1.本发明涉及城市规划技术领域，具体涉及一种基于城市交通层级其耦合关系的城市道路规划方法。
背景技术：
2.不同的交通方式有各自不同的速度，人群在不同的速度层级范围，会选用不同的交通工具出行，因此出行距离是决定采用何种交通方式出行的重要因素之一。城市空间不断向外扩张，用地开发量不断增加，行人、非机动车和机动车的出行需求不断增长，有可能超过道路的最大容载量，需要及时对已经建设完成的道路交通设施、待开发的建设用地性质和规模进行优化和完善，塑造一个良好的出行环境和宜人的生活环境。
技术实现要素：
3.有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种基于城市交通层级其耦合关系的城市道路规划方法，能够对城市内的道路交通设施、待开发的建设用地性质和规模进行优化完善，提高出行效率。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种基于城市交通层级其耦合关系的城市道路规划方法，包括有步骤一，获取包括城市内所有小区和所有道路的规划地图，依据设定的途径交叉口数量，在规划地图上分别生成每个小区内居民用于步行出行的低速区域、用于使用非机动车出行的中速区域和用于使用机动车出行的高速区域；
6.步骤二，获取小区不同出口处的低速流量、中速流量和高速流量，获取在交叉口处的分流比，依据分流比计算出不同道路上的理论高速流量、理论中速流量和理论低速流量；
7.步骤三，依次叠加所有小区的高速区域、中速区域和低速区域，将道路上包含的理论高速流量、理论中速流量和理论低速流量进行叠加，获得不同道路上的理论总低速流量、理论总中速流量和理论总高速流量，判断理论总低速流量、理论总中速流量和理论总高速流量是否超过设定的低速阀值、中速阀值和高速阀值，以判断给定的道路网络供给是否满装现有的交通需求量。
8.进一步的，所述低速区域的生成方法：设定低速区域途经交叉口的次数，获取与小区出口直接连通的若干道路并定义为第零低速道路，获取第零低速道路上经历第一个交叉口后的道路并定义为第一低速道路，经历n个交叉口后的道路定义为第n低速道路，所述所有低速道路包含的区域定义为该小区的低速区域。
9.进一步的，所述中速区域和高速区域的生成方法与低速区域的生成方法相同，分别生成该小区的若干第n中速道路和若干第n高速道路；
10.所述高速区域途径的交叉口次数大于中速区域途径的交叉口次数，中速区域途径的交叉口次数大于低速区域途径的交叉口次数。
11.进一步的，所述每条第n低速道路、第n中速道路和第n高速道路均对应有相应的第
n低速衰减值、第n中速衰减值和第n高速衰减值，所述第n低速衰减值用于表示进入第n低速道路后，低速流量的缩减情况，第n中速衰减值和第n高速衰减值的原理与第n低速衰减值相同。
12.进一步的，所述规划地图内包含的整体区域定义为城市内所有小区的高速区域。
13.进一步的，包括有获取小区出口之前固定时间段内的出口历史监控数据，估算出小区居民在不同第零低速道路、第零中速道路和第零高速道路上分别对应的低速流量、中速流量和高速流量；
14.获取交叉口之前固定时间段内的路口历史监控数据，以获取交叉口处每条第n低速道路、第n中速道路和第n高速道路相对于其对应的第n+1低速道路、第n+1中速道路和第n+1高速道路的低速分流值、中速分流值和高速分流值，与所述交叉口连通的每一条道路均对应有一组分流值。
15.进一步的，所述第n低速/中速/高速道路的预估流量值的计算公式为：第n低速/中速/高速道路上对应的预估低速/中速/高速流量＝(
…
((低速/中速/高速流量
×
第零低速/中速/高速衰减值
×
第一低速/中速/高速分流比)
×
第一低速/中速/高速衰减值
×
第二低速/中速/高速分流比)
…×
第n-1低速/中速/高速衰减值
