CN109784764A - 一种城市用地区块化可达性计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市用地区块化可达性计量方法，根据区位特征划分地块并标定地块的特征，最后计算每一个地块的综合可达性的可达性度量方式，同时根据可视化的表达方式，使用者可以方便直观的获取相关信息。本发明基于对以往综合可达性模型的分析，提出一种新的面对多元化城市用地性质的可达性的度量方式。

Description

一种城市用地区块化可达性计量方法

技术领域

本发明涉及城市规划和综合交通规划技术领域，尤其是一种城市用地区块化可达性计量方法。

背景技术

随着中国城市经济水平的提升，中国城市成高密度开发的趋势，城市内部用地类型多元化。然而现有的可达性研究主要集中在对于具体设施的研究，如医院、公园、绿地等，对于用地类型与比例为主要研究内容的城市法定规划缺少工程指导。此外，在新型城镇化的背景下城市化逐渐有外延式扩张向内涵式发展转变，导致在城市化过程中交通条件的分析对城市规划的作用越来越高，急需提出面向城市用地的具有切实可操作性的城市地块可达性表达方式。

目前在工程规划中普遍应用的可达性模型有三种：空间阻隔模型、累积机会模型和空间相互作用模型。

空间阻隔模型被Bhat认为是主要适用于基于设施的可达性模型。该模型认为可达性是克服空间阻隔的难易程度，通过空间两个节点的距离、出行时间或出行费用表示两节点之间的可达性，阻隔越小，可达性越好。该方法最开始被Leake和Huzayyin用于针对网络节点的模型结构，并且具有对数据要求不高，容易计算并且解读的特点(Baradaran和Rarnjerdi)。空间阻隔模型将相对可达性设为C_ij，最初主要采用设施之间的空间距离作为空间阻隔，后来Baradaran和Ramjerdi提出采用更为复杂的空间阻隔函数来表示，比如空间阻隔可以表示两点间的网络距离、出行时间、出行成本等，综合可达性A_i为相对可达性的综合或加权平均值：

或

该方法在采用出行时间作为空间阻隔时仅考虑最短出行时间，然而在实际的城市发展中，该模型没有考虑到空间阻隔的波动性，这一点在Blayac and Causse和Redmondand Mokhtaria的研究中作了进一步的论述。

累积机会模型指居民从住地出发，利用某一种交通方式，在一定出行时间范围内所能达到的工作地数量及工作机会数量，即如果i区居民出行克服了到i区的空间阻隔，i区居民所能获得的j区的活动。i区的可达性A_i可表示为：

其中，O(t)是随克服的空间阻隔变化的小区j中的机会，T是给定的出行时间。该模型在计算一定出行范围的边界时没有考虑到该地区内部不同机会的差异性，而且在很多情况下累积机会模型采用的出行范围边界是非常主观的，没有考虑到出行者本身出行的意愿。Bertolin等因此在研究过程中限制出行时间为30分钟，并建议将这种限制推广到其它出行模式上。这个主张得到了很多研究的证明和应用(Prud’homme和Lee，Wiel)。

空间相互作用模型认为可达性定义为相互作用的潜力，认为可达性不仅与2点间的空间阻隔有关，还与起点或终点活动规模的大小有关，将用地与交通系统有效结合起来。该模型首次由Hansen(1959)提出。在Hansen提出的空间相互作用模型中，相对可达性可表示为

式中，A_ij为从i区到j区进行某种活动的相对可达性；O_j为j区的活动规模，如就业岗位数、人口等；T_ij为从i区到j区的空间阻隔；x是指数，体现空间阻隔对可达性的影响效果。

通过对相对可达性求和可得到综合可达性，即该点能获得的机会总数量：

A_i＝∑_jO_jf(C_ij)

其中，A_i为i区的综合可达性；O_j为分布在j区的发展机会；为i区到j区的空间阻隔衰减函数。

现有的可达性模型主要应用于对于具体设施的研究，如医院、公园、绿地等，对于用地类型与比例为主要研究内容的城市法定规划缺少工程指导。因为城市规划的核心不应该是设施，而应该是多元化的用地类型，所以面对单一种类的设施的现有可达性模型对于面向用地类型多元化的城市规划而言缺乏实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种城市用地区块化可达性计量方法，基于对以往综合可达性模型的分析，提出一种新的面对多元化城市用地性质的可达性的度量方式。

