基于模糊綜合評價的城市地下空間開發適宜性評估

彭俊婷，洪　濤，解智強，侯至群，左小清

(1. 昆明理工大學，云南 昆明 650093； 2. 昆明市測繪研究院,云南 昆明 650000； 3. 昆明市城市地下管線

探測管理辦公室，云南 昆明 650051； 4. 武漢大學資源環境科學學院，湖北 武漢 430070)

Suitability Assessment of Urban Underground Space Development Based on

Fuzzy Comprehensive Evaluation

PENG Junting，HONG Tao，XIE Zhiqiang，HOU Zhiqun，ZUO Xiaoqing

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基于模糊綜合評價的城市地下空間開發適宜性評估

彭俊婷1，洪濤2，解智強3,4，侯至群3,4，左小清1

(1. 昆明理工大學，云南 昆明 650093； 2. 昆明市測繪研究院,云南 昆明 650000； 3. 昆明市城市地下管線

探測管理辦公室，云南 昆明 650051； 4. 武漢大學資源環境科學學院，湖北 武漢 430070)

Suitability Assessment of Urban Underground Space Development Based on

Fuzzy Comprehensive Evaluation

PENG Junting，HONG Tao，XIE Zhiqiang，HOU Zhiqun，ZUO Xiaoqing

摘要：隨著社會經濟的發展，城市化速度越來越快，人口數量也越來越多，致使城區容量擴大的需要和有限的城區用地之間的矛盾日漸凸顯，嚴重影響了城市的穩定發展，緩解這個矛盾的最佳方式則是向城市地表以下拓展空間容量。昆明是云南省省會，伴隨著地鐵建設的推進，地下空間的開發利用受到了市民的廣泛關注。本文利用層次分析法、德爾菲法、模糊綜合評判法、GIS技術，對昆明市主城區及周邊重要區域地下空間的開發適宜性作出了評判。昆明市中心城區的地下空間開發建設可以此評判結果為依據進行策劃。

關鍵詞：地下空間；開發適宜性；層次分析法；德爾菲法；模糊綜合評價法；昆明市中心城區

一、引言

城市化始終都面臨著怎樣拓大城市空間容納量的難題[1]。隨著城市的高速發展、人口的急劇增長、生態環境的日趨惡化，向地下要空間已成為解決這一問題的主要手段，這也是增強城市功能、改善城市環境的重要措施。建設集約高效的城市地下空間，更是解決城市土地與發展空間矛盾，建設集約城市目標的最好方式[2]。

地下空間容量是城鎮化建設過程中擁有的一項首要資源，其特點是開發后便不可恢復且再次開挖較為困難，它不僅是城市功能開發的重要空間載體，也是交通、市政、綜合防災的重要空間[3]。因此，從資源保護和合理規劃的方向，把現存城區地下空間系統加以整合、梳理和改善，構建昆明城市集約、高效的地下空間系統將有利于保證合理使用地下資源，拓寬城市的發展范圍，緩解交通與環境之間的矛盾等，提升城市抗壓能力等既定目標的實現。

二、城市地下空間開發適宜性評估方法研究

目前，灰色關聯分析方法、層次分析法及模糊綜合評估法，或將兩種及以上的評估方式結合起來使用，這些評價方式被各研究者大量用在城市地下空間開發適應性評價中，得到的結果比較具有實用性。

1) 灰色關聯分析法[4](gray relative analysis method)是統計學上以灰色系統理論為基礎的一種多要素解析方式。它是按照系統中各子系統(或要素)之間相似的或不同的發展趨勢，即灰色關聯度，來描述子系統(或要素)之間強弱、大小及順序的一種動態解析方式。根據樣本信息要素間的發展態勢可以判斷各要素間的關聯度值，如果發展態勢基本相同，關聯度值則會較大；相反，就會較小。這種分析方法的優點在于將系統的發展狀態定量化，比較適用于動態歷程解析；需要的樣本數據較少，數據處理工作量較小。但其缺點是客觀性較弱，較難給定指標權重最優數值。

2) 層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)。這種分析法提出了一種分層權值決策求解方式，它是指一個較難的多項目決策難題被看成整個系統，再把各項目分為多個小項目，進而分為很多個因素的一些層次，將定性的指標定量化，最后解算出層次單排序(權數)與總的排序，可以用來作為目標、對象優化策略的系統性方式。層次分析法的優點包括簡潔實用、系統性強，但使用該方法時會有較多無法定量的因素，計算時沒有準確的特征值及特征向量，新的方案較難提供[4]。

