城市规划系统工程学课件

城市规划系统工程

——城市规划决策1七、方案评价是城市规划决策中的一个重要的步骤与内容。通常的做法：将方案优缺点罗列方案一：优点1、优点2……

缺点1、缺点2……方案二：优点1、优点2……

缺点1、缺点2……

但这种做法随意性较强，且有些优缺点没有办法去比较。2（一）方案评价与选择的系统工程学方法矩阵综合评分法、投资-收益法、社会经济影响评价法……量化、相对科学、相对客观3（二）矩阵综合评分法评价指标体系：用来评价某事物的评分体系评价因子：可以是多个独立的评价因子；也可以多个分类别的评价因子。权重：各个评价因子在评分时所占的比重4（二）矩阵综合评价法步骤1、列出系统评价的因子；2、确定各因子的权重；3、给各因子打分；4、求每个方案的分数总和；5、比较各方案的分数高低。方案因素总评价分ABCD权重W1W2W3W41a11a12a13a14W1*a11+W2*a12+W3*a13+W4*a142a21a22a23a24W1*a21+W2*a22+W3*a23+W4*a243a31a32a33a34W1*a31+W2*a32+W3*a33+W4*a345方案一

方案二

案例一6利用矩阵评分法评价上述两个方案环境评分加权（权重0.3）交通评分加权（权重0.4）空间评分加权（权重0.3）总分方案一30.95241.24.1方案二41.231.241.23.6注：用1、2、3、4、5分来评价上述两个方案的各个因子。

假设：两个方案得分如上表所示，最后得出来的结论是方案1的分数比方案2的分数要高。即方案1优于方案27思考1、：多层住宅评价因子及三个方案各因子打分如下表所示。请问哪个方案更优一些？评价指标动静分区因素X1平面利用效率因素X2厨房与就餐区的关系因素X3浴室、干湿分区因素X4采光因素X5通风因素X6合计权重值（%）302020101010100方案一544345方案二454334方案三334523（二）矩阵综合评价法案例二方案一：4.3方案二：4方案三：3.3显而易见三个方案中，方案一优于方案二、方案二优于方案三8有时候评价因子是分门别类的。比如评价一个城市是不是可持续发展，可以从三个方面来衡量：经济、社会、环境三个方面各由若干指标组成。共同构成一个完整的指标体系可持续发展城市的评价指标体系经济社会环境GDP固定资产投资额社会消费品零售总额财政收入每万人文化馆数每万人医院床位数义务教育普及率每万人福利设施数垃圾无害化处理率每万元GDP排污量污水处理率废气处理率9%9%8%8%9%9%8%8%8%8%8%8%9城市公共停车场评价指标体系请尝试设计一个城市公共停车场的评价指标体系评价主体停车场使用者停车场经营者停车场周边居民停车场的可达性（10分）停车场开发的难易和建设费用（10分）振动和噪音的影响（10分）停车诱导信息（10分）停车费率（10分）温度的影响（10分）停车费率（10分）后期维护费用（10分）景观影响（10分）安全（10分）10矩阵综合评分法的演变——多因子评价法土地价格因子历史文化因子道路容量因子商业潜力因子城市形象因子案例四长沙高层建筑布局规划105个地块11案例四长沙高层建筑布局规划土地价格因子一级地区：1分；二级地区：0.809分；三级地区：0.59分；四级地区：0.399分；五级地区：0.283分；六级地区：0.193分；七级地区：0.125分；八级地区：0.092分；九级地区：0.066分。12案例四长沙高层建筑布局规划历史文化因子历史文化区：0分无明显历史文化需求：1分13案例四长沙高层建筑布局规划道路容量因子一级主干道，1分;二级主干道，0.5分;次干道，0.2分;城市快速路，0.1分。把每一个地块的与地块相邻的道路评分分别相加，得到105个地块的道路容量值，接下来再把地块道路容量值最大的那个数值折算成1分，算出每个地块的道路容量值14案例四长沙高层建筑布局规划商业潜力因子一级地区：l分;二级地区：0.9231分;三级地区：0.8462分:四级地区：0.7692分，15案例四长沙高层建筑布局规划城市形象因子一级地区，0分二级地区，0.1分三级地区，0.2分四级地区，0.3分五级地区，0.6分六级地区，0.8分七级地区，1.0分，16案例四长沙高层建筑布局规划多因子综合评价在Gls数据库中将各单项评价因子运算得到的最后分值作为最终评价数据。

