趙洪彬

(中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，北京100037)

帶型城市空間形態(tài)界定及其干線道路特征

趙洪彬

(中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，北京100037)

特殊的空間形態(tài)、稀缺的貫通性軸向道路資源以及高度混合的內(nèi)外交通導(dǎo)致帶型城市面臨獨特的交通問題。從城市空間形態(tài)角度出發(fā)，采用聚類分析法分析中國657個設(shè)市城市，據(jù)此界定帶型城市為建成區(qū)長寬比大于3的城市。并對帶型城市(組團)的交通需求、路網(wǎng)布局、道路級配進行梳理，發(fā)現(xiàn)帶型城市貫穿性長軸干線道路的數(shù)量、等級、分布對帶型城市規(guī)模、形態(tài)以及交通組織具有重要作用，是帶型城市路網(wǎng)規(guī)劃的核心。最后，提出帶型城市常用的三軸干線路網(wǎng)布局模式及相應(yīng)的道路等級，可作為帶型城市路網(wǎng)規(guī)劃的參考依據(jù)。

交通規(guī)劃；帶型城市；空間形態(tài)；聚類分析；干線道路；路網(wǎng)布局

0 引言

帶型城市起源于線形城市(Linear City)。1882年，西班牙工程師索里亞·瑪塔(ArturoSoriayMata)提出線形城市的概念，指沿交通運輸線布置的長條形建筑地帶，城市平面布局呈狹長帶狀發(fā)展。帶型城市設(shè)計的關(guān)鍵是城市交通，以交通干線作為城市布局的主脊骨骼，各要素緊靠交通軸線聚集[1]。然而，當時的線形城市過于理想，隨著城市空間不斷延長，加之交通方式速度較低，沿交通干線組織城市活動造成出行時間不斷攀升。最終，交通成本過高的線形城市難以為繼，城市空間形態(tài)又回到自然生長的團狀發(fā)展模式。

中國的帶型城市發(fā)展缺乏理論引導(dǎo)，大多受地形條件制約而自發(fā)形成。占中國國土面積2/3的山地地區(qū)分布著相當數(shù)量的城市。據(jù)統(tǒng)計，中國288個地級以上城市中，有167個位于山地地區(qū)，約占58%，其中帶型城市約占山地城市的70%[2]。這些山地城市在城鎮(zhèn)化過程中規(guī)模不斷擴張，一些城市受到地形制約，原先自然生長的團狀形態(tài)在山地、河谷的限制下，逐漸變?yōu)楠M長帶狀。

中國帶型城市這種自發(fā)的由團到帶的發(fā)展歷程，往往忽視交通軸線對城市的重要作用，導(dǎo)致城市初期已經(jīng)成型的適用于團狀形態(tài)的道路網(wǎng)絡(luò)在帶狀形態(tài)下難以適用。中國帶型城市面臨的一些共性交通問題包括：城市內(nèi)部主要發(fā)展方向的市內(nèi)交通與過境交通高度混合，難以組織；生活性功能與交通性功能相互干擾，擁堵嚴重[3-5]。在同等規(guī)模的帶型城市和團狀城市中，前者的這些交通問題往往暴露得更早且更嚴重[3]。針對帶型城市的交通問題及其出現(xiàn)的時機，相關(guān)研究提出一些規(guī)劃措施。例如，帶型城市主干路的等級應(yīng)該略高于一般城市[6]，帶型城市主干路、次干路的比例應(yīng)比一般城市小[7]。然而，這些研究往往受制于帶型城市狹長帶狀的模糊定義，類型化研究困難，結(jié)論基于城市個例，定性為主，缺少量化，難以應(yīng)用于帶型城市的道路規(guī)劃工作。

本文從城市形態(tài)分析入手，以樣本城市建成區(qū)的空間形態(tài)為基礎(chǔ)，運用聚類分析方法界定帶型城市。依據(jù)空間形態(tài)的分類準則，選擇帶型、團狀樣本城市，分別對其城市基本特征、空間形態(tài)特征、道路交通特征進行分析對比。最后，基于帶型城市的道路網(wǎng)絡(luò)以及交通需求特征，對常見帶型城市干線道路網(wǎng)布局及道路等級提出建議。

