基于封闭住区开放政策下的分时段开放策略研究

基于封闭住区开放政策下的分时段开放策略研究

李佩然简文强曾扬麟付悦王卫屏

合肥工业大学建筑与艺术学院安徽合肥230001

摘要：在国家提出逐步开放既有封闭式住区的政策后，开放住区成为时下最火热的话题之一。本文针对开放的有利因素、不利因素间的矛盾，提出对住区进行分时段开放的折衷之计。并尝试探求影响住区开放时间段的因素，利用大数据的手段收集数据，建立数学模型，用以研究能缓解内部因素与外部因素之间矛盾的适宜的住区开放时间。

关键词：开放住区分时段开放大数据

1.调研背景

1.1关于封闭住区开放政策

随着城市化进程引发的城市集聚效应，中国的“城市病”症状诸如人口膨胀、交通拥堵、环境恶化、能源浪费等问题日趋严重[1]。在此背景下，2016年2月21日，中央文件提出“新建住宅要推广街区制，原则上不再建设封闭住宅住区。已建成的住宅住区和单位大院要逐步打开，实现内部道路公共化，解决交通路网布局问题，促进土地节约利用”[2]。

我国现有的住区绝大多数为封闭式。大中型城市由于大规模封闭式住区的存在，城市交通路网稀疏，街区的尺度常常大于300米，相对国外大城市60-150米的尺度来说要大得多[3]。住区的封闭，致使大尺度的街区内无路可走，城市车辆只能在外部绕行，使得城市干道交通压力大，城市拥堵随着车辆保有量的增加而越来越严重[4]。

1.2住区分时段开放的提出与意义

中央发布的“原则上不再建设封闭住宅住区”的政策引发了人们对这一命题的热议。“一刀切”地开放住区很明显是不合理的，每个居住区的区位不同，环境不同，则其需要开放的程度以及开放的方式自然也不相同。若将封闭住区直接开放，住区的内部交通、安全、住区居民的生活都会受到极大的影响。同时，由于已建成住区的开放涉及到交通组织、管理、法律等各方面的问题，在短时期内难以实现完全开放。

因此我们改变完全封闭和完全开放的思路，提出另一种开放住区的手段——分时段开放。与完全开放不同，

开放既能缓解交通，同时保障了住区安全。在完全封闭和完全开放中找到一个合适的平衡点，为住区完全开放做好过渡。

2.分时段开放研究前期准备

2.1基于大数据的时间点研究

从常规角度看，开放式住区亟需解决的城市拥堵问题，在工作日的早晚高峰最为严重，故应在工作日早晚高峰将封闭住区开放，而这两段时间中住区内部人活动较多，没有处在睡眠状态，发生治安问题的概率也相对较小。

然而不同的住区，其城市区位条件、周边道路的交通状况及通行能力、住区规模、人口密度都不尽相同，如统一采取同样的开放时间点，对其具体环境的适应性较差。

大数据技术的日益成熟，给我们提供了一个新的思路：通过获取不同住区的交通、人口等数据，建立相应时间点的适宜开放指数的数学模型，用以研究能缓解内外部因素矛盾的适宜开放时间。这样得到的开放时间更切合不同住区的具体情况，显然比统一将所有住区开放时间点设为相同值更为合理、科学。

2.2.研究案例——合肥青年一村

合肥青年一村位于南一环路——徽州大道西北角，处合肥老城区两条交通要道交汇处。此地交通压力大，交通拥堵状况严重，尤其是小区西南侧桐城南路与南一环路交叉口。青年一村内部有L型路网，如果开放，则从徽州大道北向南转入南一环路，或南一环路西向东转入徽州大道部分可不需要通过交叉口，一定程度上缓解交通压力。

综上，我们选择以合肥青年一村作为范例进行深入研究。

2.3确定影响开放时间因素

2.3.1列举因素

为了在缓解交通压力的同时考虑住区内部居民的感受，将因素归纳为外部、内部两大类。

外部因素：交通拥堵程度、周边街道活力、城市区位条件。

交通拥堵程度、周边街道活力高，则需增加开放时间；根据住区所在的不同区位，如位于城市交通重要节点，则需增加开放时间，如位于非重要或偏远地段，则可减短开放时间。

其中，交通拥堵程度为最首要也是最重要的因素；而根据雅各布斯理论，街道的活力（步行者的数量、沿街店铺的活跃度等）指数高，不易产生治安问题[5]。

内部因素：住区面积、人口密度、居民活动的活跃程度、发生犯罪的可能性。

住区面积越大，其对城市交通形成的阻碍作用越大；而住区面积相同情况下，人口密度越大，则受住区开放带来的干扰的人越多，需减少开放时间；此外，居民越活跃，所在区域犯罪率越低，则开放时间需越长。