0为第一级;0.01一0.25为第二级;0.26-0.50为第三级;0.51一0.50为第四级;0.81一1.0为第五级。地块所在等级越高，高层建筑建设可能性越大，反之越小，得出多因子综合评价图17（三）投资-收益法对不同规划方案产生的投资与产生的社会利益进行估价和比较。帮助决策人了解采取不同的方案会产生哪些利和弊。18案例五英国伦敦科芬园更新社会经济影响评价（三）投资-收益法1920大规模综合性更新vs小规模渐进式更新成本收益编号团体项目大规模综合式小规模渐进式大规模综合式小规模渐进式A实施者

大伦敦议会和当地政府建设和场地平整1460520

地租

1140650

中央政府建设和场地平整700280

担保40250

地租

660200

开发商建设和场地平整49802980

地租

25201350

地块内的工商企业

取消的工商企业利润损失31501490

新的工商企业利润

102506250

小计

103305520145708450

利润-成本比例

1.411.53

B使用者

现状居民利润损失和干扰300200

未来居民新环境的愉悦性

59005600

小计

30020059005600

利润-成本比例

19.6728

总计

1063057202047014050

利润-成本比例

1.932.46

21（三）投资-收益法案例六如：某个旧城保护与更新项目，有6个方案，比较一下这6个方案的优劣。22（三）投资-收益法1、确定收益目标：1）保护当地文化2）提高当地居民的生活环境3）增加当地的旅游知名度4）改善城市景观23（三）投资-收益法序号目标方案1234561改善城市景观4621352保护当地文化1624353提高当地居民的生活环境5623144增加当地的旅游知名度314265对各方案逐一目标进行评价，分出优劣顺序。收益顺序表24（三）投资-收益法序号目标权重

各方案的加权序号数1234561改善城市景观14621352保护当地文化5530102015253提高当地居民的生活环境31518693124增加当地的旅游知名度26284124加权序号数合计305626343352方案收益优劣顺序261435从目标达到的效果来看，最优方案是3，最差方案是2。加权收益顺序表25（三）投资-收益法序号目标方案（万元）1234561改善城市景观2020102010202保护当地文化55.360.164.768.373.964.73提高当地居民的生活环境63.770.162.663.365.269.34增加当地的旅游知名度21.323.438.632.740.229.1合计160.3173.6175.9191.3189.3183.1投资优劣顺序123654想要达到前文所述的那些收益，都是需要付出代价的。投资顺序表26（三）投资-收益法序号目标方案1234561收益优劣顺序2614352投资优劣顺序123654最终方案优劣顺序3841089综合投资与收益两方面的因素，来进行列表评价。投资-收益结合顺序表

综合投资和收益两方面的因素，最终是方案1最优，方案4最劣。27上述方法存在的问题：

如何确定评价因素的重要程度（权重），以及各方案在各评价因素方面的得分？如何做到客观、科学？

对于这个问题，同样需要运用科学的方法。28（四）层次分析法1980年美国人萨德（T.L.Saaty）首创的，是一种有效地处理那些难于完全用定量方法来处理复杂问题的方法。较完整地体现了系统工程学的系统分析和系统综合的思路，即将复杂的问题分解为若干层次的系统，在比在原问题简单的多得层次上进行分析、比较、量化、排序，然后再逐级地进行综合（总排序）29（四）层次分析法1、层次分析模型及其构造

