CN106203760A - 一种城市地下空间规划方案评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种城市地下空间规划方案评价方法。构建多层级的城市地下空间规划方案评价指标体系；建立各级评价指标的权重向量；设定总体评价目标论域，并分别对最末级的评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建最末级评价指标的隶属度矩阵；构建评价模型逐级进行评价，得到各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量和城市地下空间规划方案总体评价向量；对计算所得的各级指标评价隶属度向量进行分析，以评判城市地下空间规划方案等级。本发明不简单地依赖于专家的主观判断，具有规范化和可操作性。

Description

一种城市地下空间规划方案评价方法

技术领域

本发明属于地下空间规划技术领域，具体涉及一种城市地下空间规划方案评价方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，多数城市都在不同程度上出现了空间发展受限的情况，具体表现为交通道路拥堵、公共服务基础设施严重不足、城市空间环境恶化等情况，即所谓的“城市综合症”。空间受限严重阻碍了现代城市可持续发展的进程。在城市发展过程中，通过不断的探索与实践表明，开发利用地下空间对于解决上述城市问题是较为有效的重要途径，城市地下空间是人们在城市发展过程中尚未被充分开发的空间资源。国内外一些大中城市通过对地上地下空间一体化规划，合理开发、综合利用地下空间资源，不仅仅较大程度上缓解了其发展过程中所存在的各种突出矛盾，支持了在地上空间资源不足条件下城市发展的需求与城市功能的提升，而且为城市化和城市现代化的进一步发展开拓了广阔的前景。地下空间的开发利用，城市空间的三维立体发展，既是节约城市有限空间、提高土地利用率的有效途径，也是实现城市可持续发展和城市现代化的必由之路。

在城市地下空间大规模开发建设之时，人们也清醒地认识到城市地下空间资源亦是有限的，而且相对于地面建筑，地下空间建设难度和资金投入更是远远超出。地下空间周围由覆土或岩石围合，一旦建成，再建设难度会更大，而且会对环境造成不可估量的破坏。由此可见，在城市地下空间规划方案完成后，对其进行较为科学、系统、可行的评价，或者对多个规划方案进行比选，将大大提高城市地下空间的建设质量，改善城市空间环境，避免造成不必要的资源浪费。然而目前，在城市地下空间规划方案评价方面，尚未形成科学、系统、实用可行的评价方法。传统的城市地下空间规划方案评价多是组织专家对其总体规划方案，抑或是对所设置的某几项评分点进行评分，而后将各位专家的评分进行简单的求平均数处理，这样的评价多会受专家主观意识影响较大，缺乏客观性与科学性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市地下空间规划方案评价方法，不简单地依赖于专家的主观判断，具有规范化和可操作性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种城市地下空间规划方案评价方法，包括以下步骤：

步骤S100，构建多层级的城市地下空间规划方案评价指标体系；

步骤S200，确定各层评价指标的权重，从而建立各级评价指标的权重向量；

步骤S300，设定总体评价目标论域，并分别对最末级的评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建最末级评价指标的隶属度矩阵；

步骤S400，构建评价模型逐级进行评价，得到各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量和城市地下空间规划方案总体评价向量，所述构建评价模型逐级进行评价的方法是将各同级指标的权重向量与其隶属度矩阵相乘获得各同级指标对于其上一级评价指标的隶属度向量；

步骤S500，对步骤S400计算所得的各级指标评价隶属度向量进行分析，以评判城市地下空间规划方案等级。

进一步，所述步骤S100中的评价指标体系分为两级，其中，所述一级指标分别为本体状况、周边环境和内部形态；所述本体状况包括的二级指标分别为规划用途、开发规模、功能选择合理性和与周边地下空间连通度；所述周边环境包括的二级指标分别为空间区位、埋置深度、用地性质和开发需求比；所述内部形态包括的二级指标分别为规划布局合理性、交通流线通畅性和环境舒适度。

进一步，步骤S300中的评价论域V＝(优，良，中，差)。

进一步，步骤S300中，分别对二级评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建二级评价指标的隶属度矩阵；所述定性指标为规划用途、开发规模、功能选择合理性、与周边地下空间连通度、空间区位、埋置深度、用地性质、规划布局合理性、交通流行通畅性、环境舒适度；所述定量指标为开发需求比。