圖1 呈狹長帶狀形態(tài)的山地城市Fig.1 Hilly citiesw ith belt-shaped form

1 中國城市空間形態(tài)特征

厘清城市邊界對判定城市空間形態(tài)有重要意義。美國在全國性質(zhì)的城市特征研究中對城市邊界的劃定主要依據(jù)人口密度指標[8]。中國由于缺乏此類數(shù)據(jù)，并不能依據(jù)人口密度確定城市邊界。因此，本文采用城市建成區(qū)范圍作為城市的近似邊界，根據(jù)谷歌地球衛(wèi)星圖片數(shù)據(jù)，人工識別城市建成區(qū)(谷歌地球衛(wèi)星圖片中灰色地帶)后，對建成區(qū)范圍進行描繪，并將其面積與《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒2012》中數(shù)據(jù)進行核對后確定邊界(見圖1)。據(jù)此對中國657個設(shè)市城市的空間形態(tài)進行梳理。在獲取城市建成區(qū)范圍后，參考城市的道路走向，測量出建成區(qū)的長度和寬度。對于多組團且組團間距較遠的城市，將其各個組團建成區(qū)空間進行分別測量，最終獲取679個城市(組團)的基本數(shù)據(jù)(見表1)。

表1 樣本城市(組團)數(shù)據(jù)匯總Tab.1 Statisticsof sample cities(clusters)

現(xiàn)狀數(shù)據(jù)表明，中國城市的城區(qū)面積、建成區(qū)面積、長度和寬度等多項數(shù)據(jù)極差較大，這與城市人口規(guī)模差異較大有關(guān)。本文依據(jù)城區(qū)人口規(guī)模進行分類分析(見表2)。結(jié)果表明，隨著城區(qū)人口規(guī)模的降低，城區(qū)面積、建成區(qū)面積、長度和寬度等數(shù)據(jù)均相應(yīng)減小。300萬人口規(guī)模以上的城市建成區(qū)長度與寬度數(shù)據(jù)極差較小，300萬人口規(guī)模以下的城市極差較大，特別是建成區(qū)寬度數(shù)據(jù)，最小值較低，個別城市不足1 km。此外，建成區(qū)長度與寬度之比也呈現(xiàn)相似情況，300萬人口規(guī)模以上城市的長寬比范圍在2以內(nèi)，300萬人口規(guī)模以下城市的長寬比范圍最大達13.571。這說明中國城市，尤其是城區(qū)人口規(guī)模在300萬人以下的城市，空間形態(tài)多樣。

圖2表明中國有大量城市建成區(qū)長度、寬度小于10 km，約占77.5%。圖3表明城市在長度和寬度均小于7 km的形態(tài)中分布更加密集，同時發(fā)現(xiàn)確實存在一些狹長城市。圖3中直線的斜率表示長寬比，用K表示。

2 帶型城市空間形態(tài)界定

為了界定帶型城市的閾值，基于建成區(qū)長寬比[9]對空間形態(tài)再次進行劃分。由圖3可知，有大量城市聚集在斜率為1～2的夾角范圍內(nèi)，即長寬比為1～2，這視為一種城市空間形態(tài)；除此之外仍有一定規(guī)模的城市聚集在斜率大于2的夾角范圍內(nèi)，即長寬比大于2，這視為另一種城市空間形態(tài)。

通過SPSS對建成區(qū)長寬比數(shù)據(jù)進行頻率分析，也得出了較為接近的結(jié)論。圖4中長寬比為1.0～2.5的數(shù)據(jù)頻率大幅度下降，并且在2.5～7.0這一段保持平穩(wěn)，最后在大于7.0之后保持更低的水平。

圖2 樣本城市(組團)建成區(qū)長度與寬度頻率分布Fig.2 Frequency of length and w idth of urban built-up areas in sample cities(clusters)

圖3 樣本城市(組團)建成區(qū)空間形態(tài)分布Fig.3 Distribution of spatial formsof urban built-up areas in sample cities(clusters)

表2 不同人口規(guī)模下樣本城市(組團)數(shù)據(jù)匯總Tab.2 Statisticsof sample cities(clusters)by population

