城市地下空間開發潛力價值評估研究★

吳讓俊,孫淑萍，王直民

(1.浙江財經大學，浙江 杭州 310018; 2.浙江金融職業學院，浙江 杭州 310000)

0 引言

地下空間是一種寶貴的空間資源。 城市地下空間是指城市規劃區內及地表以下，以土壤或巖石為主要介質的空間區域。21世紀以來，隨著城市化的不斷發展以及城市土地價值的不斷飆升，各地紛紛嘗試利用立體化使用土地資源，使地下空間的開發規模得到快速增長。不過當前地下空間仍然還是無目的、碎片化開發和利用的環節，導致地下空間資源得不到有效使用、設計不合理、資源開發次序混亂等眾多問題。另外，在開發和利用地下空間上還會被巖土類型、地質條件、地面空間種類、施工技術、經濟能力、水文條件等非常多因素所限制和影響，并且其開發和利用的實質是不變的，已建造完成的地下空間一般來說是難以重新建造亦或是改建的[1]。所以，在準備開發和利用之際需要對地下空間的潛在開發價值實施評估，合理的設計準備開發對地下空間進行開發相應的功能和規模，并且將其作為城市建設決策的根據，進而能夠達到科學、合理、有效的對地下空間資源進行開發。

根據層次分析法和模糊綜合評價方法，對杭州市錢塘新區地下空間資源開發潛力價值進行評估。錢塘新區規劃控制總面積531.7 km2，位于杭州東部，緊鄰杭州主城區。近年來，隨著杭州地下空間“十三五”開發量提前一年完成，和浙江省人民政府對錢塘行政區重新劃分，杭州“地下城”正奮然崛起。為應時景，筆者選擇街道作為基本評估單元，對錢塘新區的下沙街道、白楊街道、河莊街道、義蓬街道、新灣街道、臨江街道和前進街道在開發地下空間上的潛力價值實施評估[2]。

1 確定評估指標體系

在評估開發地下空間資源的潛在價值上還會被社會經濟條件以及自然環境等因素共同影響。根據實效性、簡單性和系統性等原則，采用二級模糊綜合評價法大致明確對地下空間開發的潛力價值實施評估需要的指標體系[3]，從而依靠專家調查法不斷完善和補充評估指標體系。最終明確了對城市地下空間進行開發具備的潛在價值進行評估需要的因素，即3個一級指標，14個二級指標，具體見表1。

表1 地下空間開發潛力價值評估指標體系

2 確定評估指標權重

明確不同級別指標對應的權重是對地下空間開發潛力作出評估的重要依據。而關于確定指標權重的研究已經有許多，其中常用的確定指標權重的方法包括：層次分析法、德爾菲法、主分量分析法以及最大熵技術法。文章在明確不同級別指標對應的權重上運用的是層次分析法，對繁雜不清楚的決策問題進行量化，依靠一致性檢驗降低誤差。詳細明確指標權重的流程為：

1)創建層次結構。如上文所述，目標層為地下空間開發潛力價值評估；準則層共3項，分別為工程建設要素、社會經濟要素和開發效益要素；指標層共14項，分項隸屬于準則層。

2)建立判斷矩陣。專家對各級指標對于地下空間開發潛力價值的權重進行賦值，用層次分析法參照前文確定的薩蒂1～9標量表(如表2所示))對各個指標層里面的所有指標實施兩兩對比將判斷矩陣創建出來。

從相同指標層里面選擇兩個指標xi和yi，以aij表示指標xi和指標yi對地下空間開發潛力價值的影響程度比值，相同層級的每項指標對比結果通過矩陣A=(aij)n×n反映，此矩陣便叫做判斷矩陣。

3)實施一致性檢驗。將判斷矩陣相應的最大特征值λmax和相應的特征向量W計算出來。將判斷矩陣里面的一致性指標CI計算出來，見式(1)：

(1)

其中，λmax為判斷矩陣里面的最大特征值；n為矩陣里面的階數。

按照平均隨機一致性指標表將判斷矩陣里面的一致性比率CR計算出來，見式(2)：

(2)

其中，CI為判斷矩陣里面的一致性指標；RI為和判斷矩陣相對的平均一致性指標，詳細數值如表2所示。

表2 平均隨機一致性指標

當CR在0.10以下的時候，便在一致性檢驗下合格，計算獲得指標的權重為W；當CR在0.10及其以上的時候，便需要對判斷矩陣重新創建。

4)層次總排序和一致性檢查。依靠層次排序可以獲得某個指標級別對上一層的權重，通過遞推可以得到全部指標對地下空間開發潛在價值的權重。假設某個指標層的A層中的某個指標是Aj，它響應的下一級指標是b1,b2,…,bk，那么根據和Aj相對的層次單排序權重b1j,b2j,…,bnj能夠得到關于地下空間開發潛力價值的權重，如式(3)所示：

(3)

其中，bij為B層上在第i個元素上和aj相對的權值；aj為在A層第j個元素上和目標相對的權值；l為A層里面的指標數；k為B層里面的指標數。

需要檢查整體排序級別的一致性，逐層不一致的累積程度會導致錯誤。 因此，需要使用式(4)計算一致性比。

CRB=CRB-1+(a1CI1+…+aiCIl)/(a1RI1+…+aiRIl)