进一步，对于所述定性指标，先根据给定的定性指标评价等级划分标准对定性指标进行评价，然后将等级评价结果与定性指标隶属度表对照后确定各定性指标隶属于各个评价等级的隶属度；对于所述定量指标，采用隶属度函数计算其隶属于各个评价等级的隶属度。

进一步，步骤S400中，采用模糊分析方法将各同级指标的权重向量与其隶属度矩阵相乘，获得各同级指标对于其上一级评价指标的隶属度向量；其中，模糊分析算子采用加权平均型算子(+,·)。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于，本发明实现对城市地下空间规划方案客观、量化和规范的评价，不简单的依赖于专家的主观判断，具有可操作性。

附图说明

图1是本发明城市地下空间规划方案评价方法流程图。

图2是本发明实施例中所构建的城市地下空间规划方案评价指标体系。

具体实施方式

结合图1，本发明城市地下空间规划方案评价方法包括以下步骤：

步骤S100，基于层次分析法理念构建多层级的城市地下空间规划方案评价指标体系。

所述总体评价目标是建立评价指标体系的基础，根据总体评价目标结合城市地下空间规划方案构成要素分解得出多个一级指标，每个一级指标又可以进一步分解为多个二级指标。每个二级指标又可以进一步分解为多个三级指标，以此类推形成多级指标。

例如建立一个包含二各层级的评价指标体系，其一级指标可以包括本体状况、周边环境和内部形态；其中，所述的本体状况U₁是指被评价规划方案的用途、规模、功能合理性以及与周边地下空间的关系等基本情况，故作为一级指标的本体状况U₁又可分解为规划用途U₁₁、开发规模U₁₂、功能选择合理性U₁₃和与周边地下空间连通度U₁₄等四个二级指标；所述周边环境U₂是指被评价规划方案的位置选择、用地性质以及开发需求等因素，其可以进一步可分解为空间区位U₂₁、埋置深度U₂₂、用地性质U₂₃和开发需求比U₂₄等四个二级指标；所述内部形态U₃是被评价规划方案对空间布局、交通组织以及所营造的环境质量，可进一步分解为规划布局合理性U₃₁、交通流线通畅性U₃₂和环境舒适度U₃₃等三个二级指标。

步骤S200，基于步骤S100中所构建的城市地下空间规划方案评价指标体系，构建各评价指标的权重集数学模型，采用层次分析法和专家咨询法确定各层评价指标的权重，从而建立权重向量。各评价指标的权重集数学模型如下：

设U＝(U₁,U₂,…，U_n)是总体评价目标U所组成的一级评价指标集；设其对应的权重集为W＝(w₁,w₂,…,w_n)，其中w_i≥0(i＝1，2，…，n)，表示对于总体评价目标U的第i个一级指标U_i的权重，且满足n表示共有n个一级评价指标。

对于一级评价指标U_i，其对应的二级指标集设为U_i＝(U_i1,U_i2,…,U_im)，其对应的权重集为W_i＝(w_i1,w_i2,…,w_im)，其中w_ij≥0(j＝1，2，…，m)，表示对于一级指标U_i的第j个二级指标U_ij的权重，且满足m表示一级评价指标U_i共有m个二级评价指标。

根据层次分析法和专家咨询法确定各级评价指标的权重，即给各权重向量付赋予具体的值，赋予具体数值后权重集即为权重向量。

步骤S300，设定总体评价目标论域，并分别对二级评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建二级评价指标的隶属度矩阵。具体步骤包括以下几步：

S301，对步骤S200所建立的各级评价指标集，设定其评价论域V＝(v₁,v₂,…v_p...,v_s)，其中v_p表示评价的等级，p∈[1，s]，即每一个评价指标对于其所述的上一级评价指标均有s个评价等级；

S302，分别对定性指标和定量指标进行处理，确定各评价指标隶属度，所述隶属度是指某一评价指标对于其上一级评价指标来说获得各评价等级的可能性。在步骤S100所建立的评价指标体系中，各指标可分为定性指标和定量指标两大类。

(1)定性指标是指无法以量的范围划分评价等级，只能给出定性描述以确定评价等级的指标。

步骤S100所建立所构建的城市地下空间规划方案评价指标体系中，规划用途U₁₁、开发规模U₁₂、功能选择合理性U₁₃、与周边地下空间连通度U₁₄、空间区位U₂₁、埋置深度U₂₂、用地性质U₂₃、规划布局合理性U₃₁、交通流行通畅性U₃₂、环境舒适度U₃₃都属于定性指标，需要建立所评层级相对该指标的城市地下空间规划方案评价集V＝(v₁,v₂,…,v_s)，并且根据国家对地下空间规划的相关规定等资料得到评价集V中各评价等级的划分标准。然后结合城市地下空间规划方案中对所规划的地下空间的功能定位与建设目标，邀请相关领域专家根据各评价等级的划分标准对评价指标体系最底层指标中的各定性指标进行评价。

