城市规划系统工程学课件.ppt

1、2012.3.13城市规划系统工程学1（一）人类生活的世界充满了随机现象随机现象不确定性现象(即随机现象)投硬币、掷骰子和摸扑克流星殒落，婴儿的诞生大自然的千变万化2 当人们在一定条件下对某一现象加以观察时，观察到的结果是多个可能结果中的某一个，且在每次观察前都无法预知观测结果到底是哪一个。即结果的出现呈现出偶然性，或者说：出现哪个结果“凭机会而定”。具有不确定性(或随机性、偶然性)的现象称为随机现象。（三）随机现象的特点是什么？（二）随机现象概念3A.A.在一个标准大气压下，水在在一个标准大气压下，水在100100时沸腾；时沸腾；B.B.掷一颗骰子，观察其向上点数；掷一颗骰子，观察其向上点数

2、；C.C.一般情况下，上抛的物体一定下落；一般情况下，上抛的物体一定下落；D.D.新生婴儿体重。新生婴儿体重。问：下列现象哪些是随机现象？4（四）随机现象是不是没有规律可言?否！在一定条件下对随机现象进行否！在一定条件下对随机现象进行大量重复观测后就会发现：随机现象的大量重复观测后就会发现：随机现象的发生有一定的规律性。发生有一定的规律性。5（五）城市里的随机现象n城市每天总的出行人数n地铁每天高峰时期人流量n 以上这些现象都是不确定的，但是通过长期、大量的调查，是可以发现其存在着某种规律的6 系统的定量分析方法（二）系统的定量分析方法（二）概率统计方法在城市规划中的初步应用概率统计方法在城市

3、规划中的初步应用7统计调查统计整理统计分析统计工作的三个中心阶段8一、统计调查(一）统计调查的类型l1、全面调查（制度化的经常性调查）如统计报表、普查等l2、非全面调查：如抽样调查9（二）随机抽样调查 从所研究的对象的全体中随机抽取小部分来进行观察和研究，从而对整体进行推断，这个就叫做随机抽样法。10事件及其概率1）事件 随机现象可能发生的每一种表现或结果叫做事件。如天气的随机现象，可能发生雨天、晴天、阴天，那么这三种天气现象就是事件。某一事件发生的机会或可能性大小的计量我们把它叫做概率。2）概率11l包含两个方面的意思 l 1）当样本无限增大的时候，事件发生的频率将与他的概率趋于一致。l 2

4、）样本增多的时候，我们可以用样本的平均值来估计总体的均值。大数定理如何估测出某一水塘中有多少条鱼？12样本的规模 总体比例10%的样本将两倍优于一个占总体比例5%的样本吗？l在总体小于1000的情况下，如果样本占总体的比例低于30%，那么，我们最终得到的样本误差很大l当总体为10000的时候，我们需要有10%的样本比例l当总体为150000的时候，1%的样本比例就已经足够了l当总体为1000万或者1000万以上的时候，样本比例的增加实际上不产生作用。13样本的规模l当总体的规模增加的时候，样本比例的作用趋向越来越小l样本规模绝对数值的重要性大大超过样本占总体比例的重要性14（三）抽样调查方法的

5、优点1、经济2、及时15（四）抽样调查的方法 1、单纯随机抽样：在抽样前将被调查的对象编上号，然后进行随机取号抽样（比如抽签等），保证每个对象被抽到的概率一致。适应性：思路简单16（四）抽样调查的方法 将编好号的全体对象顺序分为若干大小相同的组，组数与所需样本数一致，在第一个组里面随机抽取一个样本后，按组距为间隔在每组里面抽出一个样本。适应性：样本的抽取更加均衡，但不太适合有一定周期性趋势的对象。比如调查2010年某一道路路口的日交通量 2、机械随机抽样（等距抽样）（调查52个样本，以7天为一组）173、整群随机抽样 把被调查的总体分为若干个整群，凡是被随机抽样的整群就在其内部进行全面调查。适

