生態型城市道路評價指標體系與方法研究

祁文洋

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

道路是國家的重要基礎設施之一，由各類道路組成的交通網是國家的經濟命脈和社會發展的重要組成部分。處理好道路工程建設與環境保護的關系，促進道路工程與自然環境、人類社會和諧可持續發展是我國道路工程建設面臨的重要任務。我國從2006年開始針對環保公路、綠色公路的建設與評估已開展了大量研究與實踐，并取得了豐碩的研究成果[1-2]。而對于城市道路的研究主要集中于海綿型道路建設技術，對其生態化程度評價技術的研究較少，目前尚無成熟的評價系統[3]。

鑒于此，為合理評價生態型城市道路的品質，本文綜合考慮低影響、低碳、安全、智能、美觀、人性化等生態型城市道路建設理念，構建了生態型城市道路評價指標體系。將Vague集與可拓物元評價方法相結合，建立了Vague復合物元評價模型。通過實例驗證了此評價方法的適用性。

1 生態型城市道路評價指標體系

生態型是指道路的建設一方面要與環境具有良好的交互，最大限度地降低對自然環境的不利影響；另一方面道路的設計應以人為本，最大限度地提升道路的服務品質。經文獻調研，目前城市道路設計建造研究的熱點關鍵詞為海綿、綠色、安全、智能、景觀等。據此，生態型城市道路應具備良好的雨水管理能力（LC）、綠色循環能力（GC）、安全控制能力（SC）、智能服務能力（SCC）、景觀協調能力（LCC）。

依據評價指標選取原則和ISM的指標篩選模型，對運輸樞紐無縫銜接評價指標體系進行4層構建[4]。第一層為目標層，即以評價生態型城市道路品質為目的；第二層為準則層，作為評價生態型城市道路品質的不同方面，即低影響和服務品質；第3層為子準則層，是對第2層的具體分類，包括雨水管理能力、綠色循環能力、安全控制能力、智能服務能力、景觀協調能力；第4層為指標層，是對各子準則層屬性的細分。據此，生態型城市道路評價指標體系如圖1所示。

圖1 生態型城市道路評價指標體系圖

1.1 雨水水量控制效果LC1

雨水水量控制包括：雨水年徑流總量控制率、單位面積控制容積。可通過計算得到具體指標值，并根據指標值分析評價雨水水量的控制效果。

1.2 雨水污染控制效果LC2

雨水污染控制效果包括：雨水徑流污染控制率、雨污分流管網覆蓋率。可通過計算得到具體指標值，并根據指標值分析評價雨水污染的控制效果。

1.3 雨水設施合理性LC3

雨水設施是指對雨水進行滯留、蓄積、過濾、滲透、凈化與利用的各類雨水管理設施。其組合布設一方面考慮功能性的實現，一方面考慮其景觀性，據此評價雨水設施合理性。

1.4 排水降噪功能效果GC1

排水降噪效果主要通過排水路面實現，可以根據路面聯通空隙率、區域噪聲達標指數評價排水降噪功能效果。

1.5 緩解城市熱島效應GC2

對城市熱島效應的緩解主要是通過路面遮熱降溫技術與綠化實現，可根據項目所采用降溫路面與綠化植物的功能效果評價。

1.6 節能減排效果GC3

道路節能減排的主要技術措施包括：路面再生利用技術、常溫鋪裝技術、高耐久路面結構，以及LED路側照明設施等。該指標是通過各項技術設施的應用情況評價。

1.7 道路交通安全評價SC1

道路交通安全是道路服務的必然需求，主要是通過道路線形、線形協調性、橫斷面合理性、交通設計合理性等確保道路交通安全，可采用模型分析等手段進行道路交通安全的分析評價。

1.8 道路安全設施功能SC2

道路安全設施的設置是保障行車安全的有效手段，包括：吸能防撞護欄等道路安全設施的設置，對其設置功能效果進行分析評價。

1.9 綠化視覺功能效果SC3

綠化視覺效果是指綠化植物對駕駛員視覺誘導與緩解視覺疲勞的效果。在綠化植物布設時，應考慮與道路線形的協調，有效搭配植物種類和色彩，據此對綠化植物布設的功能效果進行評價。

1.10 智能路面技術應用SSC1

智能路面技術包括：壓電路面、融冰路面、自愈合路面、光伏路面等。該指標根據路面的智能化應用程度進行評價。

1.11 交通信息交互效果SSC2

交通信息的交互主要通過交通信號燈、交通監控系統、交通實施預警系統實現。對各類系統的應用形式與能耐效果進行評價。

1.12 智能輔助交通設施SSC3

智能輔助交通設施包括：交通信號燈、公交站牌以及信息終端等。提升交通信號燈的智能化水平、提升公交信息發布的時效性均有利于提升居民出行便利程度。據此對智能輔助交通設施的設置與服務效果進行評價。

