生态型城市道路评价指标体系与方法研究

祁文洋

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

道路是国家的重要基础设施之一，由各类道路组成的交通网是国家的经济命脉和社会发展的重要组成部分。处理好道路工程建设与环境保护的关系，促进道路工程与自然环境、人类社会和谐可持续发展是我国道路工程建设面临的重要任务。我国从2006年开始针对环保公路、绿色公路的建设与评估已开展了大量研究与实践，并取得了丰硕的研究成果[1-2]。而对于城市道路的研究主要集中于海绵型道路建设技术，对其生态化程度评价技术的研究较少，目前尚无成熟的评价系统[3]。

鉴于此，为合理评价生态型城市道路的品质，本文综合考虑低影响、低碳、安全、智能、美观、人性化等生态型城市道路建设理念，构建了生态型城市道路评价指标体系。将Vague集与可拓物元评价方法相结合，建立了Vague复合物元评价模型。通过实例验证了此评价方法的适用性。

1 生态型城市道路评价指标体系

生态型是指道路的建设一方面要与环境具有良好的交互，最大限度地降低对自然环境的不利影响；另一方面道路的设计应以人为本，最大限度地提升道路的服务品质。经文献调研，目前城市道路设计建造研究的热点关键词为海绵、绿色、安全、智能、景观等。据此，生态型城市道路应具备良好的雨水管理能力（LC）、绿色循环能力（GC）、安全控制能力（SC）、智能服务能力（SCC）、景观协调能力（LCC）。

依据评价指标选取原则和ISM的指标筛选模型，对运输枢纽无缝衔接评价指标体系进行4层构建[4]。第一层为目标层，即以评价生态型城市道路品质为目的；第二层为准则层，作为评价生态型城市道路品质的不同方面，即低影响和服务品质；第3层为子准则层，是对第2层的具体分类，包括雨水管理能力、绿色循环能力、安全控制能力、智能服务能力、景观协调能力；第4层为指标层，是对各子准则层属性的细分。据此，生态型城市道路评价指标体系如图1所示。

图1 生态型城市道路评价指标体系图

1.1 雨水水量控制效果LC1

雨水水量控制包括：雨水年径流总量控制率、单位面积控制容积。可通过计算得到具体指标值，并根据指标值分析评价雨水水量的控制效果。

1.2 雨水污染控制效果LC2

雨水污染控制效果包括：雨水径流污染控制率、雨污分流管网覆盖率。可通过计算得到具体指标值，并根据指标值分析评价雨水污染的控制效果。

1.3 雨水设施合理性LC3

雨水设施是指对雨水进行滞留、蓄积、过滤、渗透、净化与利用的各类雨水管理设施。其组合布设一方面考虑功能性的实现，一方面考虑其景观性，据此评价雨水设施合理性。

1.4 排水降噪功能效果GC1

排水降噪效果主要通过排水路面实现，可以根据路面联通空隙率、区域噪声达标指数评价排水降噪功能效果。

1.5 缓解城市热岛效应GC2

对城市热岛效应的缓解主要是通过路面遮热降温技术与绿化实现，可根据项目所采用降温路面与绿化植物的功能效果评价。

1.6 节能减排效果GC3

道路节能减排的主要技术措施包括：路面再生利用技术、常温铺装技术、高耐久路面结构，以及LED路侧照明设施等。该指标是通过各项技术设施的应用情况评价。

1.7 道路交通安全评价SC1

道路交通安全是道路服务的必然需求，主要是通过道路线形、线形协调性、横断面合理性、交通设计合理性等确保道路交通安全，可采用模型分析等手段进行道路交通安全的分析评价。

1.8 道路安全设施功能SC2

道路安全设施的设置是保障行车安全的有效手段，包括：吸能防撞护栏等道路安全设施的设置，对其设置功能效果进行分析评价。

1.9 绿化视觉功能效果SC3

绿化视觉效果是指绿化植物对驾驶员视觉诱导与缓解视觉疲劳的效果。在绿化植物布设时，应考虑与道路线形的协调，有效搭配植物种类和色彩，据此对绿化植物布设的功能效果进行评价。

1.10 智能路面技术应用SSC1

智能路面技术包括：压电路面、融冰路面、自愈合路面、光伏路面等。该指标根据路面的智能化应用程度进行评价。

1.11 交通信息交互效果SSC2

交通信息的交互主要通过交通信号灯、交通监控系统、交通实施预警系统实现。对各类系统的应用形式与能耐效果进行评价。

1.12 智能辅助交通设施SSC3

智能辅助交通设施包括：交通信号灯、公交站牌以及信息终端等。提升交通信号灯的智能化水平、提升公交信息发布的时效性均有利于提升居民出行便利程度。据此对智能辅助交通设施的设置与服务效果进行评价。