再通過SPSS對建成區(qū)長寬比數(shù)據(jù)進行聚類分析，將樣本數(shù)據(jù)按照長寬比分為2類、3類和4類，得出相應(yīng)的類別分界值(見表3)。其中出現(xiàn)頻率較高的分界值均值有3.12和6.96，表明以此為分界值的分類屬于常見大類，其余的分界值是對大類的細化。為方便后續(xù)分析，本文將分界值取整定為3和7。

圖4 樣本城市(組團)建成區(qū)長寬比頻率分布Fig.4 Frequency of length-width ratio ofurban built-up areas in sample cities(clusters)

表3 樣本城市(組團)建成區(qū)長寬比聚類分析Tab.3 Clusteranalysisof length-w idth ratio of urban built-up areas in sample cities(clusters)

最終，基于建成區(qū)長寬比的聚類分析和直方分析，并結(jié)合建成區(qū)空間形態(tài)分布，認為中國的城市空間形態(tài)依據(jù)建成區(qū)長寬比可以分為3類。這3類空間形態(tài)以建成區(qū)長寬比3和7為閾值。建成區(qū)長寬比在[1,3]范圍內(nèi)為團狀形態(tài)，在(3,+∞)范圍內(nèi)為帶狀形態(tài)；帶狀形態(tài)又可分為帶狀I(lǐng)型和帶狀I(lǐng)I型，其建成區(qū)長寬比范圍分別為(3,7]和(7,+∞)。將形態(tài)呈團狀的城市稱為團狀城市，將形態(tài)呈帶狀的城市統(tǒng)稱為帶型城市①。根據(jù)分類閾值界定出79個帶型城市(組團)。

3 帶型城市特征

3.1 城市基本特征

按照帶型城市與團狀城市建成區(qū)的劃分標準，在城區(qū)人口規(guī)模均小于300萬人的樣本城市(組團)中挑選各項數(shù)據(jù)較為完整的29個帶型城市和93個團狀城市(組團)(見表4)。

表4數(shù)據(jù)表明，帶型城市在同等城區(qū)人口規(guī)模下：建成區(qū)面積均小于團狀城市，主要是受地形限制所致；道路里程及道路網(wǎng)密度大都低于團狀城市；機動車保有量及人均出行次數(shù)均低于團狀城市；居民平均出行時間高于團狀城市，這與其形態(tài)狹長密不可分。

同等城區(qū)人口規(guī)模下，帶型城市承擔的道路需求壓力遠不如團狀城市(見表5)，然而其交通問題卻出現(xiàn)得更早且嚴重[3]。以＞100～300萬城區(qū)人口規(guī)模城市為例，團狀城市僅以1.07倍的道路供給承擔了2.70倍的道路需求?？梢娫斐蓭统鞘薪煌▎栴}的主要原因不是道路設(shè)施供給，可能與路網(wǎng)布局形態(tài)有關(guān)。

3.2 空間形態(tài)特征

由于城市空間形態(tài)對路網(wǎng)布局影響較大，因此對79個帶型城市(組團)的空間形態(tài)進行進一步分析。

中國90%的帶型城市建成區(qū)范圍長度較大，為2.9～18.0 km；而寬度則相對較小，為0.7～3.5 km(見表6和圖5)。較小的城市寬度為該方向上城市道路的分布留下較少的可能性，尤其是干線道路，從而造成交通的路徑選擇相對較少，容易導(dǎo)致多種交通功能的匯集。而團狀城市的路網(wǎng)，城市道路在各個方向上分布均勻，可選擇路徑相對較多。例如，同樣是面積為16個單位的矩形，4×4形態(tài)下對角線兩端點間的可選擇路徑有70種，而2×8形態(tài)下對角線兩端點間的可選擇路徑只有45種(見圖6)。

3.3 道路交通特征

在交通需求方面，帶型城市的交通需求受制于空間形態(tài)，跨區(qū)域的長距離交通較多，除此之外還有中心區(qū)的短距離交通，期望線呈帶狀，具有明顯的方向性(見圖7a)。而團狀城市交通需求以城市的向心交通為主，期望線呈團狀，沒有顯著的方向性(見圖7b)。