6、应性：适合整群之间差异不大，但整群内部差异很大的情况。比如：人口年龄结构的调查。（四）抽样调查的方法分为若干个居委会，在若干个居委会中随机抽取一些样本，对这些样本进行全面调查18（四）抽样调查的方法4、多阶段随机抽样：如果整群抽样得到的整群还是太大，就需要在整群内部再做随机抽样。适用性：适用于总体很大，但样本较小的情况。比如：对城市人口年龄结构进行调研。先把整个城市分为若干个居委会，从中随机抽取一些居委会样本（阶段一）但是每个居委会的人口仍然很多，所以从各个居委会里面再随机抽取一些人口样本出来进行全面调查。（阶段二）19（四）抽样调查的方法 它是先将总体对象按一定标准分成各种类型（或层）；然后

7、根据各类型对象数与总体个数的比例，确定从各类型中抽取样本单位的数量；最后，按照随机原则从各类型中抽取样本。适用于调查的总体对象可以再进行分门别类的情况。5、分层随机抽样（类型随机抽样）对400个居住区进行分类，分为高、中、低三档。假设：高档有60个。中档有200个，低档有40个。则抽取样本时比如：对400个居住区的绿地率进行调查。需要抽取40个样本。20（五）抽样调查需要掌握的原则1、样本分布具有一定的代表性2、抽样需要根据研究的目的来进行21思考：利用抽样调查来解决城市规划中的问题1、如果我们想知道某城市的人均居住面积？该如何设计样本的抽样方式？2、如果我们想知道某城市的人口的性别比？该如何

8、设计样本的抽样方式？（分层随机抽样）（整群随机抽样，多阶段抽样）221、适合问卷调查的课题l探索行为目的（除去隐私、异常部分）l调查态度、观念和信念（六）统计调查的一种主要形式（问卷调查）232、问卷调查的类型l面谈l邮递l置留回收l电话l网络l24l问卷调查方法比较邮递面谈电话 置留回收费用低高中等低速度低慢至中等快慢问卷长度中等长短长回答率低高中等至高低总体数据质量低高中等至高中等253、问卷设计的一般原则1）主题鲜明不要有与主题无关的夹带问题2）结构合理先易后难、先简后繁、先具体后抽象3）通俗易懂语气亲切、易懂4）长度适当30分以内5）便于处理264、违反问卷设计基本原则的例子1）你认为

9、城市中G类用地是否太少？a是 b否2）你最近是否使用了小区内的活动场地？a是 b否3）你是否认为应该降低高昂的公共停车收费？a是 b否4）你是否打算在明年辞职另找一份工作 a是 b否避免术语和缩略语避免含义不清的字眼避免写下带有偏见的字眼避免双向问题275）大多数专家都认为应该大力发展城市公共交通，你同意吗？a 同意 b 不同意6）你去年一共乘坐了多少次公共交通？7）城市的发展不需要考虑它与周边区域的关系，你同意吗 a 同意 b 不同意8）你认为我们城市绿化水平如何？a非常出色 b很好 c令我满意 d一般避免带有导向性的问题避免提出超出被调查者 回答能力的问题避免使用双重否定的问题避免不平衡或

10、者重复的回答范畴28 思考：判断以下问卷设计的问题的所在l现在多数人不喜欢库哈斯设计的新中央电视台，你喜欢吗？l你每年使用校园内体育活动设施的次数。291）敏感性问题l信任l技巧破产酒后驾车面谈32%47%邮递46%54%关于停车问题的调查关于停车问题的调查l你是否有乱停车的行为？l现在很多人迫于停车位不足，有过乱停车的行为，这种情况你是否也曾有过？5、问卷设计中的其他考虑302）开放式与封闭式问题开放式问题是指未对回答范畴加以设定的问题l小规模：开放l大规模：封闭l定性：开放l定量：封闭316、问卷的格式构成：介绍词、填表说明、问题1）介绍词的写法a 表明进行该项调查的人或组织的身份b 说明