2.3.2归纳因素

经论证，我们认为外部因素中的城市区位条件、街道活力均可反映到交通拥堵程度上，故将三种因素简化为交通拥堵程度。内部因素中的住区面积、人口密度、活跃程度，则可以理解为：住区面积x人口密度=住区总人口数；住区总人口数x单个居民平均活跃程度=全体居民活动活跃程度。故将三种因素简化为居民活动活跃程度。

所以，我们得到三个随时间变化而变化的因素：交通拥堵程度、居民活动活跃程度、发生犯罪的可能性。

3.数据获取

数据的获取是完成分时段开放讨论的基础，通过对合肥市2016年拥堵延时指数（图2，数据来源：高德地图）的分析，我们初步得出，整个合肥市的拥堵时间主要集中在上午6:30-10:00和下午4:00-7:00，因此在后期探讨分时段开放时也只需对这两个时间段进行探讨。

而在每周的七天中，周一至周五属上下班时间，周六、周日属放假时间，而周五较为特殊，它是工作与放假的过渡期，下班后的活动更加丰富，因此，在讨论时将周一至周四分为一类，周五为一类，周六、周日分为一类。

在上述前提下，分别对不同时段的道路交通量和住区区域人口密度，及犯罪率进行收集和整理，以下的数据除犯罪率，均在2月20日至3月19日收集，历时4周。

3.1道路交通量

通过对高德地图实时路况每两分钟进行记录，获取选定路段的交通量。

高德地图实时路况的工作原理是：高德导航在启动的情况下，会在后台实时向高德公司传递GPS地理位置信息，同时从交通部门获取实时监控数据，将两类数据交由地图大数据团队进行计算，从而推算出当前道路的平均通行速度。与此同时，对道路的等级情况进行划分，结合划分结果和平均通行速度，即可计算出当前道路的通行速度，并每分钟更新一次数据。

因此，高德地图实时路况是存在科学性与准确性的，是获得交通量数据的较好且便捷的方法。

经调研发现，青年一村的开放对于其周边的道路来说，真正能够起到疏散作用的只有其东面的徽州大道，因此也只对这一段进行了实时路况记录，通过对截取后地图界面上每一段的绿色、黄色、浅红色和深红色分别赋予1、2、3、4的数值，最终把这一段的图面信息转换成为信息数据绘制成图表（图3）。

3.2住区区域人口密度

通过对微信宜出行热力图每晚23:59的记录，获得住区区域人数密度。

微信宜出行热力图的工作原理是：微信在启动的情况下，会在后台实时向腾讯公司传递GPS地理位置信息，由此得来的信息将会交由特定的大数据处理团队对样本数据进行计算，从而算出特定区域不同时段的人口密度，再对人口密度进行由稀疏到拥挤四个层级的分级。

基于现实情况中微信的使用率非常高，因此把微信宜出行热力图作为研究数据的来源是具有科学性和准确性的，并且这些数据的获取还十分的方便。

由图4我们可知，青年一村每天的人口密度均保持在一般以下，因此对其进行赋值时，我们把稀疏赋予3，一般赋予16，以每隔两分钟为时间计量间隔，最终得到这两个时间段内的人口密度数据（图5）。

3.3犯罪率

通过查阅相关文献资料（图6）[6]，获得相应时间的犯罪率。对我们所需要的时间段进行整理后得出一表格（图7）。

4.数学建模

4.1模型建立

为描述某一时间点的适宜开放程度，我们定义一个因变量D为开放分数，某一时间点的D值受该时间点的路段交通量，住区人口量以及犯罪率的影响，其影响模型设立为：

；

式中，x为路段交通量，y为住区人口量，z为犯罪率。a,b,c为影响系数。由于对住区进行分时段开放是为解决疏导交通和保障居民利益之间的冲突，而开放分数（D）越高，则意味着该时段的适宜开放程度越高，即该时间更适合打开住区以缓解交通，而同时对住区内部的居民利益影响程度也较低，所以设定x（路段交通量）前的系数为正。而当住区内实时人口量越大，则意味着打开住区缓解交通对居民的影响也越大，故设定y（住区人口量）前的系数为负。同理，实时犯罪率越高，居民权益受到侵害的可能性就越大，故设定z（犯罪率）前的系数为负。

