城市地下空间开发潜力价值评估研究★

吴让俊,孙淑萍，王直民

(1.浙江财经大学，浙江 杭州 310018; 2.浙江金融职业学院，浙江 杭州 310000)

0 引言

地下空间是一种宝贵的空间资源。 城市地下空间是指城市规划区内及地表以下，以土壤或岩石为主要介质的空间区域。21世纪以来，随着城市化的不断发展以及城市土地价值的不断飙升，各地纷纷尝试利用立体化使用土地资源，使地下空间的开发规模得到快速增长。不过当前地下空间仍然还是无目的、碎片化开发和利用的环节，导致地下空间资源得不到有效使用、设计不合理、资源开发次序混乱等众多问题。另外，在开发和利用地下空间上还会被岩土类型、地质条件、地面空间种类、施工技术、经济能力、水文条件等非常多因素所限制和影响，并且其开发和利用的实质是不变的，已建造完成的地下空间一般来说是难以重新建造亦或是改建的[1]。所以，在准备开发和利用之际需要对地下空间的潜在开发价值实施评估，合理的设计准备开发对地下空间进行开发相应的功能和规模，并且将其作为城市建设决策的根据，进而能够达到科学、合理、有效的对地下空间资源进行开发。

根据层次分析法和模糊综合评价方法，对杭州市钱塘新区地下空间资源开发潜力价值进行评估。钱塘新区规划控制总面积531.7 km2，位于杭州东部，紧邻杭州主城区。近年来，随着杭州地下空间“十三五”开发量提前一年完成，和浙江省人民政府对钱塘行政区重新划分，杭州“地下城”正奋然崛起。为应时景，笔者选择街道作为基本评估单元，对钱塘新区的下沙街道、白杨街道、河庄街道、义蓬街道、新湾街道、临江街道和前进街道在开发地下空间上的潜力价值实施评估[2]。

1 确定评估指标体系

在评估开发地下空间资源的潜在价值上还会被社会经济条件以及自然环境等因素共同影响。根据实效性、简单性和系统性等原则，采用二级模糊综合评价法大致明确对地下空间开发的潜力价值实施评估需要的指标体系[3]，从而依靠专家调查法不断完善和补充评估指标体系。最终明确了对城市地下空间进行开发具备的潜在价值进行评估需要的因素，即3个一级指标，14个二级指标，具体见表1。

表1 地下空间开发潜力价值评估指标体系

2 确定评估指标权重

明确不同级别指标对应的权重是对地下空间开发潜力作出评估的重要依据。而关于确定指标权重的研究已经有许多，其中常用的确定指标权重的方法包括：层次分析法、德尔菲法、主分量分析法以及最大熵技术法。文章在明确不同级别指标对应的权重上运用的是层次分析法，对繁杂不清楚的决策问题进行量化，依靠一致性检验降低误差。详细明确指标权重的流程为：

1)创建层次结构。如上文所述，目标层为地下空间开发潜力价值评估；准则层共3项，分别为工程建设要素、社会经济要素和开发效益要素；指标层共14项，分项隶属于准则层。

2)建立判断矩阵。专家对各级指标对于地下空间开发潜力价值的权重进行赋值，用层次分析法参照前文确定的萨蒂1～9标量表(如表2所示))对各个指标层里面的所有指标实施两两对比将判断矩阵创建出来。

从相同指标层里面选择两个指标xi和yi，以aij表示指标xi和指标yi对地下空间开发潜力价值的影响程度比值，相同层级的每项指标对比结果通过矩阵A=(aij)n×n反映，此矩阵便叫做判断矩阵。

3)实施一致性检验。将判断矩阵相应的最大特征值λmax和相应的特征向量W计算出来。将判断矩阵里面的一致性指标CI计算出来，见式(1)：

(1)

其中，λmax为判断矩阵里面的最大特征值；n为矩阵里面的阶数。

按照平均随机一致性指标表将判断矩阵里面的一致性比率CR计算出来，见式(2)：

(2)

其中，CI为判断矩阵里面的一致性指标；RI为和判断矩阵相对的平均一致性指标，详细数值如表2所示。

表2 平均随机一致性指标

当CR在0.10以下的时候，便在一致性检验下合格，计算获得指标的权重为W；当CR在0.10及其以上的时候，便需要对判断矩阵重新创建。

4)层次总排序和一致性检查。依靠层次排序可以获得某个指标级别对上一层的权重，通过递推可以得到全部指标对地下空间开发潜在价值的权重。假设某个指标层的A层中的某个指标是Aj，它响应的下一级指标是b1,b2,…,bk，那么根据和Aj相对的层次单排序权重b1j,b2j,…,bnj能够得到关于地下空间开发潜力价值的权重，如式(3)所示：

(3)

其中，bij为B层上在第i个元素上和aj相对的权值；aj为在A层第j个元素上和目标相对的权值；l为A层里面的指标数；k为B层里面的指标数。

需要检查整体排序级别的一致性，逐层不一致的累积程度会导致错误。 因此，需要使用式(4)计算一致性比。

CRB=CRB-1+(a1CI1+…+aiCIl)/(a1RI1+…+aiRIl)

