城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度研究：以台州市为例

邹永诚, 吕一帆, 金宏意, 李志一

(台州市城乡规划设计研究院有限公司, 台州 318000)

0 引言

城市是社会经济发展的空间载体,随着经济飞速发展,人们生活需求越来越高,生活方式发生重大变化的同时,传统的城市建设和发展理念将受到巨大冲击,因此,“十四五”规划纲要提出了新型城市建设的宜居、创新、绿色、智慧、韧性、人文六大发展理念. 我国以雄安新区为代表的创新发展区,围绕新发展理念,在生态环境建设、基础设施建设等方面成为高质量发展的标杆和现代化建设领跑者[1]. 建设新型城市可让新一代信息、网络和人工智能技术广泛应用于人们的生活和工作中,整合城市大数据资源,促进城市高效运转.

《“十四五”全国城市基础设施建设规划》[2]中指出,城市基础设施是新型城市建设正常运转和健康发展的基础和保障. 交通基础设施建设是城市基础设施中做的重要一环,需要将传统设施和新型设施建设融合起来,建立统一开放的基础设施领域和竞争有序的市场体系[3]. 从城市交通基础设施视角探究新型城市发展成为了研究重点方向. Alfaro等[4]研究表明,新型公共交通基础设施的建设对于缓解城市发展过程中的财政压力有着重要意义;Rahimi-Golkhandan等[5]研究得到,交通基础设施的多样性发展有助于增强互补性,提高城市的韧性.

在我国新型城市建设,面临着交通基础设施建设落后、新旧设施建设融合速度缓慢、城市交通功能与新一代信息、互联网等技术融合困难等问题. 因此,对城市发展效果进行评价,对推进新型城市的建设具有重要的现实意义. Cohen等[6]以绿色生态、创新城市和电子政务为评价指标,综合评估了全球各个国家(地区)的城市建设水平,为各国家(地区)的智慧城市建设提供了模板;肖周燕等[7]通过构建人口、经济与环境的耦合协调度模型对中国三大主要城市群的发展质量进行评价,研究表明,城市群发展的过程中受空间效应影响,本地政府与市场机制调控的影响程度也不同;王启飞[8]以北京市为例,基于“PSR”模型构建了城市韧性评价指标体系,采用CRITIC赋权法和综合指数法构建了城市韧性度评价模型,结果表明,通过对城市韧性时序演化趋势的分析,可找到城市发展的薄弱点;潘锶炜等[9]通过构建基于熵权法结合TOPSIS评价方法的城市绿色交通评价体系,对武汉市的绿色交通发展水平进行了评价分析,结果表明武汉市绿色交通的建设成效显著,模型的评价结果客观科学准确.

因此,本文综合6个新型城市建设的指标,提出了基于可拓云模型的城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价方法,研究结果可为相关部门掌握城市发展进程提供一定参考.

1 新型城市发展协调度评价指标体系

1.1 协调度评价指标体系构建

本文构建的城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价指标体系基于“十四五”规划纲要中为顺应城市发展新理念新趋势提到的“宜居、创新、智慧、绿色、人文、韧性”六大新型城市建设理念,基于此,最终得到6个方面共20个评价指标.

图1 城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价指标体系

1.2 协调度等级划分标准确定

为了更好地开展城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度等级评估,确定城市发展协调度,首先要将发展协调度评价指标的状态进行评判. 因此,本文综合参考《城市综合交通体系规划标准》(GB/T 51328—2018)[10]中的规定以及《“十四五”新型城镇化实施方案》中对于新型城镇化发展的要求,将交通基础设施支持的新型城市发展协调评价指标的协调度等级均划分为Ⅰ～Ⅴ级5个等级,并根据协调度等级提出相应应对策略,如表1所示.

表1 城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度等级划分及表述

在20个新型城市发展协调度评价指标的协调度等级划分中,对于可定量分析的指标参考相关论文及规范对具体数值进行划分,对于无法定量分析的指标依据评分制进行划分. 具体划分如表2所示.

表2 城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度等级界限划分

2 城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价模型构建

本文提出了可拓云模型融合层次分析法(The analytic hierarchy process,AHP)赋权的城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价方法,利用AHP赋权法对协调度指标权重进行赋权,并运用可拓云模型进行运算,最终得到本文协调度评价的结果,模型的具体运行流程如图2所示.

图2 模型运行具体流程

2.1 基于AHP法的指标权重量化

本文使用AHP对城市交通基础设施支持新型城市发展的协调度评价指标进行赋权,确定评价指标的指标权重. 通过对协调度的各级评价指标进行两两对比,可建立判断矩阵A=(aij)n×n.采用和积法计算判断矩阵A的特征向量W,通过一致性检验后的特征向量W即为本文各指标特征的主观权重.具体计算步骤如下：

1)将判断矩阵A按列求和,按列归一化后得到矩阵Z.