3) 模糊綜合評價法(fuzzy comprehensive evaluation method)是美國教授在1965年提出的模糊集合理論的綜合判定方法。它是按照模糊數學的原理把定性問題定量化，采用模糊理論對由各種因素影響的對象作出綜合評判。模糊綜合評判具有較強系統性，結論清楚明了，將較難定量化的定性難題定量化，再將定性與定量相結合，適合處理各種模糊的、較難定量化的對象。

城市地下空間構造復雜、開發不可逆、劃分界限模糊，致使地下空間開發的定量分析具有一些難度。地下空間開發的影響條件都是難以用具體數據來定量化的，因此，根據各種評價方式的比較，本文利用AHP法、Delph法及模糊綜合評估法相組合的綜合評估方式來對昆明市主城區地下空間開發適宜性作出評估，如圖1所示。

圖1　評估流程

三、城市地下空間開發適宜性評估實例研究

1. 實例區域概況

(1) 昆明市中心城區地理概況

昆明市中心城區包括主城、呈貢新區與空港經濟區，總面積為1722 km2。主城區也是昆明市的綜合服務范圍，應將它的發展重心置于公眾服務設備的完善、市政基本設備的改善、舊城改新、增加綠色面積、維護旅游資源上；呈貢新區經過新興產業鏈的集中，已經形成了具有完善的功能、適宜的環境、方便的交通出行、公眾服務設備齊全的新興城區；空港區以昆明長水機場作為基礎，重點開發航空經濟，是國內與東南亞、南亞、歐亞的客運與貨運樞紐[5]，如圖2所示。

(2) 昆明市中心城區地下空間開發概況

1) 地鐵。昆明市中心城區地鐵線網規劃呈放射狀分布，共由7條線構成，是將來城市地鐵交通線網的主要線路。由昆明市主城到呈貢新區可通過地鐵1號線到達，地鐵2號線服務主城南北方向，地鐵3號線服務主城東西方向，4號線連接主城西北—東南方向，5號線為主城東北—西南線路，6號線為主城到機場的專線，7號線主要為主城西市區和南市區服務。目前地鐵1號線和2號線已經運行了兩年，其他地鐵線路正在建設中，如圖3所示。

圖2　昆明市中心城范圍

圖3　昆明市地鐵交通網

2) 地下商業街。昆明市總體規劃、商業發展規劃中確定的主要公共服務中心商業中心、商圈、商業街區是地下商業文化設施建設的重點地區，其中部分涉及軌道地下站點，人流聚集地區的商業中心在地下空間開發時仍作為區級地下商業中心建設地下商業設施。

3) 地下市政管線。地下市政管網也被喻為“城市血管”，其穩定運行與人類正常作息息息相關。昆明市的市政管網包括供水管網、排水管網、電力工程、地下共同溝等。昆明城市地下共同溝的建設應與軌道交通建設相結合，在建設軌道的同時進行地下管線共同溝的相關建設。

2. 昆明市中心城區地下空間開發適宜性評估

(1) 數據獲取

本文選取昆明市中心城區的盤龍區、五華區、西山區、官渡區、呈貢新區與空港經濟區6個主體區域作為評價對象，探究昆明市中心城范圍的地下空間開發適宜性。利用Delph方法，采用問卷形式對長時間致力于地下空間開發規劃設計及有關方面的學者進行調研以獲取數據。

(2) 昆明市中心城區地下空間開發適宜性評價指標體系

本文在認真研究相關研究資料的基礎上，結合專家建議，構建了6個指標組成的昆明市中心城區地下空間開發適宜性評價指標體系，如圖4所示。

圖4　地下空間開發適宜性評價指標

1) 城市地鐵線網。按照國際經驗和TOD模式，城市軌道交通沿線，尤其是站點周邊一定范圍內，土地價值較高，將形成城市高強度、高混合度商業開發的地區，屬于地下空間整體化、大規模開發的首要地區。

2) 土地開發強度。按照國家經驗和一些地下開挖規律，地上發展越好的地區，土地價值也越高，往往地下空間也較適宜進行開挖。地上高強度發展地區將是地下空間大范圍建設的潛在地區。

3) 用地功能布局。根據國內外經驗，地上用地功能和地下用地功能與開發適宜性呈對應關系。地上為商業、文化、娛樂等公眾服務設備用地集中的地區，地下空間開發價值相應也較高。地上為居住、商務、辦公等用地的區域，地下停車需求相對較高[6]。

4) 基本地價。地下空間進行開發時的用度和開發技術的困難性均比地面開發要高，對地價的敏感性相對也比較高。一些地區的地價比較高，則這些地區的土地集約利用程度也將比較高，其地下空間開發的需求也相對較大[7]。

