城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度研究：以臺州市為例

鄒永誠, 呂一帆, 金宏意, 李志一

(臺州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院有限公司, 臺州 318000)

0 引言

城市是社會經(jīng)濟發(fā)展的空間載體,隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展,人們生活需求越來越高,生活方式發(fā)生重大變化的同時,傳統(tǒng)的城市建設和發(fā)展理念將受到巨大沖擊,因此,“十四五”規(guī)劃綱要提出了新型城市建設的宜居、創(chuàng)新、綠色、智慧、韌性、人文六大發(fā)展理念. 我國以雄安新區(qū)為代表的創(chuàng)新發(fā)展區(qū),圍繞新發(fā)展理念,在生態(tài)環(huán)境建設、基礎設施建設等方面成為高質量發(fā)展的標桿和現(xiàn)代化建設領跑者[1]. 建設新型城市可讓新一代信息、網(wǎng)絡和人工智能技術廣泛應用于人們的生活和工作中,整合城市大數(shù)據(jù)資源,促進城市高效運轉.

《“十四五”全國城市基礎設施建設規(guī)劃》[2]中指出,城市基礎設施是新型城市建設正常運轉和健康發(fā)展的基礎和保障. 交通基礎設施建設是城市基礎設施中做的重要一環(huán),需要將傳統(tǒng)設施和新型設施建設融合起來,建立統(tǒng)一開放的基礎設施領域和競爭有序的市場體系[3]. 從城市交通基礎設施視角探究新型城市發(fā)展成為了研究重點方向. Alfaro等[4]研究表明,新型公共交通基礎設施的建設對于緩解城市發(fā)展過程中的財政壓力有著重要意義;Rahimi-Golkhandan等[5]研究得到,交通基礎設施的多樣性發(fā)展有助于增強互補性,提高城市的韌性.

在我國新型城市建設,面臨著交通基礎設施建設落后、新舊設施建設融合速度緩慢、城市交通功能與新一代信息、互聯(lián)網(wǎng)等技術融合困難等問題. 因此,對城市發(fā)展效果進行評價,對推進新型城市的建設具有重要的現(xiàn)實意義. Cohen等[6]以綠色生態(tài)、創(chuàng)新城市和電子政務為評價指標,綜合評估了全球各個國家(地區(qū))的城市建設水平,為各國家(地區(qū))的智慧城市建設提供了模板;肖周燕等[7]通過構建人口、經(jīng)濟與環(huán)境的耦合協(xié)調度模型對中國三大主要城市群的發(fā)展質量進行評價,研究表明,城市群發(fā)展的過程中受空間效應影響,本地政府與市場機制調控的影響程度也不同;王啟飛[8]以北京市為例,基于“PSR”模型構建了城市韌性評價指標體系,采用CRITIC賦權法和綜合指數(shù)法構建了城市韌性度評價模型,結果表明,通過對城市韌性時序演化趨勢的分析,可找到城市發(fā)展的薄弱點;潘鍶煒等[9]通過構建基于熵權法結合TOPSIS評價方法的城市綠色交通評價體系,對武漢市的綠色交通發(fā)展水平進行了評價分析,結果表明武漢市綠色交通的建設成效顯著,模型的評價結果客觀科學準確.

因此,本文綜合6個新型城市建設的指標,提出了基于可拓云模型的城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價方法,研究結果可為相關部門掌握城市發(fā)展進程提供一定參考.

1 新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標體系

1.1 協(xié)調度評價指標體系構建

本文構建的城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標體系基于“十四五”規(guī)劃綱要中為順應城市發(fā)展新理念新趨勢提到的“宜居、創(chuàng)新、智慧、綠色、人文、韌性”六大新型城市建設理念,基于此,最終得到6個方面共20個評價指標.

圖1 城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標體系

1.2 協(xié)調度等級劃分標準確定

為了更好地開展城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度等級評估,確定城市發(fā)展協(xié)調度,首先要將發(fā)展協(xié)調度評價指標的狀態(tài)進行評判. 因此,本文綜合參考《城市綜合交通體系規(guī)劃標準》(GB/T 51328—2018)[10]中的規(guī)定以及《“十四五”新型城鎮(zhèn)化實施方案》中對于新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求,將交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調評價指標的協(xié)調度等級均劃分為Ⅰ～Ⅴ級5個等級,并根據(jù)協(xié)調度等級提出相應應對策略,如表1所示.