在道路設(shè)施方面，大多數(shù)城市的道路網(wǎng)絡(luò)呈棋盤式布局，干線道路與支線道路的兩極結(jié)構(gòu)較為清晰，干線道路里程比例明顯高于支線道路，在道路交通組織中承擔重要作用。相同城區(qū)人口規(guī)模下，帶型城市各級道路里程比例與團狀城市并無明顯差異(見表7)。

帶型城市具有明確的軸向交通需求，但由于可選擇路徑較少，城市交通匯集在少量干線道路上，形成極大的交通壓力，而團狀城市則不同。從需求角度，帶型城市干線道路的重要性應(yīng)遠高于團狀城市，在道路級配、路網(wǎng)布局上應(yīng)呈現(xiàn)差異性，是城市道路規(guī)劃的核心。然而在現(xiàn)狀兩類城市的道路網(wǎng)絡(luò)特征中并未體現(xiàn)這種差異，這是帶型城市特殊交通問題的根本原因。

4 帶型城市干線道路特征

4.1 城市干線道路網(wǎng)絡(luò)特征

通過對兩類城市特征的對比，帶型城市由于特殊的交通需求，干線道路的核心作用更為明顯，其布局往往形成帶狀方格網(wǎng)(見圖8)，具有清晰的路網(wǎng)軸線，且貫穿性的長軸干線道路一般為1～3條，這與之前帶型城市空間寬度為1～4 km的數(shù)據(jù)相吻合。正如之前提到的，這幾條為數(shù)不多的貫穿性長軸干線道路上匯集了帶型城市大量交通且出行距離長短不一，功能差異巨大，對整個路網(wǎng)的交通集散起重要作用。

表4 小于300萬人樣本城市(組團)按人口規(guī)模分類基本數(shù)據(jù)Tab.4 Sample cities(clusters)w ith a population less than 3million

表5 不同人口規(guī)模下兩類城市道路交通供給需求密度對比Tab.5 Ratio of road supply-demand density between two typesof cities

表6 樣本帶型城市(組團)建成區(qū)長度與寬度Tab.6 Length and w idth of urban built-up areas in belt-shaped sample cities(clusters)km

圖5 樣本帶型城市(組團)建成區(qū)長度與寬度頻率分布Fig.5 Frequency of length and width of urban built-up areas in belt-shaped sample cities(clusters)

圖6 不同空間形態(tài)的可選路徑Fig.6 Available route between two spatial forms

圖7 城市交通期望線對比Fig.7 Desire linesofurban traveldemand

帶型城市路網(wǎng)布局，采用單軸、雙軸、三軸貫穿性干線道路的城市居多，占91%，其中最為常見的是三軸和單軸，而采用四軸干線路網(wǎng)布局的帶型城市僅有7個(見表8和圖8)。隨著帶型城市貫穿性長軸干線道路數(shù)量逐漸增多，城區(qū)人口、建成區(qū)面積、建成區(qū)長度、建成區(qū)寬度數(shù)據(jù)均同步增長。這主要是由于帶型城市貫穿性長軸干線道路對整個城市的空間和交通起重要的支撐作用，長軸干線數(shù)量越多，干線道路網(wǎng)絡(luò)能夠承載的城市空間越大，相應(yīng)的城區(qū)人口越多，建成區(qū)的長度和寬度也隨之增加，可以承載更多的交通需求。

4.2 城市干線道路交通特征

對代表性較強的六盤水市干線道路交通量進行分析(見圖9)，發(fā)現(xiàn)帶型城市雖然形態(tài)為帶狀，但在交通需求上大多還是以中心聚集為主，這與帶型城市的發(fā)展歷程密不可分，帶狀形態(tài)下依舊留存初期團狀階段的城市布局和交通特征。

結(jié)合現(xiàn)有帶型城市交通需求特征、不同條數(shù)貫穿性長軸干線的帶型城市數(shù)量分布及城市的基本特征，總結(jié)中國帶型城市發(fā)展的共同路徑：

