基于模糊綜合評(píng)價(jià)的城市地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估

彭俊婷，洪　濤，解智強(qiáng)，侯至群，左小清

(1. 昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093； 2. 昆明市測(cè)繪研究院,云南 昆明 650000； 3. 昆明市城市地下管線

探測(cè)管理辦公室，云南 昆明 650051； 4. 武漢大學(xué)資源環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

Suitability Assessment of Urban Underground Space Development Based on

Fuzzy Comprehensive Evaluation

PENG Junting，HONG Tao，XIE Zhiqiang，HOU Zhiqun，ZUO Xiaoqing

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基于模糊綜合評(píng)價(jià)的城市地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估

彭俊婷1，洪濤2，解智強(qiáng)3,4，侯至群3,4，左小清1

(1. 昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093； 2. 昆明市測(cè)繪研究院,云南 昆明 650000； 3. 昆明市城市地下管線

探測(cè)管理辦公室，云南 昆明 650051； 4. 武漢大學(xué)資源環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

Suitability Assessment of Urban Underground Space Development Based on

Fuzzy Comprehensive Evaluation

PENG Junting，HONG Tao，XIE Zhiqiang，HOU Zhiqun，ZUO Xiaoqing

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化速度越來越快，人口數(shù)量也越來越多，致使城區(qū)容量擴(kuò)大的需要和有限的城區(qū)用地之間的矛盾日漸凸顯，嚴(yán)重影響了城市的穩(wěn)定發(fā)展，緩解這個(gè)矛盾的最佳方式則是向城市地表以下拓展空間容量。昆明是云南省省會(huì)，伴隨著地鐵建設(shè)的推進(jìn)，地下空間的開發(fā)利用受到了市民的廣泛關(guān)注。本文利用層次分析法、德爾菲法、模糊綜合評(píng)判法、GIS技術(shù)，對(duì)昆明市主城區(qū)及周邊重要區(qū)域地下空間的開發(fā)適宜性作出了評(píng)判。昆明市中心城區(qū)的地下空間開發(fā)建設(shè)可以此評(píng)判結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行策劃。

關(guān)鍵詞：地下空間；開發(fā)適宜性；層次分析法；德爾菲法；模糊綜合評(píng)價(jià)法；昆明市中心城區(qū)

一、引言

城市化始終都面臨著怎樣拓大城市空間容納量的難題[1]。隨著城市的高速發(fā)展、人口的急劇增長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境的日趨惡化，向地下要空間已成為解決這一問題的主要手段，這也是增強(qiáng)城市功能、改善城市環(huán)境的重要措施。建設(shè)集約高效的城市地下空間，更是解決城市土地與發(fā)展空間矛盾，建設(shè)集約城市目標(biāo)的最好方式[2]。

地下空間容量是城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中擁有的一項(xiàng)首要資源，其特點(diǎn)是開發(fā)后便不可恢復(fù)且再次開挖較為困難，它不僅是城市功能開發(fā)的重要空間載體，也是交通、市政、綜合防災(zāi)的重要空間[3]。因此，從資源保護(hù)和合理規(guī)劃的方向，把現(xiàn)存城區(qū)地下空間系統(tǒng)加以整合、梳理和改善，構(gòu)建昆明城市集約、高效的地下空間系統(tǒng)將有利于保證合理使用地下資源，拓寬城市的發(fā)展范圍，緩解交通與環(huán)境之間的矛盾等，提升城市抗壓能力等既定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

二、城市地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估方法研究

目前，灰色關(guān)聯(lián)分析方法、層次分析法及模糊綜合評(píng)估法，或?qū)煞N及以上的評(píng)估方式結(jié)合起來使用，這些評(píng)價(jià)方式被各研究者大量用在城市地下空間開發(fā)適應(yīng)性評(píng)價(jià)中，得到的結(jié)果比較具有實(shí)用性。

1) 灰色關(guān)聯(lián)分析法[4](gray relative analysis method)是統(tǒng)計(jì)學(xué)上以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的一種多要素解析方式。它是按照系統(tǒng)中各子系統(tǒng)(或要素)之間相似的或不同的發(fā)展趨勢(shì)，即灰色關(guān)聯(lián)度，來描述子系統(tǒng)(或要素)之間強(qiáng)弱、大小及順序的一種動(dòng)態(tài)解析方式。根據(jù)樣本信息要素間的發(fā)展態(tài)勢(shì)可以判斷各要素間的關(guān)聯(lián)度值，如果發(fā)展態(tài)勢(shì)基本相同，關(guān)聯(lián)度值則會(huì)較大；相反，就會(huì)較小。這種分析方法的優(yōu)點(diǎn)在于將系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)定量化，比較適用于動(dòng)態(tài)歷程解析；需要的樣本數(shù)據(jù)較少，數(shù)據(jù)處理工作量較小。但其缺點(diǎn)是客觀性較弱，較難給定指標(biāo)權(quán)重最優(yōu)數(shù)值。

