基于空间句法的地铁可达性评价分析

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地 球 信 息 科 学 2007 年
轴线与第一线相交 , 直至整个自由空间或者街道网 由一系列轴线连接 , 所画的轴线图称作轴线地图。 也就是说 , 轴线地图是由最少数目的最长直线组 成 , 这可保证轴线图代表城市形态的基本结构特征。 前面介绍的空间句法可以导出相应的关系图 解 , 即将分割的每一部分作为图的结点 , 图的连接 取决于每一部分之间是否相交或相连 。关系图解为 空间构形提供了有效的描述方法 , 同时也是对构形 进行量化的重要途径。关系图解是一种拓扑结构图 解 , 它不强调欧氏几何中的距离、形状等概念 , 而 重在表达由节点间的连接关系组成的结构系统。
在扩展的站点间联通关系图中 , 我们仍可沿 用平均深度值的概念 , 计算出各站点的平均深度 值 , 推算出各站点间的可达性指标 。按可达性由 大到小的顺序排列 , 计算结果如表 2 所示 。表 2 直观地反映了各起始 、换乘站的可达性由高到低 的顺序 。
表 2 各起始站 、换乘站的可达性指标
Tab12 Accessib ility in dexes of start sta tion s, term ina l sta tion s and tran sfer sta tion s
收稿日期 : 2006 2 11 2 15; 修回日期 : 2007 2 03 2 19.
线路起始站和换乘站的可达性的情况 。
2 空间句法的可达性评价应用分析
空间句法起源于 20 世纪 70 年代 , 在对建筑设 计的研究中由 “ 小空间 ”逐 渐走 向 “ 大空 间 ” , 开始涉足城市空间形态研究 , 逐渐发展成为一套 [ 8, 10 ] 进行城市形态 分析 的理 论和 工具 。近年来 , 国内也开始尝试基于空间句法的形态分析变量在 交通网络中的应用 , 如段瑞兰等人基于空间句法 [ 11 ] 探讨了济南城市道路结构与地价关系 , 陈明星 等人基 于空间 句法 研究 了芜 湖 市 交 通 网 络 的 特 [ 12 ] 征 , L I等人在研究武汉市不同尺度空间句法变 量时 , 得出空间可达性是评价城市空间形态的重要 [ 13 ] 因子 , 而集成度是描述空间可达性的直接变量 。
摘要 : 可达性是城市规划 、土地开发 、房地产投资 、交通管理等领域必须考虑的重要因素 。论文结合乘坐北京 市地铁更关心转换次数的特点 , 采用空间句法中平均深度值的形态分析变量 , 对 2008 年北京市各地铁线路 、各 起始站 、各换乘站的可达性做了数量化的评价 。评价结果表明 , ( 1 ) 空间句法是一种适于按线路单一票价计费 的地铁评价方法 ; ( 2 ) 基于空间句法的北京各地铁线路的可达性评价较为宏观 、粗糙 , 而空间句法的北京各地 铁起始站 、换乘站的可达性评价则较为微观 、精细 ; (3) 2008 年北京地铁的规划充分考虑了中关村地区 、亚奥 地带 、西单 、东单等地区旺盛的交通需求 ; 关键词 : 空间句法 ; 北京地铁 ; 可达性
表 1 各地铁线路的可达性指标
Tab11 Accessib ility i n dex of every subway li ne
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
∑d
MDi =
j Fra Baidu bibliotek1
ij
n - 1
, n 为关系图解中所有点的个数 ( 1)
可达性指标
0. 65 0. 62 0. 59 0. 47 0. 43 0. 41 0. 39 0. 38 1 号线
311 地铁线路的联通关系图与可达性评价
在关系图解基础之上 , 空间句法发展了邻接 值 ( Connectivity Value ) 、控制值 ( Control Value ) 、 深度 值 ( Dep th Value ) 、平 均 深 度 值 ( Average
Dep th Value ) 、不 对 称 性 值 ( Relative Aymmetry )