根据系统的目的进行分析使之条理化，层次化，构造出一个层次分析结构模型。30

比如：某城市能源供应的现状很不合理：能源供应分散，设施落后，能源没能充分利用，又污染了环境。提出了四个方案：

1：加工制作高效的煤制品

2：实现区域供电系统

3：建立热电联供系统

4：逐步实现煤气化系统研究的目标：代价尽可能地小，效益尽可能地大31

代价：

效益

1）投资

2）造成原有设备闲置

3）社会代价（系统设施涉及千家万户，要进行宣传组织，协商）1）节能

2）降低环境污染

3）社会效益（减轻劳动强度，生产生活方便，节约时间）32

构造系统的层次分析模型

总目标T

代价P

效益U

投资C1设备闲置C2社会代价C3

节能D1环境D2社会效益D3煤制品M1

区域供电

M2煤气化M4热电联供

M3煤制品M1

区域供电

M2煤气化M4热电联供

M3总目标层子目标层准则层方案层33

题1：试着对案例六构造一个层次分析模型34（四）层次分析法2、判断矩阵及其标度

将每一层次内各因素，按照这些因素对上层某因素的影响大小，逐对的进行两两比较判断，并根据一定的比率标度将这种判断结果定量化，形成比较判断矩阵。35

比如：将前例中的代价子目标P有关的因素：投资因素C1，设备闲置因素C2，社会代价因素C3三个因素，根据这些因素对代价子目标的影响的大小，逐对进行对比，判断，形成判断矩阵。PC1（投资）C2（设备闲置）C3（社会代价）C1（投资）C2（设备闲置）C3（社会代价）36PC1（投资）C2（设备闲置）C3（社会代价）C1（投资）159C2（设备闲置）1/515C3（社会代价）1/91/51

专业人员经过思考判断后得到：对于上层代价因素来说，C1和C2对比，C1比C2明显的重要，明显的重要比率为5；C1和C3对比，C1比C3极端重要，极端重要的比率9。37

判断矩阵标度及其含义标度含义1表示两个因素相比，具有同样的重要性3表示两个因素相比，一个因素比另外一个因素稍微重要5表示两个因素相比，一个因素比另外一个因素明显重要7表示两个因素相比，一个因素比另外一个因素强烈重要9表示两个因素相比，一个因素比另外一个因素极端重要2、4、6、8上述两相邻判断的中值，如2为处于同样重要与稍微重要之间倒数因素i与j比较判断为bij，则因素j与i比较判断为bji=1/bij38题2：针对案例六中的四个收益目标做一个判断矩阵39（四）层次分析法3、层次中的单排序

根据判断矩阵所提供的信息，我们可以运用数学手段进行较严密的计算求得各因素对上一层次某因素的影响的程度，排出次序来。40

同前例PC1C2C3C1159C21/515C31/91/51M1=1*5*9=45M2=1/5*1*5=1M3=1/9*1/5*1=0.0221）计算判断矩阵各行元素的乘积3）计算特征向量

W1=M1的三次方根=3.557W2=M2的三次方根=1W3=M3的三次方根=0.2802）计算Mi的n次方根（本题中，阶数n=3）W1=3.557/(3.557+1+0.280)=0.735W2=1/(3.557+1+0.280)=0.207W3=0.280/(3.557+1+0.280)=0.058

结果表明，对于目标代价来说，最重要的因素是C1，权重是0.735；其次是C2，权重是0.207；最次是C3，权重是0.05841PC1C2C3C1159C21/515C31/91/51(AW)1=1*0.735+5*0.207+9*0.058=2.292(AW)2=1/5*0.735+1*0.207+5*0.058=0.644(AW)3=1/9*0.735+1/5*0.207+1*0.058=0.1814）计算判断矩阵的最大特征根（λmax）W1=0.735W2=0.207W3=0.058λmax

=2.292/(3*0.735)+0.664/(3*0.207)+0.181/(3*0.058)=3.11542（四）层次分析法4、判断矩阵的一致性及其检验

但由于在实际应用当中，决策者不可能非常精确地判定判断矩阵各因素的数值，只能对它们进行估计判断。而且由于客观事物的复杂性，人们认识上的多样性和难免的片面性，要求每个判断矩阵具有完全的一致性也不可能。特别对于因素多，规模大，关系复杂的问题更是如此。因此为了保证应用层次分析法得到的结论基本合理，还需要对构造的判断矩阵进行一致性的检验。

判断思维的一致性：甲比丙强烈重要，乙比丙稍微重要，甲一定比乙重要，这样才能维持思维的逻辑一致。43（四）层次分析法RI：平均随机一致性指标CI：判断矩阵一致性指标CI=（λmax-n）/（n-1）阶数123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.45

对于1，2阶判断矩阵，RI只是形式上的当阶数大于2时，判断矩阵一致性指标CI与同阶的平均随机一致性指标RI之间的比称之为随机一致性比率CR。当CR=CI/RI<0.10时，即认为判断矩阵具有较满意的一致性，反之需要调整判断矩阵。44

