基于空間句法的北京市路網(wǎng)可達(dá)性評價(jià)

郭珂歆 戈文杰 彭媛媛 楊笑添 馬銘玥

摘要：北京市是我國機(jī)動車保有量最高的城市之一，伴隨著城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，長期出現(xiàn)了交通流量空間分布不均的問題。文章以北京市四環(huán)內(nèi)的路網(wǎng)為研究范圍，基于空間句法的軸線模型理論，采用Google Earth路網(wǎng)數(shù)據(jù)，運(yùn)用Depthmap軟件繪制路網(wǎng)軸線模型圖和計(jì)算空間分析變量值，對城市環(huán)路的整合度、連接度等相關(guān)因素進(jìn)行道路的可達(dá)度和交通流量評價(jià)，并將評價(jià)結(jié)論應(yīng)用于典型路段地區(qū)進(jìn)行分析，總結(jié)出北京城市環(huán)路的交通流量時(shí)空分布特征。結(jié)果表明：整合度高、連接度低的區(qū)域，通行順暢，景觀可達(dá)性強(qiáng);整合度低、連接高的區(qū)域，交通可達(dá)性較強(qiáng);整合度低、連接度低的區(qū)域易形成擁堵;整合度高且連接度高的區(qū)域，交通可達(dá)性較低。同時(shí)根據(jù)分析結(jié)果提出優(yōu)化方案，以期促進(jìn)交通流量空間分布問題早日解決。

關(guān)鍵詞：空間句法;Depthmap;路網(wǎng);可達(dá)性;交通流量

中圖分類號：U491.1⁺3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.047

文章編號：1673-4874（2021）01-0175-04

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，北京市機(jī)動車保有量連年快速增長，2019 年已達(dá)到590.9萬輛[1]，成為我國機(jī)動車保有量最高的城市之一。經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的交通流量空間分布不均問題也日益突出，北京的交通擁堵現(xiàn)象在20年前已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)常造成行人出行時(shí)間延長、能源浪費(fèi)、生態(tài)損害、交通事故增加等一系列伴生問題，降低了市民通過道路交通出行通勤的效率，增加了大氣污染物和溫室氣體排放，并無形中提升了城市的運(yùn)行和治理成本。因此，對交通流量進(jìn)行評價(jià)并提出優(yōu)化方案，是減緩并最終解決交通流量空間分布問題的重要工作。

城市路網(wǎng)規(guī)劃的合理性決定著城市的發(fā)展?jié)摿εc后進(jìn)動力。北京是全國中心城市、超大城市，并處于中國政治、經(jīng)濟(jì)、文化和國際交往中心地位，承載著巨大的人口壓力和交通壓力。北京市環(huán)路現(xiàn)有六環(huán)，起到穿越截流、進(jìn)出截流和內(nèi)部疏解的作用，同時(shí)從中心發(fā)散出的若干條放射路，呈“環(huán)加放射”狀，有助于滿足車輛的直達(dá)要求，減少繞行距離，促進(jìn)城市副中心的形成和各環(huán)線之間的聯(lián)系。北京市四環(huán)路全長65.3km，平均距北京市中心點(diǎn)約8km，四環(huán)內(nèi)為城市總體規(guī)劃的重點(diǎn)區(qū)域[2]。對北京四環(huán)內(nèi)的路網(wǎng)可達(dá)性和交通流量進(jìn)行評價(jià)及優(yōu)化，可以有效幫助解決北京城市交通流量空間分布不均問題，因此本文研究選擇四環(huán)內(nèi)路網(wǎng)為研究范圍。

空間句法誕生于20世紀(jì)70年代，是由英國的Hiller和Hanson等[3]人提出和完善的一門空間形態(tài)構(gòu)成分析技術(shù)，其思想基礎(chǔ)是城市空間布局對多種人類活動產(chǎn)生影響的作用[4]，被應(yīng)用于圍繞城市的多種研究中，如交通文明、土地利用等[5]。1959年，Hansen[6]提出了可達(dá)性的概念，用于表示在給定交通系統(tǒng)中，從某一位置到指定位置的便利程度。根據(jù)研究對象和條件的不同，有多種可達(dá)性評價(jià)方法[7]，而空間句法理論的應(yīng)用為交通系統(tǒng)可達(dá)性評價(jià)提供了更加便捷的方式。基于空間句法對道路進(jìn)行的分類分析，不僅可以得到城市街道的特征，而且還可以得到對城市規(guī)劃相關(guān)因素的結(jié)果，由此總結(jié)出道路交通流量的特征。

綜上，本文以北京市四環(huán)路以內(nèi)路網(wǎng)作為研究范圍，通過空間句法理論計(jì)算和評價(jià)路網(wǎng)可達(dá)性，總結(jié)交通流量時(shí)空分布特征，對城市交通系統(tǒng)優(yōu)化提出方案和建議。

