城镇公共空间的社会网络模型构建方法

摘要

本发明提供一种城镇公共空间的社会网络模型构建方法，构建公共空间的“点”单元空间组合和“线”关系的模型，在ucinet6.0软件平台上，构建了公共空间网络的拓扑结构。通过特征途径长度、集聚系数等相关指标计算，量化公共空间社会关系的客观事实。为城镇的市政规划提供定量的、准确的预测、评价和指导。

说明书

技术领域

本发明涉及城市规划领域。

背景技术

城市规划是的核心是城市的合理布局和综合安排城市各项工程 建设。目前，国内外关于城镇公共空间的概念、属性、特征和构成 等问题形成了完整的理论体系，在其物质形态、结构、布局和尺度 等方面，建立了定性定量相结合的研究方法。也对城镇公共空间的 社会意义、功能，及隐含的社会关系进行了探索。

但是，目前的研究大多以定性分析为主，量化分析较少，科学 性和客观性较欠缺。这些缺陷导致了城市规划中主观性比较强烈， 规划或改造没有方向性。而且，也不能够清楚地反映规划或改造所 达到的效果。

值得注意的是：近年来，不少古镇商业化发展迅速，而这些地 区的市政道路、消防、电力等设施相对新新城市来说是落后的。商 业的发展必然带来大量的人群，古镇的各个商业店铺经营内容没有 经过科学地分配和规划，导致了人群常常聚集于其中的某个区域， 使得这些区域的设施超出负荷，带来有很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是解决城市公共空间布局的方向性问题，为城市， 特别是小城镇的市政规划提供定量的、准确的预测、评价和指导。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，1)将城镇公共 空间的每一个商铺作为节点单元；

2)采集区域内每一个作为节点单元的店铺的商业服务类型；

3)对所有节点单元进行连线，构建网络模型；任意两个节点单 元之间如果是竞争关系，其连线记为“1”，如果无竞争关系，其连 线记为“0”；

4)找出与其他节点无竞争关系的孤立点，并作标记；

5)计算连接任何两个点之间最短途径的平均长度L≈n/2k+1， 得到反映城镇公共空间整体性的数值L；式中，n是网络中节点的个 数，平均度k＝(D₁+D₂+……+D_n)/n，Di∈{D₁、D₂、……、D_n}，i ＝1、2……n， n是网络节点总数；Di是i点的度数，度数是指与该点直接相连的 其他点的个数，k是网络中节点的平均度，即每个点的度数的平均值；

计算反映城镇公共空间集聚性的数值C≈1-(6/k²-1)

值得说明的是，L是指连接任何两个点之间最短途径的平均长 度，是测量网络整体性质的一种测度。例如，在一个公共空间竞争 关系社会网络模型中,节点之间的距离最短为1,距离最长(即网络的 直径)为4,网络平均最短路径长度为2.124，即网络中公共空间“点” 单元平均通过2.124步就可以与其它“点”单元取得联系。

进一步，去掉步骤4)标记的孤立点后，重新计算出C值。

由于C是关于局部网络结构的指标,例如，计算出某地社会网络 拓扑结构的平均集聚系数为：0.945，去掉8个孤立点以后，平均集 聚系数为0.955，该集聚系数较高，表明该网络是一个具有高集聚性 质的网络。

进一步，计算反映城镇公共空间中间任意一个节点i的中心度；

Bjk(i)＝Gjk(i)/Gjk

式中，Gjk为任意两个节点j与k之间的捷径数(捷径数是指连 接两个点之间能最短到达的线路)，Gjk(i)表示节点j与k之间存 在的经过点节点i的捷径数，Bjk(i)数值在0与1之间。

中间中心势是根据中间中心度计算出来的，由相对中间中心度 和绝对中间中心度都可以得到的。中间中心度是包括了相对中间中 心度和绝对中间中心度的，由绝对中间中心度可以计算得出相对中 间中心度。

绝对度数中心度是指中间点i相应于图中全部点对的中心度加 在一起(之和)。相对中心度是指点的绝对中心度与图中点的最大可 能的度数之比。

中间中心势可以衡量一个节点(线)在多大程度上位于其他任 意两个节点的“中间”。中间中心势高意味着这个节点(线)处于网 络更中心的位置，中间中心势最高的点是整体网络的中心。

