熊 鵬 宋小冬
道路網(wǎng)絡(luò)密度與公交線網(wǎng)的關(guān)系分析*
——以上海9個(gè)典型地區(qū)為例
熊 鵬 宋小冬
以往關(guān)于常規(guī)公交導(dǎo)向的路網(wǎng)密度研究偏重抽象的理論分析,缺乏具體的實(shí)證研究。通過選取上海9個(gè)典型案例,對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)它們都具有通常意義下的高密度公交網(wǎng)絡(luò),然而參照線路重復(fù)系數(shù)后可以確定這主要是因?yàn)榭土鲝?qiáng)度過高,公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過巨引起的。研究結(jié)果表明干道路網(wǎng)密度對(duì)公交線網(wǎng)密度的影響比整體的路網(wǎng)密度更大。因此,討論路網(wǎng)密度時(shí)必須考慮道路等級(jí)問題,即唯有適合公交運(yùn)營(yíng)的較高等級(jí)道路才對(duì)提高公交線網(wǎng)密度具有現(xiàn)實(shí)意義。
路網(wǎng)密度 | 公交線網(wǎng)密度 | 線路重復(fù)系數(shù) | 道路等級(jí)
熊 鵬
寧波市規(guī)劃局北侖分局
助理工程師
同濟(jì)大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè) 碩士研究生
宋小冬(通訊作者)
同濟(jì)大學(xué)高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
教授
1.1 道路系統(tǒng)是提高公交服務(wù)水平的基礎(chǔ)條件
提高公共交通服務(wù)水平,可以吸引更多的乘客[1],也是公共交通優(yōu)先的基本內(nèi)涵。國(guó)內(nèi)外較多研究側(cè)重于如下領(lǐng)域:
(1)發(fā)展軌道交通;
(2)在道路上開辟公共汽車專用道,或進(jìn)一步加開快速公交線路;
(3)交通信號(hào)優(yōu)先[2-3];
(4)公交線網(wǎng)優(yōu)化[4-5],使有限的資源提供最大的運(yùn)能和最短的時(shí)間;
(5)限制私人小汽車,加大公交財(cái)政補(bǔ)貼[6-7];等等。
上述領(lǐng)域研究成果頗豐,但是對(duì)于道路網(wǎng)絡(luò)(作為公共交通的基礎(chǔ)“硬件”)如何適應(yīng)常規(guī)公共交通的研究,卻較為少見,且已有研究理論演繹居多,實(shí)例歸納偏少?;舅悸肥牵海?)根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)提出公交線網(wǎng)的優(yōu)化目標(biāo)(例如,到站步行距離最短[8-11],非車內(nèi)時(shí)間最省[12]等等);(2)以理想的方格路網(wǎng)為模型,進(jìn)行公式推導(dǎo),建立優(yōu)化目標(biāo)與路網(wǎng)密度的函數(shù)關(guān)系;(3)通過求導(dǎo)來計(jì)算目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極值時(shí)的路網(wǎng)密度,將結(jié)果納入規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范。但是,理論推演的路網(wǎng)密度并沒有經(jīng)過相關(guān)實(shí)證檢驗(yàn),具體的城市道路網(wǎng)絡(luò)是否適應(yīng)常規(guī)公交的運(yùn)營(yíng),缺點(diǎn)何在,該方向的研究成果極少。如果發(fā)現(xiàn)公交運(yùn)營(yíng)條件差、服務(wù)水平低是道路系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)引起,要大規(guī)模改造,非常困難。
本研究的主要內(nèi)容是選取若干典型地區(qū),歸納整理,分析路網(wǎng)密度、等級(jí)與公交線網(wǎng)密度、線路重復(fù)系數(shù)的關(guān)系,為合理規(guī)劃道路系統(tǒng)提供依據(jù)或建議①如果沒有特別說明,本文所提到的公交,均指有固定線路的常規(guī)公共汽車、無軌電車,不含軌道交通,也不含行駛在專用道路上的快速公共汽車。。