图7犯罪率

4.2标准分处理

由于三个自变量的评价标准不同，不能直接用以其原始分对住区的开放分数进行评价。因此对三组数据进行标准分处理：

4.5.1k值的确定

K值为适宜开放的临界值，故需对影响开放指数的三个因素进行临界讨论：

对于道路交通量而言，当外部交通量达到3（标准分为1.18）时，外部道路拥堵较为严重，需要对住区开放以缓解交通压力。

对于住区区域人口密度而言，小区之所以发生人口密度大幅度变化的现象，是因为非退休住户（0-59岁）要进行上下班、上下课的活动，而退休人员给人口带来的变动相较来说不太明显。因此，根据这一现象，我们进行进一步的调研得出，人们希望当本小区非退休住户有60%在小区内部时，小区能够关闭不让外来人员进入。根据第六次人口普查，0-59岁的人口占总人口的86.74%。因此，计算小区人口此时密度：

即当小区人口密度达到总密度的65.30%（标准分为1.10）时，小区居民将不太愿意小区开放。

图10住区适宜开放时间段曲线

对于犯罪率而言，结合之前的数据进一步调研发现，除犯罪的高峰时间段外，其它时间段，犯罪率对小区的影响是几乎相同，由此求出犯罪率的标准分为1.42。

将以上的各数据带入D=ax-by-cz中，得出D=-0.05，即k=-0.05。

4.5.2确定适宜开放时间段

在所得D-t曲线上作D=k直线与曲线相交，所得区间即为社区的适宜开放时间段。如图10所示。

对曲线的交点进行记录整理，交点即意味着改变门禁的开闭状态，考虑到现实操作的方便性，忽略15分钟以内的交点，并对开放时间取整，最后得出结果如下：

5.研究方法的普适性价值

本文对合肥的一个案例进行了具体的计算，但其中讨论的封闭住区分时段开放的时段计算方法是具有一定的普遍适用价值的。其中影响开放时间的三个因素：道路交通量、住区区域人口密度以及犯罪率三者对不同的、需要进行分时段开放的住区的影响存在差异，故在对不同住区进行计算分析时，需要对a、b、c三个系数进行相应的判定。同时，不同的住区的临界开放指数k也需要进行针对性地计算。

也就是说，对于不同的封闭住区，影响其开放时间的因素是相同的，而其影响程度则因住区自身的特点而有所不同。故对于一个封闭住区，计算其适宜开放时间段的流程可参照我们对青年一村的计算过程：1.收集外部交通量、住区区域人口密度、犯罪率的相应数据；2.确立影响系数；3.曲线叠加；4.确定k值获得开放时间。

结语

本文对开放住区在国内的实际应用提出一种新的方式，即在完全开放住区之前先对有条件的住区实行分时段开放。在缓解城市交通压力的同时,保证了住区居民生活的私密性。通过对道路交通量、住区区域人口密度和犯罪率的分析建立相应时间点的适宜开放指数的数学模型，用以研究能缓解内部因素与外部因素的适宜的住区开放时间。

此外,这种基于数学建模得到开放时间的方法,也为下一层面的规划提供一些开发管制的依据,可以较为精确的控制小区的分时段开放。

同时,由于人口分布动态变化很大,在缺乏基础资料的情况下通过地图影像和现场调研进行分析存在一定的误差,今后如果能获取相关的资料数据一同分析,分析结果会更加科学和准确。

参考文献

[1]谭少容，叶紫.望闻问切：中国“城市病”[J].城市化杂志，2014（3）:4-10

[2]国务院.中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见[N].新华社，2016.

[3]肖亮.城市街区尺度研究[D].上海:同济大学，2006.

[4]王昭.城市小尺度街区研究[D].金衡山.南京:译林出版社，2005.

[5]简?雅各布斯.美国大城市的死与生[M].合肥:合肥工业大学，2013.

[6]陈鹏,疏学明,颜峻,袁宏永.犯罪活动在一天内的发生时间规律[J].清华大学学报（自然科学版）,2009,49（12）:2032-2035.