基于职住用地划分及通勤可达性的用地布局的评估方法与流程

1.本发明具体涉及一种基于职住用地划分和通勤交通可达性的针对产业用地和居住用地的布局进行评估的评估方法。


背景技术：

2.通勤主要包括上下班的出行，其移动范围形成通勤圈。通勤圈的大小与通勤时间和出行方式有关。出行方式包括步行、骑行、公共交通(含轨道交通)和汽车等，它可以是单一的方式，也可以是数种接驳联运的方式。通勤圈内的职住用地中，用于工作场所(职)的用地称为产业用地，用于住房(住)的用地称为居住用地，这两类用地是通勤出行的主要发生地，上班通勤从居住用地流向产业用地，下班通勤则相反，从产业用地流向居住用地。职住用地是用地布局中最核心的部分，两类用地之间的通勤可达性表征两者之间联系的便捷性，是用地布局合理性的基本要求。
3.目前，一般以通勤圈内就业岗位数量与居民中就业人口数量的比值衡量用地布局的合理性，能够为职住用地的均衡布局提供评估。
4.然而，这种已有的评估方法不能对通勤圈内的职住用地的空间布局变化进行评估，不能反映所选出行方式的通道优化对用地布局合理性的提升，因而无法为用地规划和公共决策提供更好的依据。
5.因此，亟需设计一种新的能够针对用地布局调整的评估方法，以至少部分地缓解乃至消除已有方法的上述不足和缺陷之处。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术缺乏能够对用地空间布局的合理性和效率等方面进行定量化分析和决策支持的评估方法的缺陷，提出一种新的基于职住用地划分和通勤可达性的用地布局的评估方法。
7.可以理解的是，本公开内容中，所述的通勤可达性是指在限定的时间内通勤出行能够到达目标区域广度的衡量指标，因此，职住用地布局所形成的通勤距离越短以及交通越便捷，可达性指标就越好。
8.本发明是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：
9.本发明提供了一种基于职住用地划分和通勤可达性的用地布局的评估方法，其特点在于，所述评估方法以确定的出行方式，并基于待研究的目标区域确定与之对应的存在多条所选出行方式的通道和土地使用的地图，所述评估方法包括以下步骤：
10.步骤一、在所述地图上根据目标区域确定通勤圈，并在通勤圈内分别划出连片的产业用地、居住用地和混合用地的边界，所述混合用地指无法细分的包含产业和居住的用地。然后，将所述的居住用地、产业用地和混合用地划分为多个小区；
11.步骤二、分别设置所述居住用地、产业用地和混合用地上的所述小区的初始权重系数。
12.其中，居住用地和混合用地中的居住部分，初始权重值考虑小区所在区域的人口的密度进行设置；如果缺乏人口密度数据，则参考与所述人口密度有关的数据如小区所在区域的建筑容积率进行设置。各个小区的初始权重系数必须按同一种参照数据进行设置。在没有参考数据时，小区的初始权重系数全部按缺省值为1进行设置。
13.产业用地和混合用地中的产业部分，初始权重值参照所属用地中的地均产值和就业岗位密度；如果缺乏所述的数据，则参考表征地均产值和就业岗位密度的数据如产业类型、企事业单位规模等进行设置。各个小区的初始权重系数必须按同一种参照数据进行设置。没有参考数据时，初始权重值全部按缺省值为1进行设置。
14.所述评估方法还包括以下步骤：
15.步骤三、确定上班或下班通勤，上班时，居住用地和混合用地通常为出发用地，产业用地和混合用地则为到达用地；下班则相反，产业用地和混合用地为出发用地，居住和混合用地为到达用地；以此决定各小区作为通勤的仅出发、仅到达或者既出发又到达的小区；并且，无论是上班还是下班，混合用地的小区属于既是出发又是到达的小区；
16.步骤四、确定通勤圈中通勤出发的小区数no和小区编号i，并根据步骤二和三确定对应出发小区的初始权重；
17.步骤五、确定通勤圈内通勤到达的小区数nd和小区编号j，并根据步骤二和三确定对应到达小区的初始权重；
18.步骤六、设置通勤阈值时间以及所选出行方式的通道速度和出行方式的节点换乘时间，所述通道速度需要符合当地实际情况；
19.步骤七、在通勤圈内选择一个出发小区作为中心，并以设置的通道速度从中心出发，沿所有可能的通道同时向外前进，生成以出发小区为中心的、所选出行方式的出行时长不超出通勤阈值时间的最短时间的出行轨迹；
