基于空間句法的北京市路網可達性評價

郭珂歆 戈文杰 彭媛媛 楊笑添 馬銘玥

摘要：北京市是我國機動車保有量最高的城市之一，伴隨著城市建設和經濟發(fā)展，長期出現(xiàn)了交通流量空間分布不均的問題。文章以北京市四環(huán)內的路網為研究范圍，基于空間句法的軸線模型理論，采用Google Earth路網數(shù)據(jù)，運用Depthmap軟件繪制路網軸線模型圖和計算空間分析變量值，對城市環(huán)路的整合度、連接度等相關因素進行道路的可達度和交通流量評價，并將評價結論應用于典型路段地區(qū)進行分析，總結出北京城市環(huán)路的交通流量時空分布特征。結果表明：整合度高、連接度低的區(qū)域，通行順暢，景觀可達性強;整合度低、連接高的區(qū)域，交通可達性較強;整合度低、連接度低的區(qū)域易形成擁堵;整合度高且連接度高的區(qū)域，交通可達性較低。同時根據(jù)分析結果提出優(yōu)化方案，以期促進交通流量空間分布問題早日解決。

關鍵詞：空間句法;Depthmap;路網;可達性;交通流量

中圖分類號：U491.1⁺3文獻標識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.047

文章編號：1673-4874（2021）01-0175-04

0引言

隨著經濟的發(fā)展和城市建設步伐的加快，北京市機動車保有量連年快速增長，2019 年已達到590.9萬輛[1]，成為我國機動車保有量最高的城市之一。經濟發(fā)展帶來的交通流量空間分布不均問題也日益突出，北京的交通擁堵現(xiàn)象在20年前已經出現(xiàn)，經常造成行人出行時間延長、能源浪費、生態(tài)損害、交通事故增加等一系列伴生問題，降低了市民通過道路交通出行通勤的效率，增加了大氣污染物和溫室氣體排放，并無形中提升了城市的運行和治理成本。因此，對交通流量進行評價并提出優(yōu)化方案，是減緩并最終解決交通流量空間分布問題的重要工作。

城市路網規(guī)劃的合理性決定著城市的發(fā)展?jié)摿εc后進動力。北京是全國中心城市、超大城市，并處于中國政治、經濟、文化和國際交往中心地位，承載著巨大的人口壓力和交通壓力。北京市環(huán)路現(xiàn)有六環(huán)，起到穿越截流、進出截流和內部疏解的作用，同時從中心發(fā)散出的若干條放射路，呈“環(huán)加放射”狀，有助于滿足車輛的直達要求，減少繞行距離，促進城市副中心的形成和各環(huán)線之間的聯(lián)系。北京市四環(huán)路全長65.3km，平均距北京市中心點約8km，四環(huán)內為城市總體規(guī)劃的重點區(qū)域[2]。對北京四環(huán)內的路網可達性和交通流量進行評價及優(yōu)化，可以有效幫助解決北京城市交通流量空間分布不均問題，因此本文研究選擇四環(huán)內路網為研究范圍。

空間句法誕生于20世紀70年代，是由英國的Hiller和Hanson等[3]人提出和完善的一門空間形態(tài)構成分析技術，其思想基礎是城市空間布局對多種人類活動產生影響的作用[4]，被應用于圍繞城市的多種研究中，如交通文明、土地利用等[5]。1959年，Hansen[6]提出了可達性的概念，用于表示在給定交通系統(tǒng)中，從某一位置到指定位置的便利程度。根據(jù)研究對象和條件的不同，有多種可達性評價方法[7]，而空間句法理論的應用為交通系統(tǒng)可達性評價提供了更加便捷的方式。基于空間句法對道路進行的分類分析，不僅可以得到城市街道的特征，而且還可以得到對城市規(guī)劃相關因素的結果，由此總結出道路交通流量的特征。

綜上，本文以北京市四環(huán)路以內路網作為研究范圍，通過空間句法理論計算和評價路網可達性，總結交通流量時空分布特征，對城市交通系統(tǒng)優(yōu)化提出方案和建議。

