于煥菊，李云嶺，蔡永寧

（山東科技大學(xué)測繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266590）

一、引 言

門牌號又被稱為“本地人的臉、外地人的眼”，這既是一個(gè)城市形象的表達(dá)，也是一個(gè)城市管理水平的體現(xiàn)。為了方便市民的工作、生活，以及便于城市管理，城市管理者通常要對城市院落、建筑物等空間實(shí)體位置給予一個(gè)唯一的編碼，即門牌號碼。傳統(tǒng)編號方式一般采取順序編號法，即沿街道兩旁以自然數(shù)作為序號從街道始端往末端順序編號，序號從小到大的排列暗含了街道的方向。這種編號沿用了幾十年，曾給市民出行、戶籍管理、郵政遞送、消防應(yīng)急等帶來諸多便利。隨著城市發(fā)展和城市格局的不斷變化，該編碼系統(tǒng)的穩(wěn)定性出現(xiàn)了問題，斷號、跳號、重號、錯(cuò)號的現(xiàn)象極為普遍，門牌號的權(quán)威性受到了損害［1］。目前，郵遞員根據(jù)郵件地址在實(shí)地找不到地方，工商人員按照注冊地址找不到企業(yè)，110、120、129等應(yīng)急指揮中心因門址不能精準(zhǔn)定位而采用道路和標(biāo)志性地名進(jìn)行粗略定位，這一切都說明了門牌號空間位置標(biāo)識功能問題嚴(yán)重。

美國是門址編碼應(yīng)用最早、最廣泛的國家，早在20世紀(jì)70年代就建立了全國的地址編碼標(biāo)準(zhǔn)，成功地應(yīng)用于Tiger數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在歷次全國人口普查統(tǒng)計(jì)中發(fā)揮了巨大作用［2］。Esri公司的 Street Geocoding模型較好地解決了街道規(guī)則門址插值的問題，Geocoder已成為全美廣泛使用的門址查詢系統(tǒng)。反觀我國，如火如荼的數(shù)字城市建設(shè)背后是嚴(yán)重的門址亂象，沒有統(tǒng)一的地址編碼基礎(chǔ)，難以實(shí)現(xiàn)部門間數(shù)據(jù)的共建共享，門址編碼整治迫在眉睫。

拋開我國門址管理方面法律法規(guī)有待健全，門址亂象的背后是門址系統(tǒng)缺乏科學(xué)性和穩(wěn)健性?，F(xiàn)行的門牌往往與單位綁定在一起，而隨著城市拆遷和新增建筑物的變化，系統(tǒng)容易混亂。有人曾嘗試距離編號等新方法［3-6］，其雖能解決編碼跳號、重號問題，但由于編號過大和不便記憶等原因而得不到推行。

二、國內(nèi)外門址編碼現(xiàn)狀

門牌編號一般是根據(jù)城市空間特征選擇不同的編碼方式。世界上主流的編碼是基于街道的順序編碼方法，也有基于街區(qū)進(jìn)行編碼的城市。盡管都是基于街道編碼，但也有多種編碼規(guī)則。

基于街區(qū)的編碼方式主要在日本、韓國，以及歐洲部分城市。日本多采取“都道府縣+區(qū)市町村+町名+街區(qū)編號+樓房號”的編碼結(jié)構(gòu)，“都道府縣”和“區(qū)市町村”都是地方自治區(qū)域。如東京都臺東區(qū)東上野3丁目19番6號的具體含義為:都道府縣(東京都)+區(qū)市町村(臺東區(qū))+町名(東上野3丁目)+街區(qū)編號(19番)+樓房編號(6號)，省略表示為“東京都臺東區(qū)東上野3-19-6”。原則上“町名”指大馬路圍成的大街區(qū)，“番”則是小巷圍成的小區(qū)塊，“號”則指小區(qū)塊中的建筑物。地址查詢時(shí)，找完“町名”后就要找“街區(qū)編號(番)”。日本許多地方自治區(qū)的小街區(qū)編號按照“S”形順序編號，如圖1所示。

圖1 日本街區(qū)的編號軌跡

在確定了“街區(qū)編號”后，接下來找樓房編號，樓房編號的規(guī)則是每十幾公尺編一個(gè)號，常采取順時(shí)針的方式順序編碼，如圖2所示。街區(qū)編號方法的缺點(diǎn)是弱化了地址查詢過程中街道的作用，但是對街區(qū)內(nèi)部及街道拐角處的門牌編碼排除了二義性。

