CN110400045A - 基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法 - Google Patents

基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，首先将轨道站点辐射区内的土地根据不同土地利用性质进行微区划分，然后将道路网分布情况、微区土地利用情况以及微区建筑容积率等因素综合考虑，确定评价轨道站点步行可达性的综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度，最后利用TOPSIS模型对多个轨道站点进行定量评价，其中在TOPSIS模型中各指标的权重由熵权法确定，本专利将微区概念融入步行时间、绕行系数、空间直线距离等因素的计算，使评价结果更精细更准确。

Description

基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法
技术领域
本发明涉及一种轨道站点辐射区步行可达性评价方法，尤其是涉及一种基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法。
背景技术
轨道交通以其快速、准时、安全、污染少、运量大、运输效率高、摆脱交通堵塞和事故困扰等优势，逐步成为世界各主要大城市中最重要的交通工具，并在缓解城市交通瓶颈、缓和城市用地矛盾、优化城市交通结构和促进经济社会可持续发展等方面发挥了不可忽视的作用。从整个轨道交通通勤出行行程角度而言，乘客不仅关心车内出行时间长度，更关心轨道站点最后一公里问题，即居住和上班地点离轨道站点的步行便利程度，常用步行可达性来描述。轨道站点的步行可达性程度体现了轨道站点对周边居民的服务效率，通过对轨道站点的步行可达性进行评价，可以为城建部门的慢行系统规划、设计和施工提供参考，对提升乘客轨道交通出行获得感、增强轨道站点的人流吸引力、提高轨道交通出行分担率等具有重大意义。
目前为止，学术界较为认可的步行可达性度量方法可以总结为五大类：空间阻隔模型、累积机会模型、空间相互作用模型、效用度量模型和时空约束模型。比如，洪颖在重庆南坪组团轨道站点步行可达性评价中，采用了效用度量模型。这个模型评价的因素包括步行时长、轨道站点服务面积及服务人口密度。然而，以上这些方法都存在一些共性问题：针对评价因素的计算不够精准，影响评价结果的有效性和可靠性。究其原因：针对步行时长的统计没有考虑高容积率建筑的电梯等待及运行时间；针对人口密度的统计没有体现不同用地性质的差异，若在轨道站点周边遇到混合用地(比如由高容积率的商业居住和低容积率的工业用地组成)，则高容积率区块乘客的步行时长应该被重视，而将所有用地人口密度进行平均化的操作却不能让步行可达性体现对高人口集聚区块应有的倾斜。若能将轨道站点周边土地根据用地性质进行微区划分，并在步行时长等因素的计算方面考虑微区土地利用性质、微区建筑容积率等属性的影响，得到综合步行时间等因素指标，再纳入步行可达性评价，则预期能提高轨道站点辐射区步行可达性评价精度，但现有研究和应用都没有提出这样精细的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种评价结果准确度较高的基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，包括以下步骤：
步骤1：绘制路网图并确定路网图中相关信息
选择待评价的n个轨道站点，n为大于等于2的整数，确定n个所述的轨道站点在路网图上的位置，n个所述的轨道站点的位置按百度地图上显示的位置为准，分别以每个轨道站点为中心，结合百度地图，利用软件AutoCAD描绘出其周围0.7km的圆形范围内不同等级道路的主干路、次干路和支路，并在各主干路、各次干路和各支路上将其通向两侧建筑区域的开口描绘出来，其中不同等级道路利用不同的宽度表示，从百度地图上获取以第i个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的步道节点位置信息以及第i个轨道站点的出入口位置信息，其中步道节点包括人行信号灯节点即信号交叉口、无人行信号灯节点，在路网图上标定第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点以及第i个轨道站点的出入口，完成路网图绘制；
从路网图中分别获取第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点的数量，将人行信号灯节点即信号交叉口的数量记为Pi，将无人行信号灯节点的数量记为P′i；从路网图中获取第i个轨道站点的出入口的数量，将其记为n′i；从公安部交通管理部门获取每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内每个人行信号灯节点即信号交叉口的相位数，将第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内第δi个信号交叉口的相位数记为
步骤2：微区划分及微区信息确定
根据最新的国标《土地利用现状分类》，结合百度地图以及百度地图里面的街景地图确定路网图中以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，或者直接从地级市的国土资源部获取以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，在路网图上分别将每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的土地利用情况按照住宅区、商业区、工业区和公共管理及服务区四种类别进行划分，划分得到的每个区块即为一个微区，在路网图中划分微区过程中，当遇到百度地图以及百度地图里面的街景地图中某一建筑的一部分对应在圆形区域内，另一部分在圆形区域外的情况时，将此建筑物忽略不计，圆形区域内该建筑物所处位置处标注为空地，当遇到空地时也不计入所在划分的微区内，直接标注为空地，最终，划分后的每个微区或者呈现为规则四边形，或者呈现不规则的四边形，或者呈现由一条边为圆弧且另外三条边为直线的图形；
将划分得到的每个微区的对角线的交点作为该微区的质心，并在各微区上标注其质心；
确定各微区的出入口，具体方法为：对于有围墙或以其他形式围挡的微区，该微区的出入口通过百度地图里面的街景地图直接判断位置并在微区对应位置处标注其出入口，对于没有围墙或以其他形式围挡的微区，获取该微区周边的主干路、次干路或者支路上通向该微区的开口，将获取的开口作为该微区的出入口；
在路网图中将每个微区的质心及其出入口进行连接；
统计每个轨道站点周围圆形区域内的微区数量，将第i个轨道站点周边的微区数量记为si，并随机对si个微区按照1～si的序号进行排序，将住宅区的表示符号记为Z，公共管理区及服务区的表示符号记为G，商业区的表示符号记为S，工业区的表示符号记为I，在路网图中每个微区处添加其序号加上其土地利用情况的表示符号的标注；