为解决上述技术问题，本发明提供一种城市用地区块化可达性计量方法，包括如下步骤：

(1)准备好城市规划阶段考虑的各种用地属性数据的GIS文件以及城市规划阶段的路网GIS文件；

(2)选取栅格化尺度，对可达性评估区域进行栅格化处理，将研究区域划分为相等大小的栅格；

(3)根据城市规划前期调查和城市现阶段用地属性分布，确定栅格作为交通量吸引点的重要性程度；

(4)确定与栅格i的中心点C_i的研究区域内次干道及以上等级道路组成的路网上的最近的点P_i，计算C_i和P_i之间的出行阻抗，可采用C_i和P_i之间的距离s_i；

(5)根据城市规划前期调查和城市现阶段用地属性分布，确定栅格作为交通量生成点的重要性程度；

(6)确定与栅格j中心点C_j的研究区域内次干道及以上等级的道路组成的路网上的最近的点P_j，计算C_j和P_j间的出行阻抗，可采用C_j和P_j之间的距离s_j，其中j≠i；

(7)根据城市规划阶段的路网GIS文件建立城市道路路网模型，计算在路网模型上从P_i到P_j所需的理论上最短出行时间t_ij；

(8)根据下式计算从C_i到C_j的理论上最短出行时间，其中j≠i；

式中v为该地区路网支路的限速，单位为km/h；

(9)应用空间相互作用模型计算栅格中心点C_i和栅格中心点C_j之间的相对可达性，其中j≠i；

A_ij＝w_1iw_2jf(T_ij)

式中f(T_ij)为距离衰减函数，体现从C_i到C_j的路网行驶时间对可达性的影响，其中j≠i：；

(10)根据相对可达性与综合外部可达性之间的相关关系计算C_i的外部可达性：

(11)根据步骤(7)建立的城市道路路网模型计算栅格i内部的路网中不同等级道路总长L_ik；

(12)以各栅格内不同等级道路总长为基础计算栅格i内部可达性：

式中v_k为该地块内不同等级道路的限速，单位为km/h；通过在公式中引入地块内的不同等级道路的限速反映路网层次的不同等级的划分，而不同等级道路长度与相应道路的限速相除反映了不同等级道路的重要性，体现在该地块内部路网层次下的内部可达性——当路网中支路越广泛时，地块的可达性越好；当路网中高等级道路越多时，地块的可达性越弱；

(13)综合考虑城市规划阶段的规划目的和规划理念，根据栅格i的内部可达性和外部可达性计算栅格i的综合可达性

A_i＝f(A_1i，A_2i，γ₁，γ₂)

式中γ₁和γ₂与规划片区和规划目的有关，通过将内部可达性和外部可达性乘以不同的系数，反映在该地区城市规划中内部可达性和外部可达性的不同重要程度；

(14)通过GIS将各栅格综合可达性统一展示，对综合可达性进行可视化分析。

优选的，步骤(2)中，栅格范围取为1000m、2000m、3000m或4000m。

本发明的有益效果为：本发明提供了一项面对多种类的设施的可达性研究，有益于面向用地类型多元化的城市规划；此外，由于本发明采用的数据均为城市规划中可获取的实际数据，所以此项面向城市用地的城市地块可达性表达方式具有切实可操作性。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明的南京市地图。

图3为本发明的栅格化南京市地图。

具体实施方式

如图1所示，一种城市用地区块化可达性计量方法，包括如下步骤：

(1)准备好城市规划阶段考虑的各种用地属性数据的GIS文件以及城市规划阶段的路网GIS文件；

(2)选取栅格化尺度，对可达性评估区域进行栅格化处理，将研究区域划分为相等大小的栅格；

(3)根据城市规划前期调查和城市现阶段用地属性分布，确定栅格作为交通量吸引点的重要性程度；

(4)确定与栅格i的中心点C_i的研究区域内次干道及以上等级道路组成的路网上的最近的点P_i，计算C_i和P_i之间的出行阻抗，可采用C_i和P_i之间的距离s_i；