表1 城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度等級劃分及表述

在20個新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標的協(xié)調度等級劃分中,對于可定量分析的指標參考相關論文及規(guī)范對具體數(shù)值進行劃分,對于無法定量分析的指標依據(jù)評分制進行劃分. 具體劃分如表2所示.

表2 城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度等級界限劃分

2 城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價模型構建

本文提出了可拓云模型融合層次分析法(The analytic hierarchy process,AHP)賦權的城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價方法,利用AHP賦權法對協(xié)調度指標權重進行賦權,并運用可拓云模型進行運算,最終得到本文協(xié)調度評價的結果,模型的具體運行流程如圖2所示.

圖2 模型運行具體流程

2.1 基于AHP法的指標權重量化

本文使用AHP對城市交通基礎設施支持新型城市發(fā)展的協(xié)調度評價指標進行賦權,確定評價指標的指標權重. 通過對協(xié)調度的各級評價指標進行兩兩對比,可建立判斷矩陣A=(aij)n×n.采用和積法計算判斷矩陣A的特征向量W,通過一致性檢驗后的特征向量W即為本文各指標特征的主觀權重.具體計算步驟如下：

1)將判斷矩陣A按列求和,按列歸一化后得到矩陣Z.

(1)

2)將矩陣Z按行求和后計算得出平均值即為特征向量Wij.

(2)

3)計算判斷矩陣A的最大特征值λmax.

(3)

4)一致性檢驗.

CI=(λmax-m)/(m-1)

(4)

CR=CI/RI

(5)

式中,CI為一致性指標;RI為平均隨機一致性指標,通過查表可得其值;CR為一致性比率,若CR<0.1,則通過一致性檢驗.

2.2 可拓云模型構建

1)可拓云模型的基本形式

可拓云模型是將云模型的特征向量(Ex,En,He)替代物元可拓理論中的事物特征值F,以達到解決評價過程中各因素隨機性與模糊性的目的,其可表示為

(8)

式中,R為新型城市發(fā)展協(xié)調度評價等級;N為待評價的城市;Fi為協(xié)調度評價指標;(Exi,Eni,Hei)是對評價指標Fi的正態(tài)云描述.

2)協(xié)調度評價指標的協(xié)調度等級云參數(shù)劃分

由于協(xié)調度評價指標在劃分協(xié)調度等級的界限時存在一定的模糊性,因此可將評價指標帶入可拓云模型中,利用可拓云模型的隨機性和模糊性,將協(xié)調度等級劃分界限模糊化,即將各新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標的協(xié)調度等級界限視作1個雙約束區(qū)間[Omin,Omax],通過正態(tài)云參數(shù)的計算公式,可將新型城市發(fā)展各協(xié)調度評價指標劃分的協(xié)調度等級界限轉換為云模型的3個特征值,云參數(shù)計算過程如下：

Ex=(Omin+Omax)/2

(7)

En=(Omax-Omin)/6

(8)

He=s

(9)

式中,Omin、Omax分別為等級劃分區(qū)間的最小界限和最大界限;s為常數(shù),其值由實際情況及協(xié)調度評價指標的隨機性和模糊性綜合決定,本文按s=1/10En進行取值.

將表2中的各協(xié)調度評價指標所劃分的協(xié)調度等級界限帶入式(7)～(9),可得到各評估指標的云模型參數(shù)Ex、En、He,并將3類特征參數(shù)根據(jù)表2重新構建城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標等級界限云模型參數(shù)劃分,如表3所示.

表3 城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標等級界限云參數(shù)劃分

最后,將表3的云模型參數(shù)輸入MATLAB中模擬后生成新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標I1～I17的等級界限劃分云圖. 由于篇幅有限,僅給出I1的標準云圖,如圖3所示.

