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基于组合赋权-改进TOPSIS法的城市慢行三网融合评价方法

冯芝梅 郭明洋 贺玉龙 彭颢

冯芝梅, 郭明洋, 贺玉龙, 彭颢. 基于组合赋权-改进TOPSIS法的城市慢行三网融合评价方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(4): 163-172. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.017
引用本文: 冯芝梅, 郭明洋, 贺玉龙, 彭颢. 基于组合赋权-改进TOPSIS法的城市慢行三网融合评价方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(4): 163-172. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.017
FENG Zhimei, GUO Mingyang, HE Yulong, PENG Hao. A Combined Weighting-improved TOPSIS Method for Evaluating Integration of Urban Greenway-Waterfront Road-municipal Non-motorized Transport Network[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(4): 163-172. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.017
Citation: FENG Zhimei, GUO Mingyang, HE Yulong, PENG Hao. A Combined Weighting-improved TOPSIS Method for Evaluating Integration of Urban Greenway-Waterfront Road-municipal Non-motorized Transport Network[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(4): 163-172. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.017

基于组合赋权-改进TOPSIS法的城市慢行三网融合评价方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.04.017
基金项目: 

重庆市自然科学基金项目 CSTB2022NSCQ-MSX1147

国家重点研发计划项目 2017YFC0803903

详细信息
    作者简介:

    冯芝梅(1997—),硕士研究生. 研究方向:交通运输工程. E-mail: fzmzjnu@163.com

    通讯作者:

    贺玉龙(1968—),博士,副教授. 研究方向:交通安全工程. E-mail: ylhe@bjut.edu.cn

  • 中图分类号: U121

A Combined Weighting-improved TOPSIS Method for Evaluating Integration of Urban Greenway-Waterfront Road-municipal Non-motorized Transport Network

  • 摘要: 为解决城市绿道、滨水道路、市政慢行道路等城市慢行系统相互独立、衔接不畅的问题,针对现有研究缺乏三网融合水平评价的现状,研究了基于组合赋权-改进TOPSIS模型的三网融合评价方法。传统的TOP-SIS法采用理想解计算贴近度,没有考虑到异常值与实际情况,故运用基于高斯分布的离群点检测法处理极端异常值,建立了1个综合考虑三网融合水平的评价模型。以往路网评价通常是针对单个对象进行研究,而未考虑多个对象融合情况,因此在构建评价指标体系的过程中,根据三网融合因素、慢行道路网络出行特点、居民出行便利性等,并结合实地调查,选取网络连通性、可达性等相关的13个指标。为了避免单一赋权产生的偏重性,本文建立权重组合优化模型使层次分析法和熵权法确定的主客观权重与组合权重的偏离程度最小。本研究以朝阳区慢行系统网络为例进行验证分析,根据位置和功能,将其分成21个绿道段,得到21个评价对象的三网融合情况和综合排名。结果表明:相较于以往的慢行评价方法和经典的评价方法,该改进模型贴近度标准差为0.278,具有更好的区分度,能够更准确地识别影响三网融合程度的主要因素,并根据各个指标权重做出针对性的优化工作。该评价方法可作为提升绿道、滨水道路与市政慢行道路衔接效果的优化指导方法,促进三网融合与慢行道路网络优化。

     

  • 图  1  研究方法流程图

    Figure  1.  Flow chart of research methods

    图  2  面域示意图

    Figure  2.  Area diagram

    图  3  慢行系统网络连通性指数

    Figure  3.  Network connectivity index of slow travel system

    图  4  朝阳区三网可达性

    Figure  4.  Accessibility of the three networks in Chaoyang District

    图  5  极端离群值图示

    Figure  5.  Extreme outlier plot

    图  6  三网融合典型区域综合评价指标情况

    Figure  6.  Comprehensive evaluation indicators of typical regions of tri-network integration

    图  7  两网融合3个典型区域综合评价指标情况

    Figure  7.  Comprehensive evaluation indicators of three typical regions of the integration of the two networks

    表  1  三网融合评价指标集

    Table  1.   Greenway evaluation index set

    指标 一级指标 二级指标
    U1 长度 城市绿道和滨水道路长度
    U2 连通性 缓冲区500 m α
    U3 缓冲区500 m β
    U4 缓冲区500 m γ
    U5 缓冲区1 000 m α
    U6 缓冲区1 000 m β
    U7 缓冲区1 000 m γ
    U8 可达性 服务区10 min可达面积
    U9 服务区10 min可达范围公交站
    U10 服务区10 min可达范围共享单车
    U11 服务区10 min可达范围公交线路
    U12 服务区10 min可达范围地铁站
    U13 服务区10 min可达范围地铁线路
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    表  2  判断矩阵标度值对应表

    Table  2.   Corresponding table of matrix scale values

    标度值 含义
    1 表示2个因素相比,具有同样重要性
    3 表示2个因素相比,1个因素比另1个因素稍微重要
    5 表示2个因素相比,1个因素比另1个因素明显重要
    7 表示2个因素相比,1个因素比另1个因素强烈重要
    9 表示2个因素相比,1个因素比另1个因素极端重要
    2,4,6,8 表示上述2个相邻判断的中值
    1~9的倒数 表示相应2因素交换次序比较的重要性
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    表  3  可达范围分析

