一种基于单位距离步行舒适度的城市步行路径规划方法与流程

本发明涉及城市规划的
技术领域：
，尤其是指一种基于单位距离步行舒适度的城市步行路径规划方法。
背景技术：
：步行出行是最基本的交通手段，也是我国城市居民的主要出行方式之一。步行出行更具有自主灵活性，可达性较高。此外，步行行为不仅有利于锻炼身体，促进步行者的身心健康，还有利于减少机动车对环境造成的污染，保护城市的生态环境，因此步行作为一种健康的生活方式在当今被越来越多的人提倡与鼓励。步行舒适度是影响人们选择出行方式和步行路径的重要指标，是衡量城市步行环境设计是否满足活动人群对步行体验需求的标准之一。目前已有的步行舒适度评价方法主要包括：1、指标评价体系方法：结合不同领域的研究成果和专家咨询结果制定步行环境质量评价指标，多采用专家打分法确定指标相对权重。数据采集以实地抽样调查为主，主要包括采用有专业背景的调查员进行现场观察和评价打分，或者是对受访者进行问卷调查和更细致的访问。该评价方法应用较多，能获得较详细的步行环境信息，较多地被应用到社区规划与决策中，但调研结果的准确性有所欠缺，存在较大的主观性，且受评分专家的经验和水平的影响较大。2、行为感知评价方法：主要包括叙述性偏好法和离散选择模型两种(刘珺,王德,王昊阳.上海市老年人休闲步行环境评价研究——基于步行行为偏好的实证案例[j].上海城市规划,2017(1).)。前者主要是通过在实际步行过程中，跟踪步行者访谈，获得受访者口述的对于实际步行环境的感知评价，同时研究步行者对步行路径的偏爱与喜好；后者主要是调查步行路径选择行为，让受访者在虚拟路径中选择一条最愿意步行的路径，获得步行环境要素对路径选择的相对影响力和关注程度。囿于调研时间限制、人力物力消耗以及技术门槛较高，此评价方法不常被应用，其社会调研结果较为主观且为抽样调查，调研数据不够全面。3、gis数据评价方法：基于现有的gis数据，从城市规划视角出发，筛选出相应的指标评价步行环境质量。数据来源影响了评价分析单元，此评价方法的研究单元多为行政边界、社区、网格、缓冲区等较为宏观的尺度，缺乏微观尺度上如通勤路径等的步行舒适度评价研究；同时此评价方法多拘泥于指标评价体系框架的构建，较少应用于真实的步行环境质量评价，也较少应用于城市规划决策中。由上可见，现有技术中步行舒适度评价方法均存在以下问题：1、步行舒适度受主观和经验的影响很大，且缺乏更微观尺度上的研究；2、现有技术中没有有效的手段对城市规划与设计进行决策应用。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于单位距离步行舒适度的城市步行路径规划方法，用于指导城市规划与设计的决策，该方法能够更精准、更科学地量化步行舒适度指标，综合各方面因素评价城市步行舒适度，并且能测算出一条舒适度最优的步行路径，对城市空间形态优化、步行环境设计以及城市重要景观带建设具有一定的参考应用价值。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于单位距离步行舒适度的城市步行路径规划方法，包括以下步骤：1)构造单位间隔点利用arcgis的构造点工具，设置点的间隔距离，形成以规定间隔均匀分布在步行路径上的单位间隔点；2)打断步行路径以步行路径数据为基础，采用arcgis的叠加分析模块，通过相交分析，在步行路径相交处形成相交点，得到相交点数据；利用相交点数据和步骤1)得到的单位间隔点，基于arcgis的数据管理工具包中的按位置选择图层工具，剔除在相交点规定范围内的间隔点，形成调整后的单位间隔点数据，利用arcgis的点处分割线工具，用调整后的单位间隔点均匀地打断步行路径，生成单位距离步行路径；3)确定单位距离步行舒适度评价指标体系考虑活动人群对步行环境的体验需求，以及数据的可获取性和可量化性，从不同角度选取多项评价指标，再根据指标对步行环境的影响程度确定不同指标的总评价分值，并根据同一指标中，参与计算要素的影响比重确定不同层级的分值，形成多层次的指标评分标准；4)建立舒适度评价模型，计算得到单位距离步行舒适度综合评价分值，即单位距离步行舒适度；5)确定步行阻抗值赋予单位距离步行路径基本阻抗分作为步行路径的距离成本，将单位距离步行舒适度与满分的差值作为步行路径的舒适度成本，两种成本累加值作为步行路径的阻抗值；6)确定最优步行路径以单位距离步行路径的舒适度评价结果评价结果为基础数据，采用arcgis的网络分析模块，通过构建网络数据集和创建路径分析图层，设置步行阻抗值，并基于步行的起点和终点，生成步行最优路径。