×
第n低速/中速/高速分流比)；(n》＝1)。
16.进一步的，获取规划地图上所有道路的高速道数量、中速道宽度和低速道宽度，依据上述数据估算出该道路的最大高速流量、最大中速流量和最大低速流量，将最大高速流量、最大中速流量和最大低速流量设定为该道路的高速阀值、中速阀值和低速阀值。
17.进一步的，所述规划地图上增设有还未开发的规划区域，自动生成该规划区域的低速区域、中速区域和高速区域，依据低速区域、中速区域和高速区域不同道路上的最大低速流量、最大中速流量和最大高速流量反向计算出未开发区域出入口处的规划最大低速流量、规划最大中速流量和规划最大高速流量，便于规划阶段优化未开发区域的用地性质及规模等。
18.进一步的，所述开发区的规划低速/中速/高速流量的计算公式为：规划低速/中速/高速流量＝(
…
((第n最大低速/中速/高速流量-理论总低速/中速/高速流量)
÷
第n-1低速/中速/高速衰减值
÷
第n低速/中速/高速分流比)
…÷
第零低速/中速/高速衰减值
÷
第一低速/中速/高速分流比)。
19.本发明具有的优点和积极效果是：
20.通过在规划地图上分别生成不同小区内居民用于步行出行的低速区域、用于使用非机动车出行的中速区域和用于使用机动车出行的高速区域，并分别计算出小区居民在不同区域内的理论高速流量、理论中速流量和理论低速流量，再依次叠加所有小区的高速区域、中速区域和低速区域，将道路上对应的所有理论高速流量、理论中速流量和理论低速流量进行叠加，进而获得城市道路的理论总低速流量、理论总中速流量和理论总高速流量，并判断道路的理论总低速流量、理论总中速流量和理论总高速流量是否超过道路的实际承载量。若超过实际承载量，则表明从交通设施角度出发需要对该道路红线宽度及断面型式进行优化改造，增加平行通道数量；从用地规划角度出发，可通过调整用地性质及规模降低道路沿线未开发区域的交通需求量。若低于实际承载量，可调整道路横断面布置(考虑增设道路绿化带或慢行空间)，提高沿线地块开发量，进而使土地及基础设施投资开发效益最大
化。本发明能够通过对城市内的道路交通设施及用地规划进行优化调整，提高出行效率。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.本发明提供一种基于城市交通层级其耦合关系的城市道路规划方法，包括有获取城市的规划地图，规划地图上包括有小区分布数据和道路分布数据。依据出小区后途径的交叉口数量，在每个小区的外侧分别划分出用于步行出行的低速区域、用于使用非机动车出行的中速区域和用于使用机动车出行的高速区域。优选的，规划地图内包含的整体区域定义为城市内所有小区的高速区域，因为机动车可在城市内任意出行。
24.不同的速度区域包括有不同数量的交叉口。以低速区域为例：设定低速区域经历五次交叉口。获取与小区出口直接连通的若干条道路，将与小区出口连通的若干条道路均设定为第零低速道路，第零低速道路远离小区的一端出现交叉路口，将所有与第零低速道路交叉的道路定义为第一低速道路，使用同样的方法获取第二低速道路、第三低速道路、第四低速道路和第五低速道路。将第零低速道路到第五低速道路整体覆盖的区域定义为该小区的低速区域。小区内居民在小区对应的低速区域内活动时，通常选用步行的方式活动。
25.中速区域和高速区域的生成方法与低速区域的生成方法相同，高速区域途径的交叉口的次数大于中速区域的交叉口次数，中速区域的途径的交叉口次数大于低速区域途径的交叉口次数。通常中速区域的交叉口数量为十到二十个，实际的数量依据小区周围道路交叉口密度作相应的调整。
26.使用相同的方法划分出小区的中速区域，并将对应的道路定义为第零中速道路、第一中速道路
…
第n中速道路。小区内居民在小区对应的中速区域内活动时，通常选用非机动车进行移动。将整个城市定义为小区高速区域时，使用相同的方法定义该小区第零高速道路、第一高速道路