11、该项调查的重要性c 使被调查对象认识到他的回答的意义d 让被调查对象了解将对他的回答秘密处理并为之保守秘密e 对被调查对象的配合与支持表示感谢322）填表说明的写法 比较典型的一种填表说明如下 请您根据自己的情况，在下列合适的数字上用“”表示，除特殊说明外，均为唯一选择。333）问题的安排 一般原则是：A 前面可安排较易回答的封闭型问题，切忌一开始就提出高度敏感性的问题B 核心问题，即整张问卷的中心问题可置于问卷的中心34 问卷实例l 台州市城市总体规划（2004-2020）实施评估问卷调查表35 课堂练习l 现在有一个社会调查，需要调查某城市的居住区的现实停车率（现实的停车位/小区的户数），

12、以及居住区在停车位的设置上存在的问题。请根据前面所学的内容，选择一种合适的抽样调查方法，并且设计一份面对居住区居民的合适的调查问卷。36统计调查统计整理统计分析37二、统计整理（一）主要任务（一）主要任务分组、频率分布、统计表、分组、频率分布、统计表、统计图统计图38（二）分组划分现象类型例例1：调查某城市居住区的绿化水平，对：调查某城市居住区的绿化水平，对10个样本进行了调查：得到这个样本进行了调查：得到这10个样本的个样本的绿化率分别为：绿化率分别为：10%、10%、15%、25%、25%、5%、6%、10%、5%、4%。分组前分组前分组前分组前分组后分组后分组后分组后分组：l10%以下的

13、（不含10%）l10%-15%；l15%以上的（不含15%）关键：服从研究任务需要，反映总体本质特征。39（三）频率分布是一种重要的分组资料，反映各组在总体中的分布状态。例：例：组团的名称公共绿地数（个）频率（%）城东组团城东组团201020城西组团城西组团中心组团中心组团1030合计合计501006040 例：调查某一城区居民的居住水平的时候，其中一个指标是每个家庭的人均居住面积（平方米/人）。假设该区有3千户居民，抽查了其中30户，得到了以下30个数据。下面需要对这三十个数据进行整理。第1户：2.5；第2户：9.4；第3户：3.5；第4户：3.8；第5户：4.0 第6户：4.2；第7户：5

14、.5；第8户：4.5；第9户：6.7；第10户：4.9；第11户：6.3；第12户：4.9；第13户：7.8；第14户：5.0；第15户：5.1；第16户：6.0；第17户：5.15；第18户：5.3；第19户：5.4；第20户：4.4；第21户：5.5；第22户：5.7；第23户：5.9；第24户：5.15；第25户：6.1；第26户：4.9；第27户：4.7；第28户：7.0；第29户：5.0；第30户：3.0单位：平方米41第一：将30个数据从小到大整理出来。2.5，3.0，3.5，3.8，4.0，4.2，4.4，4.5，4.7，4.9，4.9,4.9,5.0，5.0，5.1,5.15，

15、5.15，5.3，5.4，5.5，5.5，5.7，5.9，6.0，6.1，6.3，6.7,7.0,7.8,9.4组号区间（=Xi)12.53.523.54.534.55.545.56.556.57.567.58.578.59.5第二：分组42第三、计算频数分布组号区间（=Xi)频数（Vi）频率12.53.520.0723.54.550.1734.55.5120.445.56.570.2356.57.520.0767.58.510.0378.59.510.0343（四）统计表（四）统计表组号区间（=Xi150平米平米 120-150平米平米 90-120平米平米 60-90平米平米 60平米平米