图 2 2008 年北京地铁的联通关系图
Fig12 Connected relationship graph of Beijing’s subways in 2008
昌平 ”的线路略好 。
312 站点间的联通关系图与可达性评价
上节以每条地铁线作为最小研究单元评价了 各条线路的可达性情况 , 但事实上每条地铁线上 不同的站点 (如起点站 、换乘站 ) 之间可达性的 也有较大的差异 。由于站点太多 , 论文仅讨论 37 个起始站 、换乘站 (如图 1 中括号内所标数字所 示 ) 的可达性 。事实上 , 其他站点的可达性可以 通过相邻两个起始站或换乘站的可达性值内插得
图 3 1 号地铁线各站点与各地铁线路联通关系示意图
Fig13 Graph of connected relationship bet w een some stations of line 1 and other lines
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地 球 信 息 科 学 2007 年
第 9卷 第 6期 2007 年 12 月
地 球 信 息 科 学
GEO 2I N FORMATI ON SC IENCE
Vol19, No16 Dec. , 2007
基于空间句法的地铁可达性评价分析
— — — 以
2008 年北京地铁规划图为例
程昌秀 , 张文尝 , 陈洁 , 蔡俊
(中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101 )
到 , 但论文中不再计算 。 以图 2 为基础 , 我们可绘出 37 个起始站 、换 乘站 (如图 1 中括号内所标数据所示 ) 间的联通 关系图 , 即在每节点下增加若干与此线路联通的 站点作为其子节点 。以 1 号地铁线为例 , 扩展出 的站点联通图 , 如图 3 所示 ; 其他线路依次为例 扩展下去便可得到图 1 中 37 各站点的联通关系 图 。由于联通关系图错综复杂 , 二维平面难以表 达 , 论文不再另行给出 。
212 空间句法的形态分析变量
2 (M D i - 1 ) ( 2) n - 2 ( 4 ) 可达性评价指标 ( Accessibility Index ) :
RA i =
为符合数值越高可达性越高的习惯 , 论文将以 RA i 的倒数作为可达性指标 (如公式 3 所示 ) 。
A Ii = 1 /RA i (3 )
地铁名
4 号线 、 10 号线 2 号线 、 5 号线 、 13 号线 9 号线
( 3 ) 不对称性值 ( Relative asymmetry) : 由于 平均深度值的大小在很大程度上决定于系统中节 点的 数 目 。为 剔 除 系 统 中 元 素 数 量 的 干 扰 ,
P1 Steadm an 改进了计算方法 , 用相对不对称值来
( 4 ) 与市内其他地铁线相比 , 8 号 、 9 号地铁线的可达性较差 , 使
用率可能会较低 , 建议结合 OD 流调整班次或车长 , 以降低运行成本 。
1 引言
交通可达性 ( Accessibility, 以下简称 “ 可达 ) 即交通的便捷程度 , 它是人文地理学的一个 性” 基本问题 , 也是城市规划 、土地开发 、房地产投 [1] 资 、交通管理等领域必须考虑的重要因素 。 尽管可达性都可被简单地理解为 : 在给定的 交通系统中 , 从某一给定的区位到活动地点的便 利程度 , 然而由于交通 、城市规划 、商业地理学 、 时间地理学等领域有着不同研究目的 、不同的研 究对象 、不同的评价需求 , 从而拓展了 10 多种可 [2] [ 1, 3 ] 达性评价方法 , 如上海交通所法 、距离法 、 [ 1, 3 ] [4] [2] 等值线法 、潜力模型法 、平衡系数法 、时 [5] [2] [ 6, 7 ] 空棱柱法 、效用法 、机会累积法 、空间句 [8] [9] 法 、出行效率法 等 。在应用中 , 至少应充分 了解研究领域 、研究对象等信息 , 再选取可达性 评价方法 。 论文的研究对象 — — — 北京地铁 , 也有其特殊 性 , 即居民在乘坐地铁时常常更关心转换的次数 , 而非实际距离 。因此 , 论文拟用从空间句法的思 想出发数量化地探讨 2008 年北京各地铁线路 , 各
