公路交通科技  2015, Vol. 32 Issue (9): 144-149

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袁春毅, 刘泽欣, 王朝辉
YUAN Chun-yi, LIU Ze-xin, WANG Chao-hui
基于设计新理念的景观公路后评价研究及区间逼近法应用
Study on Scenic Highway Post Evaluation Based on New Design Idea and Application of Interval Approximation Method
公路交通科技, 2015, Vol. 32 (9): 144-149
Journal of Highway and Transportation Research and Denelopment, 2015, Vol. 32 (9): 144-149
10.3969/j.issn.1002-0268.2015.09.024

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收稿日期: 2015-07-03
基于设计新理念的景观公路后评价研究及区间逼近法应用
袁春毅1, 刘泽欣1, 王朝辉2    
1. 交通运输部规划研究院, 北京 100029;
2.长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室, 陕西 西安 710064
摘要: 为借助项目后评价更好地推广景观公路的示范指导效应,文章通过深入研究景观公路和谐性理念,建立了以公路路域和谐性、人路和谐性、公路外部环境和谐性为核心评价指标的景观公路和谐性评价体系,采用基于区间逼近的景观公路和谐性评价方法,对河北典型示范景观公路进行后评价,进一步验证了基于区间逼近的景观公路和谐性评价方法的实用性。
关键词: 环境工程     景观公路     区间逼近法     后评价     和谐性    
Study on Scenic Highway Post Evaluation Based on New Design Idea and Application of Interval Approximation Method
YUAN Chun-yi1, LIU Ze-xin1, WANG Chao-hui2    
1. Transport Planning and Research Institute, Ministry of Transport, Beijing 100029, China;
2. Key Laboratory of Highway Engineering in Special Region of Ministry of Education, Chang'an University, Xi'an Shaanxi 710064, China
Abstract: In order to promote demonstration effect of scenic highway by the project post evaluation, we deeply researched scenic highway harmony philosophy, established the scenic highway harmoniousness evaluation system that takes highway domain harmony, human-road harmony, highway external environment harmony as the core indexes. Applying the scenic highway harmony evaluation method based on interval approximation, we conducted the post evaluation on the demonstration scenic highway in Hebei and further validated the practicality of the applied evaluation method.
Key words: environmental engineering     scenic highway     interval approximation method     post evaluation     harmony    
0 引言

景观公路是对自身及沿线景观具有显著特色和典型性,且有较强观赏价值公路的统称,主要突出其旅游服务功能。近期召开的中共十八大会议明确提出建设美丽中国的目标,景观公路作为体现美丽的窗口和抵达美丽的通道,将发挥更大的作用。

2002年,交通运输部和四川省联合组织相关单位对景观公路川九路(川主寺—九寨沟旅游公路)进行改建示范工程,取得成功,获得较好的社会效应;交通运输部副部长冯振林在2004年全国勘察设计大会上提出新时期公路勘察设计工作的理论核心——“六个坚持,六个树立”,为公路勘察设计提出了新的要求;与此同时交通运输部公路司会同交通运输部规划研究院对这一理论核心进行了深化,提出了公路设计的新理念——“灵活、宽容、创新”的和谐性理念[1],并以此为指导,先后开展了40多项典型示范工程,遍布全国31个省、直辖市、自治区,通过成果示范,进行大面积的推广,这些项目已经逐步完工,取得显著的示范推广效果。因此,应该对这些典型示范工程进行景观和谐性后评价,总结其成功的经验及在实际工程中存在的不足,为设计新理念在更大范围融入景观公路建设提供平台。

成功的景观公路从本质上是其内部与外部环境和谐相容的一种体现,因此通过对公路和谐性进行后评价,可以对景观公路有一个整体认识,为今后保护公路沿线的自然景观和人文景观资源打下良好的基础,同时也可在公路修筑过程中对这些资源的观赏价值造成的影响进行评估。

2 景观公路和谐性体系后评价思路

通过和谐性理念研究,景观公路后评价思路,应首先确定评价目标,再系统分析影响因素找出评价项目,确定单项评价指标,根据实际环境安排评价顺序,并对这些指标按一定的规则赋予加权量(反映各指标在系统中的价值地位),形成有机的系统评价指标体系,见图 1

