CN109409662B - 基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，获取该城市不同时期的交通道路地理空间数据；将全局、局部整合度，全局、局部穿行度作为交通网络句法参数；确定商业中心区位、等级，以商业中心区位、等级和交通道路句法参数作为评价城市商业发展现状的指标；构建城市交通在空间拓扑结构、交通道路层级、交通方式与商业区位、等级的关联测度模型与评价体系，由此测度得出不同时期城市交通与商业空间的关联性。本发明方法能够准确获取城市交通与商业的空间关联度，可直接应用于评价城市空间布局及结构调整；有助于推动城市商业的合理布局和功能转型。

Description

基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法

技术领域

本发明涉及城市规划技术领域，尤其涉及一种基于空间句法的城市交通与商业空间关联程度的测度方法。

背景技术

城市是一个承载着历史及现代的场所，也是一个不断进行高强度信息交换及要素互动的复杂系统，具有依赖性、等级性、开放性等。城市包含了居住、游憩、工作、交通等城市功能，在城市系统中每个空间要素与功能都是紧密联系的，交通等空间布局的变化都会对整个城市系统的产业产生影响，反过来产业的空间布置也会带动交通的迅速发展。在城市中各种要素的激烈作用下，“城”的政治性和“市”的经济性互动关系显著，依托交通发展的城市各类商业形成规模集聚效益，逐渐形成了商业中心，并在城市发展的不同时期中成为经济水平与城市繁荣的标志。城市商业中心以道路交通为依托，作为城市生活性和公共性共存的空间，在历时性的动态演变中不断适应和调整，逐渐融入城市整体结构，与交通相互契合，实现区域经济及社会效益的最大化。

商业中心的空间分布和等级结构的演变，对其经济功能发挥、商业资源间的平衡、市民需求的满足，以及城市空间结构的协调等产生重要影响。因此，城市内部商业的空间布局和等级同城市交通历史变化的关联研究可以反映出社会变革和生活方式的转型，也为城市空间演化及内部逻辑的研究提供历史支撑，有助于进一步优化商业格局，提供城市规划、商业决策等方面的针对性建议。

目前，国内外对城市交通与商业空间关联的测度方法研究多集中在三个方面。在道路交通空间拓扑结构方面，研究道路交通的可达性和连接性与商业中心布局的关联；在道路交通等级方面，研究交通层级与商业中心等级体系的相关关系；在道路交通方式方面，研究公共交通网络，如BRT、地铁、轨道交通等，对商业中心布局及等级的变化影响。商业中心的内聚力和延伸性都与交通发展休戚相关，其布局结构和等级变化也随着交通拓扑结构、等级、交通方式变化等发生变化。

总体来看，现有对城市交通与商业空间关联的测度方法仍存在不足：在内容方面，多集中在道路交通拓扑结构、交通道路层级、交通方式其中一方面要素的影响，缺乏针对综合因素影响机制的研究；在研究视角方面，多关注城市整体层面的商业向心或离心发展趋势，研究其空间布局特征及交通指向性，并未有效地分析交通历时性变化对商业的反向作用；在研究范围方面，现有研究针对现代城市的发展变化作出了大量分析，但并未从历史的视角审视城市的发展演变，导致现代研究实践与历史变化的脱节；在研究方法方面，对于城市交通与商业空间变化关系多集中于定性分析，定量分析较少，且现有研究的定量分析多采用传统的 GIS技术分析，鲜有研究使用空间句法理论及方法，综合性地评价交通网络演变机制和城市空间特征、结构等的变化关系。

综上所述，现有的对城市交通与商业空间的关联性进行分析的技术方法很难准确地反映交通与商业的空间关联性和空间异质性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中不同时期城市交通与商业空间的布局、等级、类型等特征结构关联分析难以准确反映交通与商业的空间关联性和异质性的缺陷，提供一种基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，直接应用于评价城市空间布局及结构调整，有助于推动城市商业的合理布局和功能转型。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，包括以下步骤：