(5)根据城市规划前期调查和城市现阶段用地属性分布，确定栅格作为交通量生成点的重要性程度；

(6)确定与栅格j中心点C_j的研究区域内次干道及以上等级的道路组成的路网上的最近的点P_j，计算C_j和P_j间的出行阻抗，可采用C_j和P_j之间的距离s_j，其中j≠i；

(7)根据城市规划阶段的路网GIS文件建立城市道路路网模型，计算在路网模型上从P_i到P_j所需的理论上最短出行时间t_ij；

(8)根据下式计算从C_i到C_j的理论上最短出行时间，其中j≠i；

式中v为该地区路网支路的限速，单位为km/h；

(9)应用空间相互作用模型计算栅格中心点C_i和栅格中心点C_j之间的相对可达性，其中j≠i；

A_ij＝w_1iw_2jf(T_ij)

式中f(T_ij)为距离衰减函数，体现从C_i到C_j的路网行驶时间对可达性的影响，其中j≠i：：

(10)根据相对可达性与综合外部可达性之间的相关关系计算C_i的外部可达性：

(11)根据步骤(7)建立的城市道路路网模型计算栅格i内部的路网中不同等级道路总长L_ik；

(12)以各栅格内不同等级道路总长为基础计算栅格i内部可达性：

式中v_k为该地块内不同等级道路的限速，单位为km/h；通过在公式中引入地块内的不同等级道路的限速反映路网层次的不同等级的划分，而不同等级道路长度与相应道路的限速相除反映了不同等级道路的重要性，体现在该地块内部路网层次下的内部可达性——当路网中支路越广泛时，地块的可达性越好；当路网中高等级道路越多时，地块的可达性越弱；

(13)综合考虑城市规划阶段的规划目的和规划理念，根据栅格i的内部可达性和外部可达性计算栅格i的综合可达性

A_i＝f(A_1i，A_2i，γ₁，γ₂)

式中γ₁和γ₂与规划片区和规划目的有关，通过将内部可达性和外部可达性乘以不同的系数，反映在该地区城市规划中内部可达性和外部可达性的不同重要程度；

(14)通过GIS将各栅格综合可达性统一展示，对综合可达性进行可视化分析。

栅格化尺度与分析的地区、路网中干道之间的距离有关。栅格化尺度越小，包含的用地类型往往越少，则地块只能为单一的某种用地类型，生成或吸引的出行的目的也就相对的比较单一，这对分析用地混合度比较大的地区比较有利，比如中心城区；栅格化尺度越大，对于用地混合度较大的地区包含的用地类型较多，则不利于标定交通吸引或生成的重要性系数，但对于偏远郊区，用地混合度不高，土地利用形式单一，同时干道道路网的密度小，规划时分析区域较大，往往更加关注对外可达性，因此可以采用较大的栅格尺度。在对于南京市的研究中采用3000m为栅格化尺度，如图2-图3所示。图2为南京市行政区划图，图3为根据南京市行政区划图对南京市整体进行栅格化处理后的结果展示。

按照《城市用地分类与规划建设用地标准》，城市建设用地可以分为居住用地、公共管理与公共服务用地、商业服务业设施用地、工业用地、物流仓储用地、交通设施用地、公用设施用地、绿地共7类。出行产生和吸引的规则与土地利用形式相关，出行产生大多是由居住用地引起的非回程出行和公共设施和工业等用地对应的回程出行，出行吸引则包括公共设施、工业等用地引起的非行程出行和居住用地对应的回程出行。标定栅格作为交通生成点和交通吸引点的重要性系数时，计算栅格内所包括的住宅数量(居住区面积)、购物区数量(面积)、金融服务设施数量(面积)、科研教育用地数量(面积)、医疗服务设施数量(面积)、休闲娱乐设施数量(面积)、政府企业数量(面积)，由于不同的用地类型对应产生的交通量影响也不一样，需要对不同的用地类型确定重要性系数，然后计算总的用地重要性系数。在此，交通吸引点需要考虑的用地为科研教育设施数量、购物区数量、医疗服务设施数量、政府机关数量影响下，交通生成点需要考虑的用地为住宅数量。假设各类用地对可达性的影响相同，则设各种用地的重要性系数为1。

