劉 宙

引言

城市濱水區(qū)是城市空間結(jié)構(gòu)的重要組成部分，濱水區(qū)的重建與再開發(fā)是許多城市應(yīng)對社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要手段[1]。現(xiàn)代濱水區(qū)的重建和開發(fā)于20 世紀(jì)50 年代末首先在北美發(fā)起，隨后蔓延至歐洲地區(qū)。1980 年代后期，濱水區(qū)改造項目幾乎遍及全球[2]，例如波士頓羅爾碼頭項目、英國利物浦阿爾培托碼頭改建、西班牙巴塞羅那老港改建等項目[3]。從各個地區(qū)的經(jīng)典改造案例來看，將濱水區(qū)建設(shè)與城市發(fā)展目標(biāo)相結(jié)合，有利于科學(xué)地配置資源、營造氛圍、帶動周邊發(fā)展，是提升城市競爭力和宜居性的重要手段。

20 世紀(jì)90 年代以來，國內(nèi)城市也注意到濱水區(qū)的重要性，出現(xiàn)一批規(guī)模較大的濱水區(qū)開發(fā)項目，如哈爾濱及吉林市的松花江重建、沈陽渾南新區(qū)開發(fā)、寧波甬江口規(guī)劃、杭州錢塘江開發(fā)規(guī)劃等[3]。在當(dāng)前快速城鎮(zhèn)化向穩(wěn)定城鎮(zhèn)化換擋的階段，越來越多的城市將江河與城市空間格局、濱水空間的均衡度設(shè)計納入總體規(guī)劃。濱水區(qū)作為城市活力的重要載體和城市文脈的特色表現(xiàn)，逐漸成為城市更新的重要對象和改善城市形象的重要途經(jīng)，也成為城市轉(zhuǎn)型的核心承載空間[4]。

1 研究背景

1.1 濱水區(qū)兩岸均衡度趨勢

目前，國內(nèi)外很多重要城市以及其核心地段濱水區(qū)發(fā)展呈現(xiàn)了“一河兩岸城市”的特征，進入以多樣功能為先導(dǎo)、以生態(tài)保護為主題、以濱水休閑為核心、以提升綜合價值為目標(biāo)的階段。當(dāng)下濱水區(qū)兩岸均衡度研究也逐漸多元化，以整合濱水城市特色資源、提升濱水區(qū)空間品質(zhì)、改善自然生態(tài)環(huán)境、提高城市綜合土地經(jīng)濟效益為目的，發(fā)展了豐富的定性與定量化精細指標(biāo)。既有研究中，韓冬青與劉華將濱水區(qū)路網(wǎng)、水體、開放空間、土地屬性規(guī)劃等相關(guān)指標(biāo)作為其物質(zhì)形態(tài)分析的主要視角[5]。李麟學(xué)分析了濱水空間形態(tài)的影響因素，為濱水空間提供了從物質(zhì)空間到社會關(guān)系的雙重評價視角[6]。達婷梳理了生態(tài)、文化、社會互動方面的連接性指標(biāo)，量化城市濱水區(qū)的綜合連接性，體現(xiàn)了濱水區(qū)兩岸均衡度整體觀[7]。劉律通過株洲湘江東岸整體建設(shè)工程中景觀工程與開發(fā)工程控制展示了建筑高度、建筑天際線、建筑風(fēng)格、設(shè)施基面標(biāo)高、場地設(shè)施標(biāo)識等濱水空間評價指標(biāo)[8]。舒陽采用人口密度、道路與市政管網(wǎng)密度、混合開發(fā)模式等指標(biāo)探討武漢市濱水區(qū)兩岸開發(fā)模式與特點[9]。

目前針對城市濱水區(qū)兩岸均衡度的研究大部分以宏觀的規(guī)劃、社會、經(jīng)濟視角針對區(qū)域中城市交通、公共空間、產(chǎn)業(yè)開發(fā)、自然生態(tài)等整體評價為主，往往從單一角度出發(fā)探討物質(zhì)空間或社會經(jīng)濟維度的特定問題。然而濱水區(qū)的城市綜合價值，以及兩岸均衡度這樣的綜合協(xié)同話題是城市多元要素在物質(zhì)空間與社會系統(tǒng)中相互作用的結(jié)果。在強調(diào)城市協(xié)同化、均衡度的當(dāng)下，一個全面綜合的量化指標(biāo)體系對于濱水區(qū)評價更具探索意義。