步骤3：评价指标的选取
选取综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度作为四个评价指标，其中，综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离是由微区权重系数分别与各微区的步行时间、绕行系数、空间直线距离综合计算获取；
步骤4：确定每个轨道站点周围区域的各微区的权重系数
将第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的权重系数记为采用公式(1)计算
其中，表示第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的建筑容积率，从地级市的国土资源部获取；
步骤5：评价指标值的确定
5.1确定每个轨道站点周围圆形区域到该轨道站点的综合步行时间
5.1.1将第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的步行时间记为设定由第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点沿道路行走时间第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点经过的信号交叉口等待时间和第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间三部分组成，即：
由于每个微区至少具有一个出入口，将第Ji个微区的出入口的数量记为那么由第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点沿道路行走的路线有个；将从第Ji个微区的质心出发沿道路行走经由该微区的第个出入口到达第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口距离最短的路线作为第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线，将第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线的路程记为
从路网图中获取个路线的路程，然后计算个路线的平均路程，将该平均路程作为第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的质心出发沿道路行走至第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口的最短距离，记为采用公式(3)计算得到
5.1.2将计算得到的代入公式(4)中计算得到
式(4)中，v代表步速，取值为1.5m/s；
5.1.3人行信号灯节点等待时间
从路网图中获取第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线中人行信号灯节点即信号交叉口的数量，将其记为并且从公安部交通管理部门获取这个信号交叉口的信号配时，即每个信号交叉口的周期、相位数和红灯时间，将第个路线中第个信号交叉口的相位数记为将第个路线中第个信号交叉口的周期记为将第个路线中第个信号交叉口的第个相位的红灯时间记为采用公式(5)计算第Ji个微区到第i个轨道站点经过的人行信号灯节点等待时间：
5.1.4逗留电梯和楼梯时间
从地级市的国土资源部获取第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内建筑物设置电梯的情况，存在三种情况：第一种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都设有电梯；第二种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都只有楼梯；第三种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯；
第一种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都设有电梯时，采用公式(6)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯时间：
式(6)中，t1代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t2代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，代表第Ji个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内设有电梯的建筑物的总楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
第二种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都只有楼梯时，采用公式(7)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留楼梯时间：
式(7)中，t3代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s；代表第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
第三种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯时，将第Ji个微区内设有电梯的建筑物的栋数记为将只有楼梯的建筑物的栋数记为采用公式(8)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间：
式(8)中，t1代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t2代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，t3代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s，表示第Ji个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内设有电梯的建筑物的楼层之和除以设有电梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；表示第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以只有楼梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
