本发明属于地理国情监测领域，特别是涉及一种新的城市绿道综合服务能力的计算方法。
背景技术：
绿道是一种线形绿色开敞空间，通常沿着河滨、溪谷、山脊、风景道路等自然和人工廊道建立，它能连接主要的公园、自然保护区、风景名胜区、历史古迹和城乡居民居住区，具有生态、游憩、文化、审美等多种功能，是城市交通网络的重要组成部分。这充分表明，城市绿道系统为人们提供了一种新型的低碳生活方式，满足了人们向往与自然亲密接触的需求。我国当前正处于城市化高速发展的转型时期，为加强城市人居环境建设，国内部分地区积极开展绿道规划和建设工作，并取得一定成效。以武汉市为例，为建设“两型社会”，打造“绿色江城”和宜居武汉，提高城市品位和市民生活，武汉市在2012年出台了《武汉市绿道系统建设规划方案》，从此揭开了武汉城市绿道全面建设的序幕。
在绿道的研究方面，国外的研究起步较早，但主要集中在绿道规划方法、绿道实施与管理、绿道使用者体验等方面。而国内关于绿道的研究多数聚焦在概念的引进，相关研究多集中于国外理论介绍、国外案例介绍和国内绿道理论与实践三个方面。
综合分析国内外关于绿道的相关研究可以发现，研究内容从早期的绿道理念、规划设计合理性与可行性分析过渡到绿道的实施管理，再到当前比较热门的使用现状、满意度评价、规划综合评价，绿道的研究越来越重视对规划和实施效果的深入分析。然而，国内外的研究并没有发明出绿道建成投入使用后的效果和服务能力的定量分析和评价技术。这就很难反应绿道规划和建设的实际效果。因此，面对如火如荼的绿道规划和建设，有必要开发一种用于城市绿道的综合服务能力评价的模型，对城市绿道的服务效果和建设成效进行定量、客观的分析和评价。
针对国内外城市绿道研究的现状和绿道建成效果和服务能力评价的需求。本发明的目标旨在紧跟趋势潮流、面向需求，发明一种利用空间分析技术深入挖掘绿道的空间服务模式，以便对绿道的服务能力作出客观分析和定量评价的技术模型，服务于城市绿道建成效果的客观反映和评价。
技术实现要素：
针对目前城市地理国情监测领域缺乏绿道建成效果分析评价模型而无法对城市绿道的建成效果、服务能力进行客观分析、定量评价的问题，本发明的目标旨在面向需求，发明一种利用空间分析技术深入挖掘绿道的空间服务模式，以便对绿道的服务能力作出客观分析和定量评价的技术模型，服务于城市绿道建成效果的客观反映和评价。
本发明采用如下技术方案：
一种城市绿道综合服务能力分析评价的空间分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于一个绿道综合服务能力计算模型：
ai＝(2pi+2si+ti+ni+gi)×li(1)
其中，ai为第i个网格的综合服务能力值，pi为第i个网格的人口系数，si为第i个网格的居住小区面积系数，ti为第i个网格的公共交通系数，ni为第i个网格的公共服务设施系数，gi为第i个网格的政务服务设施系数，li为第i个网格的绿道服务水平系数。
该空间分析方法具体包括：
步骤1，利用规则格网将城市空间划分为n×n公里的计算空间网格单元。
步骤2，空间网格单元内评价因素的确定及其数值统计。因为城市绿道服务的基本对象是城市居民，所以评价因素的选择应以城市生活人、居住区和为人的生活提供便利服务的城市设施为主要考虑。基于这样的考虑，该方法选择人口数量(gridpn)、居住小区面积数(gridresn)、公共交通点个数(gridctn)、公共服务点个数(gridcsn)、政务服务点个数(gridgsn)为空间网格单元内绿道服务能力的评价因素。将空间网格单元与地理国情普查数据叠加，通过空间叠置分析，利用公式(4)所示的模型统计得到每个空间网格单元内的人口数量、居住小区面积数、公共交通点个数、公共服务点个数、政务服务点个数。