1.2 數(shù)據(jù)來源
研究所需的公交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)(包括公交線路和公交站點(diǎn))通過百度地圖API②百度地圖API網(wǎng)址,http://developer.baidu.com/map/index.php?title=首頁。獲得,道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)由相關(guān)研究機(jī)構(gòu)提供,屬性字段包括道路等級(jí)③現(xiàn)實(shí)中道路等級(jí)劃分并不存在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),目前常用的指標(biāo)有車道數(shù)、道路寬度、路段長(zhǎng)度(交叉口間距)、通暢性(直順性)等??紤]到已有路網(wǎng)數(shù)據(jù)情況及分類的便捷性,本文道路等級(jí)劃分主要依據(jù)車道數(shù)量,同時(shí)兼顧直順性等指標(biāo)。原則上,步行街、不劃分車道、單車道以及單向的道路為支路;雙車道、三車道以及四車道的道路為次干道;五車道及以上的道路為主干道。對(duì)于雙車道、三車道及四車道:如果兩側(cè)沒有路邊停車位及獨(dú)立非機(jī)動(dòng)車道、或路段過短、或直順性差(路段一端為丁字路口或盡端路),綜合考慮后確定是劃入支路還是次干道;如果直順性非常好,在區(qū)域路網(wǎng)格局中的地位非常重要,可劃入主干道。、路段長(zhǎng)度等。需要注意的是百度地圖中公交線路是上下分行的,同一條公交線路由兩條單向多段線組成。通過百度地圖獲得2 198條公交線路,實(shí)際僅為1 099對(duì)雙向線路,例如55路公交車由上行(世界路新江灣城—南浦大橋)和下行(南浦大橋—世界路新江灣城)兩條線路組成。因此如無特殊說明,在計(jì)算線路重復(fù)系數(shù)、線路里程等指標(biāo)時(shí),本研究中數(shù)值均為通常上下行不分時(shí)取值的兩倍,公交線網(wǎng)密度的取值不受影響。
1.3 典型區(qū)域
研究案例的選取主要考慮路網(wǎng)的建設(shè)歷史時(shí)期、密度、等級(jí)、結(jié)構(gòu)特征等,確保研究對(duì)象具有多樣性。而且道路建設(shè)和周圍土地開發(fā)至少有20年歷史,客流強(qiáng)度和方向相對(duì)明確,公交運(yùn)營(yíng)情況比較穩(wěn)定。研究范圍的劃定以主干道圍合的城市街區(qū)為主,同時(shí)兼顧居民生活習(xí)慣、社區(qū)意識(shí)、區(qū)域聯(lián)系等因素。按照上述標(biāo)準(zhǔn)共選取9個(gè)典型區(qū)域,依次為老城廂、江浦公園地區(qū)、鞍山新村地區(qū)、浦東羅山黃山地區(qū)、曹楊新村、浦東上海灘花園地區(qū)、金楊新村、上南新村、陸家嘴花園(圖1,表1-表4)。
(1)老城廂區(qū)域由中華路、人民路圍合而成,共計(jì)553個(gè)路段,184個(gè)街坊,區(qū)域面積198 hm2,街坊平均大小1.07 hm2。老城廂是開埠前的上??h城,其路網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有典型傳統(tǒng)城市特色,即高密度、窄街巷(圖2)。
(2)江浦公園區(qū)域由大連路、周家嘴路、平?jīng)雎?、寧?guó)路、黃興路圍合而成,共計(jì)169個(gè)路段,65個(gè)街坊,區(qū)域面積327 hm2,街坊平均大小5.03 hm2(圖3)。
圖1 研究區(qū)域的范圍及周邊情況
(3)鞍山新村區(qū)域由四平路、大連路、周家嘴路、黃興路、中山北二路圍合而成,共計(jì)100個(gè)路段,33個(gè)街坊,區(qū)域面積374 hm2,街坊平均大小11.33 hm2(圖4)。
(4)羅山黃山區(qū)域由浦東大道、金橋路、張楊路、羅山路圍合而成,共計(jì)51個(gè)路段,19個(gè)街坊,區(qū)域面積325 hm2,街坊平均大小17.10 hm2(圖5)。
表1 研究區(qū)域基本情況匯總
圖3 江浦公園地區(qū)基本情況
圖4 鞍山新村地區(qū)基本情況
(5)曹楊新村區(qū)域由大渡河路、金沙江路、中山北路、曹楊路、武寧路圍合而成,共計(jì)82個(gè)路段,28個(gè)街坊,區(qū)域面積218 hm2,街坊平均大小7.80 hm2。曹楊新村始建于1951年,是新中國(guó)第一個(gè)工人新村,路網(wǎng)結(jié)構(gòu)受西方“鄰里單位”影響,非對(duì)稱自由布局(圖6)。