图 1 景观公路评价指标体系构建流程图 Fig. 1 Flowchart of structure of scenic highway evaluation index system

系统评价就是对系统的总价值进行判断,景观公路和谐性评价就是衡量景观公路和谐性系统达到目标的程度。系统的输出是价值因素,称之为评价因素[2, 3, 4, 5, 6]。系统的各个评价因素之间相互作用,相互联系,共同决定系统总的价值。

景观公路和谐性评价是一个多因素高度综合的评价体系,本文基于对公路设计新理念的深入研究,构建了景观公路与内部及外部系统的和谐性评价体系,见图 2,包含3个层次:第1层(A层)为景观公路和谐性评价的最终目标——景观公路和谐程度评价;第2层(BⅠ层)为体现总目标的分析评价性指标(评价项目),分别从路域自身景观的和谐(美学)、公路与外部环境景观的和谐(生态环境)和景观公路与人的和谐(服务功能)3方面进行评价;第3层(BⅡ层)是描述性评价指标集(单项指标),是对BⅠ层各个指标的具体展开和分析,BⅡ层各个评价元素还可以往下细分。框架中的内容,可以根据具体景观项目的设计内容进行增减,或运用权值进行各因素重要度的调节。

图 2 景观公路协调性评价体系 Fig. 2 Scenic highway harmony evaluation system
3 基于区间逼近的景观公路和谐性评价

如前所述景观公路的评价问题具有很强的综合性,受多种景观要素相互映衬、相互作用影响,因此选择有效的景观公路评价方法,是指导景观公路保护、设计和改造的一项重要工作。以往众多学者多采用定值估计进行综合评价,但是由于景观公路评价的指标层次多,具体指标因各项目评价侧重点不同而有所差异,评价数据采用定值估计方法其可靠性和客观性都较差,因此,本文拟采用整体逼近的思路,将数据和评价指标的不同等级定义为区间数,用区间数来反映景观和谐性数据,利用区间数多属性决策模型对景观公路和谐性进行评价,使得景观公路和谐性评价更加客观科学,有代表性[7, 8]

3.1 基于区间逼近的和谐性评价方法

区间数是指由子样给出指标在一定置信度下的估计范围,由数理统计的知识可知区间数比定值更能反映景观公路的和谐性并评价代表数据的客观性[8]

一般地,设随机变量x服从参数μσ的正态分布时,可记做x~N(μ,σ)。由数理统计知识可知双边置信区间为:

式中,α为显著性水平;1-α为置信水平;uα/2为双边置信区间的正态分布临界值,被称为保证率系数(常用Zα表示)。平均值和标准偏差S分别代替式(1)中μσ。当置信概率取95%时,uα/2=1.96,则各指标实测数据的区间数可以表示为: (-1.96S,+1.96S)。

3.2 多指标区间数逼近决策模型的建立 3.2.1 景观公路和谐性评价指标体系的确定

(1)评价指标的选择

本文构建的景观公路和谐性评价体系分为A,BⅠ,BⅡ三级:A为评价集:A={优,良,中,次,差};BⅠ为分析性评价指标集:BⅠ= {优,良,中,次,差}; BⅡ及其以下层为描述性指标集,BⅡ={优,良,中,次,差}。按照熵值法可确定景观公路和谐性各项评价指标间的权值[9]

(2)基本描述性指标评价

基本描述性指标采用综合评分法,一般通过专家打分确定,评价主体可选3~10人,根据平均分值(定量)或评价态度(定性)统计各个评价范围中的人数百分率;对大众态度问题,可以调查多位评价主体,统计各种评价态度的人数百分率,以作为评价的依据。

(3)分析性指标评价

分析性评价指标集为I1,I2,…,In,对评价空间U中的评价集为C1,C2,…,CmCk(k=1,2,…,m)表示质量等级,分析性评价指标的单因素质量评价标准区间如表 1所示。

表 1 景观公路评价单指标等级划分表 Tab. 1 Grading of single indexes for scenic highway evaluation
指标 I 1 I 2 I 3 I n
C 1 S L 11-S U 11 S L 12-S U 12 S L 13-S U 13 S L 1n-S U 1n
C 2 S L 21-S U 21 S L 22-S U 22 S L 23-S U 23 S L 2n-S U 2n
C m S L m1-S U m1 S L m2-S U m2 S L m3-S U m3 S L mn-S U mn

