一种城市轨道交通站域步行寻路决策因素评估方法

技术领域

本发明涉及环境评价方法，尤其涉及一种城市轨道交通站域步行寻路决策因素评估方法。

背景技术

伴随着中国头部城市的高密度化演进过程，大运量、快速度与高效率的城市综合轨道交通系统成为引导城市结构优化，改善居民公共交通使用习惯并解决城市问题的有效途径。发达的非机动车通勤系统与街道网络是保证站域片区客流疏解与街区低碳化的关键策略，也可以有效提升车站与城市的衔接水平，因此，站域片区的步行交通行为正在受到大量学者的关注。

现有研究对乘客出站后的步行寻路决策行为关注度不足，影响路径选择与环境感知的因素作用机制模糊，且对影响步行寻路的研究较少关注于轨道交通站域这一特殊对象；另一方面，对影响寻路的研究多从主观角度或客观因素影响角度单向出发且研究结论与研究方法较为成熟，但较少关注到两者的交互作用，且尚无统一成熟的计算方法与评价体系，这并不符合当前城市建成环境复杂化的发展趋势与多维因素交互作用的现实情况。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种城市轨道交通站域步行寻路决策因素评估方法，包括以下步骤：

提取城市轨道交通站域的客观环境指标以及客观环境指标数据；

建立对应客观环境指标的主观感知指标，采集城市轨道交通站域的行人出行数据，建立主观感知指标评分；

结合客观环境指标数据和主观感知指标评分，建立包括主观感知指标得分和客观环境指标得分的主客观因素交互指标得分表；其中，主观感知指标得分表示行人作步行寻路决策时是否考虑该主观感知指标，客观环境指标得分表示该客观环境指标水平是否满足行人需求；

对主客观因素交互指标得分表进行一致性分析，判断行人作步行寻路决策时有考虑到的主观感知指标所对应的客观环境指标是否满足行人需求，对不满足的情况分析影响因素；

对主客观因素交互指标得分表进行相关性分析，确认客观环境指标影响其对应主观感知指标的程度；

综合一致性分析结果和相关性分析结果得到行人在不同影响因素作用下作寻路决策时考虑的主观感知指标及客观环境指标。

优选的，客观环境指标数据根据实地测量或实际统计得到。

优选的，主观感知指标评分表示行人作步行寻路决策时对主观感知指标的在意程度，采用3分制量表问卷形式采集行人出行数据，0表示不重要，1表示无所谓，2表示很重要。

优选的，所述建立主客观因素交互指标得分表，包括以下步骤：

结合主观感知指标评分，设置对应客观环境指标的得分权重；

客观环境指标数据进行加权后作为客观环境指标综合得分，

以客观环境指标综合得分的中位数作为基准获得客观环境指标得分，具体为：将低于该基准的客观环境指标数据的得分值计为0，表示该路径的该客观环境指标不满足行人需求，将等于或大于该基准的客观环境指标数据的得分值计为1，表示该路径的该客观环境指标满足行人需求；

对主观感知指标评分进行二值化处理获得主观感知指标得分，具体为：将0和1合并记为0，表示寻路决策时不考虑该主观感知指标；将2记为1，表示寻路决策时考虑该主观感知指标。

优选的，所述对主客观因素交互指标得分表进行一致性分析，具体为：

计算主观感知指标得分和客观环境指标得分的Kappa一致性系数；

根据不同出行情境区分Kappa一致性系数小于1的行人出行数据，分别进行一致性分析；所述不同出行情境指不同出行时段、不同出行距离或不同出行目的；

比较不同出行情境的Kappa一致性系数，确认导致不一致性的影响因素。

优选的，所述对主客观因素交互指标得分表进行相关性分析，具体为：以主观感知指标得分作为因变量，采用Logistics回归模型分析主观感知指标得分与客观环境指标得分之间的关联性，得到回归系数；回归系数为正表示该客观环境指标影响对应主观感知指标的程度大，回归系数为负表示该客观环境指标影响对应主观感知指标的程度小。

优选的，所述综合一致性分析结果和相关性分析结果得到行人在不同影响因素作用下作寻路决策时考虑的主观感知指标及客观环境指标，具体为：结合不同出行情境对一致性的影响以及客观环境指标影响其对应主观感知指标的程度，确定行人在不同出行情境下作步行寻路决策时所考虑的主观感知指标及优先级顺序，以及客观环境指标及优先级顺序。