(6)上海灘花園區(qū)域由浦東大道、張楊路、民生路圍合而成,共計(jì)48個(gè)路段,17個(gè)街坊,區(qū)域面積201 hm2,街坊平均大小11.82 hm2(圖7)。
(7)金楊新村由金橋路、張楊路、居家橋路、楊高中路圍合而成,共計(jì)39個(gè)路段,13個(gè)街坊,區(qū)域面積209 hm2,街坊平均大小16.10 hm2(圖8)。
(8)上南新村由浦東南路、上南路、德州路、云臺(tái)路圍合而成,共計(jì)23個(gè)路段,7個(gè)街坊,區(qū)域面積101 hm2,街坊平均大小16.33 hm2(圖9)。
(9)陸家嘴花園由張楊路、民生路、楊高中路、源深路圍合而成,共計(jì)25個(gè)路段,7個(gè)街坊,區(qū)域面積114 hm2,街坊平均大小16.33 hm2(圖10)。
圖5 羅山黃山地區(qū)基本情況
圖6 曹楊新村基本情況
表2 研究區(qū)域道路長(zhǎng)度匯總(單位:km)
表3 研究區(qū)域公交線路總長(zhǎng)度匯總(單位:km)
表4 研究區(qū)域有公交的道路長(zhǎng)度匯總(單位:km)
2.1 綜合路網(wǎng)密度與公交線網(wǎng)密度的關(guān)系
通常情況下,如果線網(wǎng)過于稀疏,則到站距離過長(zhǎng),乘客不便;如果線網(wǎng)過于密集,則行車頻繁,易在交叉口和狹窄路段阻塞,影響系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,綜合考慮各種因素,中心城區(qū)的公交線網(wǎng)密度以3—5 km/km2為宜。對(duì)照9個(gè)案例地區(qū)可以發(fā)現(xiàn),它們的公交線網(wǎng)密度基本處于合理范圍內(nèi)并且略微偏高,最低的老城廂也達(dá)到了4.50 km/km2,最高的陸家嘴花園地區(qū)更是高達(dá)6.96 km/km2(表5)。
一般理論認(rèn)為路網(wǎng)密度是公交線網(wǎng)密度的基礎(chǔ),兩者應(yīng)該存在正相關(guān)關(guān)系,即唯有高密度的城市道路網(wǎng)絡(luò)才能支撐密集的公交線網(wǎng)。但是在本項(xiàng)研究調(diào)查的9個(gè)案例中,該規(guī)律卻并不明顯。第一,老城廂和江浦公園地區(qū)是兩個(gè)特例,老城廂的綜合路網(wǎng)密度最高,但是公交網(wǎng)絡(luò)密度最低,江浦公園地區(qū)的情況與之類似;第二,其他案例中綜合路網(wǎng)密度和公交線網(wǎng)密度的關(guān)系是不穩(wěn)定的(圖11)。
進(jìn)一步觀察,可以發(fā)現(xiàn),所有的主干道都有公交線路,大部分次干道也有公交線路,而支路中敷設(shè)公交線路的比例卻是非常低的(表6)。支路不易通行公交,支路比例太高不能提升公交網(wǎng)絡(luò)密度,老城廂、浦江公園地區(qū)的情況驗(yàn)證了這一點(diǎn)。
2.2 干道路網(wǎng)密度和與公交線網(wǎng)密度的關(guān)系
通過對(duì)比干道路網(wǎng)密度(次干道加主干道)和公交線網(wǎng)密度的關(guān)系(圖12),可以發(fā)現(xiàn),兩者存在顯著的正相關(guān)關(guān)系,即干道路網(wǎng)密度越高,公交線網(wǎng)密度越高。老城廂的干道路網(wǎng)密度最低,公交線網(wǎng)密度最低,陸家嘴花園地區(qū)的干道路網(wǎng)密度最高,公交線網(wǎng)密度最高,其他案例中干道路網(wǎng)密度高低也和公交線網(wǎng)密度高度相關(guān)。
如果細(xì)分主、次干道與公交線網(wǎng)密度的關(guān)系,可以判定:第一,主干道對(duì)公交線網(wǎng)的密度影響不明顯,如老城廂主干道密度最高,線網(wǎng)密度最低,陸家嘴花園主干道密度最低,線網(wǎng)密度反而最高,其他案例中主干道密度與線網(wǎng)密度的關(guān)系不明確,缺乏規(guī)律性特征;第二,次干道的比例越高,公交線網(wǎng)密度也高,盡管存在一定的不穩(wěn)定性,但是整體趨勢(shì)比較明顯,如:金楊新村、上南新村、陸家嘴花園。
圖7 上海灘花園地區(qū)基本情況
圖8 金楊新村基本情況
圖9 上南新村基本情況