1)确定城市的时间研究范围，选择时间节点，一方面以可获取的丰富的历史时期城市商业布局空间数据为依据，另一方面以历史古图数据的可靠、清晰及完整为依据；

2)确定城市的空间研究范围，以历史史料中城市的范围为依据；

3)以所述步骤1)中的时间范围和所述步骤2)中的空间范围为基础，根据古文献古地图，获取各个时段内研究城市的交通地理数据；选取全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度作为交通网络句法参数；

4)以所述步骤1)中的时间范围和所述步骤2)中的空间范围为基础，获取与所述步骤3)中的交通地理数据相对应的各个时段内城市的商业数据，确定商业中心区位、等级以及商业中心的交通网络句法参数，作为构建评价城市商业发展现状的指标，商业中心区位反映商业与交通空间关系，等级反映商业与交通等级规模间的联系；交通网络句法参数反映交通路网空间上的分布；

步骤5)根据上述步骤3)中获得的全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度等交通网络句法参数和步骤4)中获得的商业中心区位、等级等参数，构建城市交通在空间拓扑结构、交通道路层级、交通方式三方面与商业区位、等级的关联测度模型与评价体系。

整合度(Integration)度量某个空间元素(如轴线、线段、凸空间、或像素点)到其他所有空间元素的最短路径距离之和，表示研究区域内交通道路到其他道路的远近程度，本身以空间拓扑关系来推测人流的方向，用于判断顾客是否能较快地到达某个空间场所，反映了交通道路的可达性。全局整合度可表达整体区域的道路可达性，局部整合度可表达部分区域的道路可达性。穿行度(Choice) 是指度量区域内某个街道位于系统中两条街道之间作为最短路径穿过的次数或概率(例如，按照折转角度最小的原则选取的路径)，这用于判断某个空间场所是否会经常被穿越，反映了交通道路的通勤性，即承载交通流量的能力。因此，对商业功能来说，这两种算法对应的含义分别为：整合度描述的是一个空间单元的中心性，即它被用作出行目的地的空间潜力；而穿行度描述的是一个空间单元的可穿过性，即它被“偶然”经过的空间潜力。

进一步的，步骤3)获取数据包括如下操作：

3.1)获取城市商业变迁关键时期的交通道路空间数据，进行地图纠偏和地理配准。

本发明具体实施时，以现代北京旧城谷歌地图的矢量数据为基准，利用GIS (即地理信息系统)地理配准工具条中的添加控制点(也叫链接)工具进行地图纠偏和地理配准，使各时期地图处于同一几何空间参考范围内，保持与实际米制距离比例相一致，实现不同时期地图要素的空间叠加；

3.2)在CAD软件中，将所述步骤3.1)中处理后的地图按照空间句法的相关原则要求，以轴线代表地图上的交通道路进行绘制，得到CAD地图。空间句法具体绘图原则包括：轴线数目最少、长度最长、道路交叉处轴线应延伸出头等；

3.3)将步骤3.2)中绘制完成的CAD地图导入空间句法分析软件Depthmap，生成线段模型，验证模型的正确性，若Depthmap软件中Node Count全为绿色则绘制地图无误；

3.4)将步骤3.3)中检查无误的线段模型代入公式1，2，3进行相关参数计算，得到带有整合度和穿行度参数的各个时期的线段模型，建立具有线段属性信息的拓扑数据集，具体步骤如下：

选取空间句法软件中的整合度参数，空间句法整合度表示研究区域内交通道路到其他道路的远近程度，描述该道路“中心性”(空间元素“到达人流”的潜能)，可理解为街道的拓扑可达性，计算公式如下：

式中：depth_ij表示从道路相交节点i到道路相交节点j的最短路径(用步数表示，通过Depthmap可直接获取)；n是交通网络底图的道路相交节点的总数；NC_R为以研究选取的中心点为圆心(交通道路地图的中心点，可用GIS软件中的计算中心工具获得)，全部包含至度量半径为R范围内的道路相交节点的总数量；为NC_R的1.2次方；Atotal depth_R为深度，深度指任意两个道路相交节点之间的最短路径(用步数表示，通过Depthmap可直接获取)，即某个道路相交节点到其他所有道路相交节点的最少步数的平均值；R为研究选取测度范围的度量半径；NAIN_R为半径为R的空间句法整合度；