RI：查表=0.58CI=（λmax-n）/（n-1)=(3.115-3)/2=0.057阶数123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.45CR=0.057/0.58=0.098<0.10说明之前的判断矩阵的较一致，不需要调整判断矩阵。45（四）层次分析法5、层次总排序

之前求判断矩阵的特征向量，是在某一层次上，就该层次各因素对上层次有关因素逐个分别进行单排序，获得若干组权重值。在这基础上则进一步求的某一层次的组合权重，即综合考虑该层次各因素对上层次各因素的总体的影响作用的大小，求综合权重。46

继续之前的例子，根据前述的计算，已经完成了准则层C对子目标层P（代价）的单排序，即C层包含三个因素，C1、C2、C3对代价P的影响权重分别为0.735，0.207，0.058。PC1C2C3WCC11590.735C21/5150.207C31/91/510.05847

接下来，对下一层，即方案层进行单排序，由于方案层M的上层C包括三个因素。就必须对这三个因素进行分别判断，形成三个判断矩阵，求其特征向量和特征值。计算方法和步骤之前已经介绍过，不一一详细演算，只需将结果列出。48

M层包括四个方案，即M1煤制品；M2区域供电；M3煤电联供；M4煤气化。它们分别对投资C1，设备闲置C2，社会代价C3的影响分别如下：C1M1M2M3M4WM-CiM111/71/51/80.043M27121/30.256M351/21¼0.155M483410.546λmax=4.13;CI=0.043RI=0.9;CR<0.149

M层包括四个方案，即M1煤制品；M2区域供电；M3煤电联供；M4煤气化。它们分别对投资C1，设备闲置C2，社会代价C3的影响分别如下：C2M1M2M3M4WM-CiM111/91/51/20.052M291370.596M351/3150.273M421/71/510.029λmax=4.096;CI=0.032RI=0.9;CR<0.150

M层包括四个方案，即M1煤制品；M2区域供电；M3煤电联供；M4煤气化。它们分别对投资C1，设备闲置C2，社会代价C3的影响分别如下：C3M1M2M3M4WM-CiM111/31/210.141M231230.455M321/2120.263M411/31/210.141λmax=4.01;CI=0.033RI=0.9;CR<0.151

在单排序的基础上就可以进行对上层的总排序。计算列表如下：方案因素总评价分C1C2C30.7350.2070.058各方案M10.0430.0520.1410.051M20.2560.5960.4550.338M30.1550.2730.2630.186M40.5460.0790.1410.425

说明M层各方案对目标P（代价）的重要度（或者说，各方案在代价这一方面的排序）依次是M4（煤气化）；M2（区域供电）；M3（煤电联供）；M4（煤制品）。所以，从代价目标最优的角度来看，最佳方案为煤制品方案，最差方案为煤气化方案52

由于本例的总目标包括代价和效益两个方面的子目标，因此还需权衡着两个方面的优劣才能做出最终的决策。因此同时还需要对效益子目标U进行层次分析。方法同上。UD1D2D3WDD11350.637D21/3130.258D31/51/310.105λmax=3.039;CI=0.019RI=0.58；CR=0.03353

M层包括四个方案，即M1煤制品；M2区域供电；M3煤电联供；M4煤气化。它们分别对节能D1，降低环境污染D2，社会效益D3的影响分别如下：D1M1M2M3M4WM-CiM111/51/720.082M2511/260.332M372170.530M41/21/61/710.056λmax=4.076;CI=0.025RI=0.9;CR<0.154

M层包括四个方案，即M1煤制品；M2区域供电；M3煤电联供；M4煤气化。它们分别对节能D1，降低环境污染D2，社会效益D3的影响分别如下：D2M1M2M3M4WM-CiM111/321/50.096M22141/70.181M31/21/411/90.054M457910.669λmax=4.225;CI=0.075RI=0.9;CR<0.155

M层包括四个方案，即M1煤制品；M2区域供电；M3煤电联供；M4煤气化。它们分别对节能D1，降低环境污染D2，社会效益D3的影响分别如下：D3M1M2M3M4WM-CiM11241/40.197M21/2131/60.117M31/41/311/90.051M446910.635