2.3 路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)與公交線網(wǎng)密度的關(guān)系
干道密度的高低取決于道路等級(jí)結(jié)構(gòu)和綜合路網(wǎng)密度兩個(gè)方面,即綜合路網(wǎng)密度越高,干道占比越高,干道密度越高。綜上,要通過提高干道密度來加大公交線網(wǎng)密度就必須同時(shí)優(yōu)化等級(jí)結(jié)構(gòu)和加密路網(wǎng)。通過對(duì)比9個(gè)案例中路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)、綜合路網(wǎng)密度、公交線網(wǎng)密度的關(guān)系(表7,圖13)可以發(fā)現(xiàn):第一,路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)的影響是基礎(chǔ)性和第一位的,干道比例不足,道路等級(jí)過低,再高的路網(wǎng)密度也是無濟(jì)于事的,如老城廂和江浦公園地區(qū);第二,在干道占比達(dá)到一定水平的情況下,加密路網(wǎng)和提高干道占比都有利于支撐高密度公交線網(wǎng),但是提高干道占比的效果更加明顯,這一點(diǎn)可以從曹楊新村與上海灘花園、金楊新村、上南新村等案例的對(duì)比中得到驗(yàn)證。
圖10 陸家嘴花園基本情況
按照路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)不同,9個(gè)典型區(qū)域可以分為3組(圖14)。
(1)低等級(jí)高密度型路網(wǎng),包括老城廂和江浦公園地區(qū)。該類地區(qū)的支路比例一般在50%以上,綜合路網(wǎng)密度非常高,屬于典型的傳統(tǒng)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種路網(wǎng)雖然步行便捷,但是路段以不分車道、單行道及步行街為主,不適合公交巴士運(yùn)營(yíng),因此能夠支撐公交線網(wǎng)的道路密度卻是非常稀少的。
(2)高等級(jí)低密度型路網(wǎng),主要指羅山黃山地區(qū)。該類型路網(wǎng)干道比例非常高,但是路網(wǎng)相對(duì)稀少,屬于典型的寬馬路、大街坊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種路網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然干道比重大,但是由于路網(wǎng)密度整體偏低,干道密度還是相對(duì)不足,因此僅能部分滿足公交線網(wǎng)加密要求,但是對(duì)公交線網(wǎng)的支撐作用還是優(yōu)于第一類。
(3)高等級(jí)中密度型路網(wǎng),包括上海灘花園地區(qū)、金楊新村、上南新村以及陸家嘴花園。該類型路網(wǎng)中。這種路網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然整體密度一般,但是由于干道比例非常高,因此能夠有力地支撐高密度的公交線網(wǎng)。
3.1 未考慮公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的線路重復(fù)系數(shù)
一般情況下,重復(fù)系數(shù)過低,市民可選擇的公交線路少,與之相反,重復(fù)系數(shù)過高,站點(diǎn)通行能力受阻,乘客候車、上車不方便,容易出現(xiàn)“甩客”或二次停站現(xiàn)象。因此通常,線路重復(fù)系數(shù)應(yīng)控制在3.0—4.0左右,由于本研究中的公交線路是上下行分開計(jì)算的,因此線路重復(fù)系數(shù)以6.0—8.0為宜。整體而言,9個(gè)地區(qū)的綜合線路重復(fù)系數(shù)都超出了合理范圍,其中,羅山黃山地區(qū)最高,而陸家嘴花園最低(表8)。
線路重復(fù)系數(shù)過高,可能是因?yàn)楣痪W(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大,屬于總量問題,也可能是線網(wǎng)密度偏低,屬于結(jié)構(gòu)問題。前面的研究表明干道密度是滿足要求的,公交線網(wǎng)密度也是充足的,因此問題主要是公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大。公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模涉及軌道交通等其他交通方式對(duì)常規(guī)公交的分流問題,已超出本研究范疇,不再贅述。