1.2 新技術(shù)方法為濱水區(qū)均衡度評估提供測度新可能

建立一個綜合量化指標(biāo)來評價城市濱水區(qū)的兩岸均衡度，客觀且精確的數(shù)據(jù)及分析方法必不可少。新數(shù)據(jù)環(huán)境的發(fā)展與新技術(shù)方法的涌現(xiàn)，為傳統(tǒng)不可測數(shù)據(jù)的測量提供了新機會[10]。不少研究進行了相關(guān)嘗試，王魯帥與繆岑岑基于手機信令數(shù)據(jù)，對上海黃浦江外灘公共空間的時空活力模式進行了動態(tài)分析，構(gòu)建了以活力時間、空間和功能為構(gòu)成要素的濱水區(qū)時空活力模式[11]。張滋露等以“空間句法”為基本分析方法，將傳統(tǒng)平面空間形態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為視域分析數(shù)據(jù)，結(jié)合多代理人流模擬，從更多元的角度解讀上海外灘公共空間[12]。索雯雯利用百度PoI 及OSM 路網(wǎng)分析黃浦江中段濱水區(qū)的功能布局及城市結(jié)構(gòu)，識別黃浦江中段的單一功能單元及混合功能單元，并分析了其功能混合度[13]。

綜上，多源城市數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)為城市濱水區(qū)公共空間的研究提供了新視角，既有文獻多從PoI 數(shù)據(jù)、手機信令數(shù)據(jù)、空間句法分析、多代理步行人流模擬等角度研究濱水區(qū)公共空間，但目前針對數(shù)據(jù)的利用和分析往往受限于一個具體的人群或空間特征，利用多維數(shù)據(jù)進行全局分析還較為少見。本研究依托多源大數(shù)據(jù)，基于濱水區(qū)腹地形態(tài)和多源數(shù)據(jù)支持下的經(jīng)濟與社會發(fā)展多維度分析，旨在從范圍界定、指標(biāo)選取、均衡度發(fā)展評估等方面入手，構(gòu)建一套系統(tǒng)、全局的濱水地區(qū)兩岸發(fā)展均衡度量化評估方法，從而指導(dǎo)和支持城市濱水地區(qū)城市設(shè)計與更新的實踐。

2 研究設(shè)計

2.1 研究樣本與范圍

2.1.1 研究樣本選擇

本研究選定上海、廣州、武漢、寧波作為測試樣本，四者均以濱水空間為核心，濱水腹地兩岸均衡度受水體影響顯著。重點研究區(qū)段選定于城市核心濱水區(qū)，分別為上海市中環(huán)線路以內(nèi)、廣州市二環(huán)線路以內(nèi)、武漢市三環(huán)線路以內(nèi)、寧波市北環(huán)線—機場高速—杭甬大道—世紀(jì)大道環(huán)線以內(nèi)（圖1）。

圖1 樣本城市核心濱水區(qū)研究范圍

2.1.2 兩岸均衡度發(fā)展腹地范圍

本研究利用高德平臺的導(dǎo)航線路計算功能，計算濱水岸線到研究范圍內(nèi)各點的公交導(dǎo)航線路交通時間，取到岸線的導(dǎo)航時間最小值作為網(wǎng)格到濱水岸線的出行時間以更準(zhǔn)確地衡量城市濱水岸線可達性。將岸線以500m 為間隔截斷，根據(jù)高德公交導(dǎo)航線路的預(yù)研究，劃分300m 網(wǎng)格作為分析基礎(chǔ)空間單元，以一側(cè)岸線所有評價點為起始點、任意網(wǎng)格中心點為終止點，基于高德API 中不使用夜間線路、最短時間導(dǎo)航規(guī)則計算公交導(dǎo)航行程時間。當(dāng)起始、終止點距離過近，無法得到有效公交導(dǎo)航路徑時，使用步行導(dǎo)航得到的步行時間代替。取一側(cè)岸線所有評價點到某網(wǎng)格的最短時間作為等時圈劃分依據(jù)，得到濱水岸線前往所有網(wǎng)格中心點的時間。最后，使用反距離權(quán)重法（IDW）進行空間插值，提取15min、30min 等值線作為每條岸線等時圈，并使用mapbox 平臺加載在線地圖進行可視化（圖2）。此方法更準(zhǔn)確地反映實際可達性，有效彌補了以直線距離計算同心圓來劃分等時圈的問題。