    Table  3.   Reachability range analysis

    时间/min 步行覆盖范围/km2 骑行覆盖范围/km2
    0~5 69.96 92.12
    5~10 55.57 90.47
    10~15 61.26 156.94
    15~30 168.36
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    表  4  目标层判断矩阵

    Table  4.   Target layer judgment matrix

    指标 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 U11 U12 U13
    U1 1 $ \frac{1}{5}$ 3 $ \frac{1}{5}$ 5 $ \frac{1}{5}$ 5 1 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{3}$ 3 $ \frac{1}{3}$ 3
    U2 5 1 7 1 9 1 9 5 3 3 7 3 7
    U3 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{7}$ 1 $ \frac{1}{7}$ 3 $ \frac{1}{7}$ 3 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{5}$ 1 $ \frac{1}{5}$ 1
    U4 5 1 7 1 9 1 9 5 3 3 7 3 7
    U5 $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{9}$ $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{9}$ 1 $ \frac{1}{9}$ 1 $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{7}$ $ \frac{1}{7}$ $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{7}$ $ \frac{1}{3}$
    U6 5 1 7 1 9 1 9 5 3 3 7 3 7
    U7 $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{9}$ $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{9}$ 1 $ \frac{1}{9}$ 1 $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{7}$ $ \frac{1}{7}$ $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{7}$ $ \frac{1}{3}$
    U8 1 $ \frac{1}{5}$ 3 $ \frac{1}{5}$ 5 $ \frac{1}{5}$ 5 1 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{3}$ 3 $ \frac{1}{3}$ 3
    U9 3 $ \frac{1}{3}$ 5 $ \frac{1}{3}$ 7 $ \frac{1}{3}$ 7 3 1 1 5 1 5
    U10 3 $ \frac{1}{3}$ 5 $ \frac{1}{3}$ 7 $ \frac{1}{3}$ 7 3 1 1 3 1 5
    U11 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{7}$ 1 $ \frac{1}{7}$ 3 $ \frac{1}{7}$ 3 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{3}$ 1 $ \frac{1}{5}$ 1
    U12 3 $ \frac{1}{3}$ 5 $ \frac{1}{3}$ 7 $ \frac{1}{3}$ 7 3 1 1 3 1 5
    U13 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{7}$ 1 $ \frac{1}{7}$ 3 $ \frac{1}{7}$ 3 $ \frac{1}{3}$ $ \frac{1}{5}$ $ \frac{1}{3}$ 1 $ \frac{1}{5}$ 1
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    表  5  各指标权重赋值

    Table  5.   Assignment of weights to each index

    指标 主观权重cj 客观权重Cj 组合权重wj
    U1 0.0448 0.102 4 0.071 4
    U2 0.1839 0.026 5 0.111 3
    U3 0.0223 0.016 0 0.019 4
    U4 0.1839 0.022 9 0.109 7
    U5 0.0118 0.017 0 0.014 2
    U6 0.1839 0.032 3 0.114 0
    U7 0.0118 0.015 5 0.013 5
    U8 0.0448 0.128 6 0.083 5
    U9 0.0911 0.167 0 0.126 1
    U10 0.0876 0.140 7 0.112 1
    U11 0.0232 0.086 9 0.052 6
    U12 0.0876 0.171 4 0.126 2
    U13 0.0232 0.072 6 0.046 0
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    表  6  三网融合相对接近度计算结果

    Table  6.   Calculation results of the relative proximity of three-network integration

    分类 评价对象 熵权-TOPSIS算法 灰色关联分析 组合赋权-改进TOPSIS算法
    Si 排序 关联度 排序 Si 排序
    三网 奥森公园段 0.204 10 0.92 15 0.314 9
    北小河段 0.240 8 0.958 8 0.381 7
    朝阳公园段 0.219 9 0.957 10 0.373 8
    红领巾公园段 0.095 14 0.931 14 0.194 16
    亮马河段 0.316 5 0.965 5 0.545 5
    马家湾湿地公园段 0.112 13 0.881 19 0.220 13
    温榆河段 0.241 7 0.85 21 0.308 10
    朝阳绿道示范段 0.962 1 0.999 1 0.995 1
    清河段 0.242 6 0.912 17 0.391 6
    两网 常营半马段 0.045 21 0.916 16 0.150 20
    朝来森林公园段 0.088 16 0.956 11 0.195 15
    萧太后河段 0.056 20 0.965 4 0.162 19
    东二环绿道段 0.129 12 0.941 13 0.238 12
    黑桥公园绿道段 0.061 19 0.899 18 0.166 18
    清河营郊野公园段 0.065 18 0.958 17 0.142 21
    日坛公园段 0.095 15 0.96 6 0.203 14
    仰山公园段 0.067 17 0.859 20 0.178 17
    坝河段 0.573 3 0.975 3 0.895 3
    通惠河段 0.601 2 0.983 2 0.964 2
    土城沟段 0.474 4 0.959 7 0.833 4
    仰山河段 0.149 11 0.947 12 0.271 11
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  • 收稿日期:  2023-02-22
  • 网络出版日期:  2023-11-23

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