1）最初沿單一國(省)道進行單軸線對稱式生長，并形成團狀或梭形城市形態(tài)，交通需求特征也與團狀城市無差異。

2）隨著城市發(fā)展受到兩側(cè)空間的制約，城市空間在狹長方向進行突破，中軸線所服務(wù)的城市內(nèi)部交通越來越多，與過境交通和城市長距離交通存在極大干擾。因此在城市兩側(cè)修建新的貫穿性長軸干線來滿足交通需求，帶狀形態(tài)初步形成。

3）隨著狹長的城市空間不斷被填充，交通需求壓力越來越大，憑僅有的幾條長軸干線遠遠難以滿足。在此情況下，規(guī)劃中依舊采用修建城市環(huán)路這類常見于團狀城市的規(guī)劃手段來應(yīng)對帶型城市交通問題，是對帶狀形態(tài)導(dǎo)致交通聚集這個根本原因的忽視。

4.3 城市干線道路布局級配

從帶型城市貫穿性長軸干線道路的數(shù)量與帶型城市規(guī)模、交通需求正相關(guān)的關(guān)系可以看出，帶型城市生長對于貫穿性長軸干線道路依賴性很強。然而帶型空間寬度的限制導(dǎo)致無法修建過多過密的貫穿性長軸干線，最終導(dǎo)致城市多種交通功能在僅有的幾條貫穿性長軸干線道路上匯集，供不應(yīng)求，難以分離。

因此，為了緩解帶型城市這種特殊形態(tài)帶來的交通問題，引導(dǎo)帶型城市走出團狀城市交通模式的影響，實現(xiàn)帶型城市順暢的軸向交通移動，應(yīng)超前建設(shè)高等級的貫穿性長軸干線道路，并做好貫穿性長軸干線道路之間的功能分配。

以典型的三條貫穿性長軸干線帶型城市為例，應(yīng)確保最高等級的軸線位于城市一側(cè)，并主要服務(wù)于過境交通，不對兩側(cè)用地服務(wù)，可以是高等級公路；第二等級的軸線位于城市另一側(cè)，服務(wù)于城市內(nèi)部長距離交通，適當為兩側(cè)用地服務(wù)，可以是快速路或者交通性主干路；第三等級的軸線應(yīng)位于城市中央，為兩側(cè)用地服務(wù)，應(yīng)是生活性主干路(見圖10)。規(guī)模較小的帶型城市可相應(yīng)減少貫穿性軸線數(shù)量或者降低道路等級；規(guī)模較大的帶型城市可適當增加貫穿性長軸干線或者采用其他交通方式(例如軌道交通、BRT等)以形成復(fù)合交通軸線。

5 結(jié)論

圖8 帶型城市貫穿性干線道路系統(tǒng)示例Fig.8 Axialarterial roadway system in belt-shaped cities

表7 小于300萬人樣本城市(組團)按人口規(guī)模分類道路基本數(shù)據(jù)Tab.7 Statisticsof roadway system by population scale in sample cities(clusters)w ith a population less than 3million

表8 按貫穿性長軸干線道路數(shù)量分類的樣本帶型城市數(shù)據(jù)匯總Tab.8 Statisticsof belt-shaped sample cities(clusters)by numberof axialarterial

本研究從城市空間形態(tài)角度，采用聚類分析法將建成區(qū)長度與寬度之比大于3的城市定義為帶型城市。特殊的空間形態(tài)、狹窄的城市寬度，導(dǎo)致干線道路尤其是貫穿性長軸干線道路，對帶型城市的交通集散有重要作用，是路網(wǎng)的核心。然而，現(xiàn)有針對帶型城市道路交通的規(guī)劃工作依舊采用團狀城市主導(dǎo)下的“環(huán)形+放射”設(shè)計思想，導(dǎo)致帶型城市難以形成高效的軸向交通移動，無法擺脫交通的向心性，交通組織越發(fā)困難。為此，本文提出了符合常見帶型城市的三軸干線路網(wǎng)布局模式，針對過境交通、市內(nèi)中長距離交通和市內(nèi)短距離交通的特點在空間上予以分離，功能上進行疏解。以貫穿性長軸干線為基礎(chǔ)，構(gòu)建高級別、差異化的干線道路網(wǎng)絡(luò)來鮮明地服務(wù)于帶型城市軸向的各類交通需求，解決帶型城市多種交通功能混合、難以組織、軸向交通系統(tǒng)壓力大、易發(fā)擁堵等常見問題。城市道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，符合分類標準的帶型城市可以應(yīng)用這種路網(wǎng)布局模式進行規(guī)劃，提早布局建設(shè)高等級道路設(shè)施。