圖2 樣本城市核心濱水區(qū)15min（深色）、30min（淺色）等時圈范圍

2.2 研究框架

對濱水區(qū)的評價主要涉及物質(zhì)空間要素與社會經(jīng)濟要素兩個主要方面，UCL 智慧城市專家邁克爾·巴蒂認為，物質(zhì)空間、功能概念、經(jīng)濟活動等城市概念與現(xiàn)象都是城市復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與流系統(tǒng)的互動與交匯體現(xiàn)[14]。研究采用大數(shù)據(jù)和智能算法技術(shù)，以定量方式實現(xiàn)對城市濱水區(qū)特定的物質(zhì)空間網(wǎng)絡(luò)或社會經(jīng)濟“流”的本質(zhì)評價，形成濱水區(qū)兩岸均衡度評價模型。

研究包括5 個主要步驟：濱水區(qū)腹地范圍計算、數(shù)據(jù)收集、關(guān)鍵指標(biāo)計算、指標(biāo)權(quán)重確定、均衡度綜合指數(shù)評價（圖3）。首先，根據(jù)上文的方法劃定4 個城市的重點研究范圍。緊接著我們收集了相應(yīng)濱水區(qū)范圍的POI、LBS、路網(wǎng)、精細化建成環(huán)境等多源數(shù)據(jù)。然后，從數(shù)據(jù)集中提取并計算濱水區(qū)兩岸PoI 數(shù)量與多樣性（PoI）、基于LBS 數(shù)據(jù)的人口密度（LBS）、步行出行可達性（BP）、機動車出行可達性（BV）等指標(biāo)用于表征城市社會經(jīng)濟系統(tǒng)的均衡度特征與水平,計算濱水區(qū)腹地范圍和形態(tài)指數(shù)（MI）、開發(fā)強度（DI）、路網(wǎng)密度（DN）等指標(biāo)表征物質(zhì)空間的均衡度特征與水平（表1）。再次，通過AHP 層次分析法確定指標(biāo)之間的任何兩兩相互關(guān)系，通過專家打分以確定各項指標(biāo)的權(quán)重。最后結(jié)合岸線形態(tài)計算濱水區(qū)兩岸均衡度綜合評價指數(shù)（Waterfront Integration Degree，WID），公式為：其中Ki為不同類型均衡度指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，通過AHP 層分析法確立。

圖3 研究設(shè)計框架

2.3 關(guān)鍵指標(biāo)獲取與測度方法

基于前述研究框架，在多源城市數(shù)據(jù)支持下，提取并計算了如表1所示的5 組關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：

表1 濱水區(qū)兩岸均衡度發(fā)展指標(biāo)的選取、度量方法及數(shù)據(jù)來源

2.3.1 PoI 數(shù)量與多樣性

興趣點數(shù)據(jù)（Point of Interest，PoI）是對于城市中各項功能設(shè)施的空間反映，研究利用Python 和高德地圖API 提取研究區(qū)域內(nèi)各項功能設(shè)施（商業(yè)、商務(wù)、餐飲、公共服務(wù)等）興趣點。從PoI 總密度、300m×300m 網(wǎng)格內(nèi)PoI 密度中位數(shù)和香農(nóng)指數(shù)3 個方面進行度量。首先，采用ArcGIS 中點密度工具，計算四個城市兩側(cè)岸線15min 和30min 等時圈范圍內(nèi)的PoI 密度。其次，將各城市兩側(cè)岸線15min 和30min 等時圈劃分300m×300m 的網(wǎng)格，統(tǒng)計網(wǎng)格內(nèi)PoI 數(shù)量，取其中位數(shù)為指標(biāo)。最后，采用香農(nóng)指數(shù)[15]測度功能混合度。具體計算公式為：

其中，pi表示站域內(nèi)第i 種PoI 類型占PoI 總數(shù)的比例，多樣性數(shù)值介于0 到1 之間，香農(nóng)指數(shù)越大，代表多樣性越好。

2.3.2 基于LBS 數(shù)據(jù)的人口密度

研究采用騰訊系基于自身各種LBS 數(shù)據(jù)生成的熱力圖數(shù)據(jù)，獲取2019 年5 月19 日和22 日LBS 數(shù)據(jù)，將周末數(shù)值乘以2 和周中數(shù)值乘以5 之和作為衡量人口密度的指標(biāo)，使用ArcGIS 中核密度工具計算人口密度，獲得兩側(cè)岸線15min 和30min 等時圈范圍內(nèi)人口密度，并導(dǎo)入ArcScene 進行3D 熱力圖可視化。