16、2410893453024132225270300合计合计300583 3、众数、众数 在样本中有最大频率（频数）的那个数据称为样本的众数。同样以 1，2，2，3，4，4，4，6这六个样本为例。其中数值4它的频率最大。我们把4称为众数。l出现次数最多的变量值l不受极端值的影响l可能没有众数或有几个众数59无众数无众数原始数据:10 5 9 12 6 8一个众数一个众数一个众数一个众数原始数据原始数据:6 :6 5 5 5 5 9 8 9 8 5 55 55 55 5多于一个众数多于一个众数多于一个众数多于一个众数原始数据原始数据:25 :25 28 28 28 28 28282828 36 3

17、6 42 42 42 42 4242424260甲城市家庭对住房状况评价的频数分布甲城市家庭对住房状况评价的频数分布回答类别回答类别甲甲城市城市户数户数 (户户)分布频率分布频率 非常不满意非常不满意 不满意不满意 一般一般 满意满意 非常满意非常满意241089345308%36%31%15%10%合计合计300100%例子：例子：请问从下表中反映出来的，甲城市里家庭对于住房状况的请问从下表中反映出来的，甲城市里家庭对于住房状况的满意程度的大多数情况是什么。满意程度的大多数情况是什么。61众数、中位数、平均数的区别众数、中位数、平均数的区别l平均数说明的是整体的平均水平；l众数说明的是整体中

18、的多数情况；l中位数说明的是整体中的中等水平。62n数据分布的另一个重要特征n反映各变量值远离其中心值的程度，因此也称为离中趋势（四）离散程度的测量指标（四）离散程度的测量指标631、极差（R）1）概念：样本中最大值减去最小值所的差为极差R较小时说明样本数值分布的较为集中。R较大时说明样本数值分布的区域较宽642）例子：0样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本85101520253035400样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本8510152025303540甲乙652、平均差（平均离差）1 1）概念：某一样本值）概念：某一样本值xixi和

19、样本平均值之差称之为和样本平均值之差称之为xixi的偏差的偏差（离差），如全班同学平均成绩为（离差），如全班同学平均成绩为8080分，某一同学的成分，某一同学的成绩为绩为8585分，即偏差是分，即偏差是5 5分。分。所有偏差的绝对值的平均值称为平均差。所有偏差的绝对值的平均值称为平均差。66甲252326272626292725乙171420301631343834l例子：两个胡同里居民人均居住面积如下表所示，问，哪个胡同里居民的居住条件差异不大？2）作用：平均差越大说明样本分布越离散）作用：平均差越大说明样本分布越离散67l例子：两个胡同里居民人均居住面积如下表所示，问，哪个胡同里居民的居住

20、条件差异不大？甲252326272626292725乙1714203016313438340样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本85101520253035400样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本8510152025303540甲乙68甲胡同252326272626292725各户与平均值之间的差值的绝对值130100311l1）甲胡同与乙胡同的人均居住面积的平均值都是26平方米/人 l2）求甲胡同的平均差 甲胡同人均居住面积的平均差=（1+3+0+1+0+0+3+1+1）/9=1.11 l3）求乙胡同的平均差 乙胡同171420301

21、631343834各户与平均值之间的差值的绝对值912641058128乙胡同人均居住面积的平均差=（9+12+6+4+10+5+8+12+8）/9=8.22 结论：甲胡同里居民的居住条件差异不大结论：甲胡同里居民的居住条件差异不大 691）方差公式甲 2523 262726 26 2927 25乙1714 203016 31 3438 343、方差2）例子70甲252326272626292725差值的平方190100911乙171420301631343834差值的平方811443616100256414464l甲胡同样本的方差=（1+9+0+1+0+0+9+1+1）/9=2.44l乙胡同

22、样本的方差=（81+144+36+16+100+25+64+144+64）/9=74.892）例子711）公式4、标准差（方差根）甲252326272626292725乙1714203016313438342）例子72甲252326272626292725差值的平方190100911乙171420301631343834差值的平方811443616100256414464l甲胡同样本的方差根=（1+9+0+1+0+0+9+1+1）/9=1.56l乙胡同样本的方差根=（81+144+36+16+100+25+64+144+64）/9=8.6573标准差或者方差比极差更能体现出一组数据的离散特征，