在步骤3)中，通过以下步骤确定单位距离步行舒适度评价指标体系：3.1)考虑活动人群对步行环境的体验需求，以及城市规划设计数据的可获取性和可量化性，并从步行环境的安全性和舒适性角度选取六项评价指标，包括：地下车库出入口密度、道路交叉口密度、天桥密度、公共空间覆盖度、林荫率和遮阴率；3.2)根据评价指标对步行环境的影响程度确定不同指标的总评价分值，并根据同一指标中，参与计算要素的影响比重确定不同层级的分值，形成多层次的指标评分标准；其中，安全性评价的指标总权重为54分，各项指标权重均为18分，其评分标准主要考虑是否存在影响甚至是威胁步行者生命安全的要素，若是正向指标，存在要素则赋予18分，不存在要素则赋予0分，而负向指标反之；而舒适性评价的指标总权重为36分，各项指标权重均为12分，其评分标准主要考虑参与计算要素的覆盖长度，若是正向指标，按照覆盖长度占比25％、50％、75％为分割点，分别赋予3分、6分、9分、12分，而负向指标反之。在步骤4)中，基于arcgis的模型构建器，运用数据管理工具包与空间分析工具包，设置各工具的参数，并通过数据连接符连接各项评价指标计算流程，建立舒适度评价模型，计算得到单位距离步行舒适度综合评价分值，即单位距离步行舒适度；各项评价指标计算公式如下：式中，si为第i项指标的计算结果，li为第i项指标中参与计算要素的辐射范围与单位距离步行路径的覆盖长度，lsum为单位距离步行路径的总长度；上述单位距离步行舒适度的计算公如下：式中，c为单位距离步行舒适度，即各评价指标分值的总和；n为评价指标的总个数；fi为第i项指标的评价分值。在步骤5)中，所述步行阻抗值的计算公式如下：式中，r为步行的总阻抗值；n为单位距离步行路径的总数；cl为单位距离步行路径基本阻抗分，即步行路径的距离成本；cs为单位距离步行舒适度评分的满分；ci为第i段单位距离步行舒适度综合评分；(cs-ci)为步行路径的舒适度成本。本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本发明创新性地提出以单位距离步行路径为分析单元进行步行舒适度的评价，有利于从微观尺度来指导城市规划设计与决策，能有效避免城市基础设施的无序性、随意性布局导致步行环境质量的空间不均衡性。2、从城市规划设计角度甄选评价指标，选取参与指标计算的要素，并制定相应的评分标准，将步行舒适度应用于路径选择中，使得评价指标便于获取。3、本发明通过创造性的模型，整合指标评价体系方法、行为感知评价方法、gis数据评价方法，获得更多的基于客观数据的评价方法，减少个体主观对规划结果的影响。附图说明图1为本发明方法的流程图。图2为单位距离步行舒适度计算的流程图。图3为最优路径生成的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。如图1至图3所示，本实施例所提供的基于单位距离步行舒适度的城市步行路径规划方法，包括以下步骤：步骤1、构造单位间隔点利用arcgis的构造点工具，设置点的间隔距离为1米，形成以1米间隔均匀分布在步行路径上的单位间隔点。步骤2、打断步行路径2.1)以步行路径数据为基础，采用arcgis的叠加分析模块，通过相交分析，在步行路径相交处形成相交点；2.2)利用上述过程中得到的单位间隔点和相交点数据，基于arcgis的数据管理工具包中的按位置选择图层工具，剔除在相交点0.5米范围内的间隔点，得到调整后的单位间隔点数据；2.3)利用arcgis在点处分割线工具，用调整后的单位间隔点近似均匀地打断步行路径，使得被打断的步行路径的单位距离长度在1～1.5米内，形成单位距离步行路径。步骤3、确定单位距离步行舒适度评价指标体系3.1)考虑活动人群对步行环境的体验需求，以及研究区域内城市规划设计数据的可获取性和可量化性，从步行环境的安全性和舒适性两个角度选取6项评价指标，分别是地下车库出入口密度、道路交叉口密度、天桥密度、公共空间覆盖度、林荫率和遮阴率；3.2)根据指标对步行环境的影响程度确定不同指标的总评价分值，并根据同一指标中，参与计算要素的影响比重确定不同层级的分值，形成多层次的指标评分标准。