依据传统经验，定性指标无法用数据准确地进行描述，往往用隶属度来将其描绘，且具有相当的可行度。因此，本发明根据定性指标评价等级划分标准，采用与定性指标隶属度表对照的方法来确定各个定性指标隶属于各个评价等级的隶属度。

(2)定量指标，即有统一的标准，并多以数字的形式出现，可以用隶属函数来确定各个评价指标隶属于各个评价等级的隶属度。

所构建的城市地下空间规划方案评价指标体系中，仅开发需求比U₂₄可以用量的形式给出，参照《模糊数学及其应用》中关于隶属度函数的计算方法，即可得出定量指标隶属于各个评价等级的隶属度。

根据上述方法，定性指标和定量指标均得以确定其隶属度，将每个一级指标下的各二级指标隶属度向量整合，就可以得到该一级指标下各二级指标的隶属度矩阵R_i。

步骤S400，构建评价模型，逐级进行评价，得到各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量和最终的城市地下空间规划方案总体评价向量，其具体步骤包括：

步骤S401，将各一级指标的权重向量W_i与其隶属度矩阵R_i做相乘计算，获得各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量，其计算公式如式(1)所示：

A_i＝W_iοR_i (1)

其中，W_i为各一级指标的权重向量，相乘方法很多，本发明采用模糊分析方法μ，模糊分析算子(∨^*,∧^*)可以有不同选择，本发明考虑到兼顾各方面指标的综合影响，故采用加权平均型算子(+,·)。

步骤S402，把步骤S401中综合评价所得各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量A_i整合得到总体评价目标的隶属度矩阵R，按照步骤S401的相乘方法，将总体评价目标的权重向量W和总体评价目标的隶属度矩阵R相乘即得到最终的城市地下空间规划方案总体评价隶属度向量A。

步骤S500，对步骤S400计算所得的各级指标评价隶属度向量进行分析，评判城市地下空间规划方案等级。

对于评价结果来说，传统的专家打分法等方法最终结果是一个数字，根据事先设定评价范围，为其选择对应的评价等级，而从步骤S400所求结果可以看出，城市地下空间规划方案评价中无论是对于各个一级指标的评判结果，还是最终总体目标的评判结果，其均为一个与评价论域V＝(v₁,v₂,…,v_s)，相对应的s维向量，可根据最大隶属度原则确定最终评价其结果。

实施例

本实施例以某过江隧道地下停车场规划方案为例，具体说明本发明方法。

步骤S100，本实施例总体评价目标可明确为某过江隧道地下停车场规划方案评价U，结合规划方案构成要素，将总体评价目标进行逐级分解，构成多层级的评价指标体系。如图2所示，本实施例由总体评价目标分解成三个一级指标，分别为本体状况U₁、周边环境U₂和内部形态U₃；其中，所述的本体状况U₁是指要评价的规划方案的用途、规模、功能合理性以及与周边地下空间的关系等基本情况，故一级指标本体状况U₁又可分解为规划用途U₁₁、开发规模U₁₂、功能选择合理性U₁₃和与周边地下空间连通度U₁₄四个二级指标；所述的周边环境U₂是指要评价的规划方案的位置选择、用地性质以及开发需求等因素，可分解为空间区位U₂₁、埋置深度U₂₂、用地性质U₂₃和开发需求比U₂₄四个二级指标；所述的内部形态U₃是要评价的规划方案对空间布局、交通组织以及所营造的环境质量，可分解为规划布局合理性U₃₁、交通流线通畅性U₃₂和环境舒适度U₃₃三个二级指标。

步骤S200，首先，建立各层级评价指标的权重集数学模型，然后根据层次分析法和专家咨询法确定各级评价指标权重。

各级评价指标权重如表1所示：

表1

步骤S300，根据需求设定总体评价目标论域，并分别对二级评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建二级评价的隶属度矩阵。具体为：

S301，对于步骤S200所建立的各级评价指标集，设定其评价论域V＝(v₁,v₂,v₃,v₄)＝(优，良，中，差)。所述四个等根据对江隧道地下停车场规划方案的开发形式、利用效果和综合效益三种情况加以相应描述，即可得到规划方案评价等级划分如表2所示：