5.1.5将第i个轨道站点周围圆形区域到该轨道站点的综合步行时间记为Ti，采用公式(9)计算Ti：
5.2综合绕行系数
将第i个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合绕行系数记为ζi，采用公式(10)计算ζi：
式(10)中，表示第i个轨道站点的第Ji个微区的质心到该轨道站点所处位置的空间直线距离，即第Ji个微区的质心与第i个轨道站点的直线距离，该直线距离从路网图中测量获取；
5.3综合空间直线距离
将第i个轨道站点的圆形区域内各微区到轨道站点的综合空间直线距离记为Di，采用公式(11)计算Di：
5.4步道节点密度
将第i个轨道站点的圆形区域内的步道节点密度记为λi，采用公式(12)计算λi：
λi＝Ni/Szi (12)
式(12)中，Ni代表第i个轨道站点的圆形区域内步道节点的总数量，即人行信号灯节点的个数Pi与无人行信号灯节点的个数P′i的和；Szi代表第i个轨道站点周围整个圆形区域的面积，为1.539km2；
步骤6：基于待评价的每个轨道站点的综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度，采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论。
所述的步骤6中采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论的具体过程为：
6.1构建轨道站点集合，将其记为A,A＝{A1,A2…An},Ai表示待评价的第i个轨道站点；
6.2将综合步行时间作为第1个指标，综合绕行系数作为第2个指标，综合空间直线距离作为第3个指标，步道节点密度作为第4个指标，构建指标集H，H＝{H1,H2,H3,H4}，Hh表示第h个指标，h＝1,2,3,4；
6.3采用n个待评价的轨道站点的指标值构成的第一决策矩阵F：
6.4将第一决策矩阵F中的第i行的第j列的指标值记为yij，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,4，将第一决策矩阵F转变成由yij构成的第二决策矩阵Y，即：
6.5对第二决策矩阵Y进行标准化处理，具体过程为：
6.5.1设置与yij'对应的高优指标，将其记为xij'，j'＝1,2,3，设置与yi4对应的高优指标，将其记为xi4，采用公式(15)计算xij'以及采用公式(16)计算xi4：
xij'＝1/yij' (15)
xi4＝yi4 (16)
6.5.2采用xij构建趋同化矩阵X:
6.5.3用最小最大归一化方法进行标准化处理，处理公式如下所示：
式中，rij代表第i个轨道站点第j个指标的标准化值；xmin(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最小值；xmax(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最大值；
采用标准化值构建标准化决策矩阵R:
6.6熵权法确定指标权重
将第j个指标的熵权记为ωj，采用公式(20)计算ωj：
式(20)中，fij为第i个轨道站点第j个指标的数据值比重，ln代表对数函数符号。
6.7构建加权标准化决策矩阵
将标准化决策矩阵R和指标权重相结合构造加权标准化决策矩阵Zz，将加权标准化决策矩阵Zz采用公式(21)表示为：
令zij＝rijωj，将zij的取值代入公式(21)中，得到：
6.8确定正理想解和负理想解
将正理想解记为负理想解记为分别采用公式(23)计算正理想解，采用公式(24)计算负理想解：
其中，maxZi1为加权标准化决策矩阵Zz第1列数据中的最大值，maxZi2为加权标准化决策矩阵Zz第2列数据中的最大值，maxZi3为加权标准化决策矩阵Zz第3列数据中的最大值，maxZi4为加权标准化决策矩阵Zz第4列数据中的最大值，minZi1为加权标准化决策矩阵Zz第1列数据中的最小值，minZi2为加权标准化决策矩阵Zz第2列数据中的最小值，minZi3为加权标准化决策矩阵Zz第3列数据中的最小值，minZi4为加权标准化决策矩阵Zz第4列数据中的最小值；
6.9计算相近贴近度
将待评价的第i个轨道站点的评价解到正理想解的距离记为待评价的第i个轨道站点的评价解到负理想解的距离记为采用公式(25)和公式(26)分别计算和
将待评价的第i个轨道站点的评价解到理想解的贴近度记为Ci:
6.10评价结果分析
将待评价的n个轨道站点的贴近度按照从大到小的顺序排列，贴近度越大，表明该轨道站点的可达性越高。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过将轨道站点辐射区内的土地根据不同土地利用性质进行微区划分，然后将道路网分布情况以及土地利用等因素综合考虑，确定评价轨道站点步行可达性的指标(综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度)，最后利用TOPSIS模型对多个轨道站点进行定量评价，其中在TOPSIS模型中各指标的权重由熵权法确定，微区的划分以及从更微观的角度计算综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度这些指标，保证了本发明在评价可达性时的准确性，利用熵权法对TOPSIS模型中的指标进行权重标定，区分不同指标对轨道站点可达性的影响程度，定量评估了轨道站点的可达性，评价结果准确度较高，更加直观实用。
附图说明
图1为本发明实施例的基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法中绘制的甲轨道站点周围的路网图；
图2为本发明实施例的基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法中绘制的乙轨道站点周围的路网图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：一种基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，包括以下步骤：
步骤1：绘制路网图并确定路网图中相关信息
选择待评价的n个轨道站点，n为大于等于2的整数，确定n个轨道站点在路网图上的位置，n个轨道站点的位置按百度地图上显示的位置为准，分别以每个轨道站点为中心，结合百度地图，利用软件AutoCAD描绘出其周围0.7km的圆形范围内不同等级道路的主干路、次干路和支路，并在各主干路、各次干路和各支路上将其通向两侧建筑区域的开口描绘出来，其中不同等级道路利用不同的宽度表示，从百度地图上获取以第i个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的步道节点位置信息以及第i个轨道站点的出入口位置信息，其中步道节点包括人行信号灯节点即信号交叉口、无人行信号灯节点，在路网图上标定第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点以及第i个轨道站点的出入口，完成路网图绘制；
