寒地大学校园可步行性评价<br/>——以哈尔滨市3所高校为例

寒地大学校园可步行性评价
——以哈尔滨市3所高校为例

2020-05-07王崑,岳璐,王静

科学技术与工程 2020年8期

王崑, 岳璐, 王静

(东北农业大学园艺园林学院，哈尔滨 150030)

近年来，“步行友好”“绿色出行”等低碳交通理念频频出现于政府文件及媒体报道中，体现了中国政府对“步行城市”建设的重视程度日益加强，人们对步行出行方式也形成了广泛共识。目前大学校园内针对机动车道的设计较为完善，而使用者最多的步行道设计却没有受到相应的重视，反映出在校园规划时对可步行性的忽视[1]。经济高速发展、城市规模扩张使校园的发展趋于城市化与开放化，这给校园的道路交通以及师生的学习和生活造成一定的影响。因此，国家也越来越重视对大学校园环境的建设，尤其是步行环境方面的建设。寒地城市气候特殊，尤其在冬季，降雪频繁、气温低、道路易结冰，交通方式选择受限，师生更多选择步行出行。寒地大学校园步行环境建设难度较大，对寒地大学校园可步行性方面的研究显得十分重要。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象概况

寒地指中国东北部严寒和寒冷地区，主要分布在黑龙江省、吉林省、辽宁省及内蒙古自治区。其中，黑龙江省哈尔滨市、吉林省长春市、辽宁省沈阳市的冬季严酷性指数分别为51、41、32，哈尔滨市冬季严酷性指数较高[14]。基于此，以具有典型寒地城市特征的哈尔滨市为例，对哈尔滨市的大学校园可步行性进行评价研究。

哈尔滨市高校众多，综合考虑哈尔滨各个公立大学的地理位置、建校时间、学校规模、学校类型、发展建设情况等因素，选择哈尔滨工业大学(包括一校区及科技园)、黑龙江大学以及东北农业大学为实证调研的目标地点(表1)，其校园道路现状如图1所示。哈尔滨工业大学与黑龙江大学属于典型的分离型高校，地理位置上相比东北农业大学分布较广，校园被市政道路穿越分隔，分离校区间步行交通需求较突出，校区间的街道设立过街天桥或地下通道，方便师生通过。东北农业大学位于城市远郊地区，土地资源较充足，车行交通在校园内形成环路系统，环路内布置步行系统。

1.2 评价方法

寒地大学校园可步行性评价模型构建流程如图2所示。

1.2.1 构建评价指标体系和指标因子权重

综合已有可步行性方面的研究，评价指标的初始选择主要从作用机理维度[15](包括土地开发、道路网络、微观环境)对步行环境进行量化，即将步行者对步行环境的4大步行需求[16-18](图3[19])作为主要考量因素。依据国家相关规范标准，参考现有国内外对可步行性研究评价的指标、可步行性相关理论以及相关学科的科研成果，听取行业专家意见及建议，结合学校师生步行需求，利用交叉法和层次分析法，整理出具有代表性的、符合本国国情、使用频度高且能够应用在寒地大学校园可步行性评价体系中具有较强针对性的指标，包括设施水平、环境水平和运行水平3个项目层因子，步行交通网络、气候因子、步行空间景观等8个因素层因子，步行道路网密度、冬季户外服务设施使用率、气温舒适度、冰雪景观丰富性、步行交通量等27个指标层因子通过征询专家意见，对指标作出进一步调整。如因素层 “道路设施”替换为“道路建设”， “环境建设”替换为“步行空间景观”；指标层“步行道低阻碍度”替换为“步行道被占用比例”，删除与校园可步行性评价研究关联度不强的、不合理的“步行道平均长度”“阻车桩设置比例”和“监控设备”3项指标，增加“机动车减速装置”“引导标识易读性”“冬季户外服务设施利用率”以及“可视化密度”几项指标，最终形成寒地大学校园可步行性评价指标体系。

表1 调研高校概况Table 1 The general situation of the universities studied

图1 调研高校路网结构现状Fig.1 The status of road network structure of universities studied

图2 寒地大学校园可步行性评价体系构建流程Fig.2 The flow chart of the construction of the evaluation system of the walking ability of the university campus in cold regions

图3 步行层级需求分布演变[19]Fig.3 The evolution of the demand distribution of the walking level[19]

在此基础上，运用德尔菲法、1-9比例标度法对20位专家开展问卷调查，获得各个层次指标因子进行两两比较的判断矩阵，以此确定各个评价指标的权重。利用MATLAB(R2014b版本)数学软件，通过运行程序“[V，D]=eig(A)”求解判断矩阵的最大特征根λmax，对λmax进行一致性检验，检验通过的判断矩阵通过运行程序“W=V(∶,1)/sum(V(∶,1))”求解其归一化特征向量(权重系数)W，经计算去除4个一致性检验失败的判断矩阵，将其余16个归一化特征向量W算术平均数作为评价体系各指标的权重系数Wi[20](表2)。