2) 層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)。這種分析法提出了一種分層權(quán)值決策求解方式，它是指一個(gè)較難的多項(xiàng)目決策難題被看成整個(gè)系統(tǒng)，再把各項(xiàng)目分為多個(gè)小項(xiàng)目，進(jìn)而分為很多個(gè)因素的一些層次，將定性的指標(biāo)定量化，最后解算出層次單排序(權(quán)數(shù))與總的排序，可以用來作為目標(biāo)、對(duì)象優(yōu)化策略的系統(tǒng)性方式。層次分析法的優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)潔實(shí)用、系統(tǒng)性強(qiáng)，但使用該方法時(shí)會(huì)有較多無法定量的因素，計(jì)算時(shí)沒有準(zhǔn)確的特征值及特征向量，新的方案較難提供[4]。

3) 模糊綜合評(píng)價(jià)法(fuzzy comprehensive evaluation method)是美國(guó)教授在1965年提出的模糊集合理論的綜合判定方法。它是按照模糊數(shù)學(xué)的原理把定性問題定量化，采用模糊理論對(duì)由各種因素影響的對(duì)象作出綜合評(píng)判。模糊綜合評(píng)判具有較強(qiáng)系統(tǒng)性，結(jié)論清楚明了，將較難定量化的定性難題定量化，再將定性與定量相結(jié)合，適合處理各種模糊的、較難定量化的對(duì)象。

城市地下空間構(gòu)造復(fù)雜、開發(fā)不可逆、劃分界限模糊，致使地下空間開發(fā)的定量分析具有一些難度。地下空間開發(fā)的影響條件都是難以用具體數(shù)據(jù)來定量化的，因此，根據(jù)各種評(píng)價(jià)方式的比較，本文利用AHP法、Delph法及模糊綜合評(píng)估法相組合的綜合評(píng)估方式來對(duì)昆明市主城區(qū)地下空間開發(fā)適宜性作出評(píng)估，如圖1所示。

圖1　評(píng)估流程

三、城市地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估實(shí)例研究

1. 實(shí)例區(qū)域概況

(1) 昆明市中心城區(qū)地理概況

昆明市中心城區(qū)包括主城、呈貢新區(qū)與空港經(jīng)濟(jì)區(qū)，總面積為1722 km2。主城區(qū)也是昆明市的綜合服務(wù)范圍，應(yīng)將它的發(fā)展重心置于公眾服務(wù)設(shè)備的完善、市政基本設(shè)備的改善、舊城改新、增加綠色面積、維護(hù)旅游資源上；呈貢新區(qū)經(jīng)過新興產(chǎn)業(yè)鏈的集中，已經(jīng)形成了具有完善的功能、適宜的環(huán)境、方便的交通出行、公眾服務(wù)設(shè)備齊全的新興城區(qū)；空港區(qū)以昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)作為基礎(chǔ)，重點(diǎn)開發(fā)航空經(jīng)濟(jì)，是國(guó)內(nèi)與東南亞、南亞、歐亞的客運(yùn)與貨運(yùn)樞紐[5]，如圖2所示。

(2) 昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)概況

1) 地鐵。昆明市中心城區(qū)地鐵線網(wǎng)規(guī)劃呈放射狀分布，共由7條線構(gòu)成，是將來城市地鐵交通線網(wǎng)的主要線路。由昆明市主城到呈貢新區(qū)可通過地鐵1號(hào)線到達(dá)，地鐵2號(hào)線服務(wù)主城南北方向，地鐵3號(hào)線服務(wù)主城東西方向，4號(hào)線連接主城西北—東南方向，5號(hào)線為主城東北—西南線路，6號(hào)線為主城到機(jī)場(chǎng)的專線，7號(hào)線主要為主城西市區(qū)和南市區(qū)服務(wù)。目前地鐵1號(hào)線和2號(hào)線已經(jīng)運(yùn)行了兩年，其他地鐵線路正在建設(shè)中，如圖3所示。

圖2　昆明市中心城范圍

圖3　昆明市地鐵交通網(wǎng)

2) 地下商業(yè)街。昆明市總體規(guī)劃、商業(yè)發(fā)展規(guī)劃中確定的主要公共服務(wù)中心商業(yè)中心、商圈、商業(yè)街區(qū)是地下商業(yè)文化設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)，其中部分涉及軌道地下站點(diǎn)，人流聚集地區(qū)的商業(yè)中心在地下空間開發(fā)時(shí)仍作為區(qū)級(jí)地下商業(yè)中心建設(shè)地下商業(yè)設(shè)施。