2.3.3 步行與機動車出行可達性

研究采用空間設(shè)計網(wǎng)絡(luò)分析（sDNA）[16]工具計算基于角度距離的“中間性”（Betweenness）指標(biāo)度量道路網(wǎng)絡(luò)可達性。具體分析中，使用百度地圖中提取的道路中心線作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析路網(wǎng)的“中間性”，采用800m 的小尺度分析半徑體現(xiàn)步行出行可達性分布，8km 的大尺度分析半徑體現(xiàn)機動車出行可達性。

2.3.4 濱水腹地范圍形態(tài)指數(shù)

濱水空間腹地范圍空間形態(tài)的緊湊度和復(fù)雜度通過形態(tài)指數(shù)來衡量[17]，計算公式為：

其中，C 指空間形態(tài)指數(shù)，A 指空間面積，P 指空間輪廓周長。形態(tài)指數(shù)越大，形狀越緊湊；反之，形狀緊湊性越差。

從一側(cè)水岸線出發(fā)，可到達自身岸線側(cè)區(qū)域面積與對岸區(qū)域的面積比值（面積系數(shù)）能較好反映兩岸均衡度程度，由此定義兩岸形態(tài)均衡度指數(shù)為C×β，即：

式中，A1為從一側(cè)出發(fā)，在自身岸線側(cè)可到達的等時圈面積，A2為可到達對岸區(qū)域的面積，P1為到達對岸區(qū)域的空間輪廓周長。

2.3.5 開發(fā)強度與路網(wǎng)密度

相關(guān)測度采用建成環(huán)境數(shù)據(jù)中的建筑高度與路網(wǎng)數(shù)據(jù)，其中，開發(fā)強度基于建筑三維空間數(shù)據(jù)，計算兩側(cè)岸線15min 和30min 等時圈范圍內(nèi)的建筑容積率，即開發(fā)強度= [建筑占地面積×（建筑高度/層高）]÷用地面積。路網(wǎng)密度采用區(qū)域面積內(nèi)路網(wǎng)總長度進行衡量。

3 兩岸均衡度評估

3.1 基于PoIs 數(shù)量與多樣性的比較

由圖4、5 可見，上海、廣州和武漢的PoI 都有明顯聚集中心：上海東側(cè)岸線PoI 密度最高處為陸家嘴附近，西側(cè)PoI 密度明顯高于東側(cè)；廣州珠江北側(cè)PoI 密度明顯高于南側(cè)，北側(cè)PoI 聚集在人民中路附近商圈和天河體育中心，南側(cè)PoI 集中在市二宮地鐵站區(qū)域；武漢長江西側(cè)PoI 密度大于東側(cè)，東側(cè)PoI 密集區(qū)在武昌區(qū)黃鶴樓和青山區(qū)大學(xué)附近，西側(cè)集中在江岸區(qū)大智路和三陽路地鐵站附近。而寧波有多個PoI 密集區(qū)核心，較為分散。

圖4 上海、寧波、廣州、武漢15min 等時圈PoI 數(shù)量點密度

圖5 上海、寧波、廣州、武漢30min 等時圈PoI 數(shù)量點密度

如表2 所示，寧波15min 與30min 等時圈內(nèi)PoI 中位數(shù)最小，且東西岸的中位數(shù)值差距極小。而廣州PoI 中位數(shù)最大，且廣州南北兩岸、上海和武漢東西兩岸15min 與30min PoI 中位數(shù)差異值均較大。從香農(nóng)指數(shù)來看，在15min 等時圈內(nèi)，上海西岸線、寧波西岸線、廣州北岸線和武漢西岸線的功能混合度高于對岸。30min 等時圈內(nèi)，上海、寧波、廣州、武漢兩岸功能混合度均出現(xiàn)與15min 等時圈相反的情況。

表2 基于PoI 數(shù)據(jù)的兩岸均衡度指數(shù)