1數(shù)據(jù)來源及處理

本文選擇北京市四環(huán)以內路網為研究范圍，包括了人口密集區(qū)和主要的交通擁堵多發(fā)區(qū)。在這一區(qū)域的研究對解決北京市交通流量空間分布問題有代表性作用。北京市的城市道路屬于比較嚴格的對稱軸線道路，各條環(huán)路特征比較明顯，因此考慮將市內街道網進行分類提取繪制。

本文以Google Earth路網數(shù)據(jù)為主要依據(jù)建立空間句法模型。路網數(shù)據(jù)的生成首先利用Google Earth提取繪制出北京市四環(huán)以內主要交通路網，而后將路網抽象成軸線地圖，刪除細小彎曲道路，將部分同屬于一條道路的折型道路變曲為直，進而在CAD中采用提取道路中心線的方式，獲得研究區(qū)的路網軸線模型圖（見圖1）。此外，為了獲取高峰期路網交通流量狀況，本文利用北京交通APP的凱立德路況簡圖作為空間句法模型所得結果對比對象。

2研究方法

2.1空間句法理論與應用

空間句法理論認為空間物體和自由空間共同組成城市系統(tǒng)，城市形態(tài)的基本特征則由空間分割來提取。當城市系統(tǒng)中建筑較為密集時，一般采用軸線地圖法對空間進行分割[5]。在上述理論下，本文采用Depthmap10軟件對路網軸線模型圖進行分析計算。Depthmap10是倫敦大學開發(fā)的空間句法分析軟件，主要針對空間句法的軸線地圖法分析道路網絡以及在此基礎上附加空間的結構特性[8]。軟件運行規(guī)則可以簡單概括為：用直線概括空間，將空間轉譯為由直線構成系統(tǒng)的“軸線”模型和“線段”模型。本研究選取“軸線”模型作為研究方法，對北京市道路進行連接度和整合度評價。

2.2軸線模型相關變量分析

軸線模型的基本變量有連接度、控制值、深度值、整合度、可理解度等，本文以整合度和連接度作為評價指標，分析道路流量特征。整合度是空間句法理論中重要概念之一，是代表一個節(jié)點與整個系統(tǒng)內所有節(jié)點聯(lián)系的關聯(lián)程度。本文將繪制出研究區(qū)域的道路軸線模數(shù)導入depthmap10軟件中，通過各節(jié)點處理函數(shù)計算得出各軸線的整合度值，然后將所有軸線的整合度數(shù)值加在一起，得到一個加總的值，并按整合度值的不同，從大到小（用從紅-黃-綠，最后到藍的顏色）序列表示。即偏暖色為高數(shù)值，反之則為低數(shù)值。

連接度表示系統(tǒng)中與該個單元空間相交的其他單元空間的數(shù)目。本文依同理將繪制出研究區(qū)域的道路軸線模數(shù)導入depthmap10軟件中，通過統(tǒng)計與各段道路單元直接相連的其他道路單元數(shù)量，得到連接度值，同樣將數(shù)值等差排序，數(shù)值由低到高分別對應不同顏色（藍-黃-紅，冷色向暖色過度）。

3研究結果

3.1整合度分析

根據(jù)整合度值分析得出：各條環(huán)路整合度均符合空間句法原理，整合度值較高的道路基本集中在海淀區(qū)和朝陽區(qū)。其中整合度數(shù)值最高的是長安街，該區(qū)域是整個系統(tǒng)中拓撲空間較高的區(qū)域，是城市經濟、文化最集中的地方，人流所使用的可能性最大，從空間句法原理分析該區(qū)域是整合度的核心區(qū)域。

3.2連接度分析

連接度表示與指定道路相交的其他道路的總數(shù)。根據(jù)空間句法原理，連接度數(shù)值越高，則表示其空間滲透性越好。

北京市路網的連接度呈現(xiàn)“內圈高外圈低”的特征，越靠近中心城區(qū)，路網連接度越高，空間滲透性更好，交通可達性更高。如蓮花池西路作為京西快速通道，連接度高，出入口較多，車輛交會較為便利。上下六車道，可達性高，交通順暢。

