基于三階段DEA模型的城市街道開放空間日間綜合效率量化研究
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2021-01-21 09:13:42林世平
段 磊，馬 昊，林世平
(海南大學(xué)林學(xué)院，?？?570228)
2016年，國土資源部發(fā)布《關(guān)于深入推進(jìn)城鎮(zhèn)低效用地再開發(fā)的指導(dǎo)意見(試行)》，明確規(guī)定城鎮(zhèn)低效用地范圍，即經(jīng)第二次全國土地調(diào)查已確定為建設(shè)用地中的布局散亂、利用粗放、用途不合理、建筑危舊的城鎮(zhèn)存量建設(shè)用地[1].存量用地空間一般是通過低效用地的界定來確定的，這就要求城鎮(zhèn)發(fā)展必須從“發(fā)展就是規(guī)模擴(kuò)張”的舊模式步入到“存量優(yōu)化發(fā)展”的新模式，必須關(guān)注人本需求及民生設(shè)施，解決城市發(fā)展不平衡、不充分等問題.最能反映民生需求，代表一座城市的生機(jī)與活力的地方就是大大小小的城市街道開放空間，從系統(tǒng)論的角度看，城市街道開放空間是自然資源、人力資源和資本要素相互結(jié)合的復(fù)雜統(tǒng)一體[2].評價(jià)其綜合效率有利于資源的合理調(diào)控與高效利用，為城市建設(shè)提供依據(jù)，使城市朝著良性的方向發(fā)展.
1 研究方法
本研究運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法(data envelopment analysis，DEA)，通過多輸入、多輸出來計(jì)算各個(gè)決策單元的最佳效率值及相對有效性，使結(jié)果更具客觀性.三階段DEA模型可有效剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲的影響，便于研究各環(huán)境變量對城市街道開放空間綜合效率的影響機(jī)制[3]，有利于對每一條街道的本質(zhì)問題進(jìn)行深入探索，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐.
1.1 研究方法的優(yōu)點(diǎn)及可行性分析
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法是著名運(yùn)籌學(xué)家Charnes A等于1978年提出的一種效率評價(jià)方法，最初作為重要的分析工具運(yùn)用于管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等領(lǐng)域，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于物流、教育、農(nóng)業(yè)、城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)等行業(yè)的研究[2].
1) 和傳統(tǒng)的評價(jià)方法相比，DEA評價(jià)方法具有優(yōu)勢
其優(yōu)勢包括：(1) DEA評價(jià)方法不受輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)數(shù)量的影響，可由原始數(shù)據(jù)評價(jià)出決策單元的最佳效率值及相對有效性.(2) 避免了問卷方式中人為地主觀確定其權(quán)重的缺陷.DEA評價(jià)方法可根據(jù)輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)變量，從最有利于決策單元的角度進(jìn)行評價(jià)，以最優(yōu)化的方法來內(nèi)定權(quán)重[4].(3) 是一種非參數(shù)分析方法，不需要輸入函數(shù)關(guān)系式，從而避免了主觀因素的影響，使結(jié)論更具客觀性.(4) 傳統(tǒng)DEA模型未考慮不同樣本所面臨環(huán)境不同的差異，導(dǎo)致在計(jì)算之前每個(gè)樣本就存在著差異，使計(jì)算結(jié)果受到不同樣本環(huán)境因素的影響，本文采用三階段DEA評價(jià)方法在運(yùn)行第二階段可剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲的影響，使第三階段的原始數(shù)據(jù)相對于第一階段的原始數(shù)據(jù)有所修正，得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確.(5) 通過“投影原理”對各指標(biāo)的調(diào)整方向做出明確的數(shù)據(jù)化顯示，對今后工作的改進(jìn)方向有明確的指導(dǎo)意義.(6) 非盈利性不能簡單地用利潤對其進(jìn)行工作效益的評價(jià)，這種情況下運(yùn)用DEA評價(jià)方法進(jìn)行相對有效性評價(jià)，既能以自己作為參照進(jìn)行縱向比較，也可與同類型的事物進(jìn)行橫向比較.
2) DEA評價(jià)方法在本研究方案中的可行性分析
(1) DEA評價(jià)方法針對比較復(fù)雜的結(jié)果具有多輸入、多輸出適應(yīng)能力，而城市街道開放空間就是多輸入、多輸出的復(fù)雜運(yùn)行系統(tǒng)，且輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)之間相互影響，需要采取更加客觀的方式來評價(jià)其規(guī)劃設(shè)計(jì)的問題，DEA評價(jià)方法能較好地滿足這方面的硬性要求.(2) 城市街道開放空間需要從多方面多層面進(jìn)行考察，各種輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)的單位都不盡相同，而DEA評價(jià)方法無需考慮指標(biāo)量綱統(tǒng)一化問題.(3) DEA評價(jià)方法可運(yùn)用于非盈利領(lǐng)域，城市街道開放空間是非盈利性利用，因此可運(yùn)用三階段DEA模型對城市街道開放空間進(jìn)行效率相對有效性評價(jià).(4) 三階段DEA評價(jià)分析方法可剔除環(huán)境因素的影響，能夠滿足本研究需要剔除環(huán)境因素進(jìn)行分析討論的需求.
1.2 三階段DEA模型工作原理
Fried等認(rèn)為傳統(tǒng)的DEA模型沒有考慮環(huán)境因素對計(jì)算結(jié)果的影響，于是應(yīng)用Tobit模型來消除這一影響，但隨機(jī)噪聲的影響仍然沒辦法消除，后來采用SFA回歸模型有效地解決了這一問題，由此產(chǎn)生了三階段DEA模型的運(yùn)算過程，這是DEA分析方法的重要進(jìn)步[5](如圖1).
在第一階段中由輸入指標(biāo)數(shù)據(jù)和輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)得出松弛變量、綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率，但此時(shí)后三者并未消除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的影響，需采用松弛變量和環(huán)境指標(biāo)在第二階段SFA回歸模型中調(diào)整輸入指標(biāo)，最后再將調(diào)整后的輸入指標(biāo)數(shù)據(jù)與原始的輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行DEA模型運(yùn)算，得出不受環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲影響的綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率.
圖1 三階段DEA工作原理Fig.1 Three-phase DEA working principle
1.3 第一階段：運(yùn)用傳統(tǒng)的DEA模型分析初始效率值
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法發(fā)展至今針對不同問題提出了不同的運(yùn)用模型，有CCR、BCC和C2GS2等，既可選擇以投入為導(dǎo)向也可選擇以產(chǎn)出為導(dǎo)向來計(jì)算樣本的相對有效性，本研究采BCC模型的投入導(dǎo)向型進(jìn)行分析，其模型可表示為：
(1)
其中：j=1，2，3，…，n，表示決策單元，X、Y分別表示投入向量和產(chǎn)出向量.若θ=1，S+=S-=0，則決策單元DEA有效；若θ=1，S+≠0，或S-≠0，則決策單元弱DEA有效；若θ<1，則決策單元非DEA有效.其計(jì)算結(jié)果為綜合效率(TE)，TE=SE(規(guī)模效率)×PTE(純技術(shù)效率).