對PoI 總密度、300m×300m 網(wǎng)格PoI 中位數(shù)、香農(nóng)指數(shù)的兩岸比值進行歸一化處理，使其位于0～1 區(qū)間，數(shù)值越接近1，意味著兩岸發(fā)展均衡度越好。最后，對三個標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)取均值，獲得PoI 數(shù)量與多樣性的均衡度指數(shù)。表2 可見，上海、寧波和武漢北岸15min 的兩岸均衡度程度低于30min 的；而廣州15min 的兩岸均衡度指數(shù)與30min的接近。從PoI 數(shù)量和多樣性角度來看，寧波的兩岸均衡度程度最高，而武漢與上海的兩岸均衡度程度最低。

3.2 基于LBS 數(shù)據(jù)的人口密度比較

基于LBS 數(shù)據(jù)的人口密度（圖6、7）顯示，除廣州外，其余三個城市濱水地區(qū)的人口密度都呈現(xiàn)明顯的集聚現(xiàn)象。具體而言，寧波火車站附近區(qū)域人口密度最高，上海人口密度高值中心位于南京東路和外灘附近，武漢長江東側(cè)人口密度高值區(qū)在武漢大道、武漢長江大橋附近區(qū)域。廣州與寧波兩側(cè)岸線15min 等時圈范圍內(nèi)人口密度較高，濱水地區(qū)吸引力相對較強，上海與武漢15min 內(nèi)的人口密度較低，濱水地區(qū)吸引力有待提高。

圖6 上海、寧波、廣州、武漢15min 等時圈人口密度

圖7 上海、寧波、廣州、武漢30min 等時圈人口密度

15min 等時圈范圍內(nèi)，武漢和上海兩岸均衡度程度都很低，此范圍內(nèi)武漢、上海的兩岸人數(shù)差異較大；寧波和廣州南岸較高，寧波兩岸和廣州南岸的人數(shù)差異較小。30min 等時圈范圍內(nèi)，武漢兩岸均衡度指數(shù)最低，兩岸人數(shù)差異較大；寧波最高，兩岸人數(shù)分布最為均衡；其次是廣州和上海（表3）。

表3 基于LBS 數(shù)據(jù)的兩岸均衡度指數(shù)

3.3 基于空間網(wǎng)絡(luò)分析的道路出行可達性比較

由圖8～11 可見，步行方面，15min 等時圈范圍內(nèi)，上海東西側(cè)岸線出行可達性最高的是外灘、蘇州河兩側(cè)和北外灘；寧波兩岸出行可達性最高的道路在江東北路、百丈路、新河路和人民路等街道；廣州人民公園、珠璣路、珠江新城附近區(qū)域出行可達性高。30min 等時圈范圍內(nèi)，廣州出行可達性較高的道路較多，且南岸與北岸較為相似。武漢西側(cè)岸線漢口江灘內(nèi)部道路出行可達性最高，東側(cè)岸線最鄰近水的道路步行可達性都不高，出行可達性較低。

圖8 上海、寧波、廣州、武漢15min 等時圈步行道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖9 上海、寧波、廣州、武漢30min 等時圈步行道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖10 上海、寧波、廣州、武漢15min 等時圈車行道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖11 上海、寧波、廣州、武漢30min 等時圈車行道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

車行方面，上海東西側(cè)岸線15min 等時圈范圍內(nèi)，出行可達性較高的是浦明路、浦東大道、四川中路、楊樹浦路等；寧波潛力最高的是人民路、大慶南路與江東北路等；廣州出行可達性較高的是沿江路、濱江路、東湖路等；武漢的武金堤路、臨江大道、沿江大道解放路潛力較高。而上海、寧波、武漢東西側(cè)岸線、廣州南北岸線30min 等時圈范圍內(nèi)，出行可達性較高的道路均沒有明顯聚集區(qū)域。

根據(jù)各城市兩側(cè)岸線15min 和30min 等時圈內(nèi)道路的可達性和道路總長度，可得到基于道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩岸均衡度指數(shù)（表4）。從步行與車行兩者可達性角度來看，15min 等時圈范圍內(nèi)，武漢和上海兩岸均衡度指數(shù)非常低，此范圍內(nèi)武漢和上海兩岸步行和車行可達性差異均很大；廣州較低，兩岸可達性差異較大；寧波最高，兩岸可達性差異較小。30min 等時圈范圍內(nèi)，武漢兩岸均衡度指數(shù)最低，此范圍內(nèi)兩岸可達性差異很大；廣州和上海較高，但這兩個城市從兩側(cè)岸線出發(fā)的均衡度指數(shù)差距都比較大；寧波最高，說明此范圍內(nèi)寧波兩岸可達性差異很小，出行可達性很高。

