基于空间句法的城市慢行交通需求预测

摘要：目前，我国城市慢行交通的发展定位比较不明确，慢行的环境逐渐变得恶劣，亟需开始研究慢行交通系统。本文基于空间句法理论提出一种较为新颖的城市慢行交通需求预测的方法，为道路设计以及城市整体路网的构建提供依据。

关键词：慢行交通；空间句法；形态分析变量；需求预测

近年来，我国城市快速发展，机动车增长迅速，城市交通恶化导致的城市环境问题也日益严峻，虽然我国部分城市实行了小汽车发展的策略，但是也无法根本性的解决城市交通恶化的问题。在这样的背景下，慢行交通越来越受到人民的重视，其具有低碳、环保、便捷等各种优点，都充分的体现了慢行交通在整个城市交通体系中占有重要的地位。 一、城市交通慢行概念

慢行交通的概念最早是出现在《上海市城市交通》上，从步行、自行车以及助动车三种交通方式构成的，英文翻译成Slow Mode Transportation。把助动车包含到传统的非机动车的交通系统内，主要是为了方便城市交通空间划分与运行管理。但是，把电动、燃气助动车全部包括在“慢行”系统中比较牵强。以上海市的燃气助动车为例，燃气助动车的路段平均车速达到了26km/h，是自行车的大约1.7倍、大约是步行的5.2倍，燃气助动车的最高车速甚至超过了40km/h，和次干道的机动车设计车速差距不大。因此，结合机动性、道路交通管理与设施供给，慢行交通的界定是：用步行以及自行车为主题、以低速度的环保型助动车，最高车速不能大于二十千米每小时，低噪音，制动性能良好，此为过渡性的补充非机动交通系统，英文翻译成Pedestrian and Bicycle Transportation。慢行的交通在短程出行效率的提升方面、填补公交服务行业的空白、带动交通的可持续性发展以及保障弱势群体的出行便利等等方面，都具备机动交通无法替代的作用，和私人的机动化交通与公共交通相互竞争与相互配合，共同建立城市客运交通系统。 二、慢行交通基本特性研究

1.步行交通基本特性。步行速度是行人交通的一个非常重要的特性，也是用来作为评价步行设施服务水平的重要参数。由于步行速度受各种因素的影响，其分布范围也比较大。成年人的步行速度一般集中分布在1.0-1.3m/s之间，老年人的行走速度较慢，一般比成年人慢0.2-0.3m/s，由于儿童安全意识较低，其步行速度比较多变。

2.自行车交通基本特性。自行车交通的基本特性概括为以下内容：占道路面积小。根据相关研究表明，平均一辆自行车在运行状态下所需面积大约为9平方米，即A级服务水平的情况，而平均每辆小汽车在运行状态下所需面积大约为40平方米，大约是4.5辆自行车运动时占用面积。干扰性大。由于自行车具有较强的灵活性，现有对其约束较小，所以给对其他交通方式造成严重的干扰。无污染，节约能源。自行车是依靠人力运动，不使用能源，不排放尾气，噪声小。自行车舒适性差。受气温和天气的影响较大，比如在有风、雨、雪天骑自行车很不方便。自行车依靠人力行动，受各种条件的地形和旅行的距离影响，长时间的骑行会使严重消耗体力。稳定性差。自行车是一种稳定性较差的交通工具，在出行过程中只要受到干扰就会使方向发生改变，严重时则可能导致自行车与其他物体相撞，造成交通事故。 三、空间句法的基础理论与方法

1.空间句法理论。空间句法最初起源于建筑学，在20世纪70年代，Bill Hiller首次提出空间句法。空间句法理论提出，人的活动或行为受空间形态或者结构影响较大，以此为基础，

借助计算机技术，分析城市环境及路网的结构，用形态分析变量描述城市空间形态，是一种建立在“图底关系理论”和“社区分析”基础上的城市空间形态分析方法。

2.空间句法的分析方法。确定空间句法的研究区域。通常意义上的研究区域，并不是空间句法合理的研究区域，根据慢行交通的不同出行特性，空间句法的研究区域是指:不管是自行车或者步行，都以研究区域为圆心，30 min步行距离为半径划分研究区域。(2)空间句法的空间分割。确定了研究区域后，要对空间进行分割，一般选用轴线法，以一条轴线代替道路，不计道路的宽度与道路两侧的土地性质等因素，对其进行简化处理。(3)空间句法的轴线图转化为连接图。将空间用轴线分割之后转化为连接图，每条轴线用节点代替，节点之间用直线表示它们之间的相关关系，两节点之间的距离为空间单元的拓扑距离。(4)空间句法形态分析变量的计算。①连接度(Connectivity)Ci，表示与第i个节点直接相连的节点个数。计算公式为:

式中:k为第i个节点直接相连的节点个数。②控制值(Control value)ctrli，表示一个空间对与之直接相交空间的控制程度。计算公式为:

四、模型的建立

在ArcGis软件中加载空间句法工具的插件，根据确定好的研究区域，画出轴线图，通过插件计算出空间分析变量（连接度、控制值、平均深度、全局集成度、局部集成度）的值。通过分析空间路网的形态分析变量与量化的慢行友好性指标，根据这些变量与调查实际流量的关系，建立模型，预测慢行交通的流量。应用SPSS软件相关性分析中形态分析变量、量化的慢行友好性指标与流量值的相关关系，根据相关系数R２值，找出与流量相关系数大于0.5的分析变量和慢行友好性指标。把已知的形态分析变量和慢行友好性指标当做自变量，实地调研的研究区域内的部分路段慢行交通流量值作为因变量，进行线性回归，得到如下公式：

式中：y———慢性交通预测流量；x1、x２、x3———与慢性流量相关系数大于0.5的分析变量和慢行友好性指标；α、β、χ、δ———常数。根据回归的公式可以用来预测城市或城镇其他路段的慢行流量，并与其实测流量进行对比，发现预测值与实测值的相对误差率均在10%以内，说明模型具有较好的适用性。因为空间句法是描述在研究区域内空间结构改变的情况下，引起交通流量的变化在新的道路网络上的分布状况，所以空间句法并不适用于未来年份的慢行交通需求预测，而适用于预测在城市空间结构改变的情况下所产生的新的慢行交通出行需求。

综上可知，空间句法可以量化路网空间特性，将道路的空间特性量化为连接度、控制值、全局集成度、局部集成度、平均深度，利用空间句法的形态分析变量，加上交通的分析变量，构建基于空间句法的慢行交通需求预测模型，在空间句法已被证明在预测慢行交通方面有较好的适用性的情况下， 引入了量化的慢行友好性指标与空间句法的形态分析一起参与回归分析， 使预测的结果更加精确。 此预测不仅可以为未来慢行路网设施规划提供依据，而且也可以为慢行交通系统与公交、 轨道交通系统的接驳提供强有力的支撑。 参考文献：

[1]熊建．城市慢行交通规划：基于人的空间研究[D]．上海：同济大学（博士学位论文），2018．

[2]江波．GIＳ环境下的空间分析和地学视觉化[M]．北京：高等教育出版社，2018． [3]付娇．空间句法及其在城市交通研究领域的应用[J]．国际城市规划，2018,24(1):79-83．