(4)

其中，CRB-1为B之上的一层跟全部目标层相对的一致性比率；aj为A层在第i个元素上和目标相对的权值；CIj为B层元素和Aj相对的一致性指标；RIj为和B层相对的平均随机一致性指标；j数值取值为1，2，3，…，l。

当CRB在0.10以下的时候，那么对总排序实施一致性检验合格，计算得到的不同级别的权重是可用的，不然需要将判断矩阵重新建立起来。

5)通过以上指标权重确认步骤的参考和市规划局、浙江财经大学、市政工程设计院等专家意见的给予，得到准则层评估指标的判断矩阵，具体见表3。并借助yaahp层次分析法软件的使用，将判断矩阵输入，快捷高效的求得λmax=3.082 1，对应的特征向量为 (0.776 6,0.154 9,0.068 5)；一致性比率CR=0.079 0，CR在0.10以下，这意味着对准则层权重值进行判断是准确的[4]。

表3 准则层指标的判断矩阵

同理将指标等所有的评价指标对应的权重计算出来，并且依靠对权重采取的一致性检验，每项权重指标得到的结果参见表4。

表4 地下空间开发潜力价值评估指标权重

3 指标量化和评估结果排序

请来自杭州市市政工程设计院、杭州市市规划局、杭州市市政工程设计院、浙江财经大学等单位的5位专家按照评价论域对钱塘新区的下沙街道、白杨街道、河庄街道、义蓬街道、新湾街道、临江街道和前进街道在开发其地下空间具备的潜力评估指标赋予权重[5]，可以获得7个街道地底空间资源开发潜力价值的评价矩阵。为了避免赘叙，举例下沙街道进行说明，下沙街道的评价矩阵见式(5)：

(5)

结合专家们给出的下沙街道的评价矩阵(见式(5))，再通过模糊综合评估的办法对开发其地下空间的潜在价值作出评估。按照下沙街道掌握的地底空间开发潜在价值的评估矩阵，能够计算出模糊评估隶属矩阵：

模糊综合评价B1=A1×Rxiasha1=(0.547 4 0.435 2 0.007 0 0 0)。

同理，B2=A2×Rxiasha2=(0.200 1 0.591 7 0.208 2 0 0),B3=A3×Rxiasha3=(0.231 0 0.386 3 0.382 7 0 0)。

Bxiasha=A×Rxiasha=(0.471 9 0.456 1 0.063 9 0 0)。

通过模糊综合评价对模糊评估得到的结果进行排序。令模糊向量得以单值化，评估论域里面所有的评估等级依次被赋值成V1=5，V1=4，V1=3，V1=2，V1=1，则Wxiasha=(0.471 9×5+0.456 1×4+0.063 9×3+0×2+0×1)/(0.471 9+0.456 1+0.063 9+0+0)=4.411 3。

同理，可以求出钱塘新区白杨街道、河庄街道、临江街道、义蓬街道和新湾街道等地下空间资源挖掘潜能价值分别为：Wbaiyang=4.961 4,Whezhuang=4.894 6,Wyipeng=4.694 7,Wxinwan=4.386 4,Wlinjiang=3.987 5,Wqianjin=4.138 4。排序钱塘新区7个街道地下空间资源开发潜力价值的模糊综合评价结果为：Wbaiyang>Whezhuang>Wyipeng>Wxiasha>Wxinwan>Wqianjin>Wlinjiang。

根据上述评价结果，钱塘新区近期应重点开发空间区位好、效益高、交通便利的白杨街道、河庄街道等地区存在的地下空间资源；下沙街道、义蓬街道、新湾街道存在的地下空间资源在开发和利用上的潜能等，需要慢慢对一些地区进行选择和开发。临江街道和前进街道在开发地下空间上的潜能不高，开发利用要慎重进行[6]。

4 检验评估结果

为了验证模糊层次分析法在评估开发和利用地下空间潜在价值上具备的可靠性，能够和多层次灰色评估法结合起来使用，使得参与到空间策划、设计和管理的相关人员和专业人才能够对开发和利用地下空间资源的潜在价值实施评估和排序，评估结果和模糊层次分析法得到的评估结果相同。这意味着模糊层次分析法在评估开发和利用城市地下空间具备的潜在价值上存在其可靠性[7]，并为其他区域提供了参考和借鉴依据。

5 结语

评估对地下空间资源进行开发具备的潜在价值是科学合理利用地下空间的前提条件和基础。作者运用模糊层次分析法从工程建设要素、社会经济要素和发展效益要素三个方面对杭州钱塘新区7条主要街道进行地下空间的开发和利用具备的潜在价值实施了评估和排序。研究得到的结果指出，对城市地下空间资源进行开发和利用具备的潜在价值运用模糊层次分析法进行评估，有利于将评估环节中产生的模糊性和不明确性问题解决好，为科学和规范的研究城市地下空间在开发和利用后具备的潜在价值的研究提供了有效参考。