一种城市市政公用设施用地集约利用规划方法与流程

本发明属于城市规划，涉及一种城市市政公用设施用地集约利用规划方法。

背景技术：

1、作为高度城市化地区存量更新的重要组成部分，城市市政公用设施用地集约利用在提高土地资源利用效率、消除市政公用设施邻避效应和实现高质量发展方面发挥着重要作用。一方面，市政公用设施供地方式以划拨为主，由于划拨用地成本低廉以及市政公用设施专业性较强导致其用地规模粗放、集约用地不足，尤其是具有重要政治经济地位、拥有丰富的市政公用设施的特大城市，亟待充分挖掘低效市政公用设施用地潜力，实现土地资源的高效利用。另一方面，以污水厂、垃圾焚烧厂为代表的市政公用设施因设备、功能、工艺等特殊要求会产生异味、噪音、辐射，对周边区域产生“避邻”效应，影响人居环境质量。市政公用设施用地集约利用可以化解公众对邻避设施的抵触情绪，提升居民生活质量和城市空间品质。

2、目前，针对存量建设用地集约利用的研究主要集中在工业用地、闲置空地等的再利用方面。以市政公用设施存量用地为对象开展集约利用的研究相对较少，有限的研究主要聚焦于市政公用设施地下空间利用以及单一市政公用设施地块复合开发的个案分析。在市政公用设施地下空间利用方面，详见ye,l.,&zhu,l.(2016,november).index selectionand weight analysis of the underground development of urban municipal publicfacilities中阐明市政公用设施的地下开发是城市地下空间规划中最重要的内容之一，研究了城市规划中影响市政公用设施地下开发的主要因素，并初步建立了市政公用设施地下开发的可行性评价体系。li,h.q.,fan,y.q.,&yu,m.j.(2018).deep shanghai project–astrategy of infrastructure integration for megacities.tunnelling andunderground space technology中分析了城市地下基础设施对于高度集中的特大城市的重要性，并提出了以地下空间开发为重点的特大城市经济社会发展战略。该战略包括资源评估框架、战略基准模型、概念性基础设施规划等，重点通过将垃圾焚烧发电厂、污水处理厂、垃圾压缩/转运站等市政公用设施进行地下开发扩大基础设施存量、节省地面土地资源、提高宜居性。

3、在个案分析方面，shao,y.q.,hou,f.,xue,x.f.,li,y.p.,pang,h.t.,&mu,y.j.(2014).characteristics of the design of the pantai underground wastewatertreatment plant in malaysia中详细调查了马来西亚的pantai地下污水处理厂在满足生产和生活需求的基础上，提供了近14万平方米的休闲公园，为周边居民带来精神上的满足和享受。sun,s.,lin,h.,lin,j.,quan,z.,zhang,p.,&ma,r.(2019).underground sewagetreatment plant:a summary and discussion on the current status anddevelopment prospects中综述了低成本地下污水处理厂的模式、设计与案例，总结出其通过在地上空间开发综合办公楼、停车场、运动场和其他功能建筑或者公园成为一种环境友好型、资源密集型和可持续的新型污水处理方式，缓解了城市土地占用和环境污染的问题，发展前景可观。koda,e.,rybak-niedziolka,k.,winkler,j.,cerny,m.,osinski,p.,podlasek,a.,kawalec,j.,&vaverkova,m.d.(2022).space redevelopment of oldlandfill located in the zone between urban and protected areas:case study中分析了radiowo垃圾填埋场在周边景观中作为基础设施的功能，并提出了复合开发和社会应用的建议，将其纳入城市结构、重新引入社会生活。

4、目前的市政公用设施用地集约利用研究实践中，仍然是以某单一类型市政公用设施地块复合利用的个案分析、实践为主，没有为城市市政公用设施用地集约利用规划引入适当的视角，也没有进一步建立相应的有效评估方法，缺乏统筹考虑城市规模市政公用设施用地资源及其外部环境开展系统性集约利用潜力评估，并为选择不同集约利用模式提供标准化分析框架的规划方法。与此同时，可借鉴的工业用地等建设用地集约利用潜力评估主要集中在经济利益导向下的单一优化模式。然而，高度城市化地区的高质量发展存在不同需求导向下的集约利用模式，而不同利用模式下对各类指标的重要性要求程度不同，现有单一优化模式的评估方法无法兼顾公众的综合需求。

5、现有的综合评估方法众多，包括层次分析法、因子分析法、综合指数法、主成分分析法、灰色关联分析法、逼近理想解排序法(topsis)、模糊评估法等几十种。在所有的评估方法中，指标体系构建是实现科学评估的重要参数。现有研究已经确定了许多影响建设用地集约利用潜力的因素，但可参考借鉴的指标体系尚有许多值得商榷的地方。当前建设用地集约利用潜力影响因素关注用地属性、空间特征的已有研究，缺乏对热岛效应等环境效益指标的关注，无法满足新时代国土空间规划发展需要解决物质空间背后的社会、生态环境问题的目标要求，也无法实现建设用地效益的最大化。与此同时，指标权重的确定是所有评估中的关键问题，特菲尔法、熵权法等权重获取方法多用以消除主观赋权对结果的影响。然而，这些赋权方法仍然是把指标权重当作一个定值，没有考虑其不确定性，导致结果必然存在一定程度上的主观性。