在公式(4)中，pn表示人口数，aresi表示居住小区的面积，pct、pcs、pgs分别代表公共交通点、公共服务点、政务服务点的位置，r表示格网单元，x∈r表示空间对象x在格网单元r之内。
步骤3，评价因素的空间分布分级。依据空间网格单元，分别根据空间网格单元内的人口数量、居住小区面积数、公共交通点个数、公共服务点个数、政务服务点个数的统计数值由小到大，对人口空间分布、居住小区空间分布、公共交通点空间分布、公共服务点空间分布、政务服务点空间分布进行分级。
步骤4，评价因素系数计算。在统计了各类因素等级分布的基础上，按照自然数顺序分别赋予各类因素的每个层级对应的权值，然后将权值归一化，得到各评价因素的系数。
步骤5，绿道服务水平系数计算。包括以下子步骤：
步骤501，绿道缓冲区设置，依据相应城市的绿道建设发展目标，为城市中不同种类的绿道设置对应的缓冲区辐射半径，建立缓冲区，得到绿道服务范围，由于不同的城市有着自身独特的绿道建设发展目标，这些目标对市民到各类绿道的可达时间范围t提出了定量的要求，定义人的平均步行速度v，则各类绿道的缓冲区辐射半径r按照公式(2)进行设置。
r＝v·t(2)
步骤502，为绿道缓冲区设置相对服务水平值，根据各类绿道的空间位置和实际使用频率差异，按照自然数顺序分别赋予各类绿道缓冲区高低相应的相对服务水平值。
步骤503，绿道实际服务水平值计算，将带有相对服务水平值的各类绿道缓冲区数据叠加，通过空间叠置分析技术，将重叠范围内的相对服务水平值进行加和，非重叠范围内的相对服务水平值保持不变，得到总服务范围下的实际服务水平值。
步骤504，绿道服务水平系数计算，将空间网格单元与带有实际服务水平值的绿道服务范围数据叠加，利用公式(3)所示的模型计算每个空间网格单元内绿道实际服务水平值的平均值，得到绿道服务水平系数。
在公式(3)中，符号r表示网格单元，gridln表示城市绿道服务水平系数，ln表示绿道实际服务水平值，n表示网格单元内的绿道实际服务水平值个数，ln∈r表示绿道实际服务水平值ln在格网单元r之内。
步骤6，绿道对空间网格单元的服务能力值计算，根据绿道综合服务能力计算模型，计算城市绿道对每个空间网格的综合服务能力值，具体是将步骤4中计算得到的评价因素系数和步骤504中计算得到的绿道服务水平系数带入公式(1)，利用公式(1)所示的模型计算每个空间网格单元的综合服务能力值。
ai＝(2pi+2si+ti+ni+gi)×li(1)
式中，ai为第i个网格的综合服务能力值，pi为第i个网格的人口系数，si为第i个网格的居住小区面积系数，ti为第i个网格的公共交通系数，ni为第i个网格的公共服务设施系数，gi为第i个网格的政务服务设施系数，li为第i个网格的绿道服务水平系数。
步骤7，城市绿道综合服务能力等级空间分布计算，根据空间网格单元的绿道综合服务能力数值强弱，把绿道对空间网格单元的服务能力划分为不同等级，得到城市绿道综合服务能力等级空间分布结果。
因此，本发明具有如下优点：利用了城市空间信息，基于空间分析的方法，提供了一种对城市绿道建成效果分析评价的技术方法。为城市绿道建成服务效果的客观分析和定量评价提供了分析计算模型，避免无法客观、
定量评价城市绿道建成后服务效果的问题。本发明方法简单、综合性和客观性强，适用于城市规划、建成绿道的服务效果的客观、综合、量化评估，为城市规划和城市发展决策提供科学数据支持。
附图说明
图1是本发明的城市绿道服务能力分析计算流程图。
具体实施方式
一、首先介绍下本发明的具体方法步骤，具体包括：
步骤1，利用规则格网将城市空间划分为n×n公里的计算空间网格单元。