1.4 第二階段：利用似SFA回歸原理剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲
因本研究是以投入導(dǎo)向型進(jìn)行分析的，則本階段需對投入的松弛變量進(jìn)行似SFA回歸分析，構(gòu)造如下函數(shù)關(guān)系式：
Sni=f(Zi;βn)+vni+μni，
i=1，2，…，I；n=1，2，…，N，
(2)
[max(vni)-vni] ，
i=1，2，…，I;n=1，2，…，N，
(3)
(4)
分離隨機(jī)噪聲的公式為：
E[vni|vni+μni]=Sni-f(zi;βn)-E[μni|vni+μni].
(5)
1.5 第三階段：調(diào)整后DEA模型分析綜合效率值
運(yùn)用第二階段調(diào)整后的投入數(shù)據(jù)與原產(chǎn)出數(shù)據(jù)重新運(yùn)行BCC投入導(dǎo)向型模型，將得到剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的綜合效率值.
2 數(shù)據(jù)來源
根據(jù)交通、景觀和市民的日常需求等復(fù)雜因素，可將城市街道分為三大類：城市交通型街道、城市生活型街道和城市步行商業(yè)街.本研究的主要研究對象是城市生活型街道，選定的樣本為海口市的8條街道：二東路一段、二東路二段、海甸東一街、萬興路、三東路、萬美街、怡心路和海彤路.
對所選定的街道樣本展開調(diào)研獲取原始數(shù)據(jù)，每條街道調(diào)研時(shí)間為4天，分別為：工作日2天、周末1天和節(jié)假日1天，調(diào)研時(shí)間為每天上午的9:00-10:00，下午的17:00-18:00.
數(shù)據(jù)采集使用無人機(jī)獲取.將無人機(jī)飛至選定街道樣本段的100 m高度，鏡頭垂直向下即可拍攝150 m長度范圍內(nèi)的街道使用情況，采用攝像的方式對需要采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，每次觀測時(shí)長為10 min，將采集的視頻數(shù)據(jù)通過電腦播放處理，完成數(shù)據(jù)采集工作.
3 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建
采用三階段DEA模型評價(jià)方法對城市街道開放空間的綜合效率值進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系是研究中的一個(gè)基礎(chǔ)性工作，具體需要構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)包括三個(gè)方面，即輸入指標(biāo)、輸出指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo).輸入指標(biāo)反映決策單元各種資源的投入量，輸出指標(biāo)反映決策單元配置和利用投入資源后的主要產(chǎn)量，而環(huán)境指標(biāo)是指影響綜合效率值的外界因素[2].即使所有輸入指標(biāo)都一樣，但不同環(huán)境下的效率值不相同，即其產(chǎn)出量不會相同，這是環(huán)境變量影響的結(jié)果.所以在本研究中必須考慮環(huán)境因素對城市街道開放空間綜合效率值的影響.
3.1 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則
1) 代表性和目的性.根據(jù)具體的評價(jià)目的選取相關(guān)的具有代表性的評價(jià)指標(biāo)，舍棄一些與評價(jià)目的無關(guān)或相關(guān)性較小的評價(jià)指標(biāo).
2) 輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)應(yīng)具有最基本的因果關(guān)系.從生產(chǎn)的角度來說，其輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)應(yīng)大致滿足以下關(guān)系：X能生產(chǎn)Y，Y是由X生產(chǎn)出來的.例如在評價(jià)企業(yè)員工素質(zhì)時(shí)，員工的受教育水平、工作年限等應(yīng)該考慮在內(nèi)，但員工的性別與評價(jià)目的并無關(guān)系，故在指標(biāo)體系中無需體現(xiàn).
3) 精簡性.在滿足目的性的前提下各評價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡量精簡，與評價(jià)目的相關(guān)性較小或并無相關(guān)性的指標(biāo)不應(yīng)考慮在內(nèi).
4) DEA模型要求輸入指標(biāo)之間或產(chǎn)出指標(biāo)之間不應(yīng)有高度的相關(guān)性.雖然這種高度的相關(guān)性不會導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果，但是由于評價(jià)指標(biāo)不易太多，以目的性為前提可優(yōu)先排除存在高度相關(guān)的評價(jià)指標(biāo).
上述4項(xiàng)基本的構(gòu)建原則在評價(jià)指標(biāo)體系的選取時(shí)能夠提供較好的指導(dǎo).目的性是最根本的指導(dǎo)原則，但單純考慮目的性可能會存在太多可供選擇的指標(biāo)；精簡性則是與之協(xié)調(diào)的另一重要指標(biāo)原則；因果關(guān)系和共線性則給出了協(xié)調(diào)思路、目標(biāo)取舍的規(guī)則與方法，有助于最終指標(biāo)體系的確定[8].
3.2 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原理
城市街道開放空間具有交通功能和社會生活功能，其功能作用的發(fā)揮需要投入和產(chǎn)出.一般而言，城市街道開放空間的輸入指標(biāo)可類比為一座工廠所投入的成本，人類所產(chǎn)生的活動(dòng)可類比為該工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品，而環(huán)境指標(biāo)則可類比為影響產(chǎn)量的一些因素.
另外從“街”和“道”字型構(gòu)成解析的角度人們可以直觀地理解二者功能內(nèi)涵的差異.“街”為雙人旁構(gòu)字，可理解為以人氣為要，是滿足人行為主的；“道”以走之旁構(gòu)字，可理解為以通行為“首”，突出的是其通行能力.以此來看，“道”主要是提供車輛的通行，以暢通和速度為目標(biāo)，主要突出了街道的運(yùn)行效率.“街”則以步行為主，主要滿足周圍社區(qū)一定半徑之內(nèi)的服務(wù)需求，提供購物休閑等功能，因此生活性街道的綜合效率來源于人們對街道的使用和停留.本文從行為種類和發(fā)生地點(diǎn)兩方面入手對城市街道開放空間的綜合效率展開研究，采用跟蹤法和觀察記錄法對街道上的人流、車流、停車及休憩行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[9].
（2） 加強(qiáng)對國際科技前沿重點(diǎn)領(lǐng)域的謀劃布局。我國基礎(chǔ)研究相關(guān)資助計(jì)劃和專項(xiàng)按學(xué)科領(lǐng)域布局相對均衡，學(xué)科間差異不大，對生命科學(xué)等弱勢學(xué)科的支持力度低于其他科技強(qiáng)國（地區(qū)）[9]。建議加強(qiáng)對國際科技前沿重點(diǎn)領(lǐng)域的資助，在繼續(xù)強(qiáng)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上注重補(bǔ)短板，如加大對腦科學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)等生命科學(xué)的支持力度，夯實(shí)我國生物技術(shù)、健康醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，彌補(bǔ)我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板。
在不同地點(diǎn)人們會有不同的行為習(xí)慣.通過對?？谑羞M(jìn)行的一個(gè)月的統(tǒng)計(jì)分析表明，街道上車輛的行為種類分為走和停兩種，而人的行為種類則比較豐富，除了上下班和接送小孩上學(xué)等規(guī)律性較強(qiáng)的行為活動(dòng)外，還有很多自發(fā)性的社會活動(dòng)，比如購物、下棋、遛狗、陪孩子玩耍游戲、老人之間的談笑聊天等，而這些活動(dòng)的發(fā)生正是城市街道開放空間的承載對象，也是城市街道開放空間輸出指標(biāo)的理論依據(jù)[10].