1.13 道路空間合理性LCC1

道路空間合理性評價參考指標包括：建筑高度與道路寬度的協調性、道路機動車道和人非機動車道的比例等，以及行人活動空間等。

1.14 景觀與安全協調LCC2

道路的綠化植物景觀、人文景觀等應與道路線形與斷面相協調，避免出現景觀布設造成的交通或視線干擾。

1.15 景觀與環境協調LCC3

道路自然景觀、人文景觀均應與環境相協調，例如：綠化植物等應采用本地物種搭配，人文景觀經結合本地歷史文化設計。可通過資料調研分析手段進行評價。

2 基于Vague復合物元的評價方法

2.1 Vague復合物元

在可拓學中，物元是以事物、特征及事物關于該特征的量值三者組成的有序三元組[5]，表達式為：物元=（生態型城市道路，評價指標，評級等級量值），記為 R=（N，C，V）。例如，某條生態型城市道路有 n 個評級指標，表示為 C=（c1，c2，···，cn）；m個評級等級，評價等級表示為 N= （N1，N2，···，Nm）。第j個特征的第i個指標的量值表示為vij，如指標的量值取Vague值，則vij=[tij，1-fij]，（i=1，2，···，n；j=1，2，···，m）。這就組成了 j個等級和 i個指標的Vague物元Rnm[6-7]。

對于生態型城市道路評價中的定性指標可以由專家對各項指標進行評價，再將專家意見運用語言變量進行表示。表1給出了Vague語言的變量集，可根據表1將專家意見轉換為相應的Vague值。

表1 Vague語言變量集一覽表

2.2 確定指標權重

權重是決策者根據重要性賦予指標的不同值，各指標的權重為ωi（i=1，2，···，n）＞0，且研究表明采用自由結構熵權法確定評價指標權重更為合理[8]。自由結構熵權法的具體步驟為：首先利用Delphi法，形成基本重要矩陣，其次通過熵值的隸屬度計算，形成熵值重要度矩陣，再次消除“認識盲度”，得到重要度綜合權重，最后進行歸一化處理，得到綜合權重向量。

2.3 確定評價等級

采用相似度量法，建立待評價項目指標值與評價系統中不同等級指標值之間的函數關系。相似度量法公式如下所示：

式中：Mz（x，yi）是指待評價項目 x 的某一個指標值與第i個評價等級對應指標值的相似度，[tx，1-fx]，[tyi，1-fyi]是指第i個評價等級的指標值。

待評價項目與某個評價等級的相似度計算公式如下：

式中：kj為待評價項目與第j個評價等級的綜合相似度；Wi為第i個指標的權重；Mij(xi，yij)是待評價項目x與第j個評價等級中第i個指標值的相似度。

依據相似度的定義，待評價項目的評價等級就是待評價項目與評價等級相似度最大，即綜合相似度量值kj最大值。

3 實例分析

現以上海市虹口區天潼路改造方案的生態型品質評價為例，說明Vague復合物元評價方法的應用。天潼路（河南北路-吳淞路）改造項目長704 m，是一個功能復合的區域，同時具有商務辦公、商業購物、居住社區，由于通行能力不足，進行了拓寬改造[9]。

為有效評價生態型城市道路品質，將每個指標的評價區間分為五級，即評價集{N1、N2、N3、N4、N5}為{一級、二級、三級、四級、五級}，相當于{優秀、良好、中等、一般、差}，按照Vague語言變量分別劃分為{（0.8，10、（0.6，0.8）、（0.4，0.6）、（0.2，0.4）、（0，0.2）}。

請專家對各指標進行打分，采用自由結構熵權法，確定各指標權重如表2所列。對天潼路項目進行評價并將評價結果轉化為Vague值后列入表2中。

表2 生態型城市道路評價體系指標權重與Vague值一覽表

分別按照式（1）、式（2）計算天潼路項目綜合相 似 度 。 經 計 算 ，k1、k2、k3、k4、k5分 別 為 0.805、0.922、0.892、0.848、0.796。據此，天潼路評價等級為二級，即良好。按照式（2）計算各項能力等級，并繪制于圖2中。可以看出，天潼路具有較好的景觀性、安全性和服務性，而在綠色循環和雨水管理方面尚有一定的改善空間。

圖2 天潼路評價指標分析示意圖

綜上可見，生態型城市道路評價系統可用以評價道路設計建造方案，評價系統實現了設計方案的量化，便于方案的分析與探討，以及方案的改進。

4 結 語

（1）本文提出生態型城市道路應具備良好的雨水管理能力、綠色循環能力、安全控制能力、智能服務能力、景觀協調能力。基于此。構建了生態型城市道路指標體系。

（2）將Vague集理論與物元評價方法相結合，提出了生態型城市道路評價方法，并進行了實例分析。結果表明該評價系統具有較好的可操作性，可用以道路設計方案的分析與改進。

（3）尚需進行各類城市道路實際案例的評價分析，以驗證評價系統的有效性，并進一步研究完善評價指標體系，優化指標權重。