选取空间句法软件中的穿行度参数，穿行度表示研究区域内交通道路被其他任意两条道路作为最短路径穿过的可能性频率，描述该交通道路“被穿过性”或“通勤可能性”(空间元素“穿越人流”的潜能)，可理解为道路的通勤性，即承载交通流的能力，计算公式如下：

式中：Achoice_R为角度穿行度，可理解为按照折转角度最小的原则选取的路径计算的穿行度值，是度量某个空间元素位于系统中两两元素之间最短可视路径的概率，这用于判断某个空间场所是否会经常被穿越；Atotal depth_R为深度；R 为度量半径；NACH_R为半径为R的穿行度；

选取全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度作为交通网络句法参数，对应选择全局半径和局部半径。全局半径的含义是指城市中所有道路相交节点个数的平均值之和，局部半径的含义是指以某个道路相交节点为圆心的一定半径范围内各道路相交节点个数的平均值之和。整合度和穿行度数值越大，表明该交通性能越佳、交通道路层级越高，对城市功能布局和交通流量等的作用越大；

3.5)将步骤3.4)中得到的具有线段属性信息的拓扑数据集中的线段模型导入GIS，利用计算得到的空间句法全局和局部整合度、全局和局部穿行度，设定不同比例，将上述城市交通空间句法参数分为多个级别，每个级别的街道可采用不同的颜色表示。

具体实施时，将不同时期的城市交通空间句法参数分为整合度或穿行度值位于前20％的交通道路以及整合度或穿行度位于后80％的交通道路，可采用不同颜色区分。将包含交通空间句法参数信息的不同时期城市交通网络地图通过GIS 进行空间叠加，比较不同时期的变化和差异，从而得到交通网络在空间上的变化模式。

进一步的，所述步骤4)包括：

4.1)确定城市的商业区位，具体为商业中心的坐标信息。综合历史资料对各时期商业中心布局位置、地名等的描述，在GIS中以所述步骤3)中的交通地理数据为底图基础，添加商业名称、坐标点等属性信息；

4.2)确定城市的商业等级。与现代的都市级、区域级、社区级商业中心分类体系相对应，根据商铺数量个数相应地将城市的商业中心分为一级、二级、三级；

具体地，依靠文献专著对各时期商业规模体量、店铺数目、辐射范围、服务对象、功能定位等的描述，结合已有研究对城市商业等级进行判定，根据历史文献中经济及地理相关数据，按照商业店铺分布数目及政策积极影响等原则，将商业主要分为一级、二级、三级三个等级中心，与现代的都市级、区域级、社区级商业中心分类体系相对应。具体实施时，以单位面积商铺数量为分类数据，运用 GIS软件的属性分类中的自然间断点分级工具，将对分类间隔加以识别，可对相似值进行最恰当地分组，并可使各个类之间的差异最大化。相应地将商业中心分为三类；

进一步的，所述步骤5)包括：

5.1)通过步骤3)中不同时期城市交通的整合度或穿行度的数值，反映交通道路的便捷程度，将交通道路分为不同层级，分析道路网络与商业中心空间分布的关系以及交通道路层级对于商业中心的影响程度。

整合度或穿行度的数值越大，表明该街道性能越佳、层级越高，对城市功能布局和交通流量等的作用越大。将不同层级的交通道路与不同等级的商业中心空间耦合，分析要素间的联系与差异。对各个交通道路进行分层级排序，整合度或穿行度的数值排在前5％的道路命名为核心街道，具备明显的空间优势，多为城市活力中心；整合度或穿行度的数值排在前20％的道路命名为前景街道，对应相对活跃、热闹的城市用地，多聚集商业、行政等功能；整合度或穿行度的数值排在后80％的道路命名为背景街道，对应相对静谧、单调的城市用地，多安排居住功能。