1.13 道路空间合理性LCC1

道路空间合理性评价参考指标包括：建筑高度与道路宽度的协调性、道路机动车道和人非机动车道的比例等，以及行人活动空间等。

1.14 景观与安全协调LCC2

道路的绿化植物景观、人文景观等应与道路线形与断面相协调，避免出现景观布设造成的交通或视线干扰。

1.15 景观与环境协调LCC3

道路自然景观、人文景观均应与环境相协调，例如：绿化植物等应采用本地物种搭配，人文景观经结合本地历史文化设计。可通过资料调研分析手段进行评价。

2 基于Vague复合物元的评价方法

2.1 Vague复合物元

在可拓学中，物元是以事物、特征及事物关于该特征的量值三者组成的有序三元组[5]，表达式为：物元=（生态型城市道路，评价指标，评级等级量值），记为 R=（N，C，V）。例如，某条生态型城市道路有 n 个评级指标，表示为 C=（c1，c2，···，cn）；m个评级等级，评价等级表示为 N= （N1，N2，···，Nm）。第j个特征的第i个指标的量值表示为vij，如指标的量值取Vague值，则vij=[tij，1-fij]，（i=1，2，···，n；j=1，2，···，m）。这就组成了 j个等级和 i个指标的Vague物元Rnm[6-7]。

对于生态型城市道路评价中的定性指标可以由专家对各项指标进行评价，再将专家意见运用语言变量进行表示。表1给出了Vague语言的变量集，可根据表1将专家意见转换为相应的Vague值。

表1 Vague语言变量集一览表

2.2 确定指标权重

权重是决策者根据重要性赋予指标的不同值，各指标的权重为ωi（i=1，2，···，n）＞0，且研究表明采用自由结构熵权法确定评价指标权重更为合理[8]。自由结构熵权法的具体步骤为：首先利用Delphi法，形成基本重要矩阵，其次通过熵值的隶属度计算，形成熵值重要度矩阵，再次消除“认识盲度”，得到重要度综合权重，最后进行归一化处理，得到综合权重向量。

2.3 确定评价等级

采用相似度量法，建立待评价项目指标值与评价系统中不同等级指标值之间的函数关系。相似度量法公式如下所示：

式中：Mz（x，yi）是指待评价项目 x 的某一个指标值与第i个评价等级对应指标值的相似度，[tx，1-fx]，[tyi，1-fyi]是指第i个评价等级的指标值。

待评价项目与某个评价等级的相似度计算公式如下：

式中：kj为待评价项目与第j个评价等级的综合相似度；Wi为第i个指标的权重；Mij(xi，yij)是待评价项目x与第j个评价等级中第i个指标值的相似度。

依据相似度的定义，待评价项目的评价等级就是待评价项目与评价等级相似度最大，即综合相似度量值kj最大值。

3 实例分析

现以上海市虹口区天潼路改造方案的生态型品质评价为例，说明Vague复合物元评价方法的应用。天潼路（河南北路-吴淞路）改造项目长704 m，是一个功能复合的区域，同时具有商务办公、商业购物、居住社区，由于通行能力不足，进行了拓宽改造[9]。

为有效评价生态型城市道路品质，将每个指标的评价区间分为五级，即评价集{N1、N2、N3、N4、N5}为{一级、二级、三级、四级、五级}，相当于{优秀、良好、中等、一般、差}，按照Vague语言变量分别划分为{（0.8，10、（0.6，0.8）、（0.4，0.6）、（0.2，0.4）、（0，0.2）}。

请专家对各指标进行打分，采用自由结构熵权法，确定各指标权重如表2所列。对天潼路项目进行评价并将评价结果转化为Vague值后列入表2中。

表2 生态型城市道路评价体系指标权重与Vague值一览表

分别按照式（1）、式（2）计算天潼路项目综合相 似 度 。 经 计 算 ，k1、k2、k3、k4、k5分 别 为 0.805、0.922、0.892、0.848、0.796。据此，天潼路评价等级为二级，即良好。按照式（2）计算各项能力等级，并绘制于图2中。可以看出，天潼路具有较好的景观性、安全性和服务性，而在绿色循环和雨水管理方面尚有一定的改善空间。

图2 天潼路评价指标分析示意图

综上可见，生态型城市道路评价系统可用以评价道路设计建造方案，评价系统实现了设计方案的量化，便于方案的分析与探讨，以及方案的改进。

4 结 语

（1）本文提出生态型城市道路应具备良好的雨水管理能力、绿色循环能力、安全控制能力、智能服务能力、景观协调能力。基于此。构建了生态型城市道路指标体系。

（2）将Vague集理论与物元评价方法相结合，提出了生态型城市道路评价方法，并进行了实例分析。结果表明该评价系统具有较好的可操作性，可用以道路设计方案的分析与改进。

（3）尚需进行各类城市道路实际案例的评价分析，以验证评价系统的有效性，并进一步研究完善评价指标体系，优化指标权重。