(4)公路和谐性综合评价

处理完基本描述性指标及分析性指标的评价数据后,结合指标权值,给出了景观公路和谐性评价的评价尺度见表 2,可按百分制进行统计。

表 2 景观公路和谐性评价尺度 Tab. 2 Evaluation criterion for scenic highway harmony
分值 80~100 60~80 40~60 20~40 0~20
和谐性评价尺度
3.2.2 决策矩阵的建立及其规范化处理

设待评路段(或项目)的指标集为[x01L,x01U],[x02L,x02U],…,[x0nL,x0nU],且x0iL≤x0iU。为了便于分析公式的计算,这里用[xijL,xUij]表示单指标等级划分表中的等级度量值[SijL,SijU],则决策矩阵为[10]

针对效益型指标,可令:

得规范化区间数决策矩阵:

3.2.3 区间数决策评价矩阵的确立 利用简单加权平均法Y及权重向量θ进行集结,得到区间数决策评价矩阵为[9]: 3.2.4 决策评定准则

根据统计学理论可知,决策的原则是评价方案到指标各等级的距离越短表示越接近,故最小距离所在的等级即为待评方案的评估级别。

待评集Cx到指标各等级Ci的距离计算公式为:

式中,dij+=max(r0jL-rijL,r0jUijrU),i=1,2,…,m,j=1,2,…,n。

按照最小的di值确定待评方案的评估级别。

4 基于区间逼近的景观公路和谐性评价实例

本节利用前述的区间逼近景观公路和谐性评价法,对河北省某已建成通车的典型示范景观公路进行评价,验证指标体系的合理性和评价方法的实用性。

4.1 评价指标的筛选

通过调查公路沿线景观环境,根据景观设计内容及其相关专业人员、专家的意见,参考本文景观公路和谐性评价体系,明确评价指标及其主要影响因素[10]。选取某高速景观公路开展评价指标分析,具体见表 3

表 3 某条高速景观公路评价指标 Tab. 3 Evaluation indexes for a scenic expressway
目标 评价项目 单项指标 主要影响因素
景观公 路和谐 性评价 A1 路域和谐性评价(B1) 公路与地形地貌的和谐性评价(B11) 公路路基土石方量
公路项目占地面积
宏观线形设计合理性
公路构造物与环境的和谐性评价(B12) 公路构造物协调度
公路与自然景观的和谐性评价(B13) 景观分离度
景观破碎度
景观多样性指数
公路与人文景观的和谐性评价(B14) 景观分离度
景观破碎度
景观多样性指数
景观公路绿化的和谐性评价(B15) 植被覆盖率
公路实施GBM工程率
人路和谐性评价(B2) 路面舒适性评价(B21) 路面平整度
交通工程评价(B22) 通行能力评价
沿线设施评价
交通标志、标线评价
服务区与观景台评价(B23) 服务区评价
观景台评价
外部环境和 谐性评价 (B3) 公路与植物和谐性评价(B31) 栽植树木评价
公路与动物和谐性评价(B32) 动物活动路线评价
水土流失强度(B33) 水土流失强度
灾害发生频率评价(B34) 灾害发生频率
生态环境破坏度评价(B35) 生态系统的稳定性
施工方案的合理性
4.2 评价集的建立 4.2.1 评价集的建立

景观公路区间逼近综合评价中取的评价集为: V={优(v1)良(v2)中(v3)次(v4)差(v5)}。

4.2.2 建立因素集

建立景观公路的评价因素集,根据景观和谐性设计思想,从道路景观的功能、环境、美学3个层次出发,划分评价内容为路域和谐性评价、人路和谐性评价和外部环境和谐性评价3个子集,记作U={U1,U2,U3},Ui 表示景观公路第i个方面影响因素子集,即分析评价型指标。U1={U11,U12,U13,U14,U15};U2={U21,U22,U23};U3={U31,U32,U33,U34,U35};Uij表示景观公路第i子集的第j个方面影响因素集,即描述性指标。