在GIS中，将步骤4)获得的商业中心按一级、二级、三级标出，并与全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度图示结果进行叠加。以商业中心所处区域核心位置点为圆心，以商业中心的服务半径(一般以800m)来确定各商业中心的范围，取范围内交通道路前景街道对应句法参数数值的平均值作为该商业中心的句法参数，由此来确定商业中心所处交通道路层级。绘制以交通层级为X轴，商业等级为Y轴的象限图，从图中观察分析交通层级与商业等级契合和错位的情况。根据全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度指标大小说明不同等级的商业中心在不同交通道路层级占据的地位，进一步地分析商业发展与交通网络发展的相互影响程度。

通过GIS软件中的图层叠加工具，若商业中心的分布图与整合度、穿行度高的核心街道图相匹配叠合(如80％以上的商业中心位于核心街道上)，则说明商业中心的形成依附与整体路网的高可达性和通勤性；若商业中心的分布与局部整合度、局部穿行度不吻合，则说明对于区域的可达性和通勤性依赖程度低，局部区域人流聚集效应较弱；若全局穿行度核心街道与全局整合度核心街道相似，即约有80％以上的全局穿行度数值位于前5％的交通网络是全局整合度数值位于前5％的交通网络，则说明商业中心说明该街道在长距离通勤中发挥着重要的作用；若局部穿行度核心街道表现主要为东西向且较为零散，则说明短距离交通上，东西较为通达，南北向联系较弱；若商业中心等级分布较均衡，但与路网等级不成正相关关系，则说明此事道路并不是主导商业中心等级确立的主导因素，应考虑政治或其他因素影响；

5.2)计算各时期交通与商业的交通网络协同度，从交通网络形态变化进一步解释城市不同等级商业中心演变过程，分析交通网络变化对于商业中心的影响程度。

具体地，分别计算各时期交通网络协同度与商业中心(服务半径800m范围内)交通网络协同度，交通网络协同度表达的是全局与局部整合度的拟合程度及相关性(R²)，计算公式如下：

C_i＝k

式中，C_i表示系统中与第i条道路相交的其他道路的数目；k表示与指定道路i相交的其他道路的总数；

表示全局范围内C_i的均值；

为辐射半径为i 的商业中心局部整合度的均值，

为全局整合度的均值；

整合度本身以空间拓扑关系来推测人流的方向，所以全局与局部整合度的拟合程度及相关性可表达整体与部分结构的关系，即表现全局-局部中心的协同关系。交通网络协同度越高，说明城市路网结构对商业中心布局存在正相关的引导关系，表示城市局部中心较好地融入城市整体结构，空间容易被使用者理解及识别，城市中心与局部中心区位趋于一致，城市的向心发展会促进商业中心的集聚，向心功能的减弱，也会相应引起商业中心的离散分布。对城市结构而言，说明城市结构对聚集全局和局部人流有着较高优势，功能向心趋势较强，网络趋向单中心结构。若与此同时商业中心所处道路的交通网络协同度始终高于城市整体的交通网络协同度，说明商业中心占据的区位在局部空间理解和识别性上存在较好的区位优势，占据城市路网结构对全局-局部人流聚集力较强的区域。这也说明商业中心布局结构与街道中心的匹配，布局合理。反之，交通网络协同度越低，局部空间可理解及识别性欠佳，局部中心和城市中心出现分离现象，城市结构对整体人流分流，对局部人流汇集作用力较强，功能离心发展而网络趋向于多中心结构；

5.3)得到城市的交通方式的类型转变与商业区位及等级的变化的关系：基于排序比较和经验比较的方法，将城市不同交通方式的道路空间网络图层(如包括水运、铁路、公路等)与商业中心图层通过GIS的图层叠加工具进行空间叠加，通过图面比较交通方式变化是否与各级商业中心的变化相匹配，即商业中心是否位于不同交通方式的交通道路网络上，若是则说明交通方式促进了商业中心的发展；通过不同时期交通方式的变化图比较，获取商业中心发展在不同时期与其依赖的不同交通方式的区位关系，具体实施时，将不同时期的商业中心的区位图与不同时期交通方式图通过GIS软件图层叠加工具进行叠加，若80％以上的商业中心由于某种交通方式的出现，而出现在该种交通方式的交通道路网络上，则说明该种交通方式与商业中心相互促进。