其中，安全性评价的指标总权重为54分，各项指标权重均为8分，其评分标准主要考虑是否存在影响甚至是威胁步行者生命安全的要素，若是正向指标，存在要素则赋予18分，不存在要素则赋予0分，而负向指标反之；而舒适性评价的指标总权重为36分，各项指标权重均为12分，其评分标准主要考虑参与计算要素的覆盖长度，若是正向指标，按照覆盖长度占比25％、50％、75％为分割点，分别赋予3分、6分、9分、12分，而负向指标反之。上述的参与计算要素的影响比重和评分标准具体如表1所示。表1单位距离步行舒适度评价指标体系表步骤4、建立舒适度评价模型，计算单位距离步行舒适度。基于arcgis的模型构建器，运用数据管理工具包与空间分析工具包，设置各工具的参数，并通过数据连接符连接各项评价指标计算流程，建立舒适度评价模型，计算得到单位距离步行舒适度综合评价分值，即单位距离步行舒适度。上述的各项评价指标计算公式如下：式中，si为第i项指标的计算结果；li为第i项指标中参与计算要素的辐射范围与单位距离步行路径的覆盖长度，在研究区域内除了道路交叉口覆盖度指标是50米辐射范围之外，其余指标均是10米辐射范围；lsum为单位距离步行路径的总长度。将研究区域内总长度为20.44千米的步行路径打断成20352段单位距离步行路径，作为舒适度的评价单元。根据公式计算得到研究区域内单位距离步行路径的各项评价指标计算结果，部分结果如表2所示。表2单位距离步行路径的各项评价指标计算结果表(部分)上述的单位距离步行舒适度的计算公如下：式中，c为单位距离步行舒适度，即各评价指标分值的总和；n为评价指标的总个数；fi为第i项评价指标的分值。根据表1中指标评分标准计算得到研究区域内各单位距离步行路径的各项评价指标分值，并通过上述公式计算得到单位距离步行路径的舒适度，部分结果如表3所示。表3各项评价指标分值和单位距离步行路径的舒适度统计表(部分)步骤5、确定步行阻抗值赋予单位距离步行路径基本阻抗分即10分作为步行路径的距离成本，将单位距离步行舒适度综合评分与满分即90分的差值作为步行路径的舒适度成本，两种成本累加值作为步行阻抗值，因此，研究区域内步行阻抗值计算公式如下：式中，r为步行的总阻抗值；n为单位距离步行路径的总数；10为本研究区域单位路径基本阻抗分，即上述的步行路径的距离成本；90为本研究区域单位距离步行舒适度评分的满分；ci为第i段单位距离步行舒适度综合评分；(90-ci)为本研究区域步行路径的舒适度成本。根据公式计算得到研究区域内各单位距离步行路径的步行阻抗值，部分结果如表4所示。表4单位距离步行路径的步行阻抗值统计表(部分)路段名称步行阻抗值4527644528644529644530644531644532644533644558704559739683289684469685469686461226567步骤6、确定最优步行路径以单位距离步行路径的舒适度评价结果为基础数据，采用arcgis的网络分析模块，通过构建网络数据集和创建路径分析图层，设置步行阻抗值，并基于步行的起点和终点，生成步行最优路径。在研究区域内挑选一对样本点，分别设置为步行路径的起点1和终点2，求解得到经过起点1和终点2的路径1为最优路径，其步行总阻抗值为88425，为六条路径中的最小值，且路径距离仅大于路径3。对比路径3，路径3的距离短于路径1，且公共空间覆盖度和遮阴率的指标评价结果要比路径1好，但路径3的步行阻抗值较大，这说明路径3舒适度综合评分属于低分段的路段较多，此结论与实际结果相符合，路径3中综合评分低于40分的有496段，路径1则有450段。与其它路径相比，结果亦能表明路径1为经过起点1和终点2的最优路径，证明方法可行，结果对比如表5所示。表5最优路径与其它路径结果对比表总而言之，综合考虑步行路径长度、步行舒适度综合评价结果、步行阻抗值等因素，结果证明本发明方法可行。本发明方法能够更精准、更科学地量化步行舒适度指标，综合各方面因素评价城市步行舒适度，并且能测算出一条舒适度最优的步行路径，对城市空间形态优化、步行环境设计以及城市重要景观带建设具有一定的参考应用价值，值得推广。以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。当前第1页12