3.3可達性分析

通過整合度的分析可知，空間整合度與可達性息息相關。一般來說，整合度越高的道路可達性越好，但對于北京這個具有特殊旅游資源的城市來說，并非整合度越高，可達性越好。要根據(jù)對道路的利用需求來判斷，將道路可達性分為交通可達性以及觀賞可達性。道路的可達性、整合度和交通狀況特征見表1。

如位于石景山區(qū)的西五環(huán)中段，全段整合度較高，周邊多為公園景區(qū)，景觀可達性較好;而位于朝陽區(qū)的東四環(huán)中路，全段整合度較高，但靠近北京東站和四惠長途客運站以及遠洋國際中心等，車流量較大，且四惠橋為擁堵路段。

3.4空間句法模型的交通流量分析

根據(jù)道路整合度和道路連接度，對各條道路進行評價，將連接度和整合度整體處于中上水平的道路用“+”標示，整體處于中下水平的，用“-”標示，“+-”則表示部分路段處于中上水平。詳見道路連接度和整合度評價表（見表2）。

本文將空間句法得出的道路整合度和連接度特征與從北京交通APP上得到的早晚高峰時段的凱立德路況簡圖進行比對驗證，得出以下結論：

（1）整合度高且連接度低的區(qū)域，景觀可達性強，通行較為順暢。如位于東城區(qū)的南二環(huán)路，位于公園景點密集區(qū)，整合度高，早晚高峰時段也呈現(xiàn)通暢態(tài)勢。

（2）整合度低且連接度高的區(qū)域，周邊道路體系豐富，交通可達性較強。如西三環(huán)中路，位于中央電視塔及玉淵潭公園周邊，連接度高，出入口分布合理，及時分流車流量，早晚高峰時期呈現(xiàn)通暢態(tài)勢。

（3）整合度低且連接度低的區(qū)域，日常車流量相對不大，但不能及時疏導車流，導致?lián)矶隆Ｈ缲S臺區(qū)的南三環(huán)東路，其中分鐘寺橋位于東三環(huán)和南三環(huán)交界處，是京津塘高速起始點，連接度較低，出口設置不盡合理，導致成為南三環(huán)著名堵點。

（4）整合度高且連接度高的區(qū)域，日常車流量大，車輛交匯頻繁，交通可達性較低。如東二環(huán)路位于中心城區(qū)，道路整合度高，周邊為銀河SOHO、悠唐購物中心等人口密集場所，早晚高峰時期道路擁堵，特別是與其他道路交匯時呈現(xiàn)嚴重擁堵態(tài)勢。

4結語

通過空間句法的路網流量分析，我們針對北京市交通路網存在的問題提出以下幾個方面建議：

（1）老城區(qū)內交通網絡老舊，車道數(shù)少、道路狹窄，已不能承受當今交通流量的飛速增長。建議加強老城區(qū)改善并實施必要的交通管制。

（2）借助浪費性通勤理論分析，得知北京市朝陽區(qū)、海淀區(qū)的通勤壓力較大。建議規(guī)劃建設城市外圍中心區(qū)，緩解城市內部的通行壓力。

（3）北京市的環(huán)路建設大多是封閉、連續(xù)的多車道快速干道，由高架橋和立交橋交替連接構成，形成較為明顯的同心圓特征。封閉的快速路缺乏和其他交通網絡的聯(lián)系，成為城市交通獨立的結構，不利于城市交通整體建設。建議環(huán)路不該封閉，解開“不完美”的同心圓，將其與城市融為一體，提高城市的透氣性。

本文以北京市四環(huán)內的路網為研究范圍，基于空間句法的軸線模型理論，采用高德路網數(shù)據(jù)，運用Depthmap軟件建立路網軸線模型和計算空間分析變量值，對北京市環(huán)路流量進行初步評價并結合浪費通勤理論進行優(yōu)化研究，提出一些優(yōu)化建議，以此緩解交通壓力，使北京市交通網絡建設更具合理性和完整性。

參考文獻

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