在長期的行為觀察中發(fā)現(xiàn)街道上人流及車流的流動(dòng)及聚集主要集中在以下幾個(gè)地點(diǎn)：1) 車行道及人行道.這是最基本的必要的通行空間.2) 樹下的休憩空間.在海南炎熱的氣候環(huán)境下，人們經(jīng)常會在一些“灰色空間”比如樹下或騎樓走廊下面進(jìn)行聊天、下棋、看護(hù)小孩等一系列活動(dòng).3) 沿街座椅等休憩設(shè)施.這種休憩設(shè)施的便捷與舒適，經(jīng)常會有人在行走途中看見座椅就順勢坐下休息.由于這些因素會決定城市街道開放空間的車輛及人的行為種類及持續(xù)時(shí)長，因此可作為城市街道開放空間輸入指標(biāo)的理論依據(jù).
在觀察中還發(fā)現(xiàn)，不同的街道由于其街道交叉口數(shù)量的多少也會影響到人流和車流，而這種交叉口又分為街道與街道的交叉口和街道與小區(qū)等的出入交叉口.除此之外一些營業(yè)性較好的門店也總是引起活動(dòng)的發(fā)生，隨著越來越多的行人參與，慢慢地形成具有獨(dú)特精神文化功能的場所[11].根據(jù)街道的定義，雖然這些都不是街道的功能組成部分，但會影響到街道綜合效率值的高低，因此應(yīng)作為環(huán)境因素的理論依據(jù).
3.3 評價(jià)指標(biāo)體系的理論框架
通過現(xiàn)場的觀察記錄和行為統(tǒng)計(jì)分析，本研究從街道的空間構(gòu)成和行為主體來進(jìn)行綜合效率指標(biāo)評價(jià).行為主體是產(chǎn)生活動(dòng)的前提，而空間客體是容納活動(dòng)的必要性條件，行為主體通過產(chǎn)生活動(dòng)來激活空間客體，而空間客體通過容納活動(dòng)來吸引行為主體，活動(dòng)是行為主體和空間客體相互影響的內(nèi)在介質(zhì)[12].
根據(jù)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則及構(gòu)建原理，得出其理論框架(如圖2).在三階段DEA模型中城市街道開放空間的輸入指標(biāo)為街道占地面積、綠地覆蓋率和休憩設(shè)施的數(shù)量，而輸出指標(biāo)為通過的機(jī)動(dòng)車數(shù)量和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量、停放的機(jī)動(dòng)車數(shù)量和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量，以及街道上的人群，由因果關(guān)系確定影響街道上這些活動(dòng)的一些環(huán)境因素為街道兩邊門店的數(shù)量，以及街道兩側(cè)出入口的數(shù)量和街道與其他道路交叉口的數(shù)量.
圖2 評價(jià)指標(biāo)體系理論框架Fig.2 The theoretical framework of evaluation index system
3.4 輸出指標(biāo)體系的構(gòu)建
城市街道開放空間是一個(gè)交通空間、交往空間和消費(fèi)空間，人們在其中的出行方式有駕車、乘車、騎車和步行，而社會交往和消費(fèi)也都基本依賴于步行.所以本文將城市街道開放空間輸出變量的指標(biāo)分為通過機(jī)動(dòng)車數(shù)量、停放機(jī)動(dòng)車數(shù)量、通過非機(jī)動(dòng)車數(shù)量、停放非機(jī)動(dòng)車數(shù)量和人群分布密度五大指標(biāo)來對其進(jìn)行合理量化(見表1).
表1 DEA輸出指標(biāo)體系Tab.1 The output index system of DEA
3.5 輸入指標(biāo)體系的構(gòu)建
對城市街道開放空間本身這個(gè)空間客體來說，行為場景的人員配備數(shù)量很大程度取決于這個(gè)客體的容量即街道的占地面積.而根據(jù)輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)最基本的因果關(guān)系理論，開放空間本身的一些特征常常也能誘發(fā)一些非個(gè)體行為，從而使其成為某些固定行為模式的場所，如一顆大樹、一個(gè)石凳等.對本研究而言，綠地覆蓋率和休憩設(shè)施的數(shù)量都會嚴(yán)重影響輸出指標(biāo)中的人群分布密度[13].所以將城市街道開放空間輸入變量的指標(biāo)分為街道占地面積、綠地覆蓋率和休憩設(shè)施的數(shù)量三大指標(biāo)來對其進(jìn)行合理量化(見表2).
表2 DEA輸入指標(biāo)體系Tab.2 The input indicator system of DEA
3.6 環(huán)境指標(biāo)體系的構(gòu)建
街道的定義為旁邊有房屋的比較寬闊的道路[14].可知街道是一條線性空間，旁邊的門店與出入口等不屬于街道的范圍(如圖3)，但這些環(huán)境因素會通過影響行為活動(dòng)來影響行為主體輸出指標(biāo)的大小.本文只對正在營業(yè)的門店數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì).經(jīng)過對現(xiàn)場長時(shí)間的觀測發(fā)現(xiàn)，出入口的數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口的數(shù)量也會對各項(xiàng)輸出指標(biāo)有比較大的影響，由此將這3項(xiàng)確定為環(huán)境指標(biāo)(見表3).
圖3 城市街道開放空間研究范圍示意圖Fig.3 Schematic diagram of the research scope of urban street open spaces
表3 DEA環(huán)境指標(biāo)體系Tab.3 The environmental indicator system of DEA
4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論
4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理
考慮到節(jié)假日、休息日和工作日人們的出行頻率不同，對街道的綜合效率有不同的影響，故不能簡單地按平均數(shù)來計(jì)算各指標(biāo)的初始值，需考慮到天數(shù)占比的權(quán)重因素.
據(jù)《全國年節(jié)及紀(jì)念日放假辦法》的規(guī)定，我國全體公民放假的假日有11天.一年按365天計(jì)算則工作日為250天，休息日為104天[15].按其天數(shù)分別除以365將其進(jìn)行歸一化處理后得其天數(shù)權(quán)重：工作日為0.685，休息日為0.285，節(jié)假日為0.030.
通過對8條街道的調(diào)研，每條街道共獲取4組工作日的數(shù)據(jù)，2組休息日的數(shù)據(jù)，2組節(jié)假日的數(shù)據(jù)，然后求其平均數(shù)分別代表工作日的指標(biāo)數(shù)據(jù)、休息日的指標(biāo)數(shù)據(jù)和節(jié)假日的指標(biāo)數(shù)據(jù)，再各自與其對應(yīng)的天數(shù)權(quán)重先相乘后相加最終得到每一條街道的DEA指標(biāo)數(shù)據(jù)(見表4).
表4 DEA指標(biāo)數(shù)據(jù)Tab.4 The indicator data of DEA
4.2 第一階段DEA分析與結(jié)果討論
將預(yù)處理得到的DEA指標(biāo)數(shù)據(jù)通過DEAP 2.1軟件采用以投入為導(dǎo)向的BCC模型對各決策單元進(jìn)行分析，得到各街道開放空間的綜合效率值、純技術(shù)效率值以及規(guī)模效率值(見表5).
表5 第一階段運(yùn)算結(jié)果Tab.5 Results of the first stage operation
從第一階段DEA模型計(jì)算的結(jié)果中可得下述結(jié)論.