表4 基于道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩岸均衡度指數(shù)（步行+車行）

3.4 基于兩岸濱水區(qū)腹地范圍及形態(tài)指數(shù)的比較

本節(jié)比較兩岸濱水區(qū)腹地的面積系數(shù)、形態(tài)指數(shù)和形態(tài)均衡度指數(shù)?？蛇_面積系數(shù)越大，形態(tài)系數(shù)越接近1，則濱水區(qū)形態(tài)均衡度指數(shù)越高。橫坐標(biāo)為上海、武漢、寧波、廣州四個案例城市分別從一側(cè)水岸線出發(fā)，以15min、30min 計算到達自身岸線側(cè)區(qū)域面積與對岸區(qū)域面積的比值，可以看到，武漢的面積系數(shù)兩側(cè)岸線均非常低，接近于0（圖12）；上海與廣州的15min 與30min 可達面積系數(shù)差值較大，與這兩個城市體量較大、水面較寬有關(guān)，此外，上海西岸出發(fā)和廣州從南側(cè)出發(fā)到達對岸的面積高于從另一側(cè)出發(fā)，與該側(cè)濱水空間路網(wǎng)密度、公交服務(wù)水平較高有一定關(guān)系。圖12 中縱坐標(biāo)為可達對岸面積的形態(tài)指數(shù)，可以看到，大部分樣本點分布在數(shù)值0.2～0.4 之間，武漢東岸出發(fā)到達對岸的空間形態(tài)指數(shù)高達0.57，但是由于其面積系數(shù)過小，意義不大。

圖12 面積系數(shù)β 與形態(tài)指數(shù)散點圖

由表5 可見，總體而言，四個城市的15min 形態(tài)均衡度程度都不高，其中武漢、上海的形態(tài)均衡度程度非常低，寧波、廣州的形態(tài)均衡度程度略高于前兩個城市，但兩岸有所差異，寧波呈現(xiàn)東高西低、廣州則呈現(xiàn)南高北低。從30min 形態(tài)均衡度指數(shù)可以看出，武漢的兩岸形態(tài)均衡度指數(shù)為四個案例中最低；而寧波、廣州的形態(tài)均衡度指數(shù)均較高。四個城市空間形態(tài)指數(shù)差別不大，其中寧波、廣州濱水區(qū)北岸和上海濱水區(qū)東岸，到達對岸的可達面積系數(shù)較高，總體上形態(tài)均衡度指數(shù)均較高，數(shù)值為0.1～0.2 之間。上海的濱水線延展較長，但從西岸到達東岸面積系數(shù)較低，形態(tài)均衡度指數(shù)不佳；廣州濱水呈東西向延展，其南岸到達對岸的可達面積系數(shù)較高，因而總體上均衡度指數(shù)較高。

表5 兩岸形態(tài)均衡度指數(shù)

3.5 基于精細化建成環(huán)境數(shù)據(jù)的開發(fā)強度及路網(wǎng)密度比較

如圖13、圖14 所示，上海黃浦江東側(cè)陸家嘴建筑高度存在高值聚集區(qū)，并呈現(xiàn)與江面距離增大，建筑高度降低的趨勢。寧波西岸15min與30min 等時圈內(nèi)建筑高度基本高于12m，東岸15min 與30min 等時圈內(nèi)建筑高度普遍較低。廣州整體建筑高度分布情況較平均，僅在南岸廣州塔周圍出現(xiàn)建筑高度高值區(qū)，其余高度均集中于3～15m。武漢長江兩岸15min、30min 等時圈內(nèi)的建筑高度出現(xiàn)沿岸建筑高度較低，后增高的特征。

圖13 上海、寧波、廣州、武漢15min 等時圈建筑高度和路網(wǎng)

圖14 上海、寧波、廣州、武漢30min 等時圈建筑高度和路網(wǎng)

上海、寧波、廣州路網(wǎng)總長度與建筑面積情況相似，15min 等時圈范圍內(nèi)相差較大，30min 內(nèi)兩側(cè)差異減小。而武漢在15min 等時圈與30min 等時圈范圍內(nèi)建筑總面積與路網(wǎng)總長差異均較大，基本沒有隨著等時圈面積的增大而減小。