5.4)综合步骤5.1)、步骤5.2)、步骤5.3)，通过对各时期城市交通道路整合度或穿行度的数值、各时期交通与商业的交通网络协同度、交通方式的类型转变对商业区位及等级的影响变化三个层面进行综合分析，得出不同时期城市交通与商业空间的关联性。

综上，采用本发明所提供的一种基于空间句法的不同时期城市交通与商业空间关联测度方法，具有如下有益效果：

本发明采用商业中心区位、等级以及全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度等交通句法参数指标针对城市交通与商业空间关联进行测度，构建城市交通在空间拓扑结构、交通道路层级、交通方式三方面与商业区位等级的关联测度模型，弥补了现有的传统分析中缺乏空间关联视角和单一指标分析的不足，能够准确地获取城市交通与商业的空间关联度。

本发明技术方案可直接应用于评价城市空间布局及结构调整，反映功能等级、空间分布与城市交通的空间关联性；有助于推动城市商业的合理布局和功能转型，明确商业中心发展的空间逻辑，有助于为政府商业规划、商家投资等提供针对性建议；为优化城市商业功能布局及等级体系平衡，引导城市商业功能疏散，平衡各功能结构布局提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于空间句法的城市交通与商业空间关联测度方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

本发明提供一种基于空间句法的不同时期城市交通与商业空间关联测度方法，能够解决现有技术中不同时期城市交通与商业空间的布局、等级、类型等特征结构关联分析的缺陷，准确地获取交通与商业的空间关联性和空间异质性。

请参阅图1所示一种基于空间句法的不同时期城市交通与商业空间关联测度方法的流程，以下是方法的具体实施步骤：

步骤1：确定研究的时间范围：从元朝至2013年。具体包括1341-1368(元至正年间)、1573-1644年(明万历-崇祯年间)、1907年(清光绪年间)、1936年(民国)、1976年(新中国初期)、2013年(今)六个重要的时间节点。时间节点的选择一方面以可获取的丰富的历史时期城市商业布局空间数据为依据，另一方面以历史古图数据的可靠、清晰及完整为依据；

步骤2：确定研究的空间范围：元朝至2013年的北京旧城。具体包括元朝时期以元大都为研究范围，明清至今研究范围主要采用《北京城市总体规划 (2004-2020年)》对北京旧城的界定，指“明清时期北京护城河及遗址以内(含护城河及其遗址)的城市区域”，即今二环路以内范围，面积约为62.5平方公里；

步骤3：以步骤1中的时间范围和步骤2中的空间范围为基础，根据古文献古地图，获取各个时段内研究城市的交通数据；

步骤3.1：理清北京旧城商业中心变迁的关键时期，搜集相应时期地图的交通道路空间数据。以2013年北京旧城谷歌地图的矢量数据为基准，利用GIS(即地理信息系统)地理配准工具条中的添加控制点(也叫链接)工具进行地图纠偏和地理配准，使各时期地图处于同一几何空间参考范围内，保持与实际米制距离比例相一致，实现不同地图要素空间叠加呈现耦合状态；

步骤3.2：在CAD软件中，将步骤3.1中处理后的地图按照空间句法的相关原则要求，以轴线代表地图上的道路交通进行绘制。空间句法具体绘图原则包括：轴线数目最少、长度最长、道路交叉处轴线应延伸出头等；

步骤3.3：将步骤3.2中绘制完成的CAD地图导入Depthmap软件，生成线段模型，验证模型的正确性，查看Depthmap软件中Node Count是否全为绿色，若全为绿色则绘制地图无误，可继续执行步骤3.4；若相反，则需要返回步骤3.2，依据空间句法绘图原则继续检查绘制；

步骤3.4：选择Depthmap软件中“Map-->Convert Active Map”；在“new Map Type”中选:Segment map,然后选“remove axial stubs less 25％of the total length”, 即生成线段地图(segment map)，建立拓扑数据集，具体步骤如下；