1) 綜合效率指的是城市街道開放空間的最大產(chǎn)出量與投入量的比值.若綜合效率值等于1，則純技術(shù)效率、規(guī)模效率也等于1，且松弛變量均為0，說明該城市街道開放空間在投入資源的配比、利用和規(guī)模聚集上都達(dá)到了最大值，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用.由表中數(shù)據(jù)結(jié)果可知二東路一段、海甸東一街、三東路和海彤路都處于投入產(chǎn)出綜合效率的前沿面上.
2) 從表中數(shù)據(jù)可知萬興路和怡心路的純技術(shù)效率為1，而綜合效率和規(guī)模效率均小于1.說明該城市街道開放空間的資源投入并未被充分有效地利用，存在資源投入過剩或浪費(fèi)等現(xiàn)象，在后期城市街道開放空間的改造中可根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)休憩設(shè)施、景觀小品和景觀綠化等投入量來提高人群活動(dòng)密度，從而對其資源的投入進(jìn)行最大限度的合理利用.
3) 表中數(shù)據(jù)還反映存在的一種類型，即綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率均小于1的情況，表明這兩條街道除了資源浪費(fèi)或投入不合理外，還存在資源配置和利用上的問題，應(yīng)對該城市街道開放空間的功能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的安排與劃分，若盲目地?cái)U(kuò)大規(guī)模，改善的效果并不良好.
4.3 第二階段SFA分析與結(jié)果討論
在此階段中借助Frontier 4.1軟件進(jìn)行SFA回歸分析，由計(jì)算結(jié)果可知γ>0.8，且通過T檢驗(yàn)，則證明拒絕不存在無效對象的原假設(shè)，運(yùn)用SFA回歸是合理的.
當(dāng)自由度為3的時(shí)候，在0.5%的顯著性水平下臨界值是7.045，由Frontier計(jì)算結(jié)果可知三個(gè)輸入指標(biāo)松弛變量的LR值均大于7.045，所以生產(chǎn)函數(shù)將采用超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，得出第二階段SFA回歸結(jié)果(見表6).
當(dāng)T值為正時(shí)說明所選取的環(huán)境變量不利于城市街道開放空間效率值的提高，會增加松弛變量的數(shù)值；反之，T值為負(fù)時(shí)，說明所選取的環(huán)境變量有利于城市街道開放空間效率值的提高，也會相應(yīng)的減少松弛變量.由表6中數(shù)據(jù)可知街道兩側(cè)營業(yè)門的數(shù)量的T值對街道占地面積的松弛變量和休憩設(shè)施數(shù)量的松弛變量都是負(fù)數(shù)，說明街道營業(yè)門店數(shù)量的增加會使得這兩個(gè)松弛變量減小，松弛變量的減小會使效率值升高，所以街道營業(yè)門店的數(shù)量對街道占地面積和休憩設(shè)施的使用率起到正向促進(jìn)的作用，但對綠地覆蓋率呈現(xiàn)抑制作用.
表6 SFA回歸結(jié)果Tab.6 SFA regression results
出入口數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口數(shù)量的T值對街道占地面積松弛變量和休憩設(shè)施數(shù)量松弛變量都為正，說明隨著出入口數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口數(shù)量的增加會使得街道占地面積的松弛變量和休憩設(shè)施數(shù)量的松弛變量都有所增加，松弛變量的增加會影響效率值的提高，也就說明出入口數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口數(shù)量對城市街道開放空間效率影響是呈抑制作用.
4.4 第三階段DEA分析與結(jié)果討論
經(jīng)過第二階段SFA回歸之后，將輸入指標(biāo)剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的影響，再次運(yùn)用DEAP 2.1進(jìn)行以投入為導(dǎo)向的BCC模型對各決策單元進(jìn)行計(jì)算，得到各街道開放空間調(diào)整后的綜合效率值、純技術(shù)效率值以及規(guī)模效率值(見表7).
表7 第三階段運(yùn)算結(jié)果Tab.7 Results of the third stage operation
由表7中數(shù)據(jù)可知在剔除隨機(jī)噪聲和環(huán)境因素之后整體變動(dòng)較大，平均綜合效率值呈明顯降低.二東路一段、海甸東一街和三東路在剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲之后依然處于綜合效率的前沿面上；海彤路的綜合效率值由原來的1變?yōu)?.908，其主要原因是規(guī)模效率值的降低，進(jìn)而影響綜合效率值，說明在剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲之后海彤路還存在在一些資源浪費(fèi)或投入不足等現(xiàn)象，有待后期改善；怡心路和萬心路的綜合效率值都有所降低，主要原因是其純技術(shù)效率由原來的1降低至現(xiàn)在的值，說明在剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲之后其內(nèi)部資源的合理分配還有可提高的余地.二東路二段在剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的影響之后綜合效率值有所提高，主要是因?yàn)榧兗夹g(shù)效率值的提高，說明環(huán)境變量對其資源和功能的合理分配有所影響；萬美街在SFA回歸之后各項(xiàng)指標(biāo)均降低，可見其有較大的改善空間.
5 提升建議
本研究運(yùn)用三階段DEA模型對城市街道開放空間的綜合效率進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲之后整體的綜合效率值呈顯著下降，在資源的合理配置與有效利用等方面都存在較大問題，需進(jìn)一步加以提升，為此提出下述幾方面的改進(jìn)建議.
1) 提高交通的可達(dá)性與有序性：完善步行交通體系和提高機(jī)動(dòng)車交通網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性都能有效提高車流和人流在街道生活中的效率，增強(qiáng)人們出行的舒適度.改善機(jī)動(dòng)車交通狀況的同時(shí)還可減少汽車尾氣的排放利于街道生態(tài)環(huán)境的保護(hù)[16].
2) 對于純技術(shù)效率比較低的街道，在滿足交通需求的前提下，可增加邊緣空間的有效利用.根據(jù)不同的門店的類型及社會需求可分段設(shè)置一些休憩設(shè)置、非機(jī)動(dòng)車停車點(diǎn)、機(jī)動(dòng)車臨時(shí)停放點(diǎn)和電動(dòng)車充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施，合理配置有效資源，達(dá)到最大綜合效率值[17](如圖4).這樣可大大減緩機(jī)動(dòng)車對行人的噪聲干擾，延續(xù)街道的文脈與記憶.
圖4 改造示意圖Fig.4 Transformation diagram
3) 對于規(guī)模效率較低的街道，除了一些過窄經(jīng)常堵車，需增加其規(guī)模的街道外，還有部分原因是對現(xiàn)有規(guī)模的嚴(yán)重浪費(fèi)所導(dǎo)致的，比如設(shè)置帶狀草坪等，這需要根據(jù)場地屬性與附件居民的需求合理安排其功能，增加其利用率[18].
4) 對于綜合效率值等于1的街道，其純技術(shù)效率和規(guī)模效率都達(dá)到了最大值，但還有改進(jìn)的空間.例如引橋下面的空間，對氣候較為炎熱的?？谑衼碇v，引橋下是一個(gè)通風(fēng)、陰涼的好去處，可放置一些健身器材和棋牌桌等休憩娛樂設(shè)施，以增加人群活動(dòng)密度[19].