…
第n高速道路。小区内居民在小区对应的高速区域内活动时，通常选用机动车进行出行。
27.距离小区越远(经过的交叉口次数越多)，该小区的人流量就会越低，因此每个小区对应的第n低速/中速/高速道路均对应有相应的第n低速/中速/高速衰减值，第n低速衰减值用于表示进入第n低速道路后，低速流量的缩减情况，第n中速衰减值和第n高速衰减值的原理与第n低速衰减值相同。衰减值与该道路边上的商店类型与数量、道路长度和距离小区的交叉口数量均有关系。可通过获取该条道路两端的固定时段内的历史监控录像，记录该进入该道路的机动车、非机动车和步行人员数量，和完全穿过该条道路的机动车、非机动车和步行人员数量，进而计算出该条道路的第n低速/中速/高速衰减值。
28.通过获取小区出口处固定时段内的历史监控数据，监测进出小区居民对不同交通
工具的使用情况，进而估算出小区居民在不同的第零低速道路、第零中速道路和第零高速道路上对应的低速流量、中速流量和高速流量。通常选择记录小区过去一年内的历史监控录像，将获取的最大机动车流量值定义为高速流量，最大非机动车流量值定义为中速流量，最大人流量定义为低速流量。
29.以低速区为例：第零低速道路对应有第零低速衰减值，第一低速道路对应有第一低速衰减值，依次类推。第一道路上的第一低速流量＝低速流量
×
第零低速衰减值。距离小区越远(途径越多的交叉口)，对应的第n低速衰减值就越低。相同的，第n中速衰减值和第n高速衰减值均是距离小区越远(途径越多的交叉口)，对应的参数就越低。
30.道路的交叉口处均安装有监控探头，用于监控路口处车辆的违规情况，自然也记录到了车辆和居民在交叉口的分流情况，通过获取交叉口固定时段的历史监控数据，获取行人、非机动车和机动车在道路空间的交通流量情况，进而获取交叉口处的分流比例。分流比例包括有高速分流值、中速分流值和低速分流值。
31.相同的，可获取交叉口处过去一年内的历史监控录像，记录在交叉口处的机动车、非机动车和行人的实际分流比例，计算出该路口处的平均机动车分流值定义为高速分流值，平均非机动车分流值定义为中速分流值，平均行人分流值定义为低速分流值。
32.以三叉路口为例：分别为一路、二路和三路，将一路定位为驶入道，二路和三路则为分流道，在一路上行驶的人车会分流到二路和三路上。因此一路相对于二路和三路分别有二路分流比x1和三路分流比x2，二路分流比x1和三路分流比x2为一个分流组，且x1+x2＝1。一路、二路和三路任意一条均可为驶入道，并有对应的分流组。
33.即可依据低速/中速/高速流量、小区对应不同道路的衰减值和交叉口处的分流比，计算出小区居民在任意道路上的预估低速/中速/高速流量。小区居民在第n低速/中速/高速道路的预估低速/中速/高速流量的计算公式为：第n低速/中速/高速道路上对应的预估低速/中速/高速流量＝(
…
((低速/中速/高速流量
×
第零低速/中速/高速衰减值
×
第一低速/中速/高速分流比)
×
第一低速/中速/高速衰减值
×
第二低速/中速/高速分流比)
…×
第n-1低速/中速/高速衰减值
×
第n低速/中速/高速分流比)；(n》＝1)。
34.计算出所有小区在不同道路上的预估低速/中速/高速流量后，依次叠加所有小区的高速区域、中速区域和低速区域。优先叠加高速区域，通过将规划地图上每一条道路对应的所有预估高速流量进行叠加，可获得高速道路的理论总高速流量。使用相同的方法获得中速道路和低速道路的理论总中速流量和理论总低速流量。同时获取规划地图上所有道路的高速道数量、中速道宽度和低速道宽度，依据上述数据估算出该道路的最大高速流量、最大中速流量和最大低速流量，将最大高速流量、最大中速流量和最大低速流量设定为该道路的高速阀值、中速阀值和低速阀值。