23、能避免极差的偶然性。比如一组数据，大多数数据很均匀，但如果有一个特别的冒尖，那么极差会很大。标准差可以避免这种情况的出现。标准差、方差、平均差 VS极差740样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本85101520253035400样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本8510152025303540751）若两组数的平均值一样，可以用方差或者标准差来衡量离散的状况。如果两组数的平均值不一样，可以用变异系数来比较两组样本的离散程度。2）变异系数=标准差/平均值的绝对值*100%5、变异系数甲252326272626292725乙35333637

24、3636393735760样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本85101520253035400样本1人均居住面积样本2样本3样本4样本5样本9样本6样本7样本8510152025303540263677l甲胡同样本的方差根=（1+9+0+1+0+0+9+1+1）/9=1.56l乙胡同样本的方差根=（1+9+0+1+0+0+9+1+1）/9=1.56甲：样本平均值=26；乙：样本平均值=36l 因为两个胡同样本的均值不一样，所以方差相同不代表两者的离散程度一样。而应该用变异系数来衡量l甲胡同的样本的变异系数=1.56/26=0.043 l乙胡同的样本的变异系数=1.

25、56/36=0.035l结论是：乙胡同内的居民居住水平差异更小78练习练习l通过上次课制作的问卷和调研方案。我们得到了如下的调研结果。我们在城市的400个小区抽取了40个小区作为样本。在这400个小区里，高档小区有100个，中档小区有240个，低档小区有60个。我们抽取的样本为高档小区20个，中档小区14个，低档小区6个。得到的现实停车率的数据为。79高档小区（售价2万以上）编号停车率190%2100%3125%4120%5200%6100%780%8126%980%1090%编号停车率编号停车率150%1358%240%1420%350%15100%445%1645%555%1755%655

26、%1840%745%1946%860%2050%940%2150%1045%2255%1160%2345%1255%2440%中档小区（售价5千-2万）低档小区（售价5千以下）编号停车率18%27%38%410%59%67%80要求要求l1、首先将三组数据进行分组，绘制频数分布表，和频数分布图。l2、判断该城市的高、中、低档小区的现实停车率的水平大概各是多少？（给出范围即可）l3、判断一下，高、中、低档三类小区里，哪一类小区中各小区停车率差异最大，哪一类小区中各小区停车率差异最小。81高档小区停车率区间频数（个）频率（%）累积频率（%）80=x902202090=x10022040100=x1

27、1022060110=x1200060120=x=130110100合计1082中档小区停车率区间频数（个）频率（%）累计频率（%）20=x3014.174.1730=x40004.1740=x501041.6745.8450=x601041.6787.5160=x7028.3395.8470=x800095.8480=x900095.8490=x=10014.17100合计2410083低档小区停车率区间频数（个）频率（%）累计频率（%）7%233.3333.338%233.3366.669%116.6783.3310%116.67100合计610084高档小区停车率区间频数（个）频率（%）

28、累计频率（%）7%233.3333.338%233.3366.669%116.6783.3310%116.67100合计6100停车率区间频数（个）频率（%）累积频率（%）80=x902202090=x10022040100=x11022060110=x1200060120=x=130110100合计10高档小区停车率区间频数（个）频率（%）累计频率（%）20=x3014.174.1730=x40004.1740=x501041.6745.8450=x601041.6787.5160=x7028.3395.8470=x800095.8480=x900095.8490=x=10014.17100合计24100低档小区中档小区85l计算标准差计算标准差l高档小区高档小区 33.87l低档小区低档小区 1.07l计算变异系数计算变异系数l高档小区高档小区 3048%l低档小区低档小区 1307%变异系数=标准差/平均值的绝对值*100%86