(1)

2)将矩阵Z按行求和后计算得出平均值即为特征向量Wij.

(2)

3)计算判断矩阵A的最大特征值λmax.

(3)

4)一致性检验.

CI=(λmax-m)/(m-1)

(4)

CR=CI/RI

(5)

式中,CI为一致性指标;RI为平均随机一致性指标,通过查表可得其值;CR为一致性比率,若CR<0.1,则通过一致性检验.

2.2 可拓云模型构建

1)可拓云模型的基本形式

可拓云模型是将云模型的特征向量(Ex,En,He)替代物元可拓理论中的事物特征值F,以达到解决评价过程中各因素随机性与模糊性的目的,其可表示为

(8)

式中,R为新型城市发展协调度评价等级;N为待评价的城市;Fi为协调度评价指标;(Exi,Eni,Hei)是对评价指标Fi的正态云描述.

2)协调度评价指标的协调度等级云参数划分

由于协调度评价指标在划分协调度等级的界限时存在一定的模糊性,因此可将评价指标带入可拓云模型中,利用可拓云模型的随机性和模糊性,将协调度等级划分界限模糊化,即将各新型城市发展协调度评价指标的协调度等级界限视作1个双约束区间[Omin,Omax],通过正态云参数的计算公式,可将新型城市发展各协调度评价指标划分的协调度等级界限转换为云模型的3个特征值,云参数计算过程如下：

Ex=(Omin+Omax)/2

(7)

En=(Omax-Omin)/6

(8)

He=s

(9)

式中,Omin、Omax分别为等级划分区间的最小界限和最大界限;s为常数,其值由实际情况及协调度评价指标的随机性和模糊性综合决定,本文按s=1/10En进行取值.

将表2中的各协调度评价指标所划分的协调度等级界限带入式(7)～(9),可得到各评估指标的云模型参数Ex、En、He,并将3类特征参数根据表2重新构建城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价指标等级界限云模型参数划分,如表3所示.

表3 城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价指标等级界限云参数划分

最后,将表3的云模型参数输入MATLAB中模拟后生成新型城市发展协调度评价指标I1～I17的等级界限划分云图. 由于篇幅有限,仅给出I1的标准云图,如图3所示.

图3 公交乘客满意度I1评价云图

3)新型城市发展协调度评价等级确定

本文的新型城市发展协调度评价等级是通过matlab软件计算可拓云的云隶属度y后构建其隶属度矩阵Y,通过隶属度矩阵与权重向量K相乘得到综合评价向量B后通过加权平均方法得到的综合评估分数r确定.

(10)

式中,ykl代表新型城市发展协调度评价指标Fk与协调度评价等级l之间的隶属度,其中k=1,2,3…,m,m为协调度评价指标数;l=1,2,3,4,5,对应5种协调度评价等级.

B=K·Y

(11)

综合评价向量B由元素bl组成,运用加权平均方法可得协调度评价指标的综合评估分数γ：

(12)

式中,hl为新型城市发展协调度评价等级l的赋分值,本文对Ⅰ～Ⅴ级协调度等级分别赋分为1～5分,各协调度等级的分值为整数.

基于式(12)得到的综合评估分数γ,可得到协调度等级的评判依据,γ的数值越接近哪个分数,就将其评判为对应的协调度等级.但由于受E′n的随机性影响,每次的计算结果可能会不同,因此可通过多次计算取平均值的方式减小随机性带来的误差,多次计算后可得

(13)

(14)

式中,Exr为多次计算后的最终评估分数;Enr为标准差;t为计算总次数;rd(x)为第d次计算得到的综合评估分数.

多次计算后的最终评估分数可代表新型城市发展的协调度评价等级,而标准差则代表了评估结果的离散性,标准差越大,离散性越高,因此本文将置信度μ定义为

μ=Exr/Enr

(15)

由式(15)计算得出的置信度μ可知,μ的值越小,可信度越高,评估结果越可靠.一般来说,μ<0.05时,定义为最终评估结果可靠.

3 实例应用与发展对策分析

3.1 台州市概况

台州市是浙江沿海区域性中心城市和现代化港口城市,市内山地占比68.6%,地形走势为西高东低,各区县间被群山相隔,是典型的组团型城市,因此更为重视市内各区间的交通联系. 截至2022年底,台州市全市建成区路网密度已达到7.34 km/km2、台州市公路总里程已达13 297.872 km,各区县公路建设情况较好. 为支持新型城市发展,浙江省和台州市先后印发了《浙江省新型基础设施建设三年行动计划(2020—2022年)》和《台州市推进新型基础设施建设行动方案(2020—2022年)》.