从路网图中分别获取第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点的数量，将人行信号灯节点即信号交叉口的数量记为Pi，将无人行信号灯节点的数量记为P′i；从路网图中获取第i个轨道站点的出入口的数量，将其记为n′i；从公安部交通管理部门获取每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内每个人行信号灯节点即信号交叉口的相位数，将第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内第δi个信号交叉口的相位数记为
步骤2：微区划分及微区信息确定
根据最新的国标《土地利用现状分类》，结合百度地图以及百度地图里面的街景地图确定路网图中以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，或者直接从地级市的国土资源部获取以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，在路网图上分别将每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的土地利用情况按照住宅区、商业区、工业区和公共管理及服务区四种类别进行划分，划分得到的每个区块即为一个微区，在路网图中划分微区过程中，当遇到百度地图以及百度地图里面的街景地图中某一建筑的一部分对应在圆形区域内，另一部分在圆形区域外的情况时，将此建筑物忽略不计，圆形区域内该建筑物所处位置处标注为空地，当遇到空地时也不计入所在划分的微区内，直接标注为空地，最终，划分后的每个微区或者呈现为规则四边形，或者呈现不规则的四边形，或者呈现由一条边为圆弧且另外三条边为直线的图形；
将划分得到的每个微区的对角线的交点作为该微区的质心，并在各微区上标注其质心；
确定各微区的出入口，具体方法为：对于有围墙或以其他形式围挡的微区，该微区的出入口通过百度地图里面的街景地图直接判断位置并在微区对应位置处标注其出入口，对于没有围墙或以其他形式围挡的微区，获取该微区周边的主干路、次干路或者支路上通向该微区的开口，将获取的开口作为该微区的出入口；
在路网图中将每个微区的质心及其出入口进行连接；
统计每个轨道站点周围圆形区域内的微区数量，将第i个轨道站点周边的微区数量记为si，并随机对si个微区按照1～si的序号进行排序，将住宅区的表示符号记为Z，公共管理区及服务区的表示符号记为G，商业区的表示符号记为S，工业区的表示符号记为I，在路网图中每个微区处添加其序号加上其土地利用情况的表示符号的标注；
步骤3：评价指标的选取
选取综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度作为四个评价指标，其中，综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离是由微区权重系数分别与各微区的步行时间、绕行系数、空间直线距离综合计算获取；
步骤4：确定每个轨道站点周围区域的各微区的权重系数
将第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的权重系数记为采用公式(1)计算
其中，表示第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的建筑容积率，从地级市的国土资源部获取；
步骤5：评价指标值的确定
5.1确定每个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合步行时间
5.1.1将第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的步行时间记为设定由第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点沿道路行走时间第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点经过的信号交叉口等待时间和第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间三部分组成，即：
由于每个微区至少具有一个出入口，将第Ji个微区的出入口的数量记为那么由第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点沿道路行走的路线有个；将从第Ji个微区的质心出发沿道路行走经由该微区的第个出入口到达第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口距离最短的路线作为第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线，将第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线的路程记为
从路网图中获取个路线的路程，然后计算个路线的平均路程，将该平均路程作为第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的质心出发沿道路行走至第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口的最短距离，记为采用公式(3)计算得到
5.1.2将计算得到的代入公式(4)中计算得到
式(4)中，v代表步速，取值为1.5m/s；
5.1.3人行信号灯节点等待时间
从路网图中获取第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线中人行信号灯节点即信号交叉口的数量，将其记为并且从公安部交通管理部门获取这个信号交叉口的信号配时，即每个信号交叉口的周期、相位数和红灯时间，将第个路线中第个信号交叉口的相位数记为将第个路线中第个信号交叉口的周期记为将第个路线中第个信号交叉口的第个相位的红灯时间记为采用公式(5)计算第Ji个微区到第i个轨道站点经过的人行信号灯节点等待时间：
5.1.4逗留电梯和楼梯时间
从地级市的国土资源部获取第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内建筑物设置电梯的情况，存在三种情况：第一种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都设有电梯；第二种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都只有楼梯；第三种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯；