20.步骤八、统计步骤七生成的出行轨迹所能够到达的到达小区数，记录到达小区的编号和对应的出行时间，其中针对多种方式到达的到达小区仅记录其中时间最短的出行时间；
21.步骤九、根据所述步骤八的数据，计算得出作为出发中心小区的通勤可达性指标，其中，计算过程由以下公式(1)-(5)定义：
[0022][0023]
其中，0《t≤t，
[0024][0025]
wj(t)＝c
jfj
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0026][0027]
其中，
[0028]
其中，i∈no，no为通勤圈的出发小区总数，针对编号为i的出发小区，所选出行方式
在通勤阈值时间t内能够到达的加权到达小区数为其通过公式(1)定义，其中，通勤圈到达小区总数为nd，到达小区编号j∈nd，为编号为i的出发小区与第j个到达小区的关联系数，当通勤阈值时间t内能够从编号为i的出发小区最短时间到达的第j个到达小区时，g
ij
＝1否则g
ij
＝0，wj(t)为第j个到达小区的权重函数，j表示第j个到达小区编号，t为步骤八中所记录的与第j个到达小区对应的出行时间，并且将wj(t)的最大值设定为到达小区的初始权重系数cj；
[0029]
并且在公式(3)中，fj(t)为与出行距离成反比或出行时间成反比的权重衰减函数，所述权重衰减函数大于0且不大于1，若fj(t)不能确定，fj(t)＝1为函数的缺省值；
[0030]
并且在公式(4)中，为编号为i的出发小区的通勤可达性指标，其定义为在上班f＝1或下班f＝2时t阈值时间内以编号为i的出发小区为中心的所选出行方式能到达的通勤圈的加权到达小区数与通勤圈的总加权到达小区数的比值其中所述通勤可达性指标的数值范围在0至1的区间内、并适于表征通勤圈的职住用地布局的优化程度。
[0031]
可理解的是，该通勤可达性指标值越高，则表明用地的布局对于编号为i的出发小区而言越好，且该指标的优点在于，可量化地反映职住用地布局和交通系统对不同区域的出发小区的通勤影响，能够直观地对用地布局的合理性、均衡性等进行比较评估。
[0032]
根据本发明的一些实施方式，所述评估方法包括以下步骤：
[0033]
遍历通勤圈中的所有出发小区并将其作为出行中心并反复执行上述步骤七、步骤八、步骤九，从而得到通勤圈中所选出行方式的每一个出发小区的通勤可达性指标；以及
[0034]
利用以下公式(6)计算通勤圈所选出行方式上班或下班的整个出发区域的总通勤可达性指标
[0035][0036]
其中，f表征上下班，f＝1为上班，f＝2为下班，t为通勤时间阈值，bi为编号为i的出发小区的小区初始权重，no为通勤圈中的出发小区的总数，编号i∈no。所述通勤可达性指标的数值范围在0至1的区间内、数值越大可达性越好，适于度量通勤圈的基于居住或者基于产业的用地的布局，用于表征两类用地布局的调整是否趋向于更好的值域。
[0037]
根据本发明的一些实施方式，所述评估方法包括以下步骤：
[0038]
重复步骤三至步骤九，遍历上班和下班，分别计算居住用地和产业用地作为出发小区的可达性指标s
(t)(1)
和s
(t)(2)
，从而各自从居住用地视角和产业用地视角评估和分析职住用地的布局。
[0039]
步骤十、若上班、下班的所选出行方式的通道速度有变化，导致s
(t)(1)
和s
(t)(2)
的差异大于预设的阈值，则需要取两者的平均值，得职住用地布局的综合评估指标
[0040][0041]
式中，指标值越高表示用地布局越好。
[0042]
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0043]
本发明的积极进步效果在于：
[0044]
根据本发明的基于职住用地划分和通勤可达性的用地布局的评估方法，通过对产业用地、居住用地和混合用地的划定，和分别就上班、下班通勤的出发小区至到达小区的可达性评估，能够在通勤圈范围内更全面地对所选出行方式的职住用地的布局合理性进行评估，从而能够为规划和公共决策提供更好的依据。
附图说明
[0045]
图1为根据本发明优选实施例的基于通勤圈和通勤可达性的职住用地布局的评估方法的流程示意图。
具体实施方式
[0046]