为获得i点中间中心势

首先，计算i点的绝对中间中心度：

$C_{\mathrm{ABi}}=\underset{j}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{k}{\overset{n}{\Sigma }}{b}_{\mathrm{jk}}\left(i\right),j\ne k\ne i,$且j＜k。

值得说明的是，把点i相应于图中全部点对(任意两个点)的 中间度加在一起，就该得到该点的绝对中间中心度。

只有在星形网络的情况下，图中间点的中间中心度才能达到最 大值，环形网络是不可以的。我们的网络是属于星形网络的。图中 点的绝对中间中心度C_ABi达的最大值：C_max＝(n²-3n+2)/2。

然后，根据点i的绝对中间中心度，计算其相对中间中心度(C_RBi) 为$\left(C_{\mathrm{RBi}}\right)=\frac{{2C}_{\mathrm{ABi}}}{n^2-3n+2}.$

其取值范围为0和1之间。

计算中间中心势：

$C_B=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(C_{\mathrm{AB}\max }-C_{\mathrm{ABi}})}{n^3-{4n}^2+5n-2}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(C_{\mathrm{RB}\max }-C_{\mathrm{RBi}})}{n-1}$值得说明的是，对 于规模为n的图来讲，首先找到图中各个点的中间中心度的最大值； 然后计算该值与图中其他点的中间中心度之差，从而得到多个“差 值”；再计算这些“差值”的总和；最后用这个总和除以在理论上 该差值总和的最大可能值(在规模为n的星形网络中，该差值总额 和才能达到最大值(n³-4n²+5n-2)(环形网络的中间中心势指数是 0，不存在最大值，本发明的实施例针对的网络是星形网络)。

其中，$\left(C_{\mathrm{RB}\max }\right)=\frac{{2C}_{\mathrm{AB}\max }}{n^2-3n+2};$

C_ABmax是指图中实际的绝对中间中心度最大值，C_RBmax是图中实际的相 对中间中心度的最大值，跟上面是一样的转换关系 在此说明一下：C_max＝(n²-3n+2)/2是在图中理 论的最大值区别于实际最大值C_ABmax。

值得说明的是，本发明针对居民生存和发展最基本的公共服务 需求，开展公共空间的网络构建与研究，发现并解决社会公共服务 内部隐含的主要矛盾，为城镇健康发展和规划设计提供技术保障。 上述方法为公共空间的研究提供了一种新的思路与分析视角，为公 共空间社会关系网络构建提供了科学依据。研究也表明，社会网络 分析理论和方法不仅适用于商业公共空间的网络构建与评价，也同 样适用于具有隐性社会关系或网络结构特征的其他类型城镇公共空 间的研究，为公共空间非物质形态的定量化提供技术支持，具有较 为广泛的应用前景。

附图说明

图1是实施例针对的区域的地图。

图2是实施例针对的区域的各个节点服务类型表。

图3是实施例针对的区域的竞争关系的公共空间网络拓扑结构 形态图。

图4是实施例针对的区域的网络拓扑结构距离图。

图5是本发明的技术路线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本 发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思 想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换 和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

一种城镇公共空间的社会网络模型构建方法，包括以下步骤：

1)将城镇公共空间的每一个商铺作为节点单元；参见图1，本 实施例以重庆磁器口国家历史文化街区为例。该区域位于重庆市主 城区东北部，占地面积为43.58公顷。距今有一千八百多年的历史。 自古是典型的商业街道公共空间，面临商业发展、历史传承、文化 保护等多重任务，具有复杂的社会关系，对公共空间的合理性和安 全性等具有更高的要求，具有典型性和代表性。

2)采集区域内每一个作为节点单元的店铺的商业服务类型。通 过实地调查，获取了磁器口180个商铺业态及对应公共空间的情况， 将其细分为餐饮类、工艺品类、服装类、特产类、住宿类及其他等 六类(见图2)。

