人,華北水利水電大學(xué)2012級(jí)本科生,研究方向: 電氣工程及其自動(dòng)化。