1.2.2 制定评分标准

定义2.1 称伪BCI-代数X上的一个犹豫模糊集叫做X的一个犹豫模糊反群滤子，如果满足(HF1)，且对任意x,y,z ∈ X, 有

在目前研究中尚未有一个统一、确定的评价规范准则[21]。对各个不同量化方式的指标进行参考值的标准化转换，制定系统的、科学的、有针对性的、符合大学校园实际情况与特点的可步行性评价的评分标准，将描述各指标的实际值转化为统一量纲的评价值，最大限度地实现指标的量化和标准化处理。

(1)定性评价。通过量化的手段处理定性指标，使定性指标能够与定量指标在同一标准下进行比较、分析。运用模糊综合评价法，按照李斯特量表确定的5个等级，即很差、较差、一般、良好、优秀，将取值范围定为0～20、21～40、41～60、61～80、81～100，通过人们最直观的感受对定性评价指标进行打分。

(2)定量评价。定量评价的指标在制定评分标准时主要分为3部分。第1部分依据住建部颁布的《大学校园规划设计规范》、《步行和自行车交通系统规划设计导则》和《城市道路交通设计规范(GB 50220—95)》，公安部交管局颁布的《城市道路交通管理评价指标体系》，中国绿建委颁布的《绿色校园评价标准》等国家相关规范、标准；第2部分基于国内外现有可步行性评价指标的评分标准，对符合大学校园的评价指标的评分标准进行参考；第3部分将选取的指标项分解为若干评价要素，由各个评价要素通过加权计算的得分进行评价。具体的评价标准如表3所示。

表2 大学校园可步行性评价体系各指标因子的权重系数Table 2 The weight coefficient of each index factor in the walkability evaluation system of university campus

表3 定量类指标因子的评分标准Table 3 Evaluation standards of quantitative index factors

1.2.3 模糊综合评价

根据各评价指标所得调查数据，采用百分比统计法统计问卷结果获得各定性及定量指标因子评语集[22]，将隶属度汇总得到模糊判断矩阵Ri，分级作模糊综合评价。根据前人的研究确定大学校园可步行性评价的等级标准(表4)，等级参数为C=[30，65，75，85，95]T。运用等级参数评判法，与各级模糊综合评价结果Bi加权平均计算得出各指标因子及园区综合评价结果分值A，最终确定可步行性评价等级，得出评价结论。

利用MATLAB数学软件按照下式进行矩阵运算：

Bi=WiRi；A=BiC

(1)

式(1)中:Bi为指标体系中B层第i个指标所包含的其下一层指标元素相对于它的综合模糊运算结果；Wi为指标体系中B层第i个指标下一层各指标元素相对于它的权重；Ri为第i级各指标因子评价隶属度矩阵；A为目标层最终评价结果分值；C为评分等级参数。

表4 寒地大学校园可步行性评价评判标准Table 4 Evaluation criteria for walkability of campuses in cold regions

2 结果与分析

基于上述评价模型，对哈尔滨市3所高校校园进行可步行性评价，结果如下：

2.1 指标层因子评分结果

根据最大隶属度原则可以看出，3所学校可步行性定量指标比定性指标的整体评价较高，定性指标等级分布中除黑龙江大学步行道铺装D3评价为较差，其他评价为一般和良好；定量指标等级分布参差不齐，哈尔滨工业大学和黑龙江大学在步行道路网连接度D8方面评价为优秀，黑龙江大学在步行道路网密度D7方面评价为优秀，而东北农业大学在步行出行分担率D27方面评价较差，除上述之外均表现为良好或一般。

3所高校在步行交通量D25方面表现最为优秀，可能因为校园是一个人流集中的场所，课间人流量瞬间“爆发”，常在不同宿舍楼和教学楼区域之间形成人流互动。黑龙江大学在步行道被占用比例D5、道路级配评判合理性系数D6、步行道路网密度D7优势明显，在步行道铺装D3、休闲运动设施健全性D9、常绿与落叶植物比例D21劣势明显；哈尔滨工业大学在机动车减速装置D2、步行道铺装D3、步行道宽度D4、休闲运动设施健全性D9、照明设施良好性D10等方面优势明显；东北农业大学在风速适宜性D16、空气质量指数D18、绿化覆盖率D20等方面具有一定优势,在冰雪景观丰富性D23劣势明显，是因为学校对营造校园冬季冰雪景观的关注度不够，另外在步行出行分担率D27评分也较低，原因是农大内校车以及共享单车出行产生的交通量占一定比例(图4)。

图4 3所大学定性、定量指标等级分布Fig.4 Rank map of qualitative and quantitative indicators of the three universities

2.2 因素层因子评分结果

3所高校在气候因子C4和环境质量C5方面表现相近。哈尔滨工业大学在道路建设C1、公共设施C3、行人服务水平方面C7方面评分较高，黑龙江大学在步行道路网络C2方面优势明显，在步行空间景观C6方面劣势明显，而东北农业大学在步行空间景观C6有一定优势，在步行交通运行水平C8方面劣势明显(图5)。