3) 地下市政管線。地下市政管網(wǎng)也被喻為“城市血管”，其穩(wěn)定運(yùn)行與人類正常作息息息相關(guān)。昆明市的市政管網(wǎng)包括供水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、電力工程、地下共同溝等。昆明城市地下共同溝的建設(shè)應(yīng)與軌道交通建設(shè)相結(jié)合，在建設(shè)軌道的同時(shí)進(jìn)行地下管線共同溝的相關(guān)建設(shè)。

2. 昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估

(1) 數(shù)據(jù)獲取

本文選取昆明市中心城區(qū)的盤龍區(qū)、五華區(qū)、西山區(qū)、官渡區(qū)、呈貢新區(qū)與空港經(jīng)濟(jì)區(qū)6個(gè)主體區(qū)域作為評(píng)價(jià)對(duì)象，探究昆明市中心城范圍的地下空間開發(fā)適宜性。利用Delph方法，采用問卷形式對(duì)長(zhǎng)時(shí)間致力于地下空間開發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)及有關(guān)方面的學(xué)者進(jìn)行調(diào)研以獲取數(shù)據(jù)。

(2) 昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文在認(rèn)真研究相關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家建議，構(gòu)建了6個(gè)指標(biāo)組成的昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖4所示。

圖4　地下空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1) 城市地鐵線網(wǎng)。按照國(guó)際經(jīng)驗(yàn)和TOD模式，城市軌道交通沿線，尤其是站點(diǎn)周邊一定范圍內(nèi)，土地價(jià)值較高，將形成城市高強(qiáng)度、高混合度商業(yè)開發(fā)的地區(qū)，屬于地下空間整體化、大規(guī)模開發(fā)的首要地區(qū)。

2) 土地開發(fā)強(qiáng)度。按照國(guó)家經(jīng)驗(yàn)和一些地下開挖規(guī)律，地上發(fā)展越好的地區(qū)，土地價(jià)值也越高，往往地下空間也較適宜進(jìn)行開挖。地上高強(qiáng)度發(fā)展地區(qū)將是地下空間大范圍建設(shè)的潛在地區(qū)。

3) 用地功能布局。根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，地上用地功能和地下用地功能與開發(fā)適宜性呈對(duì)應(yīng)關(guān)系。地上為商業(yè)、文化、娛樂等公眾服務(wù)設(shè)備用地集中的地區(qū)，地下空間開發(fā)價(jià)值相應(yīng)也較高。地上為居住、商務(wù)、辦公等用地的區(qū)域，地下停車需求相對(duì)較高[6]。

4) 基本地價(jià)。地下空間進(jìn)行開發(fā)時(shí)的用度和開發(fā)技術(shù)的困難性均比地面開發(fā)要高，對(duì)地價(jià)的敏感性相對(duì)也比較高。一些地區(qū)的地價(jià)比較高，則這些地區(qū)的土地集約利用程度也將比較高，其地下空間開發(fā)的需求也相對(duì)較大[7]。

5) 就業(yè)崗位密度。按照國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，就業(yè)崗位多和人口密度高的地區(qū)，其地下空間開發(fā)需求也相對(duì)較高[8]。

6) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況。一般說來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度比較高的區(qū)域，其對(duì)應(yīng)的地下空間也比較適合建設(shè)(如圖4(f)所示)。

模糊綜合評(píng)價(jià)的要素有：

1) 因素集U={u1,u2,…，um}，設(shè)有m個(gè)與被評(píng)判對(duì)象相關(guān)的因素；

2) 評(píng)語集V={v1,v2,…，vn}，設(shè)所有可能出現(xiàn)的評(píng)語為n個(gè)；

3) 單一因素評(píng)價(jià)，即對(duì)單個(gè)因素ui(i=1,2，…，m)的評(píng)判，可以得出V上的F集合(ri1,ri2,…,rim)，因此該模糊映射是由U到V上

模糊映射f能夠確立一個(gè)對(duì)應(yīng)的模糊聯(lián)系R∈μm×n，稱其為評(píng)估矩陣

這是由對(duì)單一要素進(jìn)行的所有評(píng)估的模糊集合構(gòu)成的。

由于不同要素影響情況并不一樣，故應(yīng)給不相同的要素賦予各自的權(quán)重。用U上的集合A=[a1a2…am]代表不同要素的權(quán)值，再與評(píng)估矩陣R組成，得出綜合評(píng)估集合B=[b1b2…bn]，即

A·R=B=[b1b2…bn]

它是對(duì)各因素的綜合評(píng)判，最后根據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則理論，選中綜合評(píng)判集B中較大的bj相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)語vi就可作為綜合評(píng)估的結(jié)論，即得出綜合評(píng)價(jià)模型I。

