基于多级可拓方法的城市公交枢纽站布局评价*
2012-12-01仇东东张杰林
仇东东 张杰林
(温州大学建筑与土木工程学院1) 温州 325035) (佛山市城市规划勘测设计研究院2) 佛山 528000)
(东南大学交通学院3) 南京 210096)
城市公交枢纽站布局评价涉及的指标较多,需要综合的信息量大,且要求指标间尽可能相互独立,而通过加权运算得到综合指数等传统方法来判断城市公交枢纽站布局的优劣,难以克服指标信息提取不充分或信息冗余等问题.可拓学以形式化的模型研究事物拓展的可能性和开拓规律,常用于处理多参数、混合度大的矛盾问题,而城市公交枢纽站布局评价中的信息综合与指标独立就构成了一对矛盾.本文运用可拓评价方法对城市公交枢纽站进行评价,最大限度地对指标信息进行综合,从而客观、合理地反映城市公交枢纽站布局的优劣.
1 城市公交枢纽站评价指标体系
建立一套层次清晰、关系合理的评价指标体系,是保证系统评价成功的前提.城市公交枢纽站布局评价指标体系具有一定的层次性,高层次评价指标是从宏观角度考虑公交枢纽站布局建设前的制约因素和建设后对环境的影响因素;低层次评价指标是从微观的角度细化或具体化高层次指标.建立评价指标时,应从规划的协调性、运行的有效性、环境的可持续性等宏观指标出发,结合综合性、实用性、可比性、独立性和相容性等原则[1],选取具体的微观评价指标.综合评价指标体系如图1所示.
图1 城市公交枢纽站布局评价指标体系
在评价中,对每项指标都分成优、良、中、差和很差5个等级.根据《城市公共交通站、场、厂设计规范》(CJJ15287)、《城市道路交通规划设计规范》(GB 50220295)、《城市用地分类与规划建设用地标准》(GBJ137290)等规范及相关规定,结合文献[1-2],确定各指标值范围,如表1所列.
表1 评价指标分级
2 城市公交枢纽站多级可拓评价方法
可拓评价方法是可拓学的重要应用之一,一般的可拓评价只局限于一级评价上[3-6],当因素较多时,在诸因素分类的基础上,建立多级或更高级可拓评价方法[7-8].同时,由于评价方法体系中指标权重确定方法多采用Delphi方法等,主观判断依赖性强,而采用简单关联函数来确定指标权重,可有效避免主观因素的干扰.
2.1 确定经典域和节域
物元是可拓学认识世界的基本逻辑细胞,它将现实事物抽象为事物、特征及事物关于该特征值的量值所组成的一个三元组,记作R=(事物,特征,量值)=(N,C,V).记N 为城市公交枢纽站布局优度;记C为城市公交枢纽站布局评价因素,将其分为n类(本文n=3),每个因素子集Ci(i=1,2,…,n)有ni个子因素,即Ci={Ci1,Ci2,…,Cini}.其中:因素C1,C2分别有3个子因素;因素C3有4个子因素,记Cik(k=1,2,…,ni)表示第i类因素子集的第k个子因素.
经典域的物元
式中:j为城市公交枢纽站评价类别,即j=1,2,…,m,本文m=5;=〈为第j个评价类别关于第i类因素Ci的二级子因素Cik所规定的量值范围,即各类别关于对应的评价指标所取的数据范围经典域.
节域的物元
式中:p为评价类别的全体;Vip为p关于第i类因素Ci所取的量值范围——节域,且Vikj⊂Vip.
2.2 确定权重
记城市公交枢纽站布局评价因素Ci的权重为ai,且 =1,其子因素Cik的权重为aik,且
1)因素类权重 由关联函数定义可知,城市公交枢纽站布局评价因素Ci所属的子因素对各自所属经典域的关联函数(vik,)为
式中:vik为p关于Cik所取的量值,即各评价因子实际值,且vik∈Vip.
于是因素类权重ai为
2)子因素权重 利用式(3)计算各指标值关于各等级的优度,可构造Cik的单指标优度评价矩阵Sikj:
设a0k=1/ni,在等权的情况下,可形成等权重向量,则C的综合优ik度评价向量Sij为[9]
单指标优度评价向量(Sik1,Sik2,…,Sikj)与综合优度评价向量Sij的贴近程度体现了城市公交枢纽站布局评价因素子因素Cik反映因素Ci总体情况的能力,二者越贴近,说明Cik越能体现Ci总体情况,即Cik的权重越大.