本发明具有如下有益效果：

(1)分析站域乘客的步行寻路决策过程并发现影响其的内在原因；

(2)构建了一套统一主客观因素比较量纲的分析框架及工作方法；

(3)量化分析站域街道建成环境和行人的主观感受对路径选择影响的敏感性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明实施例的方法步骤图；

图2为本发明实施例的地铁站地图；

图3为本发明实施例的一致性分析示意图；

图4为本发明实施例以三种方式标定路径数据的示意图。

具体实施方式

参见图1所示，为本发明实施例的方法步骤图，包括以下步骤：

S101，提取城市轨道交通站域的客观环境指标以及客观环境指标数据；

S102，建立对应客观环境指标的主观感知指标，采集城市轨道交通站域的行人出行数据以建立主观感知指标评分；

S103，结合客观环境指标数据和主观感知指标评分，建立主客观因素交互指标得分表；

S104，对主客观因素交互指标得分表进行一致性分析，判断行人作步行寻路决策时有考虑到的主观感知指标所对应的客观环境指标是否满足行人需求，对不满足的情况分析影响因素；

S105，对主客观因素交互指标得分表进行相关性分析，确认客观环境指标影响其对应主观感知指标的程度；

S106，综合一致性分析结果和相关性分析结果得到行人在不同影响因素作用下作寻路决策时考虑的主观感知指标及客观环境指标。

具体的，S101通过综合指标法来构建步行路径的客观建成环境描述指标库，从步行空间的体验层/障碍层/辅助层，街区设计，交通环境三个方面提取指标。指标库归类为4个层面：步行道、街区设计、交通环境、路径属性。其中步行道包括：步行道宽度、路面质量、步行连续性、障碍物水平、遮荫情况、休憩设施、人流密度。街区设计包括：功能混合度、沿街建筑外沿距人行道距离、整洁程度、景观绿化水平、消费店面密度、文娱店面密度、服务店面密度、橱窗透明度、活动记录、被监视度。交通环境包括：交叉口过街难度、机动车流量、人车隔离设施、非机动车通行密度、沿途过、路径衔接的其他类型道路的数量、街道段尽头衔接的辅道数量。路径属性包括：起始点最短距离、实际步行距离、绕行率、方向变化率、路段节点比、步行速度、路线类型。指标数据通过实际测量或统计、计算获得。

具体的，S102所述的主观感知指标分为路线喜好、步行体验、街区感受、交通感知4个层面。路径喜好包括：用时最短、距离最、日常习惯、方向直接。步行体验包括：人行道步行空间质量良好、人行道步行空间质量良好、有较多的休憩设施使用、不拥挤、其他人也选择走这条路。街区感受包括：良好的私密性与安全感、这条街道有可以吸引视线的人/建筑/景观/店铺等、有较多城市活动的发生、沿途店铺可以看到里面的活动、沿途可满足购物与就餐等需求。交通感知包括：过街、路线无需穿越较多的交通环境复杂的道路、和其他人行道/步行街/通道有较好的衔接程度、更低的非步行交通流量。考虑到后续数据处理的便捷性，主观指标采用3分制量表(0-不重要；1-无所谓；2-很重要)获取主观数据。

具体的，S103所建立的主客观因素交互指标得分表中，主观感知指标的得分高低表示行人作步行寻路决策时是否考虑该主观感知指标，客观环境指标的得分高低表示该客观环境指标水平是否满足行人需求；建立主客观因素交互指标得分表包括：结合主观感知指标评分，设置对应客观环境指标的得分权重；客观环境指标数据进行加权后作为客观环境指标综合得分，以客观环境指标综合得分的中位数作为基准获得客观环境指标得分，具体为：将低于该基准的客观环境指标数据的得分值计为0，表示该路径的该客观环境指标不满足行人需求，将等于或大于该基准的客观环境指标数据的得分值计为1，表示该路径的该客观环境指标满足行人需求；对主观感知指标评分进行二值化处理获得主观感知指标得分，具体为：将0和1合并记为0，表示寻路决策时不考虑该主观感知指标；将2记为1，表示寻路决策时考虑该主观感知指标。最终获得本发明实施例的主客观因素交互指标得分表如表1所示：