表2

S302，确定各指标的隶属度。

(1)定性指标，本实施例中规划用途U₁₁、开发规模U₁₂、功能选择合理性U₁₃、与周边地下空间连通度U₁₄、空间区位U₂₁、埋置深度U₂₂、用地性质U₂₃、规划布局合理性U₃₁、交通流行通畅性U₃₂、环境舒适度U₃₃都属于定性指标，需要建立所评层级相对该指标的评价集V＝(优，良，中，差)，并且根据国家对地下停车场相关规定等资料得到评价集A中各等级的划分标准，如表3所示：

表3

结合某过江隧道地下停车场规划方案中对该地下停车场的功能定位与建设目标，邀请相关领域专家对评价指标体系二级指标中的定性指标进行评价，其结果如表4所示：

表4

根据定性指标等级划分情况，对照如表5所示的定性指标隶属度表，即可确定各个定性指标隶属于各个评价等级的隶属度。

表5

(2)定量指标仅为本实施例中的开发需求比U₂₄，根据市政部门所提供的资料，以及对过江隧道地下停车场周边环境的分析，可以得出U₂₄＝0.8，参照《模糊数学及其应用》中关于隶属度函数的计算方法，即可得出定量指标开发需求比U₂₄隶属于各个评价等级的隶属度。

将每个一级指标下各二级指标隶属度向量整合，获得各个一级指标隶属度矩阵，即：

$R_1=\left[\begin{array}{cccc}0.2500& 0.5000& 0.2500& 0.0000\\ 0.6700& 0.3300& 0.0000& 0.0000\\ 0.6700& 0.3300& 0.0000& 0.0000\\ 0.2500& 0.5000& 0.2500& 0.0000\end{array}\right]$

$R_2=\left[\begin{array}{cccc}0.2500& 0.5000& 0.2500& 0.0000\\ 0.6700& 0.3300& 0.0000& 0.0000\\ 0.2500& 0.5000& 0.2500& 0.0000\\ 0.5000& 0.5000& 0.0000& 0.0000\end{array}\right]$

$R_3=\left[\begin{array}{cccc}0.6700& 0.3300& 0.0000& 0.0000\\ 0.6700& 0.3300& 0.0000& 0.0000\\ 0.6700& 0.3300& 0.0000& 0.0000\end{array}\right]$

其中，R₁、R₂、R₃分别对应为三个一级指标本体状况、周边环境、内部形态的隶属度矩阵。

步骤S400，构建评价模型，逐级进行评价，得到各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量和最终江隧道地下停车场规划方案评价向量。其具体步骤包括：

S401，将各一级指标的权重向量W_i与其隶属度矩阵R_i进行相乘计算，得到各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量A_i，其计算结果为：

A₁＝(0.4936，0.4014，0.1050，0.0000)

A₂＝(0.4141，0.4609，0.1250，0.0000)

A₃＝(0.6700，0.3300，0.0000，0.0000)

其中，A₁、A₂、A₃分别对应为三个一级指标本体状况、周边环境、内部形态对总体评价目标的隶属度向量。

S402，把第一步中综合评价所得各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量A_i整合得到总体评价目标的隶属度矩阵R，按照第一步方法，将总体评价目标的权重向量W和总体评价目标的隶属度矩阵R相乘即得到最终的城市地下空间规划方案总体评价隶属度向量A。经过计算，其结果为：

A＝(0.5404，0.3882，0.0714，0.0000)

步骤S500，对步骤S400计算所得的各级指标评价隶属度向量进行分析，评判城市地下空间规划方案等级。

从步骤S400所求结果可以看出，该过江隧道地下停车场规划方案评价中无论是对于各个一级指标的评判结果，还是最终总体目标的评判结果，其均为一个与评价论域V＝(v₁,v₂,v₃,v₄)＝(优，良，中，差)相对应的四维向量，可根据最大隶属度原则来最终评价其结果。

各一级评价指标评价结果分析：

(1)对于过江隧道地下停车场规划方案本体状况的评价，其隶属度向量为：

A₁＝(0.4936，0.4014，0.1050，0.0000)

依据最大隶属度原则，其评价结果为“优”。其评价结果与其本身功能选择合理性有密不可分的关系，功能选择合理性所占权重在一定程度上决定了其在本体状况评价的结果。评价结果说明，该规划方案具有较好的选择性，对空间开发利用也是合适的。