对上述两非负向量的贴近程度采用相似系数法进行比较,相似系数rik为
则子因素权重aik为
2.3 一级评价
首先,计算城市公交枢纽站布局评价因素子因素Cik对各个等级的关联度Kikj(vik)=
式中:ρ(vik,Vikj),ρ(vik,Vip)分别为点与区间的距;ρ(vik,Vikj)为点vik与区间Vikj的距;ρ(vik,Vip)为点vik与区间Vip的距.其中:点x到区间<a,b>的距计算公式为
再对城市公交枢纽站布局评价因素Ci进行一级评价,计算出待评事物p对于Ci关于各个等级的综合关联度
2.4 二级评价
1)p关于等级j的关联度Kj(p)计算
2)等级评定 若Kj0(p)=Kj(p),则 评 定 p 属 于 等 级j0. 令=
变量特征值j′为
3 实例分析
本文以广东佛山市近期规划公交枢纽站布局评价为例,说明该评价方法的应用过程.佛山市近期规划公交枢纽站共14个,占地5.8 hm2[10],为反映规划方案是否合理,对其进行评价.
每一评价指标实际值vik见表1最后一列,由式(3)可计算3个城市公交枢纽站布局评价因素Ci所属的子因素对各自所属经典域的关联函数,因其均为正向指标,运用(4)和(6)计算其权重ai为[0.44,0.41,0.15].运用式(3)和(7)计算各指标值vik关于各等级j的优度,得单指标优度矩阵如下.
根据式(8)和(9)可求得等权重下的多指标综合评价矩阵Sij及相似系数rik,再依据式(10)可求得子因素Cik权重aik见表2.运用式(11)和(12)计算评价因素子因素Cik对各等级j的关联度,再对因素Ci进行一级评价(见表2),根据式(14)和(15)得出二级评价结果,见表3.
表2 一级评价计算
表3 二级评价计算
从评价结果可以得出,佛山市近期规划公交枢纽站方案等级评定为“中”,级别变量值j′为2.51,即该方案评价结果等级属于2.51类,说明该方案总体评价结果界于“良”与“中”之间,更偏向于“中”.由于佛山市公交枢纽站建设历史欠账太多,近期规划遵循了“尽快、尽早建设,着力控制用地”的基本原则[11],枢纽站分布密度、人均枢纽站用地面积等指标值较好,但因规划公交枢纽站多集中在城市建成区,土地利用价值高且建筑拆迁难度大,近期公交枢纽站布局遵循了优先满足交通功能的原则,对部分用地较为紧张的公交枢纽站绿化用地进行了缩减,故绿化面积率指标值较低,得出该方案等级评定为“中”的结论是合理的.
4 结束语
基于简单关联函数和相似系数法计算评价指标的权重,是一种可行的客观分析方法.由于该方法是一种动态变权方法,权重计算结果是否合理与所占有的数据量有关,而且对不同的评价对象各指标所得的权重分配不同,所以在实测样本丰富的情况下有较好的应用性.多级可拓评价方法应用于城市公交枢纽站评价中,从评价效果看,该方法是适合的,与实际情况也比较接近.由于各城市功能和结构不一,今后有待继续完善的研究重点应放在对指标值范围的修正方面,而多级可拓评价方法中待评事物经典域和节域物元的构造,可以根据实际情况的需要灵活调整,而且精度不会受到建模样本数量的影响,因此,该方法具有较好的可操作性.
[1]李铁柱,刘 勇,卢 璨,等.城市公共交通首末站综合评价[J].交通运输工程学报,2005,5(1):87-91.
[2]Adhvaryu B.Design of bus station:a case study in Brighton[J].Traffic Engineering and Control,2006,47(5):182-186.
[3]Ye J.Application of extension theory in misfire fault diagnosis of gasoline engines[J].Expert Systems with Applications,2009,36(2):1 217-1 221.
[4]Qiu L M,Zhang S Y,Yu J X,et al.An extensible model of product configuration knowledge based on matter-element[C]∥Proceedings-5th International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery.Jinan,Shandong,China,2008:536-542.
[5]Wang M H,Yu Y G,Zeng B.Research and application of information granulation based on extension method[C]∥Proceedings-7th IEEE/ACIS International Conference on Computer and Information Science.Portland,OR,USA,2008:377-381.
[6]胡宝清,张 轩,卢兆明.可拓评价方法的改进及其应用研究[J].武汉大学学报:工学版,2003,36(5):79-82.
[7]王晓宁,安 实,张德军,等.基于物元分析的立交方案综合评价方法[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2009,33(2):207-210.
[8]杨印生,舒坤良,郭鸿鹏.基于相似系数法的多级可拓评价方法及应用[J].统计与决策,2008,24(18):25-27.
[9]魏云冰,郑安平,崔光照.第三方物流企业关键客户的多级可拓综合评价[J].计算机工程,2007,33(7):187-189.
[10]佛山市规划局,佛山市交通局.佛山市综合交通规划[R].佛山:佛山市规划局,2007.