选取空间句法中的整合度参数，整合度表示研究区域内交通道路到其他道路的远近程度，描述该道路“中心性”(空间元素“到达人流”的潜能)，可理解为街道的拓扑可达性，计算公式如下：

式中：depth_ij表示从节点i到节点j的最短路径(用步数表示)；n是连接图的总结点数；NC_R为以研究线段中点为圆心，全部包含至度量半径范围内的节点数量；Atotal depth_R为深度；R为度量半径；NAIN_R为半径为R的整合度；

选取空间句法中的穿行度参数，穿行度表示研究区域内交通道路被其他任意两条道路作为最短路径穿过的可能性频率，描述该交通道路“被穿过性”或“通勤可能性”(空间元素“穿越人流”的潜能)，可理解为道路的通勤性，即承载交通流的能力，计算公式如下：

式中：Achoice_R为角度穿行度；Atotal depth_R为深度；R为度量半径；NACH_R为穿行度；

选取全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度作为交通网络句法参数，对相关参数进行数据处理。整合度和穿行度数值越大，表明该交通性能越佳、交通道路层级越高，对城市功能布局和交通流量等的作用越大。设置的空间句法度量的全局半径为n、局部半径以步行20min或自行车10min出行距离为依据，设置为1600m。

在Depthmap软件中点选“Tools segment-->run Angular Segment Analyses”；在“Analysis Type”中，勾选:Include choice，在“Radius Tpye”中，设定分析半径类型为metric(以米为单位)；在“Radius/list of radii”对话框中输入“1600， n”；勾选“includeweighted measures”选择用segment length权重，然后“ok”；计算完后得到带有各项参数的各时期线段模型，建立拓扑数据集；

步骤3.5：将步骤3.4中的线段模型导入GIS，利用GISMAP转化格式后，将各时期轴线图导入GIS，将交通网络句法参数分成全局整合度、局部整合度、全局选择度、局部选择度四类进行处理。将每一类数值分成“0％-5％，5％-20％， 20％-40％，40％-60％，60-80％”五个级别，每个级别的街道用不同的颜色表示，从而图示化四类街道网络句法参数。

步骤4：以步骤1中的时间范围和步骤2中的空间范围为基础，获取与步骤 3中的交通地理数据相对应的各个时段内城市的商业数据，确定商业中心区位、等级和商业中心的交通网络句法参数；

步骤4.1：确定北京旧城商业中心的区位。综合历史资料对各时期商业中心布局地图(民国以前主要称为市场)、布局位置、地名等的描述，确定各时期北京旧城商业中心位置，在GIS中以步骤3中的交通地理数据为基础，添加商业名称、坐标点等属性信息；

步骤4.2：确定北京旧城商业中心的等级。依靠文献专著对各时期商业规模体量、店铺数目、辐射范围、服务对象、功能定位等的描述，结合已有研究对旧城商业中心等级进行判定，将旧城商业中心主要分为一级、二级、三级三个等级 (对应现代的都市级、区域级、社区级商业中心分类体系)；

步骤5：根据上述步骤获得的参数，结合全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度等变量，构建城市交通在空间拓扑结构、交通道路层级、交通方式三方面与商业区位等级的关联指标评价体系；

步骤5.1：计算不同时期城市交通的整合度或穿行度的数值，将不同层级的交通道路与不同等级的商业中心空间耦合，分析要素间的联系与差异；

对各个交通道路进行分层级排序，数值排在前5％的道路命名为核心，具备明显的空间优势，多为城市活力中心；数值排在前20％的道路命名为前景街道，对应相对活跃、热闹的城市用地，多聚集商业、行政等功能；数值排在后80％的道路命名为背景街道，对应相对静谧、单调的城市用地，多安排居住功能。以商业中心所处区域核心位置点为圆心(多为干道的十字交叉口)，取800m(三级普通商业中心辐射范围)为直径的圆作为各商业中心范围，取范围内交通道路前景街道对应句法参数数值的平均值作为该商业中心的句法参数进行相应计算(得到城市交通的整合度或穿行度)；