第一种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都设有电梯时，采用公式(6)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯时间：
式(6)中，t1代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t2代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，代表第Ji个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内设有电梯的建筑物的总楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
第二种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都只有楼梯时，采用公式(7)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留楼梯时间：
式(7)中，t3代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s；代表第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
第三种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯时，将第Ji个微区内设有电梯的建筑物的栋数记为将只有楼梯的建筑物的栋数记为采用公式(8)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间：
式(8)中，t1代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t2代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，t3代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s，表示第Ji个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内设有电梯的建筑物的楼层之和除以设有电梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；表示第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以只有楼梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
5.1.5将第i个轨道站点周围圆形区域到该轨道站点的综合步行时间记为Ti，采用公式(9)计算Ti：
5.2综合绕行系数
将第i个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合绕行系数记为ζi，采用公式(10)计算ζi：
式(10)中，表示第i个轨道站点的第Ji个微区的质心到该轨道站点所处位置的空间直线距离，即第Ji个微区的质心与第i个轨道站点的直线距离，该直线距离从路网图中测量获取；
5.3综合空间直线距离
将第i个轨道站点的圆形区域内的各微区到轨道站点的综合空间直线距离记为Di，采用公式(11)计算Di：
5.4步道节点密度
将第i个轨道站点的圆形区域内的步道节点密度记为λi，采用公式(12)计算λi：
λi＝Ni/Szi (12)
式(12)中，Ni代表第i个轨道站点的圆形区域内步道节点的总数量，即人行信号灯节点的个数Pi与无人行信号灯节点的个数P′i的和；Szi代表第i个轨道站点周围整个圆形区域的面积，为1.539km2；
步骤6：基于待评价的每个轨道站点的综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度，采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论。
本实施例中，步骤6中采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论的具体过程为：
6.1构建轨道站点集合，将其记为A,A＝{A1,A2…An},Ai表示待评价的第i个轨道站点；
6.2将综合步行时间作为第1个指标，综合绕行系数作为第2个指标，综合空间直线距离作为第3个指标，步道节点密度作为第4个指标，构建指标集H，H＝{H1,H2,H3,H4}，Hh表示第h个指标，h＝1,2,3,4；
6.3采用n个待评价的轨道站点的指标值构成的第一决策矩阵F：
6.4将第一决策矩阵F中的第i行的第j列的指标值记为yij，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,4，将第一决策矩阵F转变成由yij构成的第二决策矩阵Y，即：
6.5对第二决策矩阵Y进行标准化处理，具体过程为：
6.5.1设置与yij'对应的高优指标，将其记为xij'，j'＝1,2,3，设置与yi4对应的高优指标，将其记为xi4，采用公式(15)计算xij'以及采用公式(16)计算xi4：
xij'＝1/yij' (15)
xi4＝yi4 (16)
6.5.2采用xij构建趋同化矩阵X:
6.5.3用最小最大归一化方法进行标准化处理，处理公式如下所示：
式中，rij代表第i个轨道站点第j个指标的标准化值；xmin(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最小值；xmax(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最大值；
采用标准化值构建标准化决策矩阵R:
6.6熵权法确定指标权重
将第j个指标的熵权记为ωj，采用公式(20)计算ωj：
式(20)中，fij为第i个轨道站点第j个指标的数据值比重，ln代表对数函数符号。
6.7构建加权标准化决策矩阵
将标准化决策矩阵R和指标权重相结合构造加权标准化决策矩阵Zz，将加权标准化决策矩阵Zz采用公式(21)表示为：
令zij＝rijωj，将zij的取值代入公式(21)中，得到：
6.8确定正理想解和负理想解
将正理想解记为负理想解记为分别采用公式(23)计算正理想解，采用公式(24)计算负理想解：
其中，maxZi1为加权标准化决策矩阵Zz第1列数据中的最大值，maxZi2为加权标准化决策矩阵Zz第2列数据中的最大值，maxZi3为加权标准化决策矩阵Zz第3列数据中的最大值，maxZi4为加权标准化决策矩阵Zz第4列数据中的最大值，minZi1为加权标准化决策矩阵Zz第1列数据中的最小值，minZi2为加权标准化决策矩阵Zz第2列数据中的最小值，minZi3为加权标准化决策矩阵Zz第3列数据中的最小值，minZi4为加权标准化决策矩阵Zz第4列数据中的最小值；