(2)对于过江隧道地下停车场规划方案周边环境的评价，其隶属度向量为：

A₂＝(0.4141，0.4609，0.1250，0.0000)

根据最大隶属度原则，将其结果评价定为“良”。过江隧道地下停车场位于主城区与河西新城交接处，其周边均为居住区，从一般意义上来讲，其评价结果较为准确，其周围环境对于其地下停车场开发有较好的促进作用。

(3)对于南京市纬三路过江隧道地下停车场规划方案内部形态的评价，其隶属度向量为：

A₃＝(0.6700，0.3300，0.0000，0.0000)

根据其最大隶属度原则，其评价结果为“优”，并且其评价为“优”最有绝对的优势，一方面说明其内部形态无论从其布局合理性、交通流线组织以及环境舒适度都取得了优异的规划设计，另一方面也说明正是在其周围环境得以适当利用，其本体状况较为良好的基础上，其内部使用功能得以充分协调。

总体评价结果分析：

结合过江隧道地下停车场规划方案本体状况及周边环境，将其规划为地下停车场，建成后缓解了周边居住区停车问题，在多方面取得了较好的效益。以上的分析均为主观评价，客观的评价还需有量化的参考标准。从步骤S400计算结果，针对总体评价目标所得隶属度向量：

A＝(0.5404，0.3882，0.0714，0.0000)

根据最大隶属度原则，总体评价结果为“优”的比例较“良”、“中”均有明显的优势，因此，其总体评价结果为“优”。这说明，针对过江隧道地下停车场规划方案总体评价与本体状况和内部形态有密不可分的关系，当然其周边环境的因素对其总体评价也有一定的贡献。总体评价结果与之前主观分析基本吻合，印证了过江隧道地下停车场规划方案的合理性。

Claims (6)

1.一种城市地下空间规划方案评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，构建多层级的城市地下空间规划方案评价指标体系；

步骤S200，确定各层评价指标的权重，从而建立各级评价指标的权重向量；

步骤S300，设定总体评价目标论域，并分别对最末级的评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建最末级评价指标的隶属度矩阵；

步骤S400，构建评价模型逐级进行评价，得到各一级指标对于总体评价等级的隶属度向量和城市地下空间规划方案总体评价向量，所述构建评价模型逐级进行评价的方法是将各同级指标的权重向量与其隶属度矩阵相乘获得各同级指标对于其上一级评价指标的隶属度向量；

步骤S500，对步骤S400计算所得的各级指标评价隶属度向量进行分析，以评判城市地下空间规划方案等级。

2.如权利要求1所述城市地下空间规划方案评价方法，其特征在于，所述步骤S100中的评价指标体系分为两级，其中，

所述一级指标分别为本体状况、周边环境和内部形态；

所述本体状况包括的二级指标分别为规划用途、开发规模、功能选择合理性和与周边地下空间连通度；

所述周边环境包括的二级指标分别为空间区位、埋置深度、用地性质和开发需求比；

所述内部形态包括的二级指标分别为规划布局合理性、交通流线通畅性和环境舒适度。

3.如权利要求2所述城市地下空间规划方案评价方法，其特征在于，步骤S300中的评价论域V＝(优，良，中，差)。

4.如权利要求3所述城市地下空间规划方案评价方法，其特征在于，步骤S300中，分别对二级评价指标中的定性指标和定量指标做隶属度处理，构建二级评价指标的隶属度矩阵；

所述定性指标为规划用途、开发规模、功能选择合理性、与周边地下空间连通度、空间区位、埋置深度、用地性质、规划布局合理性、交通流行通畅性、环境舒适度；

所述定量指标为开发需求比。

5.如权利要求4所述城市地下空间规划方案评价方法，其特征在于，

对于所述定性指标，先根据给定的定性指标评价等级划分标准对定性指标进行评价，然后将等级评价结果与定性指标隶属度表对照后确定各定性指标隶属于各个评价等级的隶属度；

对于所述定量指标，采用隶属度函数计算其隶属于各个评价等级的隶属度。

6.如权利要求5所述城市地下空间规划方案评价方法，其特征在于，步骤S400中，采用模糊分析方法将各同级指标的权重向量与其隶属度矩阵相乘，获得各同级指标对于其上一级评价指标的隶属度向量；其中，模糊分析算子采用加权平均型算子(+,·)。