4.2.3 权重的确定

按照熵值法确定景观公路和谐性各项评价因素的权值,经计算得出景观公路和谐性评价各指标的权值,见表 4~表 7

表 4 景观公路路域和谐性评价各指标权值 Tab. 4 Weight of each index for evaluating domain harmony of scenic highway
路域和谐性B1 B11 B12 B13 B14 B15
0.18 0.28 0.17 0.14 0.12
表 5 景观公路人路和谐性评价各指标权值 Tab. 5 Weight of each index for evaluating human-road harmony of scenic highway
人路和谐性B2 B21 B22 B23
0.4 0.4 0.2
表 6 景观公路外部和谐性评价各指标权值 Tab. 6 Weight of each index for evaluating external environment harmony of scenic highway
外部和谐性B3 B31 B32 B33 B34 B35
0.139 0.114 0.302 0.302 0.143
表 7 景观公路和谐性评价第一层次指标权值 Tab. 7 Weight of each index in the first level for evaluating scenic highway harmony
景观公路和谐性评价A 人路和谐性 路域和谐性 外部和谐性
0.333 0.333 0.333
4.3 评价模型的建立 4.3.1 公路人路和谐性B2评价

以景观公路人路和谐性B2为例进行评价。设I1=路面舒适性价B21,I2=交通工程价B22,I3=服与景台价B23,C1=优;C2=良;C3=中;C4=次,C5=差,则建立景观公路内部和谐性B2单项指标划分如表 8所示。

表 8 景观公路人路和谐性B2评价单项指标划分表 Tab. 8 Grading of single indexes for B2 evaluation of human-road harmony of scenic highway
> >I 1 >I 2 >I 3
>C 1 >8.5~10 >4~5 >80~100
>C 2 >7~8.5 >3~4 >70~80
>C 3 >5.5~7 >2~3 >60~70
>C 4 >4~5.5 >1~2 >50~60
>C 5 >0~4 >0~1 >0~50

根据公路的景观人路和谐性情况调查,采用区间估计,得到如下数据,见表 9

表 9 人路和谐性调查数据 Tab. 9 Survey data of human-road harmony
I 1 I 2 I 3
分值 7.7~8.4 3.6~4.1 69~78

(1)由表 8表 9可得公路人路和谐性评价的决策矩阵X

B21,B22,B23都属于效益指标,计算可得规范化区间数决策矩阵:

由权重的计算可知景观公路人路和谐性指标的属性权重向量为θ=(0.4,0.4,0.2),从而决策评价矩阵R

(2)计算待评集Cx到指标各等级Ci的距离计算公式计算出公路人路和谐性评价的指标集合到各等级的距离可得:d1=0.035 1,d2=0.013 4,d3=0.038 9,d4=0.083 6,d5=0.118 8。

(3)最小的di值确定待评方案的评估级别。因为d2为最小,故公路人路和谐性的评价等级为良。

(4)采用区间估计,将评分值转换为百分制,得到B2的区间估计为(73.4,82)。

运用同样的方法对景观公路路域和谐性和外部环境和谐性进行评价,评价的等级均为优,将评分转化为百分制,结合属性权重向量为θ=(0.333,0.333,0.333),求出目标层次决策评价矩阵R

(5)最终计算di值确定待评方案的评估级别,确定目标等级为优,故景观公路和谐性的评价等级为优,与本项目采用层次分析法的评价结论相同[10],这进一步验证了基于区间逼近的景观公路和谐性评价的合理性和实用性。

分析这条景观公路和谐性评价等级为优的原因,可知这主要是由景观评价单项指标值和单项评价标准决定的,因此单项指标的选择非常重要,通过赋权和区间估计可以消除一定的主观性。这条路的景观人路和谐性、路域和谐性、外部环境和谐性评分值的区间为优、良、优,也说明了在进行基于区间数的景观公路和谐性评价时,指标值的评分采用区间数符合指标评价实际并具有代表性,通过区间段落能够客观地反映指标好坏,规避了绝对性问题。

5 结论

(1) 深入研究了景观公路和谐性理念,建立了以公路路域和谐性、人路和谐性、公路外部环境和谐性3项内容为核心评价指标的景观公路和谐性评价体系。

(2) 提出了基于区间逼近的景观公路和谐性评价方法。

(3) 区间逼近法更加重视景观指标的代表性与客观性,使得评价结果直观、准确,并提高了其可靠性。通过对河北典型示范景观公路进行评价,进一步验证了基于区间逼近的景观公路和谐性评价方法的实用性。

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