6.9计算相近贴近度
将待评价的第i个轨道站点的评价解到正理想解的距离记为待评价的第i个轨道站点的评价解到负理想解的距离记为采用公式(25)和公式(26)分别计算和
将待评价的第i个轨道站点的评价解到理想解的贴近度记为Ci:
6.10评价结果分析
将待评价的n个轨道站点的贴近度按照从大到小的顺序排列，贴近度越大，表明该轨道站点的可达性越高。
本实施例中，选取某一城市两个轨道站点，将两个轨道站点分别称为甲轨道站点和乙轨道站点，甲、乙两个轨道站点的确定就按百度地图上显示的位置为准，以轨道站点为中心，结合百度地图利用软件AutoCAD将其周围0.7km的圆形范围内不同等级道路的主干路、次干路、支路描绘出来，其中不同等级道路利用不同的宽度表示。轨道站点甲有出入口A和出入口B，轨道站点乙有出入口A和出入口B。在路网图的基础上，以轨道站点为中心，其周围0.7km的圆形范围内的土地利用情况可根据最新的国标《土地利用现状分类》进行不同土地利用情况的微区划分，一般划分为住宅区、商业区、工业区、公共管理及服务区。利用百度地图以及百度地图里面的街景地图，判断出土地利用情况，还可以直接从地级市的国土资源部获取。轨道站点甲的周围区域分为住宅区、商业区、工业区、公共管理及服务区，轨道站点乙的周围区域分为住宅区、商业区、工业区。甲轨道站点周围的路网图如图1所示，乙轨道站点周围的路网图如图2所示。
获取的甲轨道站点和乙轨道站点各微区的建筑容积率如表1所示：
表1.各微区的建筑容积率
微区 商业用地区 住宅用地区 公服用地区 工业用地区 总容积率
轨道站点甲 2.3 2.4 1.5 1.1 7.3
轨道站点乙 2 2.1 0 1.1 5.2
根据各微区的建筑容积率可以得出各微区的权重系数，如表2所示。
表2.各微区权重系数
微区 商业用地区 住宅用地区 公服用地区 工业用地区
轨道站点甲 0.315 0.329 0.205 0.151
轨道站点乙 0.385 0.404 0.000 0.212
通过路网图的测量以及交通局信号交叉口相关信息的获取可得出最初数据如表3所示。
表3.初始数据
轨道站点甲需要的人行信号灯节点即信号交叉口的信号配时如表4所示。
表4.信号配时(甲)
轨道站点乙需要的人行信号灯节点即信号交叉口的信号配时如表5所示。
表5.信号配时(乙)
经计算甲乙两个轨道站点的综合步行时间如表6所示。
表6.综合步行时间
通过路网图可直接获取各微区到轨道站点的空间直线距离以及最短距离，通过计算可获得综合空间直线距离与综合绕行系数，如表7所示。
表7.综合空间直线距离与综合绕行系数
圆形区域内步道节点的个数可直接从图中直接观察，圆形区域的面积为1.539km2。则步道节点的密度如表8所示。
表8.步道节点密度
轨道站点 步道节点个数 圆形区域面积km<sup>2</sup> 步道节点密度
轨道站点甲 12 1.539 7.796
轨道站点乙 5 1.539 3.248
综上，甲、乙两个轨道站点各指标的计算值如表9所示。
表9.各指标的计算值
根据上表内容，第二决策矩阵Y可表示为：
基于第二决策矩阵Y得到的趋同化矩阵X为：
标准化决策矩阵R为：
熵权法是在客观条件下，由评价指标值构成的判断矩阵来确定指标权重的一种方法，它能尽量消除各因素权重的主观性，使评价结果更符合实际。通过计算各指标的权重系数如表10所示。
表10.指标权重
指标 综合步行时间 综合绕行系数 综合空间直线距离 步道节点密度
权重 0.25 0.25 0.25 0.25
加权标准化决策矩阵可表示为：
确定正、负理想解：
正理想解由Zz中每列中的最大值构成：
负理想解由Zz中每列中的最小值构成：
计算相近贴近度：
设轨道站点i到正理想解的距离为轨道站点i到负理想解的距离为计算结果如表11所示。
表11.相近贴近度计算结果
评价结果分析：
根据TOPSIS模型的评价结果，轨道站点甲的步行可达性更好，所以到达轨道站点更加容易。将评价结果较好的轨道站点与较差的轨道站点从路网结构、路网密度等方面进行对比分析。具体分析如表12所示。
表12.轨道站点对比分析
通过对甲、乙两个轨道站点的对比分析，轨道站点甲的步道节点较多，可达性较好。轨道站点乙的路网结构不规整，呈现为畸形，会增加出行者的出行时间，另外轨道站点周边的路网分布也太过稀疏。通过对两个站点的对比分析，不仅可以为城建部门的慢行系统规划、设计和施工提供参考，还可以为以后轨道站点的选址提供一定建议。

Claims (2)

1.一种基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：绘制路网图并确定路网图中相关信息
选择待评价的n个轨道站点，n为大于等于2的整数，确定n个所述的轨道站点在路网图上的位置，n个所述的轨道站点的位置按百度地图上显示的位置为准，分别以每个轨道站点为中心，结合百度地图，利用软件AutoCAD描绘出其周围0.7km的圆形范围内不同等级道路的主干路、次干路和支路，并在各主干路、各次干路和各支路上将其通向两侧建筑区域的开口描绘出来，其中不同等级道路利用不同的宽度表示，从百度地图上获取以第i个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的步道节点位置信息以及第i个轨道站点的出入口位置信息，其中步道节点包括人行信号灯节点即信号交叉口、无人行信号灯节点，在路网图上标定第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点以及第i个轨道站点的出入口，完成路网图绘制；
从路网图中分别获取第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点的数量，将人行信号灯节点即信号交叉口的数量记为Pi，将无人行信号灯节点的数量记为Pi′；从路网图中获取第i个轨道站点的出入口的数量，将其记为ni′；从公安部交通管理部门获取每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内每个人行信号灯节点即信号交叉口的相位数，将第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内第δi个信号交叉口的相位数记为δi＝1,2,…,Pi；
步骤2：微区划分及微区信息确定
