基于空间句法的北京市路网可达性评价

郭珂歆 戈文杰 彭媛媛 杨笑添 马铭玥

摘要：北京市是我国机动车保有量最高的城市之一，伴随着城市建设和经济发展，长期出现了交通流量空间分布不均的问题。文章以北京市四环内的路网为研究范围，基于空间句法的轴线模型理论，采用Google Earth路网数据，运用Depthmap软件绘制路网轴线模型图和计算空间分析变量值，对城市环路的整合度、连接度等相关因素进行道路的可达度和交通流量评价，并将评价结论应用于典型路段地区进行分析，总结出北京城市环路的交通流量时空分布特征。结果表明：整合度高、连接度低的区域，通行顺畅，景观可达性强;整合度低、连接高的区域，交通可达性较强;整合度低、连接度低的区域易形成拥堵;整合度高且连接度高的区域，交通可达性较低。同时根据分析结果提出优化方案，以期促进交通流量空间分布问题早日解决。

关键词：空间句法;Depthmap;路网;可达性;交通流量

中图分类号：U491.1⁺3文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.047

文章编号：1673-4874（2021）01-0175-04

0引言

随着经济的发展和城市建设步伐的加快，北京市机动车保有量连年快速增长，2019 年已达到590.9万辆[1]，成为我国机动车保有量最高的城市之一。经济发展带来的交通流量空间分布不均问题也日益突出，北京的交通拥堵现象在20年前已经出现，经常造成行人出行时间延长、能源浪费、生态损害、交通事故增加等一系列伴生问题，降低了市民通过道路交通出行通勤的效率，增加了大气污染物和温室气体排放，并无形中提升了城市的运行和治理成本。因此，对交通流量进行评价并提出优化方案，是减缓并最终解决交通流量空间分布问题的重要工作。

城市路网规划的合理性决定着城市的发展潜力与后进动力。北京是全国中心城市、超大城市，并处于中国政治、经济、文化和国际交往中心地位，承载着巨大的人口压力和交通压力。北京市环路现有六环，起到穿越截流、进出截流和内部疏解的作用，同时从中心发散出的若干条放射路，呈“环加放射”状，有助于满足车辆的直达要求，减少绕行距离，促进城市副中心的形成和各环线之间的联系。北京市四环路全长65.3km，平均距北京市中心点约8km，四环内为城市总体规划的重点区域[2]。对北京四环内的路网可达性和交通流量进行评价及优化，可以有效帮助解决北京城市交通流量空间分布不均问题，因此本文研究选择四环内路网为研究范围。

空间句法诞生于20世纪70年代，是由英国的Hiller和Hanson等[3]人提出和完善的一门空间形态构成分析技术，其思想基础是城市空间布局对多种人类活动产生影响的作用[4]，被应用于围绕城市的多种研究中，如交通文明、土地利用等[5]。1959年，Hansen[6]提出了可达性的概念，用于表示在给定交通系统中，从某一位置到指定位置的便利程度。根据研究对象和条件的不同，有多种可达性评价方法[7]，而空间句法理论的应用为交通系统可达性评价提供了更加便捷的方式。基于空间句法对道路进行的分类分析，不仅可以得到城市街道的特征，而且还可以得到对城市规划相关因素的结果，由此总结出道路交通流量的特征。

综上，本文以北京市四环路以内路网作为研究范围，通过空间句法理论计算和评价路网可达性，总结交通流量时空分布特征，对城市交通系统优化提出方案和建议。

1数据来源及处理

本文选择北京市四环以内路网为研究范围，包括了人口密集区和主要的交通拥堵多发区。在这一区域的研究对解决北京市交通流量空间分布问题有代表性作用。北京市的城市道路属于比较严格的对称轴线道路，各条环路特征比较明显，因此考虑将市内街道网进行分类提取绘制。

本文以Google Earth路网数据为主要依据建立空间句法模型。路网数据的生成首先利用Google Earth提取绘制出北京市四环以内主要交通路网，而后将路网抽象成轴线地图，删除细小弯曲道路，将部分同属于一条道路的折型道路变曲为直，进而在CAD中采用提取道路中心线的方式，获得研究区的路网轴线模型图（见图1）。此外，为了获取高峰期路网交通流量状况，本文利用北京交通APP的凯立德路况简图作为空间句法模型所得结果对比对象。

2研究方法

2.1空间句法理论与应用

空间句法理论认为空间物体和自由空间共同组成城市系统，城市形态的基本特征则由空间分割来提取。当城市系统中建筑较为密集时，一般采用轴线地图法对空间进行分割[5]。在上述理论下，本文采用Depthmap10软件对路网轴线模型图进行分析计算。Depthmap10是伦敦大学开发的空间句法分析软件，主要针对空间句法的轴线地图法分析道路网络以及在此基础上附加空间的结构特性[8]。软件运行規则可以简单概括为：用直线概括空间，将空间转译为由直线构成系统的“轴线”模型和“线段”模型。本研究选取“轴线”模型作为研究方法，对北京市道路进行连接度和整合度评价。

2.2轴线模型相关变量分析

轴线模型的基本变量有连接度、控制值、深度值、整合度、可理解度等，本文以整合度和连接度作为评价指标，分析道路流量特征。整合度是空间句法理论中重要概念之一，是代表一个节点与整个系统内所有节点联系的关联程度。本文将绘制出研究区域的道路轴线模数导入depthmap10软件中，通过各节点处理函数计算得出各轴线的整合度值，然后将所有轴线的整合度数值加在一起，得到一个加总的值，并按整合度值的不同，从大到小（用从红-黄-绿，最后到蓝的颜色）序列表示。即偏暖色为高数值，反之则为低数值。