6、本发明提出的规划方法从市政公用设施用地适宜利用方向分析入手，考虑到指标权重的不确定性，采用蒙特卡洛模拟(mcs)对不同权重进行随机模拟，多次大量重复topsis方法，通过大量次评估值的统计特征值得到稳定的评估结果，有效评估不同利用模式下市政公用设施用地的集约利用潜力，为其集约利用模式的选择提供一个通用的分析框架。主要用于高质量发展导向下面临土地资源紧缺、邻避效应突出问题的高度城市化地区的市政公用设施用地规划实践。

技术实现思路

1、在高度城市化地区的存量更新中，针对市政公用设施用地的粗放利用、邻避效应突出问题，发明了一种城市市政公用设施用地集约利用规划方法，解决了将有限的资源分配给最关键、最有利的市政公用设施用地开展集约利用的科学决策问题。

2、本发明的技术路线：

3、本发明提出的规划方法实现的流程是：1)对潜在市政公用设施优化用地进行定义、提取；2)对市政公用设施用地集约利用模式进行分类；3)结合供给-需求层面构建市政公用设施用地集约利用潜力关联指标体系；4)采用topsis-mcs耦合模型开展集约利用潜力分级评估，计算每个潜在市政公用设施优化用地在不同利用模式下的集约利用优先权，从而得到土地资源效益最大化下的市政公用设施用地集约利用规划(图1)。

4、本发明的技术方案：

5、一种城市市政公用设施用地集约利用规划方法，步骤如下：

6、1)潜在市政公用设施优化用地提取

7、潜在市政公用设施优化用地被定义为结合民生安全、公共卫生和技术可行性等方面考虑，适宜进行集约利用的邻避型市政公用设施存量用地。确定潜在市政公用设施优化用地包括供水、供电、通信设施、排水设施、环卫设施、交通设施用地六类，结合土地利用与高分遥感影像高精度提取潜在市政公用设施优化用地。

8、2)市政公用设施用地集约利用模式分类

9、以植入具有显著正外部性的空间或设施、凸显市政公用设施用地集约利用的空间正义性为原则，在满足安全、消防、卫生等条件基础上，将市政公用设施用地集约利用分为四个主要方向，公园改造模式(地面覆绿为开放式公园)、商业开发模式(商业设施一体化开发)、公服复合模式(公共服务设施复合植入)以及市政集约模式(市政公用设施组团整合)。

10、3)市政设施用地集约利用潜力指标体系构建

11、结合供给侧(集约利用可行性)和需求侧(集约利用必要性)，构建“供给(宗地/地质条件)-需求(环境/社会/经济效益)”一体化市政公用设施用地集约利用潜力关联指标体系(表1)，综合运用3s技术方法科学量化指标体系，形成市政公用设施用地潜力指标信息表。

12、表1市政公用设施用地集约利用潜力关联指标体系

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15、4)市政公用设施用地集约利用潜力分级评估

16、topsis通过计算评估对象与正理想解和负理想解之间的距离来评价各评估对象的相对优劣，步骤如下：

17、4.1)创建指标加权标准化矩阵

18、创建m行(m表示评估对象)，n列(n表示指标个数)的指标矩阵x，其中指标矩阵x的每个元素为xi,j，i＝1,2，···，m，j＝1,2，···，n，n个指标的权重分别为w1,w2，···，wn。则指标加权标准化矩阵z为：

19、

20、4.2)基于mcs方法的权重模拟

21、考虑到指标权重的不确定性，采用mcs方法在权重变量可能的取值范围内进行随机抽样。权重变量满足0＜w1,w2，···，wn＜1，w1+w2+…+wn＝1，且各指标对不同利用模式的重要程度不同，则可利用python通过抽样生成一组符合此分布规律的随机数序列{w1，w2，…，wn}：

22、公园改造模式下：w1-w3,w9,w10>其余指标权重；

23、商业开发模式下：w4-w9,w12-w16>其余指标权重；

24、公服复合模式下：w9,w11-w16>其余指标权重；

25、市政集约模式下：w12-w16>其余指标权重。

26、4.3)市政公用设施用地集约利用潜力值计算

27、确定加权标准化矩阵z的正理想解z+与负理想解z-，计算各评估对象与正理想解和负理想解的欧式距离：

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29、

30、最后，计算各市政公用设施用地集约利用潜力值：

31、

32、当权重模拟次数足够大时，可以得到大量的topsis评估结果。基于大量模拟评估结果的统计特征值(平均值、最大值、最小值等)确定最终的市政公用设施用地集约利用潜力。具体划定方法如下：通过arcgis自然间断点分级法对最大值、最小值、平均值分别分三级(高、中、低值)，大量次模拟中平均值处于高值，同时最小值处于高值的市政公用设施用地(即这些用地评估值始终较高)，划分为高潜力区；大量次模拟中平均值处于低值，同时最大值处于低值的市政公用设施用地(即这些用地始终处于评估低值)，划分为低潜力区；其它市政公用设施用地划分为中潜力区。

33、本发明的有益效果：本发明在实际应用于高质量发展导向下的市政公用设施规划与复合建设具有切实的实际意义，不仅消除了市政公用设施的邻避效应、实现其清洁生产，而且提高了高度城市化地区的土地资源利用效率、实现市政公用设施用地效益最大化。本方法能够快速计算大范围城市市政公用设施用地的集约利用潜力，对不同利用模式下集约利用潜力结果进行排名，将有限的资源(资金、人员、时间和精力)分配给那些最关键、最实用或最有利的市政公用设施用地，为城市规划师和政府相关部门提供了关于现有高潜力市政公用设施地块位置、空间分布及其指标值等信息，以科学确定最终和最合适的规划方案。