雖然分析表明干道密度已經(jīng)滿足要求,但是仍然存在優(yōu)化的空間。如果深入分析不同等級(jí)道路的差異就可以發(fā)現(xiàn):(1)重復(fù)系數(shù)太高主要是由于主干道引起的;(2)次干道的線路重復(fù)系數(shù)基本上處于合理的取值范圍之內(nèi);(3)除金楊新村外,其他區(qū)域支路的公交線路條數(shù)都是非常稀少。因此如果能夠?qū)⒉糠种飞?jí)改造為次干道,就可以在公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及線網(wǎng)密度不變的情況下將主干道的線路壓力分解到改造后的支路上。
表6 有公交線路的道路長(zhǎng)度占整體道路長(zhǎng)度的比例(%)
表7 不同等級(jí)路網(wǎng)密度占綜合路網(wǎng)密度的比例
表8 線路重復(fù)系數(shù)匯總
3.2 考慮公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模后的線路重復(fù)系數(shù)
對(duì)比每平方公里的公交線路里程可以發(fā)現(xiàn)案例之間的差異是非常顯著的(表9),每平方公里的公交線路里程受到客流強(qiáng)度,軌道交通及其他交通方式分擔(dān)比例等多重因素的影響,已經(jīng)超出研究范疇,不在此討論。
圖11 公交線網(wǎng)密度與路網(wǎng)密度的關(guān)系(橫坐標(biāo)從左往右公交線網(wǎng)密度依次升高)
圖12 公交線網(wǎng)密度與干道密度的關(guān)系(橫坐標(biāo)從左往右公交線網(wǎng)密度依次升高)
圖13 公交線網(wǎng)密度與路網(wǎng)密度的關(guān)系(橫坐標(biāo)從左往右公交線網(wǎng)密度依次升高)
圖14 路網(wǎng)密度結(jié)構(gòu)對(duì)比分析
在比較線路重復(fù)系數(shù)時(shí)應(yīng)該剔除公交線網(wǎng)規(guī)模的影響,下面以老城廂每平方公里的公交線路里程為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)其它區(qū)域的線路重復(fù)系數(shù)進(jìn)行校正(表10)。理論認(rèn)為,在公交線網(wǎng)規(guī)模已定的前提下,線路重復(fù)系數(shù)與公交線網(wǎng)密度成反比。對(duì)比校正后9個(gè)案例中線路重復(fù)系數(shù)和公交線網(wǎng)密度的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn),在公交線網(wǎng)規(guī)模既定的情況下,公交線網(wǎng)密度和線路重復(fù)系數(shù)是成反比的(鞍山新村是唯一的例外),與理論推測(cè)一致。其中,陸家嘴花園的公交線網(wǎng)密度是最高的,其線路重復(fù)系數(shù)也是最低的。
表9 每平方公里的公交線路里程(單位:km/km2)
表10 校正后的線路重復(fù)系數(shù)
公交線網(wǎng)密度對(duì)市民出行的方便程度具有重要影響,高密度的公交線網(wǎng)可以有效地縮短乘客步行到站距離、增加可選擇的公交線路、減少換乘次數(shù)。在小城市或偏遠(yuǎn)郊區(qū)等客流強(qiáng)度較小的地區(qū)受制于公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)模,公交線路條數(shù)有限,因此無法布設(shè)高密度的公交線網(wǎng)。但是,在人口密度高、公交需求量大的條件下,公交線路條數(shù)眾多,但是由于適合公交的道路有限,龐大的公交網(wǎng)絡(luò)只能引起線路重復(fù)系數(shù)的提高,此時(shí)道路網(wǎng)絡(luò)將成為制約公交線網(wǎng)密度提高的基礎(chǔ)性條件。