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都将落入本发明的保护范围之中。
[0047]
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明各实施例中的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
[0048]
本发明的如下优选实施方式的方法整体上基于如下技术构思：通勤出行的出发小区与到达小区是由小区所在的用地属性和通勤的上下班所决定的，从通勤圈出发小区出发，所选出行方式所能到达的到达小区数越接近甚至能够达到通勤圈的到达小区的总数，并且重要区域的距离越近或时间越短，那么该出发地所对应的职住用地的布局越好。
[0049]
根据本发明优选实施方式的基于职住用地划分和通勤可达性的用地布局的评估方法，其中所述评估方法基于确定出行方式和待研究的目标区域确定与之对应的存在多条所选出行方式的通道的地图和土地使用图。
[0050]
参考图1所示，根据本发明优选实施方式的基于通勤圈和通勤可达性的职住用地布局的评估方法包括以下步骤：
[0051]
步骤一、在所述地图上根据目标区域确定通勤圈，并在通勤圈内分别划出连片的产业用地、居住用地和混合用地的边界，所述混合用地指无法细分的包含产业和居住的用地。然后，将所述的居住用地、产业用地和混合用地划分为多个小区；
[0052]
步骤二、分别设置所述居住用地、产业用地和混合用地上的所述小区的初始权重系数。
[0053]
其中，居住用地和混合用地中的居住部分，初始权重值考虑小区所在区域的人口的密度进行设置；如果缺乏人口密度数据，则参考与所述人口密度有关的数据如小区所在区域的建筑容积率进行设置。各个小区的初始权重系数必须按同一种参照数据进行设置。在没有参考数据时，小区的初始权重系数全部按缺省值为1进行设置。
[0054]
产业用地和混合用地中的产业部分，初始权重值参照所属用地的地均产值和就业岗位密度；如果缺乏所述的数据，则参考表征地均产值和就业岗位密度的数据如产业类型、
企事业单位规模等进行设置。各个小区的初始权重系数必须按同一种参照数据进行设置。没有参考数据时，初始权重值全部按缺省值为1进行设置。
[0055]
其中，该评估方法还包括以下步骤：
[0056]
步骤三、确定上班或下班通勤，上班时，居住用地和混合用地通常为出发用地，产业用地和混合用地为到达用地；下班则相反，产业用地和混合用地为出发用地，居住和混合用地为到达用地；以此决定各小区作为通勤的仅出发、仅到达或者既出发又到达的小区；并且，无论是上班还是下班，混合用地的小区属于既是出发又是到达的小区；
[0057]
步骤四、确定通勤圈中通勤出发的小区数no和小区编号i，并根据步骤二和三确定对应出发小区的初始权重；
[0058]
步骤五、确定通勤圈内通勤到达的小区数nd和小区编号j，并根据步骤二和三确定对应到达小区的初始权重；
[0059]
步骤六、设置通勤阈值时间以及所选出行方式的通道速度和出行方式的节点换乘时间，所述通道速度需要符合当地实际情况；
[0060]
步骤七、在通勤圈内选择一个出发小区作为中心，并以设置的通道速度从中心出发，沿所有可能的通道同时向外前进，生成以出发小区为中心的、所选出行方式的出行时长不超出通勤阈值时间的最短时间的出行轨迹；
[0061]
步骤八、统计步骤七生成的出行轨迹所能够到达的到达小区数，记录到达小区的编号和对应的出行时间，其中针对多种方式到达的到达小区仅记录其中时间最短的出行时间；
[0062]
步骤九、根据所述步骤八的数据，计算得出作为出发中心小区的通勤可达性指标，其中，计算过程由以下公式(1)-(5)定义：
[0063][0064]
其中，0《t≤t，
[0065][0066]
wj(t)＝c
jfj
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0067][0068]
其中，
[0069]
其中，i∈no，no为通勤圈的出发小区总数，针对编号为i的出发小区，所选出行方式在通勤圈阈值时间t内能够到达的加权到达小区数为其通过公式(1)定义，其中，通勤圈到达小区总数为nd，到达小区编号j∈nd，为编号为i的出发小区与第j个到达小区的关联系数，当通勤圈阈值时间t内能够从编号为i的出发小区最短时间到达的第j个到达小区时，g