圖9 六盤水市干線道路交通量Fig.9 Traffic flow of arterialsystem in Liupanshui

圖10 三軸干線帶型城市路網(wǎng)及用地布局模式Fig.10 The three-axial-arterialmodeand land use patterns for belt-shaped cities

注釋

①本研究從空間形態(tài)上對傳統(tǒng)的線形城市(或稱帶形城市)進行界定，完成從“形”到“型”的歸類，因此為帶型城市。

[1]孫施文.現(xiàn)代城市規(guī)劃理論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.Sun Shiwen.Modern Urban Planning Theories[M].Beijing:China Architecture&Building Press,2007.

[2]趙洪彬.帶型城市道路干線系統(tǒng)特征與指標研究[D].中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，2014.

[3]楊永春.中國西部河谷型城市的發(fā)展和空間結(jié)構(gòu)研究[D].南京：南京大學(xué)，2003.

[4]楊永春.河谷型城市空間跨越式發(fā)展及其機制[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，43(2)：20-24.Yang Yongchun.Research on the Spatial Leap-Over Development and Its Mechanism in the Valley-City[J].Journal of Lanzhou University(Natural Sciences),2007,43(2):20-24.

[5]滕麗，楊永春.狹義河谷型城市交通問題研究：以蘭州市為例[J].經(jīng)濟地理，2002，22(1)：72-76.Teng Li,Yang Yongchun.The Study on the Traffic Problems of Valley-City:A Case Study of Lanzhou City[J].Economic Geography,2002,22(1):72-76.

[6]楊永春.中國河谷型城市研究[J].地域研究與開發(fā)，1999，18(3)：61-65.Yang Yongchun.Research on the Valley-City of China[J].Areal Research and Development,1999,18(3):61-65.

[7]廣曉平，馬昌喜，汪海龍.河谷型城市道路交通研究[J].城市道橋與防洪，2006(6)：10-12，194.Guang Xiaoping,Ma Changxi,Wang Hailong.Study on Road Traffic in River-Valley Type of City[J].Urban Roads Bridges&Flood Control,2006(6):10-12,194.

[8]Federal Highway Adm inistration.Highway Functional Classification:Concepts,Criteria and Procedures[M].Washington DC:US Departmentof Transportation,1989.

[9]張小娟.帶形城市空間結(jié)構(gòu)的演變及發(fā)展模式[J].城鄉(xiāng)建設(shè)，2013(2)：37-39.Zhang Xiaojuan.The Evolution and Development in Space Structure of Linear City[J].Urban and RuralDevelopment,2013(2):37-39.

Belt-Shaped Cities:SpatialForm s and Characteristics of the ArterialRoadway System

Zhao Hongbin
(ChinaAcademy of Urban Planning&Design,Beijing 100037,China)

The unique spatial forms,lack of axial road resources,and highly m ixed regional and urban transportation in belt-shaped cities have resultedmany transportation problems.Using data from 657 cities across China,this paper identifies the spatial formsof belt-shaped citiesbased on K-means cluster analysis method.These cities typically have a length-w idth ratio larger than 3 for urban built-up areas.By analyzing travel demand,roadway network layout,and roadway hierarchy in belt-shaped cities,the paper points out thataxial-arterial roadways'm ileage,hierarchy and layout plays an important role in the scale,spatial forms,and traffic organization of belt-shaped cities.Finally,the paper proposes a three-axial-arterialmode and corresponding roadway classification for belt-shaped cities.The findings can be used for urban transportation planning of otherbelt-shaped cities.

transportation planning;belt-shaped cities;spatial forms;cluster analysis;arterial roadway;roadway network layout

1672-5328（2017）04-0063-08

U491.1+2

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2017.0408

2016-02-16

趙洪彬(1989—)，男，河南孟州人，碩士，工程師，主要研究方向：城市交通規(guī)劃、城市道路規(guī)劃、城市軌道交通規(guī)劃。E-mail:ttbeanbean@126.com