计算内部可达性时仅考虑次干道等级及次干道以下等级路网，分别考虑不同等级路网中出行者所需行驶时间，然后统计得到内部可达性。

在计算综合可达性时，采用以下公式作为综合可达性的计算模型：

A_i＝γ₁ln A_1i+(1-γ₁)ln A_2i

式中：A_i——城市地块综合可达性；

A_1i——城市地块外部可达性；

A_2i——城市地块内部可达性；

γ₁——外部可达性重要性系数。

分别取三种组合计算不同情况下的城市综合可达性：

a)γ₁＝0.2且γ₂＝0.8，着重考虑内部可达性；

b)γ₁＝0.5且γ₂＝0.5，平等考虑内部可达性和外部可达性；

c)γ₁＝0.8且γ₂＝0.2，着重考虑外部可达性。

通过GIS平台，用各栅格颜色深浅体现综合可达性的大小——颜色越深则可达性相对越高，颜色越浅则可达性相对越小。根据南京市行政范围内的栅格颜色深浅的整体分布形势，可以发现可达性的高低分布，从城市整体分析不同着重点下城市地块综合可达性。

本发明基于对以往综合可达性模型的分析，提出一种新的面对多元化城市用地性质的可达性的度量方式。

Claims (2)

1.一种城市用地区块化可达性计量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)准备好城市规划阶段考虑的各种用地属性数据的GIS文件以及城市规划阶段的路网GIS文件；

(2)选取栅格化尺度，对可达性评估区域进行栅格化处理，将研究区域划分为相等大小的栅格；

(3)根据城市规划前期调查和城市现阶段用地属性分布，确定栅格作为交通量吸引点的重要性程度；

(4)确定与栅格i的中心点C_i的研究区域内次干道及以上等级道路组成的路网上的最近的点P_i，计算C_i和P_i之间的出行阻抗，采用C_i和P_i之间的距离s_i；

(5)根据城市规划前期调查和城市现阶段用地属性分布，确定栅格作为交通量生成点的重要性程度；

(6)确定与栅格j中心点C_j的研究区域内次干道及以上等级的道路组成的路网上的最近的点P_j，计算C_j和P_j间的出行阻抗，可采用C_j和P_j之间的距离s_j，其中j≠i；

(7)根据城市规划阶段的路网GIS文件建立城市道路路网模型，计算在路网模型上从P_i到P_j所需的理论上最短出行时间t_ij；

(8)根据下式计算从C_i到C_j的理论上最短出行时间，其中j≠i；

式中v为该地区路网支路的限速，单位为km/h；

(9)应用空间相互作用模型计算栅格中心点C_i和栅格中心点C_j之间的相对可达性，其中j≠i；

A_ij＝w_1iw_2jf(T_ij)

式中f(T_ij)为距离衰减函数，体现从C_i到C_j的路网行驶时间对可达性的影响，其中j≠i；；

(10)根据相对可达性与综合外部可达性之间的相关关系计算C_i的外部可达性：

(11)根据步骤(7)建立的城市道路路网模型计算栅格i内部的路网中不同等级道路总长L_ik；

(12)以各栅格内不同等级道路总长为基础计算栅格i内部可达性：

式中v_k为该地块内不同等级道路的限速，单位为kmn/h；

(13)综合考虑城市规划阶段的规划目的和规划理念，根据栅格i的内部可达性和外部可达性计算栅格i的综合可达性

A_i＝f(A_1i，A_2i，γ₁，γ₂)

式中γ₁和γ₂与规划片区和规划目的有关，通过将内部可达性和外部可达性乘以不同的系数，反映在该地区城市规划中内部可达性和外部可达性的不同重要程度；

(14)通过GIS将各栅格综合可达性统一展示，对综合可达性进行可视化分析。

2.如权利要求1所述的城市用地区块化可达性计量方法，其特征在于，步骤(2)中，栅格范围取为1000m、2000m、3000m或4000m。