9個(gè)研究區(qū)域的公交線網(wǎng)密度基本上都符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范,并且指標(biāo)還相對(duì)偏高,但是我們不能據(jù)此推論道路網(wǎng)絡(luò)肯定合適公交運(yùn)營(yíng),因?yàn)樗鼈兊木€路重復(fù)系數(shù)普遍偏高,而且主要集中在主干道上。在道路總面積有限的條件下,優(yōu)化路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu),提高次干道比例,增加適合公交運(yùn)營(yíng)的城市道路,有利于提升公交線網(wǎng)密度和降低線路重復(fù)系數(shù)。與私人小汽車相比,常規(guī)公交的車型較大,路幅過窄,不適合公交車輛行駛,連續(xù)長(zhǎng)度過短(順直性較差),引起公交車轉(zhuǎn)彎繞道,增大非直線系數(shù),也對(duì)公交不利。
如果規(guī)劃不能夠提供符合基本要求的干網(wǎng)密度,那么公交線網(wǎng)密度就無法顯著提高,服務(wù)水平就無法明顯改善,楊佩昆曾經(jīng)提出這個(gè)觀點(diǎn)[13],本項(xiàng)研究驗(yàn)證了他的觀點(diǎn)。在路網(wǎng)改造時(shí),將支路升級(jí)為次干道,道路寬度保持在雙車道(應(yīng)通過各種手段限制兩側(cè)臨時(shí)停車)至4車道,提高順直性(延長(zhǎng)路段的連續(xù)長(zhǎng)度),有利于公交運(yùn)營(yíng)。本項(xiàng)研究結(jié)論和路權(quán)分配、信號(hào)優(yōu)先、私人小汽車限制及公交財(cái)政補(bǔ)貼政策均不矛盾,但是對(duì)城市規(guī)劃實(shí)踐而言,道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改善應(yīng)該成為公交優(yōu)先的重點(diǎn)。
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Analysis of the Relationship between Road Network Density and Bus Network: A Case Study of 9 typical areas in Shanghai
In the past, the research about bus-led urban road network density emphasized on the theoretical analysis, and was lack of empirical research. 9 typical cases in Shanghai are selected in this paper. Through comparative analysis, we find that they all have high bus network density in the usual sense. But with refer to line repeat coefficient, we can find the reason that is high traffic intensity and giant bus network scale. The results show that the density of main road is more important than the density of the whole network. Therefore, it is necessary to consider the road grade when discussing road network density, that is, only the high grade road which is suitable for the public traffic operation can be of practical significance to improve the density of the bus line.
Road network density | Bus line network density | Line repeat coefficient | Road grade
1673-8985(2016)05-0101-08
TU981
A
“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃“城鎮(zhèn)群高密度空間效能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究(2012BAJ15B03)”資助。