1、第 39 卷 第 3 期2023 年 6 月北 京 建 筑 大 学 学 报Journal of Beijing University of Civil Engineering and ArchitectureVol.39No.3Jun.2023摇 摇 文章编号:2096-9872(2023)03-0088-09基于 sDNA 的城市道路立体交通网络可达性研究张苗苗1,摇 张晓瑞1,2,摇 夏摇 敏1,摇 白大庆1(1.合肥工业大学 建筑与艺术学院,合肥 230000;2.合肥工业大学 数字人居环境研究实验室,合肥 230000)摘摇 要:提出基于 sDNA 的城市道路立体交通网络可达性测度方法
2、,以合肥市中心城区为例,分别从可达性指标值和可达性空间特征分布 2 个方面对合肥市中心城区的道路平面交通网络和道路立体交通网络进行 sDNA 分析,从而全面研究城市道路立体交通网络的可达性。结果表明:建设高架道路能提高合肥市道路交通网络的可达性水平,但提高效果有限,且主要表现在部分道路可达性的提升,对城市整体道路交通网络的可达性改善并不明显;合肥市道路立体交通网络可达性在全局和局部尺度呈现出明显的中心性,可达性由城市中心向城市边缘逐步递减。可为城市交通网络规划提供借鉴和依据,同时为 sDNA 的推广及实践应用提供参考。关键词:立体交通网络;可达性;sDNA;合肥市中图分类号:TU984郾 19
3、1文献标志码:ADOI:10.19740/j.2096鄄9872.2023.03.11摇 摇 收稿日期:2023-02-18基金项目:教育部人文社会科学研究规划基金资助项目(19YJA760091)。第一作者简介:张苗苗(1997),女,硕士研究生,研究方向:城市规划设计与理论。Research on Accessibility Evaluation of Urban Road TrafficNetwork Based on sDNAZHANG Miaomiao1,摇 ZHANG Xiaorui1,2,摇 XIA Min1,摇 BAI Daqing1(1.School of Architect
4、ure and Art,Hefei University of Technology,Hefei,230000;2.Research Laboratory of Digital Human Settlements,Hefei University of Technology,Hefei,230000)Abstract:A method to measure the accessibility of urban road 3D traffic network is proposed in the paperbased on sDNA.Taking the central area of Hefe
5、i as an example,the sDNA analysis is conducted on theplane traffic network and 3D traffic network of roads in the central area of Hefei from the two aspects ofaccessibility index value and accessibility spatial feature distribution,and the accessibility level of urbanroad 3D traffic network is resea
6、rched comprehensively.The results show that:the elevated roads canimprove the accessibility level of the road traffic network of Hefei,but the improvement effect is limited,mainly for the improvement of the accessibility of some roads,and the improvement of the overall roadtraffic network is not obv
7、ious;the 3D road traffic network accessibility in Hefei presents obvious centralityat both global and local scales,and the accessibility gradually decreases from the city center to the cityedge.The study can provide reference and basis for urban transportation network planning,and alsoprovide refere
8、nce for sDNA promotion and technical practice.Keywords:3D traffic network;accessibility;sDNA;Hefei摇 第 3 期张苗苗,等:基于 sDNA 的城市道路立体交通网络可达性研究摇 摇 城市道路交通网络是城市交通系统中最基础的本底要素,有效提高城市道路交通网络的通达能力,促进城市交通系统的快速、高效运行,是支撑现代城市安全、低耗、可持续运行的有效措施1-2。20 世纪 60 年代,可达性这一概念开始运用于城市交通领域,HANSEN3最早提出可达性是网络结构中各节点发生直接联系的作用机会大小,表征某点到其