表1主客交互指标项

本发明实施例以东南沿海某地的地铁站A作为样本分析对象，地图如图2所示。通过实地考察客观环境和采集行人出行数据，获得该地铁站的主客观对比总表如表2所示

表2地铁站A的主客交互指标

具体的，S104中根据表2的主观数据和客观数据进行一致性分析，获得Kappa一致性系数，对于Kappa一致性系数在-1～1之间，-1为绝对不一致，1为完全一致，数值为正时均为一致且存在程度分级：0.0～0.20为极低的一致性(slight)；0.21～0.40为一般一致性(fair)；0.41～0.60为中等一致性(moderate)；0.61～0.80为高度一致性(substantial)；0.81～1为几乎完全一致性(almost perfect)。而决策百分比则表明该类型决策一致性占总样本的占比情况。

整体来看，出站乘客在步行过程中受到的主客观因素交互作用存在较大偏差。产生偏差的环境因子类别基本符合出站乘客的步行行为特征及需求。在主客观层面可形成协同效应的因素有路径距离、沿途消费需求的满足、热闹的城市活动、街道的可穿越性及路径的连通性。这反映了站域步行群体对“效率”、“便捷”、“随行服务”即时性需求的追寻。

在14项交互指标项中，有10项交互指标项出现正向偏差，表明环境因子传递信息的正向偏差发生的概率更高。如路线的距离感知，70.00％的行人认为其所选路线是导向目的地的最短线路且实际情况也是如此，而15.12％的行人则发生了误判；36.59％的行人认为步道质量对于路线的选择很重要且实际情况也符合预期，另有24.88％的行人在实际步行道质量较差的情况下，也表明了自己对于所选路线步行道质量的认可，猜测其原因可能为：其他非步行道空间因素强化了该部分人群对于步行道空间质量的预期心理容忍阈值，38.54％的行人在选择了步行道空间质量较高的路线的前提下，却表明该因素对于其是否选择走这条路线并不重要。

进一步从空间层面理解交互作用的偏差效应。首先分别计算每条路径的感知协同及“正向偏差”、“负向偏差”占有比例，并用所占百分比对路径赋值，上表为交互作用的数据处理示意，后以矢量街道网格所覆盖的街道段数量倒数作权重平衡，将交互作用情况在街道段层的反馈可视化，如图3所示。

由图3可见，步行路径的主客观因素交互作用具有一定的空间相关性：首先，负向偏差现象主要集中在湖滨北路、吕岭路及嘉禾路南段。结合前期调研来看，这三条街道为场地主干道，沿线布局高层商务办公建筑，但在步行空间质量水平较高的前提下主客观感知情况并不协同且偏向负向偏差，而同为主干道的嘉禾路北段以正向偏差为主。猜测其原因可能在于前者街区层面要素的配置失衡。湖滨北路与嘉禾路南段商办高层底商大量聚集社区服务型业态(茶叶店、药店、便利店、五金店等)，此类型商铺往往难以与高动态客流形成匹配并促进步行次生活动的发生，在此条件下大尺度步行空间只会产生“大而不当”的效果；而嘉禾路北段及与其相接的东方巴黎广场、江头西路、吕厝路片区业态活跃度更高，商铺小而灵活，业态属性偏向公共性并具有明显的消费吸引力，并营造出活跃的街道界面，进而影响了行人对于步行空间的积极感知映象。从街道空间设计目标导向来看，保持主客观协同为基本目标，产生正向偏差为最佳情况，而负向偏差则最不理想，此情况下客观建成环境资源在数量上已达平均水平或更甚，但由于搭配组合不当，或缺乏“激励要素”，而导致其难以被行人准确感知并造成资源浪费。同时，上图还显示了正向偏差情况的发生与街道景观绿化水平呈正相关关系。南部居住社区的步行空间与街区设施配套水平均不高，但行人在步行过程中对于环境的认可程度及路线的把控情况相对更加积极，但这并不能从单一层面直接说明景观水平对于主观认知具有较好的促进作用。相较于北侧街区，南侧街区的路网形态也发生了明显变化，有学者曾研究街道网络的平面格局对步行者路径分布的影响，其中，街道网络宽度、弯曲度、整合度等均会影响路径选择偏好。综合来看，小密路网形制的街区可缩小空间感知尺度并营造具有活力的步行氛围，可促进行人的步行心理更加稳定，而在同等街道路网情况下，景观绿化水平的提升有助于提升视觉舒适度并从而促进行人的主观环境感知。