圖2 街區(qū)內(nèi)樓房的編號規(guī)則

在巴西、阿根廷及法國的一些鄉(xiāng)村，采取距離編號的方法命名門牌號，即測量門牌位置與街道起點(diǎn)間的距離，將這個(gè)距離值作為門牌的號碼［7］，編碼的規(guī)則如圖3所示。該方法的優(yōu)點(diǎn)是保證了街道中所有的門牌編碼的唯一性，但是號碼可數(shù)性較差，一條街道上的門牌號除了具有距離意義外無任何規(guī)律，當(dāng)距街道始端較遠(yuǎn)時(shí)號碼變得非常大，不便于記憶和使用。

圖3 距離編號法

在19世紀(jì)中期或更早些時(shí)候，英國普遍采用一種往返式順序編號法，即號碼從始端先沿街道的一側(cè)往末端連續(xù)編號，到末端后再沿另一側(cè)返回始端，如圖4所示。該方法雖然保證了街道一側(cè)的編號連續(xù)性，但街道兩側(cè)相對位置的號碼相差甚大，不能保證兩側(cè)門牌號同步遞增，在街道一側(cè)某位置不能預(yù)測對面的門牌號大體范圍。該方法現(xiàn)在已很少使用。

圖4 往返式順序編碼

目前常見門址編碼是沿街道“奇偶式”順序編號法，即單雙號門牌各占街道一側(cè)，從始端往末端由小到大編排，編碼規(guī)則如圖5所示。該方法要求街道兩側(cè)編號同步前進(jìn)，保證了兩側(cè)號碼的齊次性。

圖5 奇偶式編碼

當(dāng)街道很長時(shí)，順序編號的值會變得很大，因此在許多國家和地區(qū)往往采取“對街道進(jìn)行分段”的辦法，降低門牌號的長度。特別是在美國、加拿大，由于這些國家比較重視街道和門址的規(guī)劃，有些城市不但對門牌進(jìn)行了編號，對街道也編號管理。美國紐約通過與某街道相交的其他道路編碼即可判定該道路內(nèi)門牌號碼的范圍［8］。

三、門牌系統(tǒng)的空間特征分析

1.門牌的空間框架

門牌是關(guān)于空間實(shí)體的編碼標(biāo)識，編碼的行進(jìn)路線與城市空間格局有關(guān)，也與人們查詢定位空間實(shí)體位置的習(xí)慣有關(guān)。不同的行進(jìn)路線決定了編碼的組織方式，也影響著編碼的穩(wěn)健性［9］。門牌編碼的基本空間框架主要有街區(qū)框架和街道框架兩大類。

以街區(qū)為單位實(shí)施門牌編碼的城市，前提是城市結(jié)構(gòu)屬于區(qū)塊結(jié)構(gòu)，每個(gè)街區(qū)具有功能上的同構(gòu)性。這些城市弱化了城市街道的貫通作用，強(qiáng)化了小范圍的區(qū)域功能。該框架下編碼的最大優(yōu)點(diǎn)是不管街區(qū)內(nèi)建筑物是面向街道還是位于街區(qū)內(nèi)部，它們的編號屬于同一編碼體系，編號之間具有連續(xù)性。由于街區(qū)編碼是大區(qū)域套小區(qū)塊，編碼的組織管理適合采用層次模型。

基于街道的門牌體系是一種線性特征編碼規(guī)則，它體現(xiàn)了人們沿街查詢定位的思維模式。街區(qū)內(nèi)建筑物被劃分為臨街和不臨街兩類，臨街建筑物各有街道歸屬，不臨街建筑一般根據(jù)主大門便捷通達(dá)的原則劃分街道歸屬，一旦確定了所有建筑的街道歸屬，便可按照相應(yīng)的街道編碼規(guī)則進(jìn)行門牌的編碼。基于街道框架編碼最大的優(yōu)點(diǎn)是便于沿著街道查詢地址，不足之處是街區(qū)內(nèi)部的門牌編號會對整個(gè)編碼系統(tǒng)產(chǎn)生影響。如圖6所示的東風(fēng)大街11號和福壽大街30號兩棟建筑，它們是街區(qū)內(nèi)相鄰建筑物，但根據(jù)可通達(dá)原則分屬于不同的街道，因此其編碼體系也不相同。