根据最新的国标《土地利用现状分类》，结合百度地图以及百度地图里面的街景地图确定路网图中以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，或者直接从地级市的国土资源部获取以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，在路网图上分别将每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的土地利用情况按照住宅区、商业区、工业区和公共管理及服务区四种类别进行划分，划分得到的每个区块即为一个微区，在路网图中划分微区过程中，当遇到百度地图以及百度地图里面的街景地图中某一建筑的一部分对应在圆形区域内，另一部分在圆形区域外的情况时，将此建筑物忽略不计，圆形区域内该建筑物所处位置处标注为空地，当遇到空地时也不计入所在划分的微区内，直接标注为空地，最终，划分后的每个微区或者呈现为规则四边形，或者呈现不规则的四边形，或者呈现由一条边为圆弧且另外三条边为直线的图形；
将划分得到的每个微区的对角线的交点作为该微区的质心，并在各微区上标注其质心；
确定各微区的出入口，具体方法为：对于有围墙或以其他形式围挡的微区，该微区的出入口通过百度地图里面的街景地图直接判断位置并在微区对应位置处标注其出入口，对于没有围墙或以其他形式围挡的微区，获取该微区周边的主干路、次干路或者支路上通向该微区的开口，将获取的开口作为该微区的出入口；
在路网图中将每个微区的质心及其出入口进行连接；
统计每个轨道站点周围圆形区域内的微区数量，将第i个轨道站点周边的微区数量记为si，并随机对si个微区按照1～si的序号进行排序，将住宅区的表示符号记为Z，公共管理区及服务区的表示符号记为G，商业区的表示符号记为S，工业区的表示符号记为I，在路网图中每个微区处添加其序号加上其土地利用情况的表示符号的标注；
步骤3：评价指标的选取
选取综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度作为四个评价指标，其中，综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离是由微区权重系数分别与各微区的步行时间、绕行系数、空间直线距离综合计算获取；
步骤4：确定每个轨道站点周围区域的各微区的权重系数
将第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的权重系数记为Ji＝1,2,…,si，采用公式(1)计算
其中，表示第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的建筑容积率，从地级市的国土资源部获取；
步骤5：评价指标值的确定
5.1 确定每个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合步行时间
5.1.1 将第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的步行时间记为设定由第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点沿道路行走时间第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点经过的信号交叉口等待时间和第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间三部分组成，即：
由于每个微区至少具有一个出入口，将第Ji个微区的出入口的数量记为那么由第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点沿道路行走的路线有个；将从第Ji个微区的质心出发沿道路行走经由该微区的第个出入口到达第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口距离最短的路线作为第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线，将第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线的路程记为
从路网图中获取个路线的路程，然后计算个路线的平均路程，将该平均路程作为第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区的质心出发沿道路行走至第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口的最短距离，记为采用公式(3)计算得到
5.1.2 将计算得到的代入公式(4)中计算得到
式(4)中，v代表步速，取值为1.5m/s；
5.1.3 人行信号灯节点等待时间
从路网图中获取第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区到第i个轨道站点的第个路线中人行信号灯节点即信号交叉口的数量，将其记为并且从公安部交通管理部门获取这个信号交叉口的信号配时，即每个信号交叉口的周期、相位数和红灯时间，将第个路线中第个信号交叉口的相位数记为将第个路线中第个信号交叉口的周期记为将第个路线中第个信号交叉口的第个相位的红灯时间记为采用公式(5)计算第Ji个微区到第i个轨道站点经过的人行信号灯节点等待时间：
5.1.4 逗留电梯和楼梯时间
从地级市的国土资源部获取第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内建筑物设置电梯的情况，存在三种情况：第一种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都设有电梯；第二种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都只有楼梯；第三种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯；
第一种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都设有电梯时，采用公式(6)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯时间：
式(6)中，t1代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t2代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，代表第Ji个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内设有电梯的建筑物的总楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
第二种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内所有建筑物都只有楼梯时，采用公式(7)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯时间：