根据全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度指标说明不同等级的商业中心在不同交通结构中占据的地位，进一步地分析商业发展与交通网络发展的相互影响程度；

步骤5.2：计算各时期交通与商业的交通网络协同度，从交通网络形态变化进一步解释城市不同等级商业中心演变过程；

交通网络协同度表达的是全局和局部整合度的拟合程度及相关性(回归系数R²)，整合度本身以空间拓扑关系来推测人流的方向，所以全局与局部整合度的拟合程度可表达整体与部分结构的关系，即表现全局-局部中心的协同关系；

步骤5.3：结合城市交通方式的类型转变与商业区位及等级的变化，进行空间比较研究，尤其是比较交通方式变化是否与一级商业中心的变化相匹配，分析得出商业中心发展在不同时期是否依赖于不同交通方式的可达性、通勤效率及承载能力等；

步骤5.4：综合步骤5.1、步骤5.2、步骤5.3的分析得出不同时期城市交通与商业空间的关联性。

以上所述为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于以上实施方式，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，包括以下步骤：

1)确定城市用于进行测度的时间范围，选择时间节点；

2)确定城市用于进行测度的空间范围；

3)根据确定的时间范围和空间范围，获取该城市不同时期的交通道路地理空间数据，并进行地图纠偏和地理配准；在路网数据基础上生成轴线图，计算得到全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度，作为交通网络句法参数；包括如下操作：

31)获取城市商业变迁的关键时期，搜集相应时期地图的交通道路空间数据；以矢量地图数据为基准，利用GIS地理配准工具进行地图纠偏和地理配准，实现不同地图要素空间叠加呈现耦合状态；

32)利用CAD软件，将步骤31)中处理后的地图按照空间句法的方法，以轴线代表地图上的道路交通进行绘图；使得图中的轴线数目最少、长度最长、道路交叉处轴线应延伸出头，绘制完成CAD地图；

33)将绘制完成的CAD地图导入空间句法软件Depthmap，生成线段模型，并验证模型的正确性；

34)将步骤33)得到的的线段模型导入GIS，通过式1～式2计算得到空间句法整合度：

式中：depth_ij表示从道路相交节点i到道路相交节点j的最短路径，用步数表示；n是连接图的道路相交节点的总数；NC_R为以研究线段中点为圆心，全部包含至度量半径范围内的道路相交节点数量；

为NC_R的1.2次方；Atotal depth_R为深度，深度指任意两个道路相交节点之间的最短拓扑距离，即某个道路相交节点到其他所有道路相交节点的最少步数的平均值；R为度量半径；NAIN_R为半径为R的空间句法整合度；

利用空间句法整合度，对不同时期城市交通空间句法参数进行分类；

35)通过式3计算得到空间句法穿行度参数，用于表示道路的通勤性，即承载交通流的能力：

式中：Achoice_R为角度穿行度，是度量某个空间元素位于系统中两两元素之间最短可视路径的概率，用于判断某个空间场所是否会经常被穿越；Atotal depth_R为深度；R为度量半径；NACH_R为半径为R的穿行度；

36)选择全局半径和局部半径，通过步骤35)和36)计算分别得到全局整合度、局部整合度、全局穿行度、局部穿行度，作为交通网络句法参数；

37)将步骤34)中得到的数据集中的线段模型导入GIS，利用得到的空间句法全局和局部整合度、全局和局部穿行度，设定比例，将城市交通空间句法参数分为多个级别；将包含交通空间句法参数信息的不同时期城市交通网络地图通过GIS进行空间叠加，对不同时期城市交通空间句法参数分别进行分类处理；

4)获取与步骤3)中的交通地理数据相对应的城市商业数据，确定商业中心区位、商业等级，以商业中心区位、商业等级和商业中心的交通道路句法参数作为评价城市商业发展现状的指标；

5)根据上述步骤获得的参数，对应空间句法的相应参数，构建城市交通在空间拓扑结构、交通道路层级、交通方式与商业区位、等级的关联测度模型与评价体系，由此测度得出不同时期城市交通与商业空间的关联性；具体执行如下操作：