圖6 相鄰建筑物具有不同編碼系統(tǒng)

一個(gè)影響街道編碼系統(tǒng)穩(wěn)健性的原因是編碼路線不是一直沿著街道前進(jìn)，而是經(jīng)常性出現(xiàn)“拐彎”。如圖7所示，在東風(fēng)大街9號東側(cè)，有個(gè)向北的胡同，門牌號跟進(jìn)去轉(zhuǎn)了一圈出來時(shí)，在胡同口的另一側(cè)已經(jīng)到了27號，形成了沿街門牌號的跳號。

圖7 胡同口的跳號

正是因?yàn)殚T牌編號軌跡與街道前進(jìn)方向的不一致，才對街道門牌系統(tǒng)的線性連續(xù)分布造成了影響。為了保證街道框架下門牌系統(tǒng)的穩(wěn)健性，本文設(shè)計(jì)了兩種方案避免主干街道門牌號的拐彎:一種方案是副號編碼法，即將沿胡同進(jìn)入街區(qū)內(nèi)部的建筑以胡同口處門牌號的副號進(jìn)行編碼，如胡同處編號為11號，則胡同內(nèi)的編號為11(1)、11(2)…;另一種方案是復(fù)合編號法，即將胡同進(jìn)行命名或編號，然后對胡同內(nèi)建筑物重新編號，如東風(fēng)大街張家胡同1號，即將張家胡同與東風(fēng)大街主干線上的門牌號同等看待，在此基礎(chǔ)上再針對胡同內(nèi)建筑物進(jìn)行編號。兩種方法雖有不同，但相同之處是取直了東風(fēng)大街門牌號的編號軌跡，保證了主干街道上沿街門牌號的連續(xù)性，如圖8所示。

圖8 胡同(虛線)內(nèi)的門牌編號不影響街道直線編號

2.門牌的空間指位特征

門牌號之所以受到大家的認(rèn)可，主要是因?yàn)樗哂休^強(qiáng)的空間指位特征，人們不需要記住煩瑣的位置描述，利用簡潔的門牌便可快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行定位。最初，統(tǒng)治者因征兵、治安、稅收等目的需要［10］，給每家每戶一個(gè)編號，即將門牌固定在各家的門口，那時(shí)門牌號的空間指位是住戶;隨著城市建筑物形式及空間格局的變化，門牌號的空間指位特征也在悄悄地發(fā)生著變化，院落是一組建筑物的集合體，多家共享相對獨(dú)立，院落的出現(xiàn)使門牌號由單戶獨(dú)有變成了多戶共享;后來又出現(xiàn)了高樓大廈等大型建筑，許多單位和住戶共享大廈的立體空間，門牌又成為大型建筑體的編號。從門牌號的英文翻譯也可以看到這樣的變化，一開始門牌號譯為house number，現(xiàn)在許多地方翻譯為 building number。

從每戶一牌到多戶一牌，從單戶住宅點(diǎn)到院落面再到大廈體，門牌的空間指位對象在不斷升級，這種變化使門牌從每家每戶的指位功能中解脫出來，從而更加專注于標(biāo)識完整的空間實(shí)體。

門牌與其空間框架之間的關(guān)系是衡量門牌系統(tǒng)合理性、穩(wěn)健性的關(guān)鍵。在以街道為框架的門牌系統(tǒng)中，街道可看做是門牌號的容器。由于街道呈線狀空間特征，并且門牌數(shù)量是可數(shù)的，因此門牌號所標(biāo)識空間實(shí)體在街道中呈現(xiàn)出的空間特征只能是線段，如同將院落、大廈等投影到街道上，如圖9所示。

圖9 建筑物在街道中的一段位置

完全按照現(xiàn)狀計(jì)算空間實(shí)體在街道上的投影，投影段之間恐怕長短不齊，若能預(yù)先將街道劃分段落，然后將門牌號與各分段綁定，則無論是否有建筑物，街道上某個(gè)位置的門牌號已經(jīng)確定了，這就是量化編碼法。而距離編號測度的是門牌位置點(diǎn)與街道始端之間的距離，理論上這樣的點(diǎn)在街道中可定出無數(shù)個(gè)，即使距離值取整數(shù)，門牌號的數(shù)量之多、數(shù)值之大也是很難被接受的，建議有關(guān)城市慎重使用。圖10是兩種編碼在街道上的空間特征。