具体的，本发明实施例还将一次完整的出行链可按出行时段、出行距离和出行目的进行分解，以三种分类方式标定路径数据后再分别进行一致性分析，不同步行出行方案的标定示意图和方案内容如图4所示，圈层指出行的距离长短，Ⅰ圈层表示400m-700m，Ⅱ圈层表示700m-1100m，Ⅲ圈层表示1100-1500m；强驱动(交通性步行行为例如上班，上学)和弱驱动(休闲性步行行为，例如逛街)表示出行目的的不同，强/弱出行目的导向下所产生的出行计划在行走注意力、感受能力及视觉捕捉能力等方面均有所区别。

对于不同出行时段的一致性分析结果如表3所示

表3各时段步行路径主客观数据比对

步行道各项指标的一致性表现均不佳，且以“负向偏差”为主，一般来说，步道路面质量的优劣并不易被感知，尤其是当处于强驱动目标下的行人，更不会关注行走的肢体体验感，即使是路面破损(在可接受范围内)时也并不影响正常步行活动，但这并不能表明该要素对于步行活动不重要。行走的舒适性被感知性优先级虽不高，但其可产生潜在激励作用，并进一步影响到对于其他建成环境要素的感受而形成“正向偏差”的步行态度。已有研究表明，当改变路面铺装材料时，除影响基本行走体验外，一些特殊的铺装材料会进一步影响室外环境的热舒适性，如“Cool pavement”即是通过改变路面颜色、铺装材料、掺加反光表面涂层或骨料来改进步道铺装结构，并在夏季高温时段辅助散热从而提升步行舒适度。

街区环境层在三个时段的一致性表现存在差异。晚高峰时段多数变量一致性水平均较高，表明在该时段出行时，街区环境的客观存在价值可被最大化，其中，“可满足消费需求”系数最大，而其在早、午时段出行时的影响效果则较低。结合实际情况来看这仍与步行活动类型所决定的行为需求相关，早、午时段出行人群以强驱动目的为主，强烈的到达欲望会促使其降低对部分决策要素的感知能力，如以“效率”与“便捷”作为主要目的而忽略沿途街区环境或设施分布情况。最后，交通环境要素中“街道的可穿越性”与“路径连通性”在不同时段均表现出较好的主客观一致性。即行人在出行过程中，会经常发生横穿城市道路来体验不同街道侧空间及获取更多的步行机会的情况，且更倾向于主观层面认可街道的可穿越程度，在部分机动车流量不高的街道，道路中央的分离栏较为低矮或只存在绿化带等“软隔离设施”分割时，行人会选择直接翻越栏杆。扬·盖尔在观察哥本哈根某城市广场的活动时也发现了步行者更倾向于穿越高差地形沿对角线穿越广场。模型分析结果与现实情况均反映了行人“走捷径”的心理需求。

根据样本统计情况并结合相关研究，将所收集的路径样本按照长度分级分为三组分别进行一致性检验，主要考虑两点：首先，行人对于步行距离存在一定忍受阈值，随着步行距离的增加，会产生一定疲劳感并进而影响主观感受；其次，轨道交通站点的辐射影响会产生圈层效应，在不同圈层内环境要素的表现情况均不同，分析结果如表4所示。

表4不同距离圈层的一致性分析

表4显示了不同出行距离圈层内行人的环境感知情况。步行路径与方向的感知在核心圈层均表现显著，而随着距离的增大，行人对于路径距离与方向的感知程度逐渐弱化；街区环境要素的被感知性在第二距离圈层内达到最优且类型最丰富。猜测原因如下：(1)700-1100米距离范围覆盖了最佳步行距离(既有研究认定在800米左右)，行人进入此圈层后可在心理感受层面完成从出站寻路的不确定性到体验街道稳定性的过渡；(2)中间层的街道功能业态及设施安排更加契合行人的喜好感受，其街区设计也表现出了较高的步行友好型。同时，从实际出站步行活动观察结果来看，构成街区环境的部分要素也具有一定激励效果，并作用于其他环境因素。吕厝站8号口出站后直接接入中闽百汇商城前广场，在晚高峰客流释出时，行人多被吸引至前广场而改变步行路径轨迹，反观机动车道两侧的步行专用道的利用率则大幅降低，虽然行人需跨越台阶、穿过限流栅栏并避让他人，但丰富的城市活动图景与公共属性较强的底商影响了行人对于步行障碍物这一负面信息的消极感知。进入第三距离圈层后，行人对于路径属性、步行空间质量及街区环境的多数要素感知情况则以“负向偏差”为主。可再次证明了步行距离的长短影响行人的体力忍受阈值并将反作用于主观认知层。