步骤2，空间网格单元内评价因素的确定及其数值统计。因为城市绿道服务的基本对象是城市居民，所以评价因素的选择应以城市生活人、居住区和为人的生活提供便利服务的城市设施为主要考虑。基于这样的考虑，该方法选择人口数量(gridpn)、居住小区面积数(gridresn)、公共交通点个数(gridctn)、公共服务点个数(gridcsn)、政务服务点个数(gridgsn)为空间网格单元内绿道服务能力的评价因素。将空间网格单元与地理国情普查数据叠加，通过空间叠置分析，利用公式(4)所示的模型统计得到每个空间网格单元内的人口数量、居住小区面积数、公共交通点个数、公共服务点个数、政务服务点个数。
在公式(4)中，pn表示人口数，aresi表示居住小区的面积，pct、pcs、pgs分别代表公共交通点、公共服务点、政务服务点的位置，r表示格网单元，x∈r表示空间对象x在格网单元r之内。
步骤3，评价因素的空间分布分级。依据空间网格单元，分别根据空间网格单元内的人口数量、居住小区面积数、公共交通点个数、公共服务点个数、政务服务点个数的统计数值由小到大，对人口空间分布、居住小区空间分布、公共交通点空间分布、公共服务点空间分布、政务服务点空间分布进行分级。
步骤4，评价因素系数计算。在统计了各类因素等级分布的基础上，按照自然数顺序分别赋予各类因素的每个层级对应的权值，然后将权值归一化，得到各评价因素的系数。
步骤5，绿道服务水平系数计算。包括以下子步骤：
步骤501，绿道缓冲区设置，依据相应城市的绿道建设发展目标，为城市中不同种类的绿道设置对应的缓冲区辐射半径，建立缓冲区，得到绿道服务范围，由于不同的城市有着自身独特的绿道建设发展目标，这些目标对市民到各类绿道的可达时间范围t提出了定量的要求，定义人的平均步行速度v，则各类绿道的缓冲区辐射半径r按照公式(2)进行设置。
r＝v·t(2)
步骤502，为绿道缓冲区设置相对服务水平值，根据各类绿道的空间位置和实际使用频率差异，按照自然数顺序分别赋予各类绿道缓冲区高低相应的相对服务水平值。
步骤503，绿道实际服务水平值计算，将带有相对服务水平值的各类绿道缓冲区数据叠加，通过空间叠置分析技术，将重叠范围内的相对服务水平值进行加和，非重叠范围内的相对服务水平值保持不变，得到总服务范围下的实际服务水平值。
步骤504，绿道服务水平系数计算，将空间网格单元与带有实际服务水平值的绿道服务范围数据叠加，利用公式(3)所示的模型计算每个空间网格单元内绿道实际服务水平值的平均值，得到绿道服务水平系数。
在公式(3)中，符号r表示网格单元，gridln表示城市绿道服务水平系数，ln表示绿道实际服务水平值，n表示网格单元内的绿道实际服务水平值个数，ln∈r表示绿道实际服务水平值ln在格网单元r之内。
步骤6，绿道对空间网格单元的服务能力值计算，根据绿道综合服务能力计算模型，计算城市绿道对每个空间网格的综合服务能力值，具体是将步骤4中计算得到的评价因素系数和步骤504中计算得到的绿道服务水平系数带入公式(1)，利用公式(1)所示的模型计算每个空间网格单元的综合服务能力值。
ai＝(2pi+2si+ti+ni+gi)×li(1)
式中，ai为第i个网格的综合服务能力值，pi为第i个网格的人口系数，si为第i个网格的居住小区面积系数，ti为第i个网格的公共交通系数，ni为第i个网格的公共服务设施系数，gi为第i个网格的政务服务设施系数，li为第i个网格的绿道服务水平系数。
步骤7，城市绿道综合服务能力等级空间分布计算，根据空间网格单元的绿道综合服务能力数值强弱，把绿道对空间网格单元的服务能力划分为不同等级，得到城市绿道综合服务能力等级空间分布结果。
二、本发明的技术方案主要基于以下几点：
1.城市绿道综合服务能力分析计算模型
在实际社会生活中，影响绿道服务能力的因素多种多样，除了绿道自身的属性之外，绿道周边的服务设施配套情况、公园、景区等分布情况、公共交通的便捷程度、绿道使用者的密集程度、居住小区的分布情况等因素都共同影响着绿道的实际服务能力。因此，要客观的评价绿道的服务能力，就必须综合考虑多种因素，结合具体实验数据，这些因素包括：城市交通便捷性、绿道周边公共服务设施情况、绿道周边政务服务设施情况、城市人口分布密度、居住小区面积和绿道自身服务水平。