圖3 公交乘客滿意度I1評價云圖

3)新型城市發(fā)展協(xié)調度評價等級確定

本文的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價等級是通過matlab軟件計算可拓云的云隸屬度y后構建其隸屬度矩陣Y,通過隸屬度矩陣與權重向量K相乘得到綜合評價向量B后通過加權平均方法得到的綜合評估分數(shù)r確定.

(10)

式中,ykl代表新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標Fk與協(xié)調度評價等級l之間的隸屬度,其中k=1,2,3…,m,m為協(xié)調度評價指標數(shù);l=1,2,3,4,5,對應5種協(xié)調度評價等級.

B=K·Y

(11)

綜合評價向量B由元素bl組成,運用加權平均方法可得協(xié)調度評價指標的綜合評估分數(shù)γ：

(12)

式中,hl為新型城市發(fā)展協(xié)調度評價等級l的賦分值,本文對Ⅰ～Ⅴ級協(xié)調度等級分別賦分為1～5分,各協(xié)調度等級的分值為整數(shù).

基于式(12)得到的綜合評估分數(shù)γ,可得到協(xié)調度等級的評判依據(jù),γ的數(shù)值越接近哪個分數(shù),就將其評判為對應的協(xié)調度等級.但由于受E′n的隨機性影響,每次的計算結果可能會不同,因此可通過多次計算取平均值的方式減小隨機性帶來的誤差,多次計算后可得

(13)

(14)

式中,Exr為多次計算后的最終評估分數(shù);Enr為標準差;t為計算總次數(shù);rd(x)為第d次計算得到的綜合評估分數(shù).

多次計算后的最終評估分數(shù)可代表新型城市發(fā)展的協(xié)調度評價等級,而標準差則代表了評估結果的離散性,標準差越大,離散性越高,因此本文將置信度μ定義為

μ=Exr/Enr

(15)

由式(15)計算得出的置信度μ可知,μ的值越小,可信度越高,評估結果越可靠.一般來說,μ<0.05時,定義為最終評估結果可靠.

3 實例應用與發(fā)展對策分析

3.1 臺州市概況

臺州市是浙江沿海區(qū)域性中心城市和現(xiàn)代化港口城市,市內山地占比68.6%,地形走勢為西高東低,各區(qū)縣間被群山相隔,是典型的組團型城市,因此更為重視市內各區(qū)間的交通聯(lián)系. 截至2022年底,臺州市全市建成區(qū)路網(wǎng)密度已達到7.34 km/km2、臺州市公路總里程已達13 297.872 km,各區(qū)縣公路建設情況較好. 為支持新型城市發(fā)展,浙江省和臺州市先后印發(fā)了《浙江省新型基礎設施建設三年行動計劃(2020—2022年)》和《臺州市推進新型基礎設施建設行動方案(2020—2022年)》.

在數(shù)字經(jīng)濟方面,2022年,臺州數(shù)字經(jīng)濟核心產業(yè)固定資產投資增幅達42.4%,高于全部固定資產投資增速35.9個百分點;在公共交通方面,臺州市的機動化公交分擔率已達到29.2%,全方式公交分擔率達到12.2%,城鄉(xiāng)道路客運車輛公交化達到100%,并以城市公共交通滿意度的97.4%居全省第1.

3.2 協(xié)調度評價指標實際參數(shù)及評分確定

本文以臺州市城市發(fā)展的協(xié)調度等級評價結果為例,對本文的協(xié)調度評價方法進行案例應用與分析. 本文數(shù)據(jù)源自臺州市相關部門,通過對臺州市城市發(fā)展現(xiàn)狀參數(shù)的收集,可得到各指標的相關內容,通過咨詢5名行業(yè)內專家并參考《城市道路交通管理評價指標體系》(2019版)和相關規(guī)范對定性指標進行評分,可得到20個協(xié)調度評價指標的實測值與評分值,如表4所示.

表4 城市交通基礎設施支持新型城市發(fā)展的協(xié)調度評價指標實測值與評分值

3.3 指標權重確定

將6個Ⅰ級指標按照對新型城市發(fā)展的重要程度進行排序,可表示為：H1=H5>H6>H4>H2=H3,運用AHP可確定各協(xié)調度評價指標的指標權重,如表5所示.