n
尽管北京市地铁 1 号线与地铁 2 号线之间的 换乘没有费用的成本 , 但存在一定的时间消耗 ; 因此 , 论文还是将地铁 1 号线与地铁 2 号线视为 有中转耗费的 2 条线 。基于上述考虑 , 根据图 1 所示的 13 条地铁线路的连接关系 , 可以生成图 2 所示北京地铁拓扑联通图解 。 根据图 2 的关系图解 , 利用公式 ( 3 ) 可计算 出各条线路的可达性指标 。按可达性指标由大到 小的顺序排列 , 其结果如表 1 所示 , 反映了各地 铁线的可达性由高到低的顺序 。从表 1 中的数据 可看出 : ① 各线路可达性指标从 0138 ～0165, 总 体看来各地铁可达性指标相差不大 ; ②远郊地铁 线的可达性略差 , 而城区地铁线的可达性略好 ; ③ 在城区地铁中 , 8 号线的可达性较差 , 仅比 “ 至
211 空间句法的空间分割与关系图解
空间句法的基本原则是空间分割 。对于建筑 或者建筑群体比较密集的城市环境 , 空间句法一 般采用轴线方法表示 。它的基本原则是 : 首先画 一条最长的轴线来代表一条街道 , 然后画第二长的
资助项目 : 中国科学院地理科学与资源研究所领域前沿项目 ( CX I O G2 B04 2 03 ) 和国家自然科学基金项目 ( 40401047 ) 。 作者简介 : 程昌秀 (1973 2) , 女 , 中科院地理科学与资源研究所副研究员 , 主要从事空间数据库 、城市 GIS等方面的研 究 。 E2 mail: chengcx@ lreis1 ac1 cn
3 基于空间句法的 2008 年北京地铁
可达性评价
论文以图 1 所示的 2008 年北京地铁规划图为 例 , 若仍按线路单一票价制度的方式运行 , 则在 乘坐地铁时我们更关系其转换的次数 , 而不是指 实际距离 ; 因为每次换乘都会造成金钱和时间的 耗费 。此时 , 可用空间句法中平均深度的概念评 价北京地铁可达性 。此论点也与杨家文等人的观 点相同 , 见文献 [ 14 ]。
至机场 、 至顺义 、 至通州 至亦庄
8 号线 、 至良乡
将其标准化 , 如公式 2 所示 。因此 , 不对称性值 用于对比两个关系图解中不同节点的便捷程度 。
至昌平
6期
程昌秀 等 : 基于空间句法的地铁可达性评价分析
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图 1 2008 年北京地铁规划图
(来源 : http: / /www1 ce1 cn / cysc / newfangchan /main / csgh /200505 /18 / t20050518_ 38606761 shtm l) Fig11 Plan of Beijing’s subways in 2008 ( From: http: / /www. ce. cn / cysc / newfang chan /main / csgh /200505 /18 / t20050518_ 3860676. shtm l)
等一系列基于拓扑计算的形态变量 。其中 , 平均深 度值可表示该点所居位置便捷度的比较值 , 不对称 性值可表示该点居于整体性系统中的便捷程度。 ( 1 ) 深度值 (Dep th Value ) : 规定两个邻接节 点间的距离为一步 , 则从一节点到另一节点的最 短路程 (即最少步数 ) 就是这两个节点间的深度 值 。深度值是空间句法中最重要的概念之一 , 它 主要表达空间转换的次数 , 而不是指实际距离 。 ( 2 ) 平均深度值 ( Average Dep th Value ) : 系 统中某个节点到其他所有节点的最短路程 (即最 少步数 ) 的平均值 , 即称为该节点的平均深度值 , 如公式 1 所示 。某节点的平均深度值大表示从此 节点到其他所有节点需要转换的次数多 , 便捷程 度差 ; 其平均深度值小表示从此节点到其他所有节 点需要转换的次数少 , 则便捷程度好 。因此 , 平均 深度值可表示该节点所居位置便捷度的比较值。