综合考虑上述因素，提出一种基于规则网格的绿道综合服务能力计算模型，其计算公式为公式(1)：
ai＝(2pi+2si+ti+ni+gi)×li(1)
其中，ai为第i个网格的综合服务能力值，pi为第i个网格的人口系数，si为第i个网格的居住小区面积系数，ti为第i个网格的公共交通系数，ni为第i个网格的公共服务设施系数，gi为第i个网格的政务服务设施系数，li为第i个网格的绿道服务水平系数。
2.城市绿道服务水平系数计算方法
不同的城市有着自身独特的绿道建设发展目标，这些目标对市民到各类绿道的可达时间范围t提出了定量的要求，设人的平均步行速度v为1m/s，则各类绿道的缓冲区辐射半径r可按照公式(2)进行设置。
r＝v·t(2)
依据对应的缓冲区辐射半径为各类绿道建立缓冲区，得到绿道服务范围。
根据各类绿道的空间位置和实际使用频率差异可知，在服务水平上，社区绿道优于城市绿道，城市绿道优于郊野绿道。因此，按照自然数顺序分别赋予各类绿道缓冲区高低相应的相对服务水平值，相对服务水平值越高，代表绿道的服务水平越强。
绿道缓冲区的相对服务水平值设置完毕后，将带有相对服务水平值的各类绿道缓冲区图层叠置，通过空间叠置分析技术，将重叠范围内的相对服务水平值进行加和，非重叠范围内的相对服务水平值保持不变，得到总服务范围下的实际服务水平值。
最后，将空间网格单元与带有实际服务水平值的绿道服务范围数据叠加，利用公式(3)所示的模型计算每个空间网格单元内的绿道服务水平系数。
在公式(3)中，符号r表示网格单元，gridln表示城市绿道服务水平系数，ln表示绿道实际服务水平值，n表示网格单元内的绿道实际服务水平值个数，ln∈r表示绿道实际服务水平值ln在格网单元r之内。由公式(3)可知，若单个空间网格单元内只包含一个绿道实际服务水平值，则该绿道实际服务水平值就是此网格的绿道服务水平系数；若单个空间网格单元内包含多个绿道实际服务水平值，则求多个绿道实际服务值的平均值做为此网格的绿道服务水平系数；若单个空间网格单元内不包含绿道实际服务水平值，则表明此网格不处于绿道服务范围内，其绿道服务水平系数为零。
3.空间格网单元内评价因素的确定及统计方法
由于城市绿道系统是为城市生活的人们提供一种新型的低碳生活方式，为满足城市生活的人们向往与自然亲密接触的需求而建设的，因此，绿道的服务对象主要就是城市生活的居民。基于绿道服务的这一基本对象，绿道综合服务能力评价因素的选择应以城市生活人、居住区和为人的生活提供便利服务的城市设施为主要考虑。也正是基于这一基本基础，本发明提出选择人口数量(gridpn)、居住小区面积数(gridresn)、公共交通点个数(gridctn)、公共服务点个数(gridcsn)、政务服务点个数(gridgsn)为绿道服务能力的评价因素。设符号r表示格网单元，pn表示人口数，aresi表示居住小区的面积，pct、pcs、pgs分别代表公共交通点、公共服务点、政务服务点的位置，则各评价因素的空间统计过程为首先将空间格网分别与人口分布、居住小区、公共交通站点、公共服务点、政务服务点图层叠置，并利用公式(4)所示的模型统计得到。
其中，x∈r表示空间对象x在格网单元r之内。
4.城市绿道综合服务能力定级策略
按照绿道综合服务能力计算模型，计算每个空间网格单元的综合服务能力数值，然后，按照绿道对空间单元格的服务能力强弱将空间单元格划分为i、ii、iii、iv四个等级，得到城市绿道综合服务能力等级的空间分布状态。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。