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段 磊，馬 昊，林世平
(海南大學(xué)林學(xué)院，?？?570228)
2016年，國土資源部發(fā)布《關(guān)于深入推進(jìn)城鎮(zhèn)低效用地再開發(fā)的指導(dǎo)意見(試行)》，明確規(guī)定城鎮(zhèn)低效用地范圍，即經(jīng)第二次全國土地調(diào)查已確定為建設(shè)用地中的布局散亂、利用粗放、用途不合理、建筑危舊的城鎮(zhèn)存量建設(shè)用地[1].存量用地空間一般是通過低效用地的界定來確定的，這就要求城鎮(zhèn)發(fā)展必須從“發(fā)展就是規(guī)模擴(kuò)張”的舊模式步入到“存量優(yōu)化發(fā)展”的新模式，必須關(guān)注人本需求及民生設(shè)施，解決城市發(fā)展不平衡、不充分等問題.最能反映民生需求，代表一座城市的生機(jī)與活力的地方就是大大小小的城市街道開放空間，從系統(tǒng)論的角度看，城市街道開放空間是自然資源、人力資源和資本要素相互結(jié)合的復(fù)雜統(tǒng)一體[2].評價(jià)其綜合效率有利于資源的合理調(diào)控與高效利用，為城市建設(shè)提供依據(jù)，使城市朝著良性的方向發(fā)展.
1 研究方法
本研究運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法(data envelopment analysis，DEA)，通過多輸入、多輸出來計(jì)算各個(gè)決策單元的最佳效率值及相對有效性，使結(jié)果更具客觀性.三階段DEA模型可有效剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲的影響，便于研究各環(huán)境變量對城市街道開放空間綜合效率的影響機(jī)制[3]，有利于對每一條街道的本質(zhì)問題進(jìn)行深入探索，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐.
1.1 研究方法的優(yōu)點(diǎn)及可行性分析
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法是著名運(yùn)籌學(xué)家Charnes A等于1978年提出的一種效率評價(jià)方法，最初作為重要的分析工具運(yùn)用于管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等領(lǐng)域，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于物流、教育、農(nóng)業(yè)、城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)等行業(yè)的研究[2].
1) 和傳統(tǒng)的評價(jià)方法相比，DEA評價(jià)方法具有優(yōu)勢
其優(yōu)勢包括：(1) DEA評價(jià)方法不受輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)數(shù)量的影響，可由原始數(shù)據(jù)評價(jià)出決策單元的最佳效率值及相對有效性.(2) 避免了問卷方式中人為地主觀確定其權(quán)重的缺陷.DEA評價(jià)方法可根據(jù)輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)變量，從最有利于決策單元的角度進(jìn)行評價(jià)，以最優(yōu)化的方法來內(nèi)定權(quán)重[4].(3) 是一種非參數(shù)分析方法，不需要輸入函數(shù)關(guān)系式，從而避免了主觀因素的影響，使結(jié)論更具客觀性.(4) 傳統(tǒng)DEA模型未考慮不同樣本所面臨環(huán)境不同的差異，導(dǎo)致在計(jì)算之前每個(gè)樣本就存在著差異，使計(jì)算結(jié)果受到不同樣本環(huán)境因素的影響，本文采用三階段DEA評價(jià)方法在運(yùn)行第二階段可剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲的影響，使第三階段的原始數(shù)據(jù)相對于第一階段的原始數(shù)據(jù)有所修正，得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確.(5) 通過“投影原理”對各指標(biāo)的調(diào)整方向做出明確的數(shù)據(jù)化顯示，對今后工作的改進(jìn)方向有明確的指導(dǎo)意義.(6) 非盈利性不能簡單地用利潤對其進(jìn)行工作效益的評價(jià)，這種情況下運(yùn)用DEA評價(jià)方法進(jìn)行相對有效性評價(jià)，既能以自己作為參照進(jìn)行縱向比較，也可與同類型的事物進(jìn)行橫向比較.
2) DEA評價(jià)方法在本研究方案中的可行性分析
(1) DEA評價(jià)方法針對比較復(fù)雜的結(jié)果具有多輸入、多輸出適應(yīng)能力，而城市街道開放空間就是多輸入、多輸出的復(fù)雜運(yùn)行系統(tǒng)，且輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)之間相互影響，需要采取更加客觀的方式來評價(jià)其規(guī)劃設(shè)計(jì)的問題，DEA評價(jià)方法能較好地滿足這方面的硬性要求.(2) 城市街道開放空間需要從多方面多層面進(jìn)行考察，各種輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)的單位都不盡相同，而DEA評價(jià)方法無需考慮指標(biāo)量綱統(tǒng)一化問題.(3) DEA評價(jià)方法可運(yùn)用于非盈利領(lǐng)域，城市街道開放空間是非盈利性利用，因此可運(yùn)用三階段DEA模型對城市街道開放空間進(jìn)行效率相對有效性評價(jià).(4) 三階段DEA評價(jià)分析方法可剔除環(huán)境因素的影響，能夠滿足本研究需要剔除環(huán)境因素進(jìn)行分析討論的需求.
1.2 三階段DEA模型工作原理
Fried等認(rèn)為傳統(tǒng)的DEA模型沒有考慮環(huán)境因素對計(jì)算結(jié)果的影響，于是應(yīng)用Tobit模型來消除這一影響，但隨機(jī)噪聲的影響仍然沒辦法消除，后來采用SFA回歸模型有效地解決了這一問題，由此產(chǎn)生了三階段DEA模型的運(yùn)算過程，這是DEA分析方法的重要進(jìn)步[5](如圖1).
在第一階段中由輸入指標(biāo)數(shù)據(jù)和輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)得出松弛變量、綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率，但此時(shí)后三者并未消除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的影響，需采用松弛變量和環(huán)境指標(biāo)在第二階段SFA回歸模型中調(diào)整輸入指標(biāo)，最后再將調(diào)整后的輸入指標(biāo)數(shù)據(jù)與原始的輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行DEA模型運(yùn)算，得出不受環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲影響的綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率.
圖1 三階段DEA工作原理Fig.1 Three-phase DEA working principle
1.3 第一階段：運(yùn)用傳統(tǒng)的DEA模型分析初始效率值
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法發(fā)展至今針對不同問題提出了不同的運(yùn)用模型，有CCR、BCC和C2GS2等，既可選擇以投入為導(dǎo)向也可選擇以產(chǎn)出為導(dǎo)向來計(jì)算樣本的相對有效性，本研究采BCC模型的投入導(dǎo)向型進(jìn)行分析，其模型可表示為：
(1)
其中：j=1，2，3，…，n，表示決策單元，X、Y分別表示投入向量和產(chǎn)出向量.若θ=1，S+=S-=0，則決策單元DEA有效；若θ=1，S+≠0，或S-≠0，則決策單元弱DEA有效；若θ<1，則決策單元非DEA有效.其計(jì)算結(jié)果為綜合效率(TE)，TE=SE(規(guī)模效率)×PTE(純技術(shù)效率).