在数字经济方面,2022年,台州数字经济核心产业固定资产投资增幅达42.4%,高于全部固定资产投资增速35.9个百分点;在公共交通方面,台州市的机动化公交分担率已达到29.2%,全方式公交分担率达到12.2%,城乡道路客运车辆公交化达到100%,并以城市公共交通满意度的97.4%居全省第1.

3.2 协调度评价指标实际参数及评分确定

本文以台州市城市发展的协调度等级评价结果为例,对本文的协调度评价方法进行案例应用与分析. 本文数据源自台州市相关部门,通过对台州市城市发展现状参数的收集,可得到各指标的相关内容,通过咨询5名行业内专家并参考《城市道路交通管理评价指标体系》(2019版)和相关规范对定性指标进行评分,可得到20个协调度评价指标的实测值与评分值,如表4所示.

表4 城市交通基础设施支持新型城市发展的协调度评价指标实测值与评分值

3.3 指标权重确定

将6个Ⅰ级指标按照对新型城市发展的重要程度进行排序,可表示为：H1=H5>H6>H4>H2=H3,运用AHP可确定各协调度评价指标的指标权重,如表5所示.

表5 协调度评价指标权重表

3.4 协调度等级确定

在确定本文新型城市发展协调度评价指标的权重后,输入MATLAB软件实现各个指标的云隶属度y计算,并通过模拟获得各协调度评价指标的隶属度评价云图,如图4所示.为了减少由于模型随机性和模糊性的影响,本文采用进行1 000次计算取平均值的方式,最终得到1个20×5的云隶属度矩阵Y,见式(16)

(16)

在计算得到二级协调度评价指标的云隶属度矩阵Y后,将各协调度评价指标的权重向量k={0.102 7,0.055 5,0.032,0.102 7,0.010 6,0.019 2,0.034 8,0.025 8,0258,0.012 9,0.010 4,0.017 4,0.029 9,0.050 3,0.073 2,0.073 2,0.146 5,0.059,0.059,0.059}与隶属度矩阵相乘,可得到台州市城市发展协调度等级的综合云隶属度

D=(1.84×10-8,3.01×10-18,0.001,
0.291 1,0.099 1)

(17)

由上述的城市发展协调度等级综合评估结果来看,取云隶属度最高的值作为最终的城市发展协调度等级,可知台州市城市发展的综合协调度等级为Ⅳ级良好协调,说明台州市城市交通基础设施与城市发展可达到良好协调,城市发展质量为中高水平,台州市应该在保持新型城市建设进程的同时针对交通基础设施建设中较为薄弱的点如公共交通便捷性、数字化水平、智慧设施建设等进行提升,使交通基础设施能更好的支持新型城市的建设.计算得到本次台州市城市发展协调度评价的置信度μ为0.002 6<0.05,表明本文城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价模型构建离散度较低,结果具有可信度.

3.5 城市交通基础设施支持的新型城市发展对策分析

基于上述模型对台州市交通基础设施支持的新型城市发展的综合协调度评价,着重对台州交通基础设施中公共交通便捷性、数字化水平、智慧设施建设和交通风险4个方面提出发展对策建议.

3.5.1 在公共交通便捷性

目前台州市市域铁路S1线已通车,但并未在台州市中心城区布设站点,常规公交站点衔接也未完善,导致轨道交通利用率低下. 为此,应加强轨道交通站点周边的公交站点衔接和公交300 m覆盖率,以此提升公共交通便捷性.

3.5.2 在数字化水平

台州市目前存在各部门间数据通用和共享程度较低,也缺少统一标准. 因此需要推动城市数字化转型升级,使交通基础设施与其他设施进行数据互通,并建立联合多部门、多领域的信息资源共享平台,建立全面信息化系统.

3.5.3 在智慧设施建设

台州市目前正处于车路协同、公交优先和智慧平台的建设阶段,开展重点区域试点,从“车看灯”转变为“灯看车”,做到精准治堵,使交通管理更有序.

3.5.4 在交通风险方面

台州市城市交通基础设施目前仍存在停车困境,尤其是老旧小区内的停车难、停车秩序问题,停车秩序混乱导致车辆通行风险增加,因此应不断增加停车资源供给,同时也要劳把停车管理,在配置合理停车资源的同时减少交通风险.

4 结束语

本文以城市交通基础设施为角度,提出了基于可拓云模型的城市交通基础设施支持的新型城市发展协调度评价模型,该方法兼顾了协调度评价指标中的模糊性与随机性,从新型城市建设的6个方面制定了20类指标,以台州市为例,对其城市交通基础设施支持新型城市发展的协调度进行了分析,最后,针对台州城市交通基础设施建设的薄弱方面提出了相应建议. 研究结果可为相关部门掌握城市发展进程提供一定参考.