ij
＝1否则g
ij
＝0，wj(t)为第j个到达小区的权重函数，j表示第j个到达小区编号，t为步骤八中所记录的与第j个到达小区对应的出行时间，并且将wj(t)的最大值设定为到达
小区的初始权重系数cj；
[0070]
并且在公式(3)中，fj(t)为与出行距离成反比或出行时间成反比的权重衰减函数，所述权重衰减函数大于0且不大于1，若fj(t)不能确定，fj(t)＝1为函数的缺省值；
[0071]
并且在公式(4)中，为编号为i的出发小区的通勤可达性指标，其定义为在上班f＝1或下班f＝2时t阈值时间内以编号为i的出发小区为中心的所选出行方式能够到达的通勤圈的加权到达小区数与通勤圈的总加权到达小区数的比值其中所述通勤可达性指标的数值范围在0至1的区间内、并适于表征通勤圈的职住用地布局的优化程度。
[0072]
可理解的是，该通勤可达性指标值越高，则表明用地的布局对于编号为i的出发小区而言越好，且该指标的优点在于，可量化地反映职住用地布局和交通系统对不同区域的出发小区的通勤影响，能够直观地对用地布局的合理性、均衡性等进行比较评估。
[0073]
根据本发明的一些实施方式，所述评估方法包括以下步骤：
[0074]
遍历通勤圈中的所有出发小区并将其作为出行中心并反复执行上述步骤七、步骤八、步骤九，从而得到通勤圈中所选出行方式的每一个出发小区的通勤可达性指标；以及
[0075]
利用以下公式(6)计算通勤圈所选出行方式上班或下班的整个出发区域的总通勤可达性指标
[0076][0077]
其中，f表征上下班，f＝1为上班，f＝2为下班，t为通勤时间阈值，bi为编号为i的出发小区的小区初始权重，no为通勤圈中的出发小区的总数，编号i∈no。
[0078]
其中，所述的通勤可达性指标的数值范围在0至1的区间内、且数值越大可达性越好，适于度量通勤圈的基于居住或者基于产业的用地的布局，用于表征两类用地布局的调整是否趋向于更好的值域。
[0079]
根据本发明的一些实施方式，所述评估方法包括以下步骤：
[0080]
重复步骤三至步骤九，遍历上班和下班，分别计算居住用地和产业用地作为出发小区的可达性指标s
(t)(1)
和s
(t)(2)
，从而各自从居住用地视角和产业用地视角评估和分析职住用地的布局。
[0081]
步骤十、若上班、下班的所选出行方式的通道速度有变化，导致s
(t)(1)
和s
(t)(2)
的差异大于预设的阈值，则需要取两者的平均值，得职住用地布局的综合评估指标
[0082][0083]
式中，指标值越高则表明用地布局越好。
[0084]
对于步骤九定义的计算方式，其进一步基于如下所述的技术构思。
[0085]
对于上班通勤，到达小区通常为产业用地，企业效益高、就业岗位数量多，其对出发小区的吸引力和重要性就大。因此，到达小区所在用地的地均产值和就业岗位密度可以反映出到达小区的重要性。所在用地的地均产值和就业岗位密度高，则到达小区的重要性就增加，这种重要性可以用到达小区的权重来表达，到达小区的重要性高，权重值就大，反之亦然。
[0086]
对于相同就业规模的到达小区，就业人口更愿意去距离近通勤时间短的小区，因此，到达小区的重要性又会因为出行距离或出行时间的因素t而变化。所以，对于出发小区i，到达小区的重要性以权重函数wj(t)表达，其中t为反映距离或出行时间的变量，j为第j个到达小区。权重函数的最大值为到达小区的初始权重值，权重函数值随t变量增加呈反比下降关系。
[0087]
对于下班通勤，到达小区为居住用地。从企业角度讲，也希望职工能够居住在附近，在其他条件相同时，更希望靠近大型的居住区。因此，前述到达小区的权重关系也适用于此。
[0088]
根据本发明的上述优选实施方式的基于职住用地划分和通勤可达性的用地布局的评估方法，通过对产业用地、居住用地和混合用地的划定，和分别就上班、下班通勤的出发小区至到达小区的可达性评估，能够从居住和产业的视角结合所选出行方式对用地布局的合理性进行可量化、可比较的评估，从而能够为规划和公共决策提供更好的依据。
[0089]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本发明的保护范围。