1.4 第二階段：利用似SFA回歸原理剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲
因本研究是以投入導(dǎo)向型進(jìn)行分析的，則本階段需對投入的松弛變量進(jìn)行似SFA回歸分析，構(gòu)造如下函數(shù)關(guān)系式：
Sni=f(Zi;βn)+vni+μni，
i=1，2，…，I；n=1，2，…，N，
(2)
[max(vni)-vni] ，
i=1，2，…，I;n=1，2，…，N，
(3)
(4)
分離隨機(jī)噪聲的公式為：
E[vni|vni+μni]=Sni-f(zi;βn)-E[μni|vni+μni].
(5)
1.5 第三階段：調(diào)整后DEA模型分析綜合效率值
運(yùn)用第二階段調(diào)整后的投入數(shù)據(jù)與原產(chǎn)出數(shù)據(jù)重新運(yùn)行BCC投入導(dǎo)向型模型，將得到剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的綜合效率值.
2 數(shù)據(jù)來源
根據(jù)交通、景觀和市民的日常需求等復(fù)雜因素，可將城市街道分為三大類：城市交通型街道、城市生活型街道和城市步行商業(yè)街.本研究的主要研究對象是城市生活型街道，選定的樣本為海口市的8條街道：二東路一段、二東路二段、海甸東一街、萬興路、三東路、萬美街、怡心路和海彤路.
對所選定的街道樣本展開調(diào)研獲取原始數(shù)據(jù)，每條街道調(diào)研時(shí)間為4天，分別為：工作日2天、周末1天和節(jié)假日1天，調(diào)研時(shí)間為每天上午的9:00-10:00，下午的17:00-18:00.
數(shù)據(jù)采集使用無人機(jī)獲取.將無人機(jī)飛至選定街道樣本段的100 m高度，鏡頭垂直向下即可拍攝150 m長度范圍內(nèi)的街道使用情況，采用攝像的方式對需要采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，每次觀測時(shí)長為10 min，將采集的視頻數(shù)據(jù)通過電腦播放處理，完成數(shù)據(jù)采集工作.
3 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建
采用三階段DEA模型評價(jià)方法對城市街道開放空間的綜合效率值進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系是研究中的一個(gè)基礎(chǔ)性工作，具體需要構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)包括三個(gè)方面，即輸入指標(biāo)、輸出指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo).輸入指標(biāo)反映決策單元各種資源的投入量，輸出指標(biāo)反映決策單元配置和利用投入資源后的主要產(chǎn)量，而環(huán)境指標(biāo)是指影響綜合效率值的外界因素[2].即使所有輸入指標(biāo)都一樣，但不同環(huán)境下的效率值不相同，即其產(chǎn)出量不會相同，這是環(huán)境變量影響的結(jié)果.所以在本研究中必須考慮環(huán)境因素對城市街道開放空間綜合效率值的影響.
3.1 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則
1) 代表性和目的性.根據(jù)具體的評價(jià)目的選取相關(guān)的具有代表性的評價(jià)指標(biāo)，舍棄一些與評價(jià)目的無關(guān)或相關(guān)性較小的評價(jià)指標(biāo).
2) 輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)應(yīng)具有最基本的因果關(guān)系.從生產(chǎn)的角度來說，其輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)應(yīng)大致滿足以下關(guān)系：X能生產(chǎn)Y，Y是由X生產(chǎn)出來的.例如在評價(jià)企業(yè)員工素質(zhì)時(shí)，員工的受教育水平、工作年限等應(yīng)該考慮在內(nèi)，但員工的性別與評價(jià)目的并無關(guān)系，故在指標(biāo)體系中無需體現(xiàn).
3) 精簡性.在滿足目的性的前提下各評價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡量精簡，與評價(jià)目的相關(guān)性較小或并無相關(guān)性的指標(biāo)不應(yīng)考慮在內(nèi).
4) DEA模型要求輸入指標(biāo)之間或產(chǎn)出指標(biāo)之間不應(yīng)有高度的相關(guān)性.雖然這種高度的相關(guān)性不會導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果，但是由于評價(jià)指標(biāo)不易太多，以目的性為前提可優(yōu)先排除存在高度相關(guān)的評價(jià)指標(biāo).
上述4項(xiàng)基本的構(gòu)建原則在評價(jià)指標(biāo)體系的選取時(shí)能夠提供較好的指導(dǎo).目的性是最根本的指導(dǎo)原則，但單純考慮目的性可能會存在太多可供選擇的指標(biāo)；精簡性則是與之協(xié)調(diào)的另一重要指標(biāo)原則；因果關(guān)系和共線性則給出了協(xié)調(diào)思路、目標(biāo)取舍的規(guī)則與方法，有助于最終指標(biāo)體系的確定[8].
3.2 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原理
城市街道開放空間具有交通功能和社會生活功能，其功能作用的發(fā)揮需要投入和產(chǎn)出.一般而言，城市街道開放空間的輸入指標(biāo)可類比為一座工廠所投入的成本，人類所產(chǎn)生的活動(dòng)可類比為該工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品，而環(huán)境指標(biāo)則可類比為影響產(chǎn)量的一些因素.
另外從“街”和“道”字型構(gòu)成解析的角度人們可以直觀地理解二者功能內(nèi)涵的差異.“街”為雙人旁構(gòu)字，可理解為以人氣為要，是滿足人行為主的；“道”以走之旁構(gòu)字，可理解為以通行為“首”，突出的是其通行能力.以此來看，“道”主要是提供車輛的通行，以暢通和速度為目標(biāo)，主要突出了街道的運(yùn)行效率.“街”則以步行為主，主要滿足周圍社區(qū)一定半徑之內(nèi)的服務(wù)需求，提供購物休閑等功能，因此生活性街道的綜合效率來源于人們對街道的使用和停留.本文從行為種類和發(fā)生地點(diǎn)兩方面入手對城市街道開放空間的綜合效率展開研究，采用跟蹤法和觀察記錄法對街道上的人流、車流、停車及休憩行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[9].
（2） 加強(qiáng)對國際科技前沿重點(diǎn)領(lǐng)域的謀劃布局。我國基礎(chǔ)研究相關(guān)資助計(jì)劃和專項(xiàng)按學(xué)科領(lǐng)域布局相對均衡，學(xué)科間差異不大，對生命科學(xué)等弱勢學(xué)科的支持力度低于其他科技強(qiáng)國（地區(qū)）[9]。建議加強(qiáng)對國際科技前沿重點(diǎn)領(lǐng)域的資助，在繼續(xù)強(qiáng)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上注重補(bǔ)短板，如加大對腦科學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)等生命科學(xué)的支持力度，夯實(shí)我國生物技術(shù)、健康醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，彌補(bǔ)我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板。
在不同地點(diǎn)人們會有不同的行為習(xí)慣.通過對?？谑羞M(jìn)行的一個(gè)月的統(tǒng)計(jì)分析表明，街道上車輛的行為種類分為走和停兩種，而人的行為種類則比較豐富，除了上下班和接送小孩上學(xué)等規(guī)律性較強(qiáng)的行為活動(dòng)外，還有很多自發(fā)性的社會活動(dòng)，比如購物、下棋、遛狗、陪孩子玩耍游戲、老人之間的談笑聊天等，而這些活動(dòng)的發(fā)生正是城市街道開放空間的承載對象，也是城市街道開放空間輸出指標(biāo)的理論依據(jù)[10].