连接度表示系统中与该个单元空间相交的其他单元空间的数目。本文依同理将绘制出研究区域的道路轴线模数导入depthmap10软件中，通过统计与各段道路单元直接相连的其他道路单元数量，得到连接度值，同样将数值等差排序，数值由低到高分别对应不同颜色（蓝-黄-红，冷色向暖色过度）。

3研究结果

3.1整合度分析

根据整合度值分析得出：各条环路整合度均符合空间句法原理，整合度值较高的道路基本集中在海淀区和朝阳区。其中整合度数值最高的是长安街，该区域是整个系统中拓扑空间较高的区域，是城市经济、文化最集中的地方，人流所使用的可能性最大，从空间句法原理分析该区域是整合度的核心区域。

3.2连接度分析

连接度表示与指定道路相交的其他道路的总数。根据空间句法原理，连接度数值越高，则表示其空间渗透性越好。

北京市路网的连接度呈现“内圈高外圈低”的特征，越靠近中心城区，路网连接度越高，空间渗透性更好，交通可达性更高。如莲花池西路作为京西快速通道，连接度高，出入口较多，车辆交会较为便利。上下六车道，可达性高，交通顺畅。

3.3可达性分析

通过整合度的分析可知，空间整合度与可达性息息相关。一般来说，整合度越高的道路可达性越好，但对于北京这个具有特殊旅游资源的城市来说，并非整合度越高，可达性越好。要根据对道路的利用需求来判断，将道路可达性分为交通可达性以及观赏可达性。道路的可达性、整合度和交通状况特征见表1。

如位于石景山区的西五环中段，全段整合度较高，周边多为公园景区，景观可达性较好;而位于朝阳区的东四环中路，全段整合度较高，但靠近北京东站和四惠长途客运站以及远洋国际中心等，车流量较大，且四惠桥为拥堵路段。

3.4空间句法模型的交通流量分析

根据道路整合度和道路连接度，对各条道路进行评价，将连接度和整合度整体处于中上水平的道路用“+”标示，整体处于中下水平的，用“-”标示，“+-”则表示部分路段处于中上水平。详见道路连接度和整合度评价表（见表2）。

本文将空间句法得出的道路整合度和连接度特征与从北京交通APP上得到的早晚高峰时段的凯立德路况简图进行比对验证，得出以下结论：

（1）整合度高且连接度低的区域，景观可达性强，通行较为顺畅。如位于东城区的南二环路，位于公园景点密集区，整合度高，早晚高峰时段也呈现通畅态势。

（2）整合度低且连接度高的区域，周边道路体系丰富，交通可达性较强。如西三环中路，位于中央电视塔及玉渊潭公园周边，连接度高，出入口分布合理，及时分流车流量，早晚高峰时期呈现通畅态势。

（3）整合度低且连接度低的区域，日常车流量相对不大，但不能及时疏导车流，导致拥堵。如丰台区的南三环东路，其中分钟寺桥位于东三环和南三环交界处，是京津塘高速起始点，连接度较低，出口设置不尽合理，导致成为南三环著名堵点。

（4）整合度高且连接度高的区域，日常车流量大，车辆交汇频繁，交通可达性较低。如东二环路位于中心城区，道路整合度高，周边为银河SOHO、悠唐购物中心等人口密集场所，早晚高峰时期道路拥堵，特别是与其他道路交匯时呈现严重拥堵态势。

4结语

通过空间句法的路网流量分析，我们针对北京市交通路网存在的问题提出以下几个方面建议：

（1）老城区内交通网络老旧，车道数少、道路狭窄，已不能承受当今交通流量的飞速增长。建议加强老城区改善并实施必要的交通管制。

（2）借助浪费性通勤理论分析，得知北京市朝阳区、海淀区的通勤压力较大。建议规划建设城市外围中心区，缓解城市内部的通行压力。

（3）北京市的环路建设大多是封闭、连续的多车道快速干道，由高架桥和立交桥交替连接构成，形成较为明显的同心圆特征。封闭的快速路缺乏和其他交通网络的联系，成为城市交通独立的结构，不利于城市交通整体建设。建议环路不该封闭，解开“不完美”的同心圆，将其与城市融为一体，提高城市的透气性。

本文以北京市四环内的路网为研究范围，基于空间句法的轴线模型理论，采用高德路网数据，运用Depthmap软件建立路网轴线模型和计算空间分析变量值，对北京市环路流量进行初步评价并结合浪费通勤理论进行优化研究，提出一些优化建议，以此缓解交通压力，使北京市交通网络建设更具合理性和完整性。

参考文献

[1]胡瑞雪.基于激光散射法的北京市快速路交通来源PM_ （2.5）估算研究[D].北京：北京交通大学，2019.

[2]杨敬露.北京的四环路及其融资方式[J].中国市政工程，2002（1）：72.

[3]Hillier B，Honson J.Social logic of space[J].，An Integration of GIS，Internet and Virtual Reality for the visualistion，Anolysis，and Exploration of Geospatial Data，International Journal of Geographical Information Science，1984（4）：392.

[4]Hillier BPA，Hanson J，.Natural movement：or，configuration and attraction in urban pedestrian movement[J]. Environment & Planning B Planning & Design，1993，20（1）：29-66.

[5]张红，王新生，余瑞林.空间句法及其研究进展[J].地理空间信息，2006（4）：37-39.

[6]Hansen，Walter G. How Accessibility Shapes Land Use [J].Journal of the American Institute of Planners，1959，25（2）：73-6.

[7]程昌秀，张文尝，陈洁，等.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[J].地球信息科学，2007（6）：31-35.

[8]Wan S N W M，Said I. Visibility in street connectivity analysis using UCL Depthmap version 10[C].Proceedings of the South East Asia Technical University Consortium（SEATUC）Symposium，F，2014.