圖10 距離編號與量化編號空間特征比較

四、分段量化編碼技術(shù)

Dale L Zimmerman認(rèn)為街道越長，門牌號編號越大，門址編碼的匹配誤差越大［11］，因此從頭到尾對一條街道順序編碼的傳統(tǒng)做法并不可取。借鑒美國紐約市分段編碼的做法，對量化編號方法進(jìn)行改造，筆者提出了門牌的分段量化編碼方法。

1.兩個(gè)前提條件

1)只有臨街單位、建筑物才允許分配整數(shù)門牌號，拐入胡同或在臨街建筑后面的建筑物只能使用副號，如東風(fēng)大街11(2)。

2)沿街每棟建筑只能有一個(gè)整數(shù)門牌號，其他附屬于該建筑的門店只能使用支號，如東風(fēng)大街11-1。

2.街道分段的劃分

這里所說的分段是指利用街道(包括規(guī)劃未建)之間的交叉關(guān)系，將完整的街道劃分成不同的區(qū)段，量化編碼時(shí)基于每個(gè)區(qū)段分別進(jìn)行，如圖11所示。

圖11 街道區(qū)段劃分

3.分段量化規(guī)則

按照奇偶序號編碼規(guī)則，假定每個(gè)區(qū)段門牌編號有2N個(gè)，則街道兩旁單數(shù)和雙數(shù)的門牌數(shù)量分別為N個(gè)。

設(shè)第i個(gè)區(qū)段的長度為Si，則在第i路段每個(gè)門牌號的量化長度Li=Si/N。

理論上，在該區(qū)段從起端往終端每量取Li的長度，便可設(shè)置一個(gè)門牌號。

結(jié)合城市道路密度的規(guī)劃要求，楊佩昆教授結(jié)合公交運(yùn)行、交通信號控制系統(tǒng)的要求，得出適宜的干路交叉口間距為500 m左右的結(jié)論［12］。筆者統(tǒng)計(jì)了濰坊中心城區(qū)街道的區(qū)段長度(如圖12所示)，可以看到400～1000 m之間的區(qū)段占絕大多數(shù)，大于1500 m的區(qū)段很少，只是在外環(huán)等交通外圍主干街道上偶爾出現(xiàn)。

圖12 濰坊市城區(qū)街道區(qū)段長度分布

因此，若設(shè)每個(gè)區(qū)段分配100個(gè)門牌號，區(qū)段長度以500 m和1500 m分別計(jì)算量化距離，則每側(cè)各50個(gè)門牌的量化長度應(yīng)為10～30 m，完全能夠滿足門牌標(biāo)識大廈的要求。

分段量化門牌編碼由區(qū)段號與量化序號兩部分構(gòu)成，后兩位是段內(nèi)編號，后兩位之前的部分則為區(qū)段編號。若區(qū)段編號從零開始，按照2N為100進(jìn)行量化，則形成的編號規(guī)則如圖13所示。

該編碼在形式上與傳統(tǒng)編碼看起來非常相似，編碼小且符合人們使用順序編號的習(xí)慣，即使街道過長分段數(shù)大于10，編碼最多也就4位，這些優(yōu)點(diǎn)是距離編碼不能比擬的。

圖13 分段量化編碼規(guī)則

五、結(jié)束語

分段量化編碼法的提出，較好地解決了門址系統(tǒng)缺乏穩(wěn)健性的問題，并且門牌號的有序性、指位功能得到進(jìn)一步強(qiáng)化。對比傳統(tǒng)的序號編碼法，該系統(tǒng)具有更強(qiáng)的穩(wěn)健性，在保留了原序號規(guī)則的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了門牌號與街道分段的綁定，系統(tǒng)不會因城市建筑物的增減、易主而產(chǎn)生門牌號的混亂;對比距離編碼法，該系統(tǒng)更符合序號編碼規(guī)則，便于記憶和使用。借用一句古話“鐵打的營盤流水的兵”，分段量化街道就是打造了門牌的營盤，道路兩旁的建筑形式、使用單位可能經(jīng)常變化，但門牌號卻不會隨之改變。

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