在長期的行為觀察中發(fā)現(xiàn)街道上人流及車流的流動(dòng)及聚集主要集中在以下幾個(gè)地點(diǎn)：1) 車行道及人行道.這是最基本的必要的通行空間.2) 樹下的休憩空間.在海南炎熱的氣候環(huán)境下，人們經(jīng)常會在一些“灰色空間”比如樹下或騎樓走廊下面進(jìn)行聊天、下棋、看護(hù)小孩等一系列活動(dòng).3) 沿街座椅等休憩設(shè)施.這種休憩設(shè)施的便捷與舒適，經(jīng)常會有人在行走途中看見座椅就順勢坐下休息.由于這些因素會決定城市街道開放空間的車輛及人的行為種類及持續(xù)時(shí)長，因此可作為城市街道開放空間輸入指標(biāo)的理論依據(jù).
在觀察中還發(fā)現(xiàn)，不同的街道由于其街道交叉口數(shù)量的多少也會影響到人流和車流，而這種交叉口又分為街道與街道的交叉口和街道與小區(qū)等的出入交叉口.除此之外一些營業(yè)性較好的門店也總是引起活動(dòng)的發(fā)生，隨著越來越多的行人參與，慢慢地形成具有獨(dú)特精神文化功能的場所[11].根據(jù)街道的定義，雖然這些都不是街道的功能組成部分，但會影響到街道綜合效率值的高低，因此應(yīng)作為環(huán)境因素的理論依據(jù).
3.3 評價(jià)指標(biāo)體系的理論框架
通過現(xiàn)場的觀察記錄和行為統(tǒng)計(jì)分析，本研究從街道的空間構(gòu)成和行為主體來進(jìn)行綜合效率指標(biāo)評價(jià).行為主體是產(chǎn)生活動(dòng)的前提，而空間客體是容納活動(dòng)的必要性條件，行為主體通過產(chǎn)生活動(dòng)來激活空間客體，而空間客體通過容納活動(dòng)來吸引行為主體，活動(dòng)是行為主體和空間客體相互影響的內(nèi)在介質(zhì)[12].
根據(jù)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則及構(gòu)建原理，得出其理論框架(如圖2).在三階段DEA模型中城市街道開放空間的輸入指標(biāo)為街道占地面積、綠地覆蓋率和休憩設(shè)施的數(shù)量，而輸出指標(biāo)為通過的機(jī)動(dòng)車數(shù)量和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量、停放的機(jī)動(dòng)車數(shù)量和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量，以及街道上的人群，由因果關(guān)系確定影響街道上這些活動(dòng)的一些環(huán)境因素為街道兩邊門店的數(shù)量，以及街道兩側(cè)出入口的數(shù)量和街道與其他道路交叉口的數(shù)量.
圖2 評價(jià)指標(biāo)體系理論框架Fig.2 The theoretical framework of evaluation index system
3.4 輸出指標(biāo)體系的構(gòu)建
城市街道開放空間是一個(gè)交通空間、交往空間和消費(fèi)空間，人們在其中的出行方式有駕車、乘車、騎車和步行，而社會交往和消費(fèi)也都基本依賴于步行.所以本文將城市街道開放空間輸出變量的指標(biāo)分為通過機(jī)動(dòng)車數(shù)量、停放機(jī)動(dòng)車數(shù)量、通過非機(jī)動(dòng)車數(shù)量、停放非機(jī)動(dòng)車數(shù)量和人群分布密度五大指標(biāo)來對其進(jìn)行合理量化(見表1).
表1 DEA輸出指標(biāo)體系Tab.1 The output index system of DEA
3.5 輸入指標(biāo)體系的構(gòu)建
對城市街道開放空間本身這個(gè)空間客體來說，行為場景的人員配備數(shù)量很大程度取決于這個(gè)客體的容量即街道的占地面積.而根據(jù)輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)最基本的因果關(guān)系理論，開放空間本身的一些特征常常也能誘發(fā)一些非個(gè)體行為，從而使其成為某些固定行為模式的場所，如一顆大樹、一個(gè)石凳等.對本研究而言，綠地覆蓋率和休憩設(shè)施的數(shù)量都會嚴(yán)重影響輸出指標(biāo)中的人群分布密度[13].所以將城市街道開放空間輸入變量的指標(biāo)分為街道占地面積、綠地覆蓋率和休憩設(shè)施的數(shù)量三大指標(biāo)來對其進(jìn)行合理量化(見表2).
表2 DEA輸入指標(biāo)體系Tab.2 The input indicator system of DEA
3.6 環(huán)境指標(biāo)體系的構(gòu)建
街道的定義為旁邊有房屋的比較寬闊的道路[14].可知街道是一條線性空間，旁邊的門店與出入口等不屬于街道的范圍(如圖3)，但這些環(huán)境因素會通過影響行為活動(dòng)來影響行為主體輸出指標(biāo)的大小.本文只對正在營業(yè)的門店數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì).經(jīng)過對現(xiàn)場長時(shí)間的觀測發(fā)現(xiàn)，出入口的數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口的數(shù)量也會對各項(xiàng)輸出指標(biāo)有比較大的影響，由此將這3項(xiàng)確定為環(huán)境指標(biāo)(見表3).
圖3 城市街道開放空間研究范圍示意圖Fig.3 Schematic diagram of the research scope of urban street open spaces
表3 DEA環(huán)境指標(biāo)體系Tab.3 The environmental indicator system of DEA
4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論
4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理
考慮到節(jié)假日、休息日和工作日人們的出行頻率不同，對街道的綜合效率有不同的影響，故不能簡單地按平均數(shù)來計(jì)算各指標(biāo)的初始值，需考慮到天數(shù)占比的權(quán)重因素.
據(jù)《全國年節(jié)及紀(jì)念日放假辦法》的規(guī)定，我國全體公民放假的假日有11天.一年按365天計(jì)算則工作日為250天，休息日為104天[15].按其天數(shù)分別除以365將其進(jìn)行歸一化處理后得其天數(shù)權(quán)重：工作日為0.685，休息日為0.285，節(jié)假日為0.030.
通過對8條街道的調(diào)研，每條街道共獲取4組工作日的數(shù)據(jù)，2組休息日的數(shù)據(jù)，2組節(jié)假日的數(shù)據(jù)，然后求其平均數(shù)分別代表工作日的指標(biāo)數(shù)據(jù)、休息日的指標(biāo)數(shù)據(jù)和節(jié)假日的指標(biāo)數(shù)據(jù)，再各自與其對應(yīng)的天數(shù)權(quán)重先相乘后相加最終得到每一條街道的DEA指標(biāo)數(shù)據(jù)(見表4).
表4 DEA指標(biāo)數(shù)據(jù)Tab.4 The indicator data of DEA
4.2 第一階段DEA分析與結(jié)果討論
將預(yù)處理得到的DEA指標(biāo)數(shù)據(jù)通過DEAP 2.1軟件采用以投入為導(dǎo)向的BCC模型對各決策單元進(jìn)行分析，得到各街道開放空間的綜合效率值、純技術(shù)效率值以及規(guī)模效率值(見表5).
表5 第一階段運(yùn)算結(jié)果Tab.5 Results of the first stage operation
從第一階段DEA模型計(jì)算的結(jié)果中可得下述結(jié)論.
