基于街景圖片語義分割的安康老城區街道品質測度研究

師小燕 徐 緣

（1.中聯西北工程設計研究院有限公司，陜西西安 710043；2.陜西自然資源勘測規劃設計院有限公司，陜西西安 710043）

隨著城市精細化管理不斷推進，依托大數據的城市體檢與城市問題研究日益受到關注。信息精度高、覆蓋范圍廣、搜集成本低的街景圖像數據成為城市空間品質研究的重要數據源[1]。葉宇等[2]結合街景數據，構建以“品質評價”與“可達性分析”的街道空間品質測度體系。戴智妹等[3]進一步深化基于街景圖像研究街道空間品質的測度方法，增加街景圖像采集的準確性和可信度。樊鈞等[4]通過街景數據對街道的慢行品質進行測度研究，在實踐上具有普適性和易用性。本文以安康老城區街道空間為研究對象，基于百度街景圖像，從主觀和客觀兩個維度構建街道空間品質測度體系，總結和探究安康老城街道空間品質測度結果，提出街道空間品質提升策略，為街道空間品質動態監測與管理提供參考。

1 測度體系構建

1.1 數據獲取

本研究利用Python語言編寫代碼，利用百度地圖API接口爬取街景圖片。外部空間研究尺度宜為20～25 m，按照街道視覺尺度20 m選點，選取661個坐標觀測點，每點從90°、180°、270°、360°截取人視街景圖片，獲取百度平臺2020年收集的安康老城區有效街景圖片2 440張，缺乏街景圖像的51個點位進行人工拍攝，補充圖像204張，共2 644張街景圖片[5]。

1.2 指標選取

從街道空間品質評價角度分析，對前人的研究進行總結歸納，同時基于安康老城區街道空間實際概況，從街道客觀建成環境和人的主觀感受出發，選取相應指標進行評價。

街道空間品質測度指標體系如表1所示。

表1 街道空間品質測度指標體系

機動車通行指數由機動車道所占比例表征；街道步行指數由人行道所占比例表征；設施便利指數由座椅、路燈、花架等設施所占比例表征[6]。機動車干擾指數主要由機動車所占比例表征；交通標識指數主要由交通信號燈所占比例表征；街道綠視指數主要指街道樹木所占比例；天空可視指數主要由天空所占比例表征；人群聚集指數主要由行人所占比例表征[7]。

2 品質測度分析

2.1 街道基本特征

安康市位于陜西省東南部，地處秦巴腹地，下轄1個區、8個縣和1個縣級市，總面積23 529 km2。本文研究區域為安康市老城區，地處漢濱區中心城區中部，北臨漢江，總面積203 hm2。對安康老城片區進行實地踏勘，獲取空間建筑基底與街道路網，街道空間具有路網密集、等級多樣、均勻分布、方正平直、街道業態豐富等特點，選擇59條路段進行研究。

2.2 指標量化分析

以2 644張安康市老城區街景圖像為基礎數據，在Arcgis平臺中對數據進行坐標轉換以及各類物質像素提取分析，分別對8個指標進行量化分析。

3個客觀要素指標的指數結果如圖1～圖3所示。

圖1 機動車通行指數

圖2 街道步行指數

圖3 設施便利指數

5個主觀評價指標的指數結果如圖4～圖8所示。

圖4 機動車干擾指數

圖5 交通標識指數

圖6 街道綠視指數

圖7 天空可視指數

圖8 人群聚集指數

2.3 總體量化特征

本研究引入正向指標服務能力值和負向指標服務能力值，正向指標主要包含街道步行指數、設施便利指數、交通標識指數、街道綠視指數、天空可視指數、人群聚集指數7項單因子；負向指標主要指機動車干擾指數。在Arcgis軟件中利用已獲取的安康老城區街景圖片，對8大影響指標進行分析，得到各影響指標的品質指數，求和得到每條路的品質指數。指數值大表明街道品質高。在量化前對原始數據進行標準化整合處理，將正負向指標轉換為無量綱的純數值數據，數據復雜程度較低，選擇易于操作的min-max標準化整合方法進行數據處理[8]。