由綜合評(píng)估的方法可得出，當(dāng)只將因素ui考慮在內(nèi)時(shí)，ui的評(píng)估對(duì)評(píng)語vj的隸屬程度為rij=(j=1,2,…,n)。然后采用它們的模糊關(guān)系組合解算所得的結(jié)論為

(1)

式(1)含義為：將各種要素綜合涉及在內(nèi)時(shí)，ui的評(píng)估對(duì)于評(píng)語vj的隸屬程度，也就是說涉及ui在總體評(píng)估中的決定程度ai時(shí)對(duì)rij所進(jìn)行的調(diào)整。最后使用模糊關(guān)系合成解算對(duì)各個(gè)調(diào)整后的隸屬程度進(jìn)行綜合處理，得到合理的綜合評(píng)判結(jié)論[9]。

因素集合U={城市軌道交通線網(wǎng)，土地開發(fā)強(qiáng)度，用地功能布局，基本地價(jià)，就業(yè)崗位密度，社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況}；評(píng)語集V={適合，較適合，較不適合}

采用Delph法確定權(quán)值，對(duì)專家給定的權(quán)值進(jìn)行歸一化后得到確定各指標(biāo)的值，見表1。

表1　昆明市地下空間開發(fā)適應(yīng)性權(quán)值

將所有單一因素判斷結(jié)果組成以下評(píng)判矩陣

本研究中，專家認(rèn)為，6個(gè)因素對(duì)昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)的影響同等重要，因此，6個(gè)因素的權(quán)重為

A=[0.1670.1670.1670.1670.1660.166]

則可求得專家對(duì)五華區(qū)地下空間開發(fā)適宜性的綜合性評(píng)判結(jié)果為

B=A·R=[0.270.470.26]

它表示的評(píng)價(jià)是：五華區(qū)適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)的程度為27%，較適宜開發(fā)的程度為47%，較不適宜開發(fā)的程度為26%。按照最大隸屬度理論，五華區(qū)應(yīng)該是比較適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)。

按照最大隸屬度原則，官渡區(qū)適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)；盤龍區(qū)適宜進(jìn)行地下空間建設(shè)；西山區(qū)較不適宜進(jìn)行地下空間建設(shè)；空港經(jīng)濟(jì)區(qū)適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)；呈貢新區(qū)適宜進(jìn)行地下空間建設(shè)，見表2。

表2　昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)適宜性比例　(%)

四、結(jié)束語

通過德爾菲法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法的綜合使用，并對(duì)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知：昆明市盤龍區(qū)、官渡區(qū)、空港行政區(qū)和呈貢區(qū)的地下空間開發(fā)適宜性為一級(jí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)這4個(gè)區(qū)進(jìn)行地下空間重點(diǎn)開挖；而昆明市五華區(qū)地下空間建設(shè)適合性為二級(jí)，開挖程度應(yīng)低于上述4個(gè)地區(qū)；西山區(qū)地下空間建設(shè)適合性為三級(jí)，具有最低的地下空間建設(shè)適宜性。應(yīng)用ArcGIS處理昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)建設(shè)適宜性如圖5所示。

圖5　昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)

現(xiàn)代城市發(fā)展，容量擴(kuò)充離不開地下空間開發(fā)，針對(duì)“契合昆明實(shí)際”的目標(biāo)，結(jié)合本文所做的地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估結(jié)果，對(duì)昆明市盤龍區(qū)、官渡區(qū)、空港行政區(qū)和呈貢新區(qū)地下空間應(yīng)選取重點(diǎn)區(qū)域，由重點(diǎn)區(qū)域向周圍發(fā)射擴(kuò)散的方法進(jìn)行重點(diǎn)開發(fā)，充分完善地下空間功能；對(duì)五華區(qū)應(yīng)該進(jìn)行選取一部分重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行地下空間適當(dāng)開發(fā)；而西山區(qū)選取一兩個(gè)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行地下空間限制開發(fā)，并且對(duì)地下空間開發(fā)時(shí)的使用類型方面該有所制約。地下空間開挖是不可逆的，一旦開挖便無法再恢復(fù)，故該評(píng)價(jià)對(duì)于昆明市中心城區(qū)地下空間開發(fā)規(guī)劃具有較實(shí)際的意義，可促進(jìn)城市生態(tài)文明的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：彭俊婷(1989—)，女，碩士，主要研究方向?yàn)榈叵驴臻g規(guī)劃。E-mail:PP18213429200@163.com

收稿日期：2015-06-09； 修回日期： 2015-08-01

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2015)12-0066-04

引文格式： 彭俊婷，洪濤，解智強(qiáng)，等. 基于模糊綜合評(píng)價(jià)的城市地下空間開發(fā)適宜性評(píng)估[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(12)：66-69.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.381