交通环境的感知在不同出行距离条件下感知一致性均较高。这与Alfonzo M A所提出的站域步行活动需求金字塔的第一层级为“实用”，第二层级为“可达”的整体优先级情况大致相符。交通环境的稳定、安全与机会的关注对于站域步行人群来说优先级最高，但具体来说，功能需求的满足与交通环境是否符合预期两者之间的优先级，则可认为交通环境的稳定与步行机会的提供属于基础需求，也是触发更高级别需求层的关键。

不同出行目的下的行人心理感受与所能接受付出的时间成本均不同，这同样会影响旅途过程中的认知感受情况。强/弱出行目的导向下所产生的出行计划在行走注意力、感受能力及视觉捕捉能力等方面均有所区别。下表显示，强驱动出行人群对于距离、方向、步行通畅性、非机动车数量及所选路线的连通性几项因素可明显感知。而对于街道家具、休憩设施、沿途所发生的活动及景观绿化等要素则倾向于忽略其存在性，如平均约56％的步行者在其选择了高表现水平路线的前提下也认为沿途所发生的活动、消费功能的满足及景观绿化对于自己的路线决策并不重要。而弱驱动步行者则更加关注休憩机会、视觉舒适及消费需求的满足，且与前者相同其同样也会关注到交通设施及环境。对于不同出行目的的一致性分析结果如表5所示。

表5不同出行目的因素一致性水平

由表5总体来看，即使是客观环境要素水平符合预期，但受到出行目的、出行时段或步行距离等因素的影响，也可能造成行人对环境的判断较为消极，这表明了由社会经验、历史认知、个体偏好及行动需求共同作用而形成的主观感知支配力作用在多数情况下大于客观环境的影响力。轨道交通站域的空间特性与出站人群所受步行条件约束与其他类型公共空间具有差异，并表现为对环境要素的解读认知和感知优先级方面的差别。本处数据分析显示，对于步行路径属距离、方向和交通环境要素的感知情况发生的概率为：感知协同＞正向偏差＞负向偏差；步行空间质量因子感知多表现为负向偏差的情况，但并不能因此而否定步行空间质量的重要性，从行人行动过程中的环境信息捕捉顺序来看，如步道质量此类因子属于潜在激励要素，即当其不会对行走过程产生阻碍时并不会被强烈感知，这是由于日常出行习惯使然，但当其水平较高时，则可能会对主体感受产生潜移默化的促进作用。街区设计层包含了表征性要素(空间形态、界面等)与体验性要素(业态、活动等)，其在不同分析标准下结果不同，但总体来看仍以主、客观协同与正向偏差为主。

具体的，S105进一步以主观感知情况作为因变量采用Logistics回归模型分析其与客观建成环境变量间的关联性。需注意，路径属性不随客观环境变化，分析结果无现实意义，因此，此处不纳入分析模型。回归系数输出情况如表6所示。

表6单因素逻辑回归

视觉吸引力、城市活动的发生、街道的可穿越程度及路线连通性的客观水平与主观感知系数为正且显著。即当这几项因素客观水平较高时，行人越容易感知到其存在性；“支持步行设施”与“沿途可满足消费需求”表现为负相关关系，即并非休憩设施越多，街道功能业态越丰富，可被感知性越强，休憩设施的使用与商铺交易活动的发生更多依赖行人主动改变预设路线并前往，因此，其会受到更多其他方面因素的影响，如设施位置、商铺组合、宣传活动等。表现为正相关关系的因素表明发生主客观协同的概率相较于其他因素更高，而表现为负相关的因素则表明该项因素发生主客观交互偏差的概率更高，但并非绝对的负相关关系。同时，此处也不排除数据采样误差的原因。

可见，本发明借助kappa一致性系数检验和逻辑回归模型从主客观因素交互作用一致性及关联性两个角度更好的揭示了站域出站乘客步行路径选择决策过程中受主客观因素的作用方式、作用结果及影响因子的优先级顺序。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。