式（1）為正相關指標計算公式，式（2）為負相關指標計算公式。

式中：xmin(j)——指標值中最小的值；xmax(j)——指標值中最大的值；i——樣本編號；j——指標序號。

各級指標權重統計如圖9所示。

圖9 街道空間品質指數分布

由圖9可知，安康老城片區的59條街道空間品質指數為0.613～2.023，平均值為1.052。安康老城的街道空間品質水平相當，差距不明顯。其中，空間品質指數最高的街道是東內環路北端，空間品質指數最低的街道是金州北路北端。

2.4 綜合評價結果

各項指標對街道空間品質的測度影響程度不同，總體量化后采用權值法對各項指標進行合理的權重配比計算。各級指標權重統計如表2所示。

表2 各級指標權重統計

根據權重計算各指標的實際數值，求和得到綜合評價得分，將得分映射到對應的街道，使用ArcGIS自然斷點法分級，將街道空間品質綜合評價得分分為高、中、低三個等級。結果表明，本研究指數為0.089～0.131的街道屬于高品質街道空間，街道數量為10條；指數為0.046～0.063的街道屬于低品質街道空間，街道數量為15條；其余街道為中等品質街道。

街道空間品質綜合評價得分如圖10所示。街道空間品質指數等級分布如圖11所示。

圖10 街道空間品質綜合評價得分

圖11 街道空間品質指數等級分布

3 品質提升策略

3.1 路面可行策略

街道空間中機動車道易發生擁堵情況，可以加大路面執勤力度，對人流、車流進行有效疏解，確保道路交通秩序；需合理設置人行道寬度，滿足《城市道路交通規劃設計規范》（GB 50220—95）的人行道設置要求，結合實際情況適當拓寬人行道寬度；設置禁止占用人行道的明顯標志，劃定非機動車停靠區域，為行人營造良好的步行空間環境。

3.2 設施便利策略

完善街道空間設施，基礎設施包括路燈、滲水性強地磚、無障礙設施等；街道應迎合居民的生活方式，適當增設座椅、共享充電樁、垃圾箱、公共衛生間等設施，為街區帶來活力。

3.3 步行安全策略

街道空間是居民生活最易到達、使用率最高的公共空間，車輛、環境是影響居民在城市街道空間的日常安全的主要危險來源?；诰用裥睦戆踩枨?，可以加強城市街道植物景觀和照明景觀設計；基于行為安全需求，為人行道設計一定的高差，減少機動車干擾，進一步完善交通標識。

3.4 空間舒適策略

街道空間舒適度主要通過提高綠視率和天空可視率實現。安康老城區綠視率不高且難以進行樹木增植，可以利用建筑立面或橋梁隧道立面進行垂直綠化。違建現象會阻礙景觀視線，應加大違建建筑的管理力度，整理街道界面，提高天空可視率。

3.5 場所社交策略

街道空間是城市的會客廳，日常通行、購物、休憩娛樂和交往活動集中在街道空間，而街道空間活力源自居民在空間中進行活動。將街道空間中存在安全隱患、發展潛力較小的低效空間改造為街頭口袋公園或廣場，供市民進行娛樂和信息交換。

4 結語

本研究依托百度街景圖像，通過深度學習全卷積網絡（FCN）技術對街道空間中150個標簽進行語義分割識別，提取影響街道空間品質的關鍵元素，從主觀和客觀兩個維度上分別篩選測度指標，計算街道空間品質系數，能夠提高數據的可獲得性和準確性。圖像語義分割法對街道空間中大面積像素的識別精度較高，但街道空間環境要素通常較復雜，識別偶爾會產生一定的偏差，研究結果具有一定的局限性，后續研究可以針對此項技術繼續進行深化和提升，進一步提高識別精度和研究的準確性。