5) 就業崗位密度。按照國際經驗，就業崗位多和人口密度高的地區，其地下空間開發需求也相對較高[8]。

6) 社會經濟情況。一般說來，社會經濟發展程度比較高的區域，其對應的地下空間也比較適合建設(如圖4(f)所示)。

模糊綜合評價的要素有：

1) 因素集U={u1,u2,…，um}，設有m個與被評判對象相關的因素；

2) 評語集V={v1,v2,…，vn}，設所有可能出現的評語為n個；

3) 單一因素評價，即對單個因素ui(i=1,2，…，m)的評判，可以得出V上的F集合(ri1,ri2,…,rim)，因此該模糊映射是由U到V上

模糊映射f能夠確立一個對應的模糊聯系R∈μm×n，稱其為評估矩陣

這是由對單一要素進行的所有評估的模糊集合構成的。

由于不同要素影響情況并不一樣，故應給不相同的要素賦予各自的權重。用U上的集合A=[a1a2…am]代表不同要素的權值，再與評估矩陣R組成，得出綜合評估集合B=[b1b2…bn]，即

A·R=B=[b1b2…bn]

它是對各因素的綜合評判，最后根據最大隸屬度準則理論，選中綜合評判集B中較大的bj相對應的評價語vi就可作為綜合評估的結論，即得出綜合評價模型I。

由綜合評估的方法可得出，當只將因素ui考慮在內時，ui的評估對評語vj的隸屬程度為rij=(j=1,2,…,n)。然后采用它們的模糊關系組合解算所得的結論為

(1)

式(1)含義為：將各種要素綜合涉及在內時，ui的評估對于評語vj的隸屬程度，也就是說涉及ui在總體評估中的決定程度ai時對rij所進行的調整。最后使用模糊關系合成解算對各個調整后的隸屬程度進行綜合處理，得到合理的綜合評判結論[9]。

因素集合U={城市軌道交通線網，土地開發強度，用地功能布局，基本地價，就業崗位密度，社會經濟情況}；評語集V={適合，較適合，較不適合}

采用Delph法確定權值，對專家給定的權值進行歸一化后得到確定各指標的值，見表1。

表1　昆明市地下空間開發適應性權值

將所有單一因素判斷結果組成以下評判矩陣

本研究中，專家認為，6個因素對昆明市中心城區地下空間開發的影響同等重要，因此，6個因素的權重為

A=[0.1670.1670.1670.1670.1660.166]

則可求得專家對五華區地下空間開發適宜性的綜合性評判結果為

B=A·R=[0.270.470.26]

它表示的評價是：五華區適宜進行地下空間開發的程度為27%，較適宜開發的程度為47%，較不適宜開發的程度為26%。按照最大隸屬度理論，五華區應該是比較適宜進行地下空間開發。

按照最大隸屬度原則，官渡區適宜進行地下空間開發；盤龍區適宜進行地下空間建設；西山區較不適宜進行地下空間建設；空港經濟區適宜進行地下空間開發；呈貢新區適宜進行地下空間建設，見表2。

表2　昆明市中心城區地下空間開發適宜性比例　(%)

四、結束語

通過德爾菲法、層次分析法、模糊綜合評價法的綜合使用，并對得出的數據進行比較可知：昆明市盤龍區、官渡區、空港行政區和呈貢區的地下空間開發適宜性為一級，應當對這4個區進行地下空間重點開挖；而昆明市五華區地下空間建設適合性為二級，開挖程度應低于上述4個地區；西山區地下空間建設適合性為三級，具有最低的地下空間建設適宜性。應用ArcGIS處理昆明市中心城區地下空間開發建設適宜性如圖5所示。

圖5　昆明市中心城區地下空間開發適宜性評價

現代城市發展，容量擴充離不開地下空間開發，針對“契合昆明實際”的目標，結合本文所做的地下空間開發適宜性評估結果，對昆明市盤龍區、官渡區、空港行政區和呈貢新區地下空間應選取重點區域，由重點區域向周圍發射擴散的方法進行重點開發，充分完善地下空間功能；對五華區應該進行選取一部分重點區域進行地下空間適當開發；而西山區選取一兩個重點區域進行地下空間限制開發，并且對地下空間開發時的使用類型方面該有所制約。地下空間開挖是不可逆的，一旦開挖便無法再恢復，故該評價對于昆明市中心城區地下空間開發規劃具有較實際的意義，可促進城市生態文明的發展。

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作者簡介：彭俊婷(1989—)，女，碩士，主要研究方向為地下空間規劃。E-mail:PP18213429200@163.com

收稿日期：2015-06-09； 修回日期： 2015-08-01

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)12-0066-04

引文格式： 彭俊婷，洪濤，解智強，等. 基于模糊綜合評價的城市地下空間開發適宜性評估[J].測繪通報，2015(12)：66-69.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.381