2.3 项目层因子评分结果

3所高校各项目层因子评分不相上下，其中哈尔滨工业大学在设施水平B1和运行水平B3均高于其他两所学校，东北农业大学在环境水平B2方面与哈尔滨工业大学水平相当，且明显高于黑龙江大学(表5)。

3 校园可步行性优化策略

哈尔滨工业大学校内人车分隔措施较多，且在生活区内单独设置步行区域，区域内步行道较宽且平整，人流量较大。校园内教学区及生活区通往科技园采用沿马家沟河设步行道，丰富步行体验，但教学及生活区域绿化面积较少，植物搭配种植较少，常绿与落叶植物比例D16及绿化覆盖率D19不高。黑龙江大学步行道路整体路面凹凸不平且铺砖透水性较差，雨季道路常积水，路面径流污染，冬季道路常积雪，影响步行的安全性，相关的公共设施陈旧，此外步行空间景观整体较差，校园面积较大，整体是较为传统的规整式布局，以棋盘方格网状的道路形式组织交通，步行交通网络整体较好，步行出行分担率D27较高，但步行行为具有阵发性和爆发性，学生在上下课时尤其爱选择“捷径”。东北农业大学在步行空间的景观方面虽然表现相对较好,但存在绿地景观绿化有余、美化不足的问题，一味追求绿量的最大化而忽视了植物景观的美感，还有大量树池位于步行道中央，占用步行空间，出现“人为树让路”的现象。校园面积大，但土地利用较不合理，大量空地闲置，公共活动空间覆盖率D24不高。校园照明设施和人车分离的措施较少，存在一定安全性隐患。针对3所高校存在的问题，相应优化策略包括：

图5 指标层因子评分值Fig.5 The score value of index layer

表5 目标层、项目层、因素层因子评分值Table 5 The score value of target layer, project and factor layer

(1)多维混合地使用校园用地，丰富冬季可步行区域。将道路空间进行整合，从竖向上扩展空间维度，如开拓地下空间，建立地下停车场，减少占用地上步行道停车的情况；利用寒地大学校园里特殊而常用的步行路径，包括各种室内、地下等，甚至可以结合建筑与建筑间的连廊、架空廊或沿建筑单侧设置外廊或其他遮挡冬季风雪的设施构建可步行性交往空间[23]，增加各功能区之间的互动性，还可加入环校步道供师生散步、跑步等。

(2)丰富校园植物景观层次，增加绿化面积。采用乔灌草植物相结合的种植方式营造丰富的景观层次。植物种植考虑“雪”这一元素以形成冬季的特色景观，吸引步行者驻足体验。采用路缘石扩展池设施结合适宜的植物,冬季将积雪清扫后堆放在路缘石扩展池设施中，合理利用积雪，减少道路积水、积雪的情况，以多样的绿植种植形式丰富空间和色彩的视觉感受，增加绿化覆盖率。

(3)改善路面铺装建设，增设道路雨雪处理体系。建设友好型校园步行道，保证步行道铺装的平整度和整洁度。将现有的凹凸不平的步行道进行重新铺设，路面铺装换成透水性较好的透水砖等铺装材质，结合植被浅沟等道路绿色基础设施，为冬季路面积雪提供储存场地，解决路面易结冰打滑的问题。透水铺装色彩还可以丰富冬季单一、萧条的环境，从心理上缓解冬季的寒冷感，增加校园师生的步行活动意愿。

(4)规划适应景观环境的便捷道路，实现交通最短，减少师生到各个场所的绕路情况，增加公共设施的便捷性且能够避免周边环境及绿化遭受不必要的破坏；建立连通的、循环的、小尺度的、活动渗透性高的校园交通网络，进而形成“短距高频”的符合寒地气候特征与大学生行为规律的目的性步行模式。

(5)激活校园负空间，院落围合式进行保温。利用校园闲置空地在冬季增加冰雪景观，如组织学生进行雪雕景观设计竞赛，增加学生冬季步行外出的活动次数，创造出的雪雕作品作为冬季校园景观，增加冬季校园景观丰富性；利用大面积闲置场地开设雪地足球、冰场等活动空间。充分利用建筑围合空间[24]，院落围合式的建筑可以引导寒风，减少暴露在寒冷环境中的建筑面积，增加太阳光的照射，形成阳光院落，增加冬季活动场所的热舒适度，解决校园缺乏室外活动场地的问题，使校园空间被充分利用。

(6)注重步行者的安全性需求，增设部分设施。有针对性地增设照明设施可以节约能源、增强步行道的安全性。如在夜间比较隐蔽、步行时有安全隐患的地方增加照明设施；在公共建筑和广场进行区段节点亮化；在沿路绿化带和建筑围合的庭院空间，利用现代高科技的各色泛光灯照亮植被，采用草坪灯等烘托环境。在保证步行道视线通畅性的前提下，根据校园不同的功能区设计带有绿化隔离带的步行道，在用地面积较小的步行道采用阻车桩等车止设施、护栏以及路缘石等进行人车分离，降低机动车对步行活动的干扰。