(4)

其中，CRB-1為B之上的一層跟全部目標層相對的一致性比率；aj為A層在第i個元素上和目標相對的權值；CIj為B層元素和Aj相對的一致性指標；RIj為和B層相對的平均隨機一致性指標；j數值取值為1，2，3，…，l。

當CRB在0.10以下的時候，那么對總排序實施一致性檢驗合格，計算得到的不同級別的權重是可用的，不然需要將判斷矩陣重新建立起來。

5)通過以上指標權重確認步驟的參考和市規劃局、浙江財經大學、市政工程設計院等專家意見的給予，得到準則層評估指標的判斷矩陣，具體見表3。并借助yaahp層次分析法軟件的使用，將判斷矩陣輸入，快捷高效的求得λmax=3.082 1，對應的特征向量為 (0.776 6,0.154 9,0.068 5)；一致性比率CR=0.079 0，CR在0.10以下，這意味著對準則層權重值進行判斷是準確的[4]。

表3 準則層指標的判斷矩陣

同理將指標等所有的評價指標對應的權重計算出來，并且依靠對權重采取的一致性檢驗，每項權重指標得到的結果參見表4。

表4 地下空間開發潛力價值評估指標權重

3 指標量化和評估結果排序

請來自杭州市市政工程設計院、杭州市市規劃局、杭州市市政工程設計院、浙江財經大學等單位的5位專家按照評價論域對錢塘新區的下沙街道、白楊街道、河莊街道、義蓬街道、新灣街道、臨江街道和前進街道在開發其地下空間具備的潛力評估指標賦予權重[5]，可以獲得7個街道地底空間資源開發潛力價值的評價矩陣。為了避免贅敘，舉例下沙街道進行說明，下沙街道的評價矩陣見式(5)：

(5)

結合專家們給出的下沙街道的評價矩陣(見式(5))，再通過模糊綜合評估的辦法對開發其地下空間的潛在價值作出評估。按照下沙街道掌握的地底空間開發潛在價值的評估矩陣，能夠計算出模糊評估隸屬矩陣：

模糊綜合評價B1=A1×Rxiasha1=(0.547 4 0.435 2 0.007 0 0 0)。

同理，B2=A2×Rxiasha2=(0.200 1 0.591 7 0.208 2 0 0),B3=A3×Rxiasha3=(0.231 0 0.386 3 0.382 7 0 0)。

Bxiasha=A×Rxiasha=(0.471 9 0.456 1 0.063 9 0 0)。

通過模糊綜合評價對模糊評估得到的結果進行排序。令模糊向量得以單值化，評估論域里面所有的評估等級依次被賦值成V1=5，V1=4，V1=3，V1=2，V1=1，則Wxiasha=(0.471 9×5+0.456 1×4+0.063 9×3+0×2+0×1)/(0.471 9+0.456 1+0.063 9+0+0)=4.411 3。

同理，可以求出錢塘新區白楊街道、河莊街道、臨江街道、義蓬街道和新灣街道等地下空間資源挖掘潛能價值分別為：Wbaiyang=4.961 4,Whezhuang=4.894 6,Wyipeng=4.694 7,Wxinwan=4.386 4,Wlinjiang=3.987 5,Wqianjin=4.138 4。排序錢塘新區7個街道地下空間資源開發潛力價值的模糊綜合評價結果為：Wbaiyang>Whezhuang>Wyipeng>Wxiasha>Wxinwan>Wqianjin>Wlinjiang。

根據上述評價結果，錢塘新區近期應重點開發空間區位好、效益高、交通便利的白楊街道、河莊街道等地區存在的地下空間資源；下沙街道、義蓬街道、新灣街道存在的地下空間資源在開發和利用上的潛能等，需要慢慢對一些地區進行選擇和開發。臨江街道和前進街道在開發地下空間上的潛能不高，開發利用要慎重進行[6]。

4 檢驗評估結果

為了驗證模糊層次分析法在評估開發和利用地下空間潛在價值上具備的可靠性，能夠和多層次灰色評估法結合起來使用，使得參與到空間策劃、設計和管理的相關人員和專業人才能夠對開發和利用地下空間資源的潛在價值實施評估和排序，評估結果和模糊層次分析法得到的評估結果相同。這意味著模糊層次分析法在評估開發和利用城市地下空間具備的潛在價值上存在其可靠性[7]，并為其他區域提供了參考和借鑒依據。

5 結語

評估對地下空間資源進行開發具備的潛在價值是科學合理利用地下空間的前提條件和基礎。作者運用模糊層次分析法從工程建設要素、社會經濟要素和發展效益要素三個方面對杭州錢塘新區7條主要街道進行地下空間的開發和利用具備的潛在價值實施了評估和排序。研究得到的結果指出，對城市地下空間資源進行開發和利用具備的潛在價值運用模糊層次分析法進行評估，有利于將評估環節中產生的模糊性和不明確性問題解決好，為科學和規范的研究城市地下空間在開發和利用后具備的潛在價值的研究提供了有效參考。