1數(shù)據(jù)來源及處理

本文選擇北京市四環(huán)以內(nèi)路網(wǎng)為研究范圍，包括了人口密集區(qū)和主要的交通擁堵多發(fā)區(qū)。在這一區(qū)域的研究對解決北京市交通流量空間分布問題有代表性作用。北京市的城市道路屬于比較嚴(yán)格的對稱軸線道路，各條環(huán)路特征比較明顯，因此考慮將市內(nèi)街道網(wǎng)進(jìn)行分類提取繪制。

本文以Google Earth路網(wǎng)數(shù)據(jù)為主要依據(jù)建立空間句法模型。路網(wǎng)數(shù)據(jù)的生成首先利用Google Earth提取繪制出北京市四環(huán)以內(nèi)主要交通路網(wǎng)，而后將路網(wǎng)抽象成軸線地圖，刪除細(xì)小彎曲道路，將部分同屬于一條道路的折型道路變曲為直，進(jìn)而在CAD中采用提取道路中心線的方式，獲得研究區(qū)的路網(wǎng)軸線模型圖（見圖1）。此外，為了獲取高峰期路網(wǎng)交通流量狀況，本文利用北京交通APP的凱立德路況簡圖作為空間句法模型所得結(jié)果對比對象。

2研究方法

2.1空間句法理論與應(yīng)用

空間句法理論認(rèn)為空間物體和自由空間共同組成城市系統(tǒng)，城市形態(tài)的基本特征則由空間分割來提取。當(dāng)城市系統(tǒng)中建筑較為密集時(shí)，一般采用軸線地圖法對空間進(jìn)行分割[5]。在上述理論下，本文采用Depthmap10軟件對路網(wǎng)軸線模型圖進(jìn)行分析計(jì)算。Depthmap10是倫敦大學(xué)開發(fā)的空間句法分析軟件，主要針對空間句法的軸線地圖法分析道路網(wǎng)絡(luò)以及在此基礎(chǔ)上附加空間的結(jié)構(gòu)特性[8]。軟件運(yùn)行規(guī)則可以簡單概括為：用直線概括空間，將空間轉(zhuǎn)譯為由直線構(gòu)成系統(tǒng)的“軸線”模型和“線段”模型。本研究選取“軸線”模型作為研究方法，對北京市道路進(jìn)行連接度和整合度評價(jià)。

2.2軸線模型相關(guān)變量分析

軸線模型的基本變量有連接度、控制值、深度值、整合度、可理解度等，本文以整合度和連接度作為評價(jià)指標(biāo)，分析道路流量特征。整合度是空間句法理論中重要概念之一，是代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)與整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的關(guān)聯(lián)程度。本文將繪制出研究區(qū)域的道路軸線模數(shù)導(dǎo)入depthmap10軟件中，通過各節(jié)點(diǎn)處理函數(shù)計(jì)算得出各軸線的整合度值，然后將所有軸線的整合度數(shù)值加在一起，得到一個(gè)加總的值，并按整合度值的不同，從大到?。ㄓ脧募t-黃-綠，最后到藍(lán)的顏色）序列表示。即偏暖色為高數(shù)值，反之則為低數(shù)值。

連接度表示系統(tǒng)中與該個(gè)單元空間相交的其他單元空間的數(shù)目。本文依同理將繪制出研究區(qū)域的道路軸線模數(shù)導(dǎo)入depthmap10軟件中，通過統(tǒng)計(jì)與各段道路單元直接相連的其他道路單元數(shù)量，得到連接度值，同樣將數(shù)值等差排序，數(shù)值由低到高分別對應(yīng)不同顏色（藍(lán)-黃-紅，冷色向暖色過度）。

3研究結(jié)果

3.1整合度分析

根據(jù)整合度值分析得出：各條環(huán)路整合度均符合空間句法原理，整合度值較高的道路基本集中在海淀區(qū)和朝陽區(qū)。其中整合度數(shù)值最高的是長安街，該區(qū)域是整個(gè)系統(tǒng)中拓?fù)淇臻g較高的區(qū)域，是城市經(jīng)濟(jì)、文化最集中的地方，人流所使用的可能性最大，從空間句法原理分析該區(qū)域是整合度的核心區(qū)域。

3.2連接度分析

連接度表示與指定道路相交的其他道路的總數(shù)。根據(jù)空間句法原理，連接度數(shù)值越高，則表示其空間滲透性越好。

北京市路網(wǎng)的連接度呈現(xiàn)“內(nèi)圈高外圈低”的特征，越靠近中心城區(qū)，路網(wǎng)連接度越高，空間滲透性更好，交通可達(dá)性更高。如蓮花池西路作為京西快速通道，連接度高，出入口較多，車輛交會較為便利。上下六車道，可達(dá)性高，交通順暢。

