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城市公共服务区位规划评价研究基于 GIS 空间分析的设施

孔贤菊¹，安荣当 ^1，2， 李公力¹

1. 北京清华城市规划设计院，北京，100084，P.R.C.
2. 清华大学建筑学院，北京，100084，P.R.C.

摘要：随着广泛的城市化，越来越多的人涌入城市。因此，对城市基础设施和土地使用的需求将迅速而急剧地改变，大多数城市规划应加以规范或重新制定。在新形势下，公共服务设施选址应引起高度重视，而一般软件平台则不能很好地加以帮助。因此，提出了一种由车辆交通模型和行人交通模型同时构成的新型交通网络系统，并构建或重建了相应的算法。此外，还提出了评价指标，以评估不同的地点规划方案。最后，对城市公共服务设施进行定位分析，采用新的模型和方法，显示了其有效性。

关键词：城市规划、公共服务设施、地理信息系统、网络分析

介绍

到2009年，中国城镇化率达到46.6%（中国国家统计局的数据），预计到2050年达到70%。这意味着大量的人口将涌入城市。因此，对城市基础设施和土地使用的需求将迅速而急剧地改变，大多数城市规划应加以规范或重新制定。城市公共服务设施与市民的日常生活息息相关，应重视其选址规划。

国外许多城市经历了城市化进程，经验表明，GIS（地理信息系统）是协助规划和设计其空间分析功能和空间数据管理的最合适方法。从20世纪60年代起，GIS就被用于城市规划，在20世纪70年代更受欢迎，从研究人员和规划者进行一系列研究和应用^。然而，大多数的研究和应用仅限于栅格分析、简单的辅助功能分析或简单的服务区域分析，其结果只是一条最佳路径，无法应对更复杂的情况，导致与现实的巨大偏差。

所以提出一种新的包含车辆交通与步行交通的交通网络系统，以处理不同空间规模的定位规划。此外，还重建了基于新交通系统的新网络分析方法。最后，提出了评价指标，对位置规划方案进行定量比较。并介绍了一些应用程序实例，以验证新的模型和方法能否管理位置规划的复杂分析。

模型

车辆网络模型

1. (b)

图1 车辆网络构成

车辆模型由路段和交叉口组成，如图1（a）所示。路段有一些属性，如长度、限速、平均速度、成本等。车辆在交叉路口时延迟，并且在直行、向左转弯和向右转弯有所区别。延误的影响因素包括交通信号、交叉口布局、道路等级等。成本是网络分析中使用的权重，其价值为其速度、时间、长度或费用，以及与成本、流量方向以及成本共同构成车辆网络的路段，如图（b）所示。

行人网络

图3 行人网络生成

行人网络由人行道和交叉设施组成（如图2所示）。交叉设施包括斑马线、立交桥和地铁，它们具有不同的属性和成本。有三种方法可以产生行人交通设施。（1）在更大的维度存在市政道路，人行道和斑马线自动创建根据道路中心线。（2）在没有市政道路的较小尺寸中，根据地块的一些规则，自动创建人行道。（3）在一些地方范围内，行人交通设施可以通过互动绘图创建。最终的行人交通网络如图3所示。

方法

获取宗地接入点的算法

传统的宗地接入点是宗地的中心点，导致与现实的巨大偏差，尤其是在宗地较大时。改进后的算法是查找宗地的拐点，该点投影到路段或人行道，如图4所示。投影点是宗地的接入点，查找其中任何一个点，这意味着在搜索路线时到达宗地。

图4 在交通网络中的包裹及其接入点

服务区域算法

基于可访问性，服务区域有两种类型算法。

类型一:

沿交通网络给出服务半径，从一个设施点开始，给定半径内的宗地由该设施的服务区域组成。该方法的分析结果将显示三种情况：1）一个包裹只由一个设施提供服务;2）由多个设施提供服务的包裹;3） 由任何设施提供服务的包裹。

类型二:

沿交通网络计算并保存从设施到所有宗地的最短路线及其最低总成本。因此，一块宗地将拥有与设施相同的最短路线数量和最低的总成本。宗地分配给最低总成本最低的设施区的服务区域。此方法是一种完整的分布方法。下表 1 列出了两种算法的差异。

表 1 两种服务区域的比较

案例研究

第一种情况是A城的福利设施所在地，这是一个新的城市规划。目前的范围在规划范围内只占很小的一部分，因此可以提供科学的土地利用来调整规划。

图5 城市A的类型一服务区分析

福利设施的选址规则是按照不同等级区设置不同等级的设施。如果一个地区有一个更高的类，低层类似的设施将不再设置，如图5所示。该定位方案的分析适用于使用车辆网络和1型服务区法。从图5所示的图形分析结果看，他的定位方案是可以接受的。城市级设施（2号）的服务半径比任何其他服务区域都大的设施都长。四个设施的服务区占用了所有学习区域，并在某种程度上重叠，这使得每个设施的负担更加合理。同时，表2显示，所有服务区加起来的面积和人口均超过该计划的面积和人口。

表 2 类型一 服务区域分析的数据

从上述分析结果中可以知道，类型一的服务区法适用于大规模位置分析。

第二种情况是小学选址规划，是B城建设区建设详细规划的一部分。比较适用于采用行人网络和二型服务区法。根据第2.2节，行人网络是以道路中心线为基础的，如图6所示。

图6 中心线网和行人网

图7 城市 B 的类型二服务区分析

表 3类型二服务区域的数据桥接

分析结果如图7所示。根据图7，大部分包裹与其服务设施之间的距离小于500米，这是学生步行上学的国家标准。但是，有些学校的公用用率过高，而另一些学校则过高，存在一些不合理的问题。例如，学校1和2的效用比率都小于0.5，平均服务距离小于400m，这意味着学校资源的浪费。同时，15号学校的效用比率过高，这意味着学校供给不足需求。13号学校的公用设施比率仅为0.2（表3中显示的红色行），与附近9号和12号学校的效

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