51)计算不同时期城市交通的整合度或穿行度的数值，用于反映交通道路的便捷程度；整合度或穿行度数值越大，表明该交通道路性能越佳、层级越高，对城市功能布局和交通流量作用越大；根据整合度或穿行度的数值，将交通道路分为不同层级；

52)采用交通网络协同度表示全局和局部整合度的拟合程度及相关性R²，通过式4计算得到各时期交通与商业的交通网络协同度：

C_i＝k

式4中，C_i表示系统中与第i条道路相交的其他条道路的数目；对应于轴线图，k则表示与指定街道i相交的其他街道的总数；

表示全局范围内C_i的均值；

为辐射半径为i的商业中心局部整合度的均值，为全局整合度的均值；

交通网络协同度表示全局-局部中心的协同关系；交通网络协同度越高，网络趋向单中心结构；交通网络协同度越低，网络趋向多中心结构；

53)利用GIS中的图层叠加工具进行空间叠加，比较变化区域在各时期不同区域内出现的交通方式对周边商业区位及等级的变化的影响，得到城市交通方式的类型转变与商业区位及等级的变化关系：

54)综合步骤51)、步骤52)、步骤53)，得出不同时期城市交通与商业空间的关联性，包括：各时期城市交通道路或穿行度的数值、各时期交通与商业的网络协同度、交通方式的类型转变对商业区位及等级的影响变化关系。

2.如权利要求1所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，步骤31)具体利用GIS地理配准工具条中的添加控制点工具进行地图纠偏和地理配准，使得各时期地图处于同一几何空间参考范围内，保持与实际米制距离比例相一致。

3.如权利要求1所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，步骤37)中，全局半径是城市中所有道路相交节点的平均值之和；局部半径是以道路相交节点为圆心的一定半径范围内各道路相交节点的平均值之和。

4.如权利要求1所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，步骤4)确定城市商业中心区位、商业等级，具体执行如下操作：

41)确定城市的商业区位，具体为商业中心的坐标信息；

42)确定城市的商业等级：与现代城市的都市级、区域级、社区级商业中心分类体系相对应，根据各时期商业规模体量、店铺数目、辐射范围、服务对象、功能定位，对城市商业等级进行判定，将城市商业等级分为一级、二级、三级；商业中心区位反映商业与交通空间关系；等级反映商业与交通等级规模间的联系。

5.如权利要求1所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，步骤51)具体以商业中心所处区域核心位置点为圆心，以商业中心的服务半径确定各商业中心的范围；取范围内交通道路前景街道对应句法参数数值的平均值作为该商业中心的句法参数进行计算，得到不同时期城市交通的整合度或穿行度的数值。

6.如权利要求1所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，步骤51)根据整合度或穿行度的数值，将交通道路分为不同层级，包括：核心街道、前景街道、背景街道。

7.如权利要求6所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，对各个交通道路分层级进行排序，整合度或穿行度的数值排在前5％的道路为核心街道；整合度或穿行度的数值排在前20％的道路为前景街道；整合度或穿行度的数值排在后80％的道路为背景街道。

8.如权利要求1所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，步骤53)具体采用排序比较和经验比较的方法，将城市不同交通方式的道路空间网络图层与商业中心图层通过GIS的图层叠加工具进行空间叠加，通过图面比较识别交通方式变化是否与各级商业中心变化相匹配，即判断商业中心是否位于不同交通方式的交通道路网络上，由此测度交通方式是否促进商业中心的发展；通过不同时期交通方式的变化图比较，获取商业中心发展在不同时期与其依赖的不同交通方式的区位关系，由此判断交通方式与商业中心是否相互促进。

9.如权利要求8所述基于空间句法的城市交通与商业空间关联的测度方法，其特征是，商业中心发展在不同时期与其依赖的不同交通方式的区位关系具体通过如下操作获取：

将不同时期的商业中心的区位图与不同时期交通方式图通过GIS软件图层叠加工具进行叠加；若80％以上的商业中心由于某种交通方式的出现，而出现在该种交通方式的交通道路网络上，则判断为该种交通方式与商业中心相互促进。