3.3可達(dá)性分析

通過整合度的分析可知，空間整合度與可達(dá)性息息相關(guān)。一般來說，整合度越高的道路可達(dá)性越好，但對于北京這個(gè)具有特殊旅游資源的城市來說，并非整合度越高，可達(dá)性越好。要根據(jù)對道路的利用需求來判斷，將道路可達(dá)性分為交通可達(dá)性以及觀賞可達(dá)性。道路的可達(dá)性、整合度和交通狀況特征見表1。

如位于石景山區(qū)的西五環(huán)中段，全段整合度較高，周邊多為公園景區(qū)，景觀可達(dá)性較好;而位于朝陽區(qū)的東四環(huán)中路，全段整合度較高，但靠近北京東站和四惠長途客運(yùn)站以及遠(yuǎn)洋國際中心等，車流量較大，且四惠橋?yàn)閾矶侣范巍?/p>

3.4空間句法模型的交通流量分析

根據(jù)道路整合度和道路連接度，對各條道路進(jìn)行評價(jià)，將連接度和整合度整體處于中上水平的道路用“+”標(biāo)示，整體處于中下水平的，用“-”標(biāo)示，“+-”則表示部分路段處于中上水平。詳見道路連接度和整合度評價(jià)表（見表2）。

本文將空間句法得出的道路整合度和連接度特征與從北京交通APP上得到的早晚高峰時(shí)段的凱立德路況簡圖進(jìn)行比對驗(yàn)證，得出以下結(jié)論：

（1）整合度高且連接度低的區(qū)域，景觀可達(dá)性強(qiáng)，通行較為順暢。如位于東城區(qū)的南二環(huán)路，位于公園景點(diǎn)密集區(qū)，整合度高，早晚高峰時(shí)段也呈現(xiàn)通暢態(tài)勢。

（2）整合度低且連接度高的區(qū)域，周邊道路體系豐富，交通可達(dá)性較強(qiáng)。如西三環(huán)中路，位于中央電視塔及玉淵潭公園周邊，連接度高，出入口分布合理，及時(shí)分流車流量，早晚高峰時(shí)期呈現(xiàn)通暢態(tài)勢。

（3）整合度低且連接度低的區(qū)域，日常車流量相對不大，但不能及時(shí)疏導(dǎo)車流，導(dǎo)致?lián)矶?。如豐臺區(qū)的南三環(huán)東路，其中分鐘寺橋位于東三環(huán)和南三環(huán)交界處，是京津塘高速起始點(diǎn)，連接度較低，出口設(shè)置不盡合理，導(dǎo)致成為南三環(huán)著名堵點(diǎn)。

（4）整合度高且連接度高的區(qū)域，日常車流量大，車輛交匯頻繁，交通可達(dá)性較低。如東二環(huán)路位于中心城區(qū)，道路整合度高，周邊為銀河SOHO、悠唐購物中心等人口密集場所，早晚高峰時(shí)期道路擁堵，特別是與其他道路交匯時(shí)呈現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶聭B(tài)勢。

4結(jié)語

通過空間句法的路網(wǎng)流量分析，我們針對北京市交通路網(wǎng)存在的問題提出以下幾個(gè)方面建議：

（1）老城區(qū)內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)老舊，車道數(shù)少、道路狹窄，已不能承受當(dāng)今交通流量的飛速增長。建議加強(qiáng)老城區(qū)改善并實(shí)施必要的交通管制。

（2）借助浪費(fèi)性通勤理論分析，得知北京市朝陽區(qū)、海淀區(qū)的通勤壓力較大。建議規(guī)劃建設(shè)城市外圍中心區(qū)，緩解城市內(nèi)部的通行壓力。

（3）北京市的環(huán)路建設(shè)大多是封閉、連續(xù)的多車道快速干道，由高架橋和立交橋交替連接構(gòu)成，形成較為明顯的同心圓特征。封閉的快速路缺乏和其他交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，成為城市交通獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，不利于城市交通整體建設(shè)。建議環(huán)路不該封閉，解開“不完美”的同心圓，將其與城市融為一體，提高城市的透氣性。

本文以北京市四環(huán)內(nèi)的路網(wǎng)為研究范圍，基于空間句法的軸線模型理論，采用高德路網(wǎng)數(shù)據(jù)，運(yùn)用Depthmap軟件建立路網(wǎng)軸線模型和計(jì)算空間分析變量值，對北京市環(huán)路流量進(jìn)行初步評價(jià)并結(jié)合浪費(fèi)通勤理論進(jìn)行優(yōu)化研究，提出一些優(yōu)化建議，以此緩解交通壓力，使北京市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更具合理性和完整性。

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