3)对所有节点单元进行连线，构建网络模型；任意两个节点单 元之间如果是竞争关系，其连线记为“1”，如果无竞争关系，其连 线记为“0”。实施例中，根据“同服务类型”的“业态重叠”原则 确定每个店铺之间有无竞争关系，即公共空间“点”单元之间有无 竞争关系。并将有无竞争关系分别用“1”和“0”表示，将其转换 为二值数据，为构建社会网络提供数据基础。实施例中，“服装类” 商铺所对应的公共空间“点”单元之间构成竞争关系，但是与“餐 饮类”、“工艺品类”、“特产类”和“住宿类”等四类业态商铺所对 应公共空间“点”单元不存在竞争关系。“餐饮类”、“工艺品类”、“特 产类”和“住宿类”四类业态商铺所对应同类公共空间“点”单元 之间存在强烈的竞争，并与其它类业态商铺所对应的公共空间“点” 单元产生竞争关系。根据上述结果，可以通过连边的方式，在 ucinet6.0软件平台上构建磁器口公共空间网络的拓扑结构形态图， 如图3。本实施例的网络为一个星形结构网络。

4)找出与其他节点无竞争关系的孤立点，并作标记。从图3中 可以看出，网络结构模型中存在37、62、63、138、143、177、179 八个孤立点，这八个孤立点均属于“其他”的商铺类型，说明这八 个公共空间“点”单元与其他公共空间“点”单元不存在竞争关系。

5)计算连接任何两个点之间最短途径的平均长度L≈n/2k+1， 得到反映城镇公共空间整体性的数值L；式中，n是网络中节点的个 数，平均度k＝(D1+D2+……+Dn)/n，Di∈{D1、D2、……、Dn}， i＝1、2……n，n是网络节点总数；Di是i点的度数，度数是指与 该点直接相连的其他点的个数，k是网络中节点的平均度，即每个点 的度数的平均值；参见图4，实施例中，磁器口公共空间竞争关系社 会网络模型中的节点之间的距离最短为1,距离最长(即网络的直径) 为4,网络平均最短路径长度为2.124，即网络中公共空间“点”单 元平均通过2.124步就可以与其它“点”单元取得联系。

6)计算反映城镇公共空间集聚性的数值C≈1-(6/k²-1)

实施例中，平均集聚系数为：0.945。进一步地，去掉步骤4) 确定的8个孤立点以后，平均集聚系数为0.955，该集聚系数接近于 1，表明该网络是一个具有高集聚性质的网络，应对其进行重新规划 或者改造。

7)计算反映城镇公共空间中间任意一个节点i的中心度；

Bjk(i)＝Gjk(i)/Gjk

式中，j和k为网络中除了i点外的任意两个点，Gjk为任意 两个节点j与k之间的捷径数，Gjk(i)表示节点j与k之间存在 的经过点节点i的捷径数，该数值在0与1之间。

$C_{\mathrm{ABi}}=\underset{j}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{k}{\overset{n}{\Sigma }}{b}_{\mathrm{jk}}\left(i\right),j\ne k\ne i$

$\left(C_{\mathrm{RBi}}\right)=\frac{{2C}_{\mathrm{ABi}}}{n^2-3n+2}$

$C_B=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(C_{\mathrm{AB}\max }-C_{\mathrm{ABi}})}{n^3-{4n}^2+5n-2}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(C_{\mathrm{RB}\max }-C_{\mathrm{RBi}})}{n-1})$

实施例中，中间中心度较高(中间中心度高，说明相对中间 中心度和绝对中间中心度都较高)的为142、22、51、94、7、93、4、 32、68、165、90、59、2十三个节点。142这个点的中间中心势最 高，所以该点是整个网络的中心。根据实地调研情况可知，142号商 铺为服务多样的特产店，对面是牛肉特产和超市，周边是磁器口最 有名的老字号陈麻花店，大量的购买陈麻花的游客会给142号公共 空间“点”单元带来更多的人群。因此网络节点中心与磁器口地理 中心相吻合，说明本实施例所公开的方法得到的结论与事实相符合。 另外12个节点处的情况与之类似。根据上述结果，这13个节点处 应该成为消防、电力系统巡查的重点区域。在市政改造工程中，应 该尽可能加宽这些节点附近的道路，以避免人群聚集带来的安全隐 患。进一步地讲，本实施例所公开的方法万全能够对城市规划提供 准确的方向。