35.将理论总低速流量、理论总中速流量和理论总高速流量与设定的低速阀值、中速阀值和高速阀值进行对比，以判断给定道路规划是否满足现有的交通需求量。若超过实际承载量，则表明从交通设施角度出发需要对该道路红线宽度及断面型式进行优化改造，增加平行通道数量；从用地规划角度出发，可通过调整用地性质及规模降低道路沿线未开发区域的交通需求量。若低于实际承载量，可调整道路横断面布置(考虑增设道路绿化带或慢行空间)，提高沿线地块开发量，进而使土地及基础设施投资开发效益最大化。
36.优先叠加高速区域，依据获取的理论总机动车流量判断对应道路上的车道数量是
否符合要求。若车道过少，可将非机动车道或绿化带修改成机动车道，保证机动车的流通效率；若车道过多，可将多余车道调整成绿化带，以提高城市的美观性。后续在叠加中速区域时，当非机动车道的宽度过窄时，以绿色出行优先为原则，通过缩减机动车道保障非机动车路权空间，非机动车道宽度过宽时，可增加绿化带或拓宽步行道。
37.通过将不同小区的低速区域、中速区域和高速区域进行耦合叠加，获取不同小区内的人员流动情况，以便更好的对道路网络及横断面布置进行优化完善，对城市用地布局调整提供建议，提高人们的出行效率，减缓可达性的衰减速率，使城市人流和车流的出行密度分布更趋向于均衡。
38.可在规划地图上增设还未开发的规划区域，对于还未开发的用地(以开发的居住用地为例)，在开发区域的周边设定出入口位置和数量，依据出入口位置和数量自动生成开发区域对应的低速区域、中速区域和高速区域。可依据低速区域、中速区域和高速区域内不同道路上的最大低速流量、最大中速流量和最大高速流量反向计算出未开发用地出入口处的规划最大低速流量、规划最大中速流量和规划最大高速流量。
39.以低速区为例：依据该低速区域(命名为校验区域)包含的所有低速道路，依据低速区域内的道路横断面中步行道的宽度，反向计算出校验区域对应的第n低速道路可容纳的最大低速流量，使用最大低速流量减去其他小区在该道路上的预估低速流量。
40.未开发区域的规划最大低速/中速/高速流量的计算公式：规划低速/中速/高速流量＝(
…
((第n最大低速/中速/高速流量-理论总低速/中速/高速流量)
÷
第n-1低速/中速/高速衰减值
÷
第n低速/中速/高速分流比)
…÷
第零低速/中速/高速衰减值
÷
第一低速/中速/高速分流比)，计算出校验区某第零低速/中速/高速道路的规划最大低速/中速/高速流量。
41.因为在实际的使用中，第n低速/中速/高速道路中，n越大，道路的数量成倍数增长，如果每条道路都进行计算的话，计算量太庞大了，因此选取几条主干道(道路最宽的那几条)估算规划低速/中速/高速流量。
42.以最小的规划低速流量、规划中速流量和规划高速流量为基准，反向计算出预估规划区出口处的流量，定义为规划区的最大低速流量、最大中速流量和最大高速流量。
43.因为每条主干道都对应有第零低速/中速/高速道路，每个第零低速/中速/高速道路均对应有一个规划低速/中速/高速流量，选择所有规划低速/中速/高速流量里最小的规划低速流量、规划中速流量和规划高速流量，反向计算出的流量进行叠加，以此来定义为该小区的最大总流量，(因为是以所有主干道中，对规划区容量最小的基准来进行计算的，最小规划流量处的道路不会拥挤，那么在其他规划流量处必然不会造成拥挤)以此来规划开发区最大交通容量。
44.通常选择几条主干道进行计算，获取不同第零低速/中速/高速道路对应的若干个规划低速/中速/高速流量，选取不同第零低速/中速/高速道路对应的最小的规划低速流量、规划中速流量和规划高速流量进行叠加，以获得规划区的最大总流量，便于规划开发区的最大交通容量及用地规模。
45.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。