表5 協(xié)調度評價指標權重表

3.4 協(xié)調度等級確定

在確定本文新型城市發(fā)展協(xié)調度評價指標的權重后,輸入MATLAB軟件實現(xiàn)各個指標的云隸屬度y計算,并通過模擬獲得各協(xié)調度評價指標的隸屬度評價云圖,如圖4所示.為了減少由于模型隨機性和模糊性的影響,本文采用進行1 000次計算取平均值的方式,最終得到1個20×5的云隸屬度矩陣Y,見式(16)

(16)

在計算得到二級協(xié)調度評價指標的云隸屬度矩陣Y后,將各協(xié)調度評價指標的權重向量k={0.102 7,0.055 5,0.032,0.102 7,0.010 6,0.019 2,0.034 8,0.025 8,0258,0.012 9,0.010 4,0.017 4,0.029 9,0.050 3,0.073 2,0.073 2,0.146 5,0.059,0.059,0.059}與隸屬度矩陣相乘,可得到臺州市城市發(fā)展協(xié)調度等級的綜合云隸屬度

D=(1.84×10-8,3.01×10-18,0.001,
0.291 1,0.099 1)

(17)

由上述的城市發(fā)展協(xié)調度等級綜合評估結果來看,取云隸屬度最高的值作為最終的城市發(fā)展協(xié)調度等級,可知臺州市城市發(fā)展的綜合協(xié)調度等級為Ⅳ級良好協(xié)調,說明臺州市城市交通基礎設施與城市發(fā)展可達到良好協(xié)調,城市發(fā)展質量為中高水平,臺州市應該在保持新型城市建設進程的同時針對交通基礎設施建設中較為薄弱的點如公共交通便捷性、數(shù)字化水平、智慧設施建設等進行提升,使交通基礎設施能更好的支持新型城市的建設.計算得到本次臺州市城市發(fā)展協(xié)調度評價的置信度μ為0.002 6<0.05,表明本文城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價模型構建離散度較低,結果具有可信度.

3.5 城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展對策分析

基于上述模型對臺州市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展的綜合協(xié)調度評價,著重對臺州交通基礎設施中公共交通便捷性、數(shù)字化水平、智慧設施建設和交通風險4個方面提出發(fā)展對策建議.

3.5.1 在公共交通便捷性

目前臺州市市域鐵路S1線已通車,但并未在臺州市中心城區(qū)布設站點,常規(guī)公交站點銜接也未完善,導致軌道交通利用率低下. 為此,應加強軌道交通站點周邊的公交站點銜接和公交300 m覆蓋率,以此提升公共交通便捷性.

3.5.2 在數(shù)字化水平

臺州市目前存在各部門間數(shù)據(jù)通用和共享程度較低,也缺少統(tǒng)一標準. 因此需要推動城市數(shù)字化轉型升級,使交通基礎設施與其他設施進行數(shù)據(jù)互通,并建立聯(lián)合多部門、多領域的信息資源共享平臺,建立全面信息化系統(tǒng).

3.5.3 在智慧設施建設

臺州市目前正處于車路協(xié)同、公交優(yōu)先和智慧平臺的建設階段,開展重點區(qū)域試點,從“車看燈”轉變?yōu)椤盁艨窜嚒?做到精準治堵,使交通管理更有序.

3.5.4 在交通風險方面

臺州市城市交通基礎設施目前仍存在停車困境,尤其是老舊小區(qū)內的停車難、停車秩序問題,停車秩序混亂導致車輛通行風險增加,因此應不斷增加停車資源供給,同時也要勞把停車管理,在配置合理停車資源的同時減少交通風險.

4 結束語

本文以城市交通基礎設施為角度,提出了基于可拓云模型的城市交通基礎設施支持的新型城市發(fā)展協(xié)調度評價模型,該方法兼顧了協(xié)調度評價指標中的模糊性與隨機性,從新型城市建設的6個方面制定了20類指標,以臺州市為例,對其城市交通基礎設施支持新型城市發(fā)展的協(xié)調度進行了分析,最后,針對臺州城市交通基礎設施建設的薄弱方面提出了相應建議. 研究結果可為相關部門掌握城市發(fā)展進程提供一定參考.