式(7)中，t3代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s；代表第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
第三种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第Ji个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯时，将第Ji个微区内设有电梯的建筑物的栋数记为将只有楼梯的建筑物的栋数记为采用公式(8)计算第Ji个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间：
式(8)中，t1代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t2代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，t3代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s，表示第Ji个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内设有电梯的建筑物的楼层之和除以设有电梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；表示第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第Ji个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以只有楼梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；
5.1.5 将第i个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合步行时间记为Ti，采用公式(9)计算Ti：
5.2 综合绕行系数
将第i个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合绕行系数记为ζi，采用公式(10)计算ζi：
式(10)中，表示第i个轨道站点的第Ji个微区的质心到该轨道站点所处位置的空间直线距离，即第Ji个微区的质心与第i个轨道站点的直线距离，该直线距离从路网图中测量获取；
5.3 综合空间直线距离
将第i个轨道站点的圆形区域内的各微区到轨道站点的综合空间直线距离记为Di，采用公式(11)计算Di：
5.4 步道节点密度
将第i个轨道站点的圆形区域内的步道节点密度记为λi，采用公式(12)计算λi：
λi＝Ni/Szi (12)
式(12)中，Ni代表第i个轨道站点的圆形区域内步道节点的总数量，即人行信号灯节点的个数Pi与无人行信号灯节点的个数Pi′的和；Szi代表第i个轨道站点周围整个圆形区域的面积，为1.539km2；
步骤6：基于待评价的每个轨道站点的综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度，采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论。
2.根据权利要求1所述的基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，其特征在于所述的步骤6中采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论的具体过程为：
6.1 构建轨道站点集合，将其记为A,A＝{A1,A2…An},Ai表示待评价的第i个轨道站点；
6.2 将综合步行时间作为第1个指标，综合绕行系数作为第2个指标，综合空间直线距离作为第3个指标，步道节点密度作为第4个指标，构建指标集H，H＝{H1,H2,H3,H4}，Hh表示第h个指标，h＝1,2,3,4；
6.3 采用n个待评价的轨道站点的指标值构成的第一决策矩阵F：
6.4 将第一决策矩阵F中的第i行的第j列的指标值记为yij，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,4，将第一决策矩阵F转变成由yij构成的第二决策矩阵Y，即：
6.5 对第二决策矩阵Y进行标准化处理，具体过程为：
6.5.1 设置与yij'对应的高优指标，将其记为xij'，j'＝1,2,3，设置与yi4对应的高优指标，将其记为xi4，采用公式(15)计算xij'以及采用公式(16)计算xi4：
xij'＝1/yij' (15)
xi4＝yi4 (16)
6.5.2 采用xij构建趋同化矩阵X:
6.5.3 用最小最大归一化方法进行标准化处理，处理公式如下所示：
式中，rij代表第i个轨道站点第j个指标的标准化值；xmin(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最小值；xmax(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最大值；
采用标准化值构建标准化决策矩阵R:
6.6 熵权法确定指标权重
将第j个指标的熵权记为ωj，采用公式(20)计算ωj：
式(20)中，fij为第i个轨道站点第j个指标的数据值比重，ln代表对数函数符号。
6.7 构建加权标准化决策矩阵
将标准化决策矩阵R和指标权重相结合构造加权标准化决策矩阵Zz，将加权标准化决策矩阵Zz采用公式(21)表示为：
令zij＝rijωj，将zij的取值代入公式(21)中，得到：
6.8 确定正理想解和负理想解
将正理想解记为负理想解记为分别采用公式(23)计算正理想解，采用公式(24)计算负理想解：
其中，maxZi1为加权标准化决策矩阵Zz第1列数据中的最大值，maxZi2为加权标准化决策矩阵Zz第2列数据中的最大值，maxZi3为加权标准化决策矩阵Zz第3列数据中的最大值，maxZi4为加权标准化决策矩阵Zz第4列数据中的最大值，minZi1为加权标准化决策矩阵Zz第1列数据中的最小值，minZi2为加权标准化决策矩阵Zz第2列数据中的最小值，minZi3为加权标准化决策矩阵Zz第3列数据中的最小值，minZi4为加权标准化决策矩阵Zz第4列数据中的最小值；
6.9 计算相近贴近度
将待评价的第i个轨道站点的评价解到正理想解的距离记为待评价的第i个轨道站点的评价解到负理想解的距离记为采用公式(25)和公式(26)分别计算和
将待评价的第i个轨道站点的评价解到理想解的贴近度记为Ci:
6.10 评价结果分析
将待评价的n个轨道站点的贴近度按照从大到小的顺序排列，贴近度越大，表明该轨道站点的可达性越高。
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