1) 綜合效率指的是城市街道開放空間的最大產(chǎn)出量與投入量的比值.若綜合效率值等于1，則純技術(shù)效率、規(guī)模效率也等于1，且松弛變量均為0，說明該城市街道開放空間在投入資源的配比、利用和規(guī)模聚集上都達(dá)到了最大值，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用.由表中數(shù)據(jù)結(jié)果可知二東路一段、海甸東一街、三東路和海彤路都處于投入產(chǎn)出綜合效率的前沿面上.
2) 從表中數(shù)據(jù)可知萬興路和怡心路的純技術(shù)效率為1，而綜合效率和規(guī)模效率均小于1.說明該城市街道開放空間的資源投入并未被充分有效地利用，存在資源投入過剩或浪費(fèi)等現(xiàn)象，在后期城市街道開放空間的改造中可根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)休憩設(shè)施、景觀小品和景觀綠化等投入量來提高人群活動(dòng)密度，從而對其資源的投入進(jìn)行最大限度的合理利用.
3) 表中數(shù)據(jù)還反映存在的一種類型，即綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率均小于1的情況，表明這兩條街道除了資源浪費(fèi)或投入不合理外，還存在資源配置和利用上的問題，應(yīng)對該城市街道開放空間的功能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的安排與劃分，若盲目地?cái)U(kuò)大規(guī)模，改善的效果并不良好.
4.3 第二階段SFA分析與結(jié)果討論
在此階段中借助Frontier 4.1軟件進(jìn)行SFA回歸分析，由計(jì)算結(jié)果可知γ>0.8，且通過T檢驗(yàn)，則證明拒絕不存在無效對象的原假設(shè)，運(yùn)用SFA回歸是合理的.
當(dāng)自由度為3的時(shí)候，在0.5%的顯著性水平下臨界值是7.045，由Frontier計(jì)算結(jié)果可知三個(gè)輸入指標(biāo)松弛變量的LR值均大于7.045，所以生產(chǎn)函數(shù)將采用超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，得出第二階段SFA回歸結(jié)果(見表6).
當(dāng)T值為正時(shí)說明所選取的環(huán)境變量不利于城市街道開放空間效率值的提高，會增加松弛變量的數(shù)值；反之，T值為負(fù)時(shí)，說明所選取的環(huán)境變量有利于城市街道開放空間效率值的提高，也會相應(yīng)的減少松弛變量.由表6中數(shù)據(jù)可知街道兩側(cè)營業(yè)門的數(shù)量的T值對街道占地面積的松弛變量和休憩設(shè)施數(shù)量的松弛變量都是負(fù)數(shù)，說明街道營業(yè)門店數(shù)量的增加會使得這兩個(gè)松弛變量減小，松弛變量的減小會使效率值升高，所以街道營業(yè)門店的數(shù)量對街道占地面積和休憩設(shè)施的使用率起到正向促進(jìn)的作用，但對綠地覆蓋率呈現(xiàn)抑制作用.
表6 SFA回歸結(jié)果Tab.6 SFA regression results
出入口數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口數(shù)量的T值對街道占地面積松弛變量和休憩設(shè)施數(shù)量松弛變量都為正，說明隨著出入口數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口數(shù)量的增加會使得街道占地面積的松弛變量和休憩設(shè)施數(shù)量的松弛變量都有所增加，松弛變量的增加會影響效率值的提高，也就說明出入口數(shù)量(小區(qū)、辦公樓等)和道路交叉口數(shù)量對城市街道開放空間效率影響是呈抑制作用.
4.4 第三階段DEA分析與結(jié)果討論
經(jīng)過第二階段SFA回歸之后，將輸入指標(biāo)剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的影響，再次運(yùn)用DEAP 2.1進(jìn)行以投入為導(dǎo)向的BCC模型對各決策單元進(jìn)行計(jì)算，得到各街道開放空間調(diào)整后的綜合效率值、純技術(shù)效率值以及規(guī)模效率值(見表7).
表7 第三階段運(yùn)算結(jié)果Tab.7 Results of the third stage operation
由表7中數(shù)據(jù)可知在剔除隨機(jī)噪聲和環(huán)境因素之后整體變動(dòng)較大，平均綜合效率值呈明顯降低.二東路一段、海甸東一街和三東路在剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲之后依然處于綜合效率的前沿面上；海彤路的綜合效率值由原來的1變?yōu)?.908，其主要原因是規(guī)模效率值的降低，進(jìn)而影響綜合效率值，說明在剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲之后海彤路還存在在一些資源浪費(fèi)或投入不足等現(xiàn)象，有待后期改善；怡心路和萬心路的綜合效率值都有所降低，主要原因是其純技術(shù)效率由原來的1降低至現(xiàn)在的值，說明在剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲之后其內(nèi)部資源的合理分配還有可提高的余地.二東路二段在剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲的影響之后綜合效率值有所提高，主要是因?yàn)榧兗夹g(shù)效率值的提高，說明環(huán)境變量對其資源和功能的合理分配有所影響；萬美街在SFA回歸之后各項(xiàng)指標(biāo)均降低，可見其有較大的改善空間.
5 提升建議
本研究運(yùn)用三階段DEA模型對城市街道開放空間的綜合效率進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在剔除環(huán)境變量和隨機(jī)噪聲之后整體的綜合效率值呈顯著下降，在資源的合理配置與有效利用等方面都存在較大問題，需進(jìn)一步加以提升，為此提出下述幾方面的改進(jìn)建議.
1) 提高交通的可達(dá)性與有序性：完善步行交通體系和提高機(jī)動(dòng)車交通網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性都能有效提高車流和人流在街道生活中的效率，增強(qiáng)人們出行的舒適度.改善機(jī)動(dòng)車交通狀況的同時(shí)還可減少汽車尾氣的排放利于街道生態(tài)環(huán)境的保護(hù)[16].
2) 對于純技術(shù)效率比較低的街道，在滿足交通需求的前提下，可增加邊緣空間的有效利用.根據(jù)不同的門店的類型及社會需求可分段設(shè)置一些休憩設(shè)置、非機(jī)動(dòng)車停車點(diǎn)、機(jī)動(dòng)車臨時(shí)停放點(diǎn)和電動(dòng)車充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施，合理配置有效資源，達(dá)到最大綜合效率值[17](如圖4).這樣可大大減緩機(jī)動(dòng)車對行人的噪聲干擾，延續(xù)街道的文脈與記憶.
圖4 改造示意圖Fig.4 Transformation diagram
3) 對于規(guī)模效率較低的街道，除了一些過窄經(jīng)常堵車，需增加其規(guī)模的街道外，還有部分原因是對現(xiàn)有規(guī)模的嚴(yán)重浪費(fèi)所導(dǎo)致的，比如設(shè)置帶狀草坪等，這需要根據(jù)場地屬性與附件居民的需求合理安排其功能，增加其利用率[18].
4) 對于綜合效率值等于1的街道，其純技術(shù)效率和規(guī)模效率都達(dá)到了最大值，但還有改進(jìn)的空間.例如引橋下面的空間，對氣候較為炎熱的?？谑衼碇v，引橋下是一個(gè)通風(fēng)、陰涼的好去處，可放置一些健身器材和棋牌桌等休憩娛樂設(shè)施，以增加人群活動(dòng)密度[19].
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