9、余各点的难易程度。目前,可达性已成为城市规划、城市交通等学科的重要研究内容,也是评价道路交通网络通畅能力的核心指标。高密度垂直城市的迅速发展催生了立体型、复合型现代城市道路交通网络,有效测度城市道路立体交通网络的可达性备受关注4。当前,在城市道路交通网络可达性研究中,对城市平面交通网络和地下交通网络可达性的研究成果较多5-6,针对城市立体交通网络可达性的研究相对较少,在研究对象上,已有研究侧重于城市步行网络、地面道路和地下轨道交通及其组成的一体化立体城市交通网络,对地面及高架系统的城市立体交通可达性研究较少7-10。在测度方法上,已有研究采用的方法多为空间句法,使用的分析软件为 Depthma
10、p 及 Axwoman11-12。空间句法利用线段、轴线等模型计算交通网络的整合度测度可达性,整合度值越高,表征交通网络的可达性越高,但在城市空间尺度,计算结果与一般经验有差异,需采用更合理的评价方法对城市道路立体交通网络可达性进行研究13-14。英国 Cardiff 大学研究团队研制出的空间设计网络分析模型(Spital Design NetworkAnalysis,sDNA)在模型建构、核心算法等方面对空间句法进行了改进,对城市大空间尺度的交通网络可达性测算拟合性更好,已有研究虽有部分学者通过sDNA对城市三维交通网络进行了分析与研究15-17,但利用 sDNA 研究平面道路和高架道路构成
11、的立体交通网络可达性还存在空白。综上,本文以合肥市中心城区城市平面道路和高架道路构成的立体化道路交通网络为研究对象,基于 sDNA 提出测度城市道路立体交通网络可达性的新方法,旨在为城市道路交通网络的改善与优化提供借鉴,同时为 sDNA 的推广及应用提供实践参考。1摇 研究区与数据1郾 1摇 研究区概况本研究以合肥市中心城区为实证研究区。合肥是安徽省省会,中心城区包括蜀山区、包河区、庐阳区、瑶海区、高新区、经开区和新站 区,总 面 积483 km2,城市发展建设相对成熟,中心城区城市交通网络系统也相对完善(图 1)。近年,合肥市中心城区正在加快构建“内畅外达冶的立体大交通体系,道路交通网络由平
12、面道路网络趋向于地面、地上立体化发展,形成了特征明显的立体网络系统,与地面道路交通共同构成合肥市的城市骨架。图 1摇 合肥市中心城区分区Fig.1摇 Zoning map of downtown of Hefei注:图1 图5 基于审图号为皖合 S(2022)07 号的标准地图制作,底图无修改。摇目前,合肥市中心城区现状共有 14 条高架桥,分别是包河大道高架桥、金寨路高架桥、南北一号高架桥、徽州大道高架桥、合作化南路高架桥、东二环路高架桥、南淝河路高架桥、铜陵路高架桥、裕溪路高架桥、长江西路高架桥、东一环路裕溪路高架桥、四里河路四里河高架桥、阜阳北路高架桥和方兴大道高架桥,高架道路总长度约
13、72 km,高架道路与城市道路交叉形成的立体交叉口 67 个,其中大型互通式立体交叉口 9 个(图 2)。建设高架道路后,城市道路交通网络可达性是否得到提升,提升效果如何,目前相关研究较为缺乏。1郾 2摇 研究区道路交通网络模型构建首先通过 BigMap 大数据平台爬取合肥市 2022年城市平面路网和城市高架路网,在 GIS 中对路网数据进行数据处理,得到合肥市中心城区路网图。98北 京 建 筑 大 学 学 报第 39 卷图 2摇 合肥市中心城区高架道路分布Fig.2摇 Distribution of elevated roads indowntown of Hefei摇其次对路网图进行空间投
14、影变换,并进行拓扑检查,结合人工判读进行融合、清洗,在清除空值、互通、断线、重复线等要素之后生成所需的道路网络,最后进行城市道路交通网络模型构建。城市道路交通网络模型中,高架道路与城市平面道路在平面图上叠合,但在交叉口处有连接,在进行建模时,需将高架道路与城市平面道路进行分离,对城市平面道路和高架道路分开建模,两者保持系统中的连接关系。并将高架层道路轴线向指定方向进行偏移,然后对高架道路和城市平面道路交叉口的拓扑关系进行处理。在平面上,高架道路与城市平面道路相交处无上下匝道,建模时,不需将高架道路进行打断,反之,则需保持高架道路与地面道路的连接关系。2摇 研究方法研究的总技术路线是首先爬取合肥
15、市中心城区平面路网和高架路网的数据图,在 GIS 对路网数据进行拓扑关系检查和编辑修改,得到合肥市中心城区平面路网和高架路网的轴线图。其次利用 sDNA计算道路平面交通网络全局和局部的可达性,然后将高架路网叠加到现状平面路网中,计算合肥市中心城区立体交通网络全局和局部的可达性。将sDNA立体路网的可达性计算结果与平面路网的可达性计算结果进行对比,研究城市道路立体交通网络和道路平面道路交通网络可达性的差异和变化,最后提出针对性的优化建议。2郾 1摇 空间设计网络分析2郾 1郾 1摇 方法概述与指标选取sDNA 模型是用于分析城市街道、交通路径等三维空间网络的工具,由英国卡迪夫大学开发,其基于社会
16、网络分析,对传统空间句法进行了改进18。相比于空间句法,sDNA 提供了多种研究指标,包括权重、节点、连接数量及长度、平均距离、选择度等,以及多种距离度量方式,包括角度距离、拓扑距离、欧几里得米制距离以及混合度量。在模型方面,sDNA采用标准路径中心线方法建构网络,与传统空间句法的线段模型的建模方式相似,但 sDNA 可依托 GIS 进行网络模型的构建与分析,同时网络模型构建与指标测算方法更科学合理19-20。在参数方面,sDNA 的主要分析变量是接近度(Closeness)与中间度(Betweenness),其中,接近度是在全局或一定搜索半径范围内,每条连线到达目的地的平均难易程度,接近度越高,可达性越高,空间集聚能力越强,接近度越高的区域通常对周边有较强的吸引能力,在城市空间中表现为城市中心区。接近度通常用以距离为标准的网络数量(Network Quantity Penalized forDistance,NQPD)计算,本研究即以 NQPD 作为 sDNA模型中合肥市中心城区城市道路立体交通网络的可达性指标。sDNA 中,不同搜索半径下的可达性结果对应着相应距离出行范围的道路接近