從開發(fā)總建筑面積和路網(wǎng)總長度來看（表6），15min 等時圈范圍內(nèi)，上海兩岸均衡度程度非常低，此范圍內(nèi)上海兩岸總建筑面積差異很大；武漢兩岸開發(fā)總建筑面積差異也較大；寧波和廣州兩岸開發(fā)總建筑面積和路網(wǎng)總長度差異較小。30min 等時圈范圍內(nèi)，武漢兩岸均衡度指數(shù)最低，兩岸開發(fā)總建筑面積差異最大；上海和寧波兩岸開發(fā)總建筑面積差異較小；廣州兩岸開發(fā)總建筑面積差異最小。

表6 基于開發(fā)強度和路網(wǎng)總長度的兩岸均衡度指數(shù)

4 基于層次分析法的兩岸均衡度發(fā)展評估

4.1 基于AHP 的兩岸均衡度發(fā)展評價指數(shù)權(quán)重

通過邀請30 位建筑、規(guī)劃與景觀領(lǐng)域的專家運用層次分析評價方法（AHP）開展比選，計算上述兩岸均衡度發(fā)展評價相關(guān)指數(shù)的權(quán)重。采用“各專家判斷矩陣數(shù)值加權(quán)算術(shù)平均”的專家數(shù)據(jù)集結(jié)方法進行群決策，集結(jié)后的判斷矩陣如下如表7 所示。在相關(guān)指標(biāo)中，“PoI 數(shù)量與多樣性”權(quán)重最高，數(shù)值接近0.25，“基于LBS 數(shù)據(jù)的人口密度”次之，該兩類指標(biāo)近年廣泛用于城市空間特征的研究中，認可度較高?！盀I水區(qū)腹地范圍和形態(tài)指數(shù)” 權(quán)重也較高，位列第三，“開發(fā)強度”、“路網(wǎng)密度”、“步行出行可達性”三者重要程度相似，影響度一般。此外，“機動車出行可達性”指標(biāo)影響程度最低，且步行權(quán)重達車行權(quán)重兩倍以上，體現(xiàn)兩岸均衡度發(fā)展指標(biāo)中更注重步行優(yōu)先性。

表7 層次結(jié)構(gòu)模型中兩岸均衡度發(fā)展情況的指數(shù)及其權(quán)重

4.2 基于弗雷歇距離的岸線形態(tài)測度

為了將岸線的形態(tài)納入考慮，本文引入弗雷歇距離（Fréchet Distance）算法來測算岸線中線及其兩端連線之間的空間相似性。弗雷歇距離是法國數(shù)學(xué)家Maurice René Fréchet 在1906 年提出的一種路徑空間相似形描述，設(shè)A 和B 是 S 上的兩條連續(xù)曲線，即A:[0，1]→S，B :[0，1]→S；又設(shè)α 和β 是單位區(qū)間的兩個重參數(shù)化函數(shù)，即α :[0，1]→S，β :[0，1]→S；則曲線A 和B 的弗雷歇距離 F（A，B）定義為[18]：

其中d是S 上的度量函數(shù)。

通過弗雷歇距離，可以得到兩條曲線點集之間的距離，弗雷歇越小，說明兩條曲線之間的相似程度越高；弗雷歇越大，說明兩條曲線之間的相似程度越低.因此，對岸線形態(tài)與河道端點連線的相似度S 定義如下：

4.3 兩岸均衡度發(fā)展評價

結(jié)合上述各指標(biāo)權(quán)重和岸線的相似度，可得兩岸均衡度發(fā)展情況量化模型公式為：

其中Di為前述各均衡度指標(biāo)，Xi為對應(yīng)權(quán)重。

在此基礎(chǔ)上可計算出各案例濱水區(qū)的兩岸均衡度發(fā)展程度結(jié)果，將其歸一化后的結(jié)果由表8 所示，可見，上海與武漢15min 等時圈范圍內(nèi)的兩岸均衡度發(fā)展情況指數(shù)最低，兩岸平均值分別僅為0.05 與0.07，兩岸發(fā)展差異最大；相較而言，廣州、寧波15min 等時圈范圍內(nèi)的兩岸均衡度指數(shù)比前兩個城市要高很多，分別為0.42 和0.64，兩岸發(fā)展差異相對較小。

表8 兩岸均衡度發(fā)展情況模型結(jié)果

當(dāng)將等時圈范圍擴大到30min 時，四個城市的兩岸均衡度發(fā)展情況都有所提高，其中以上海最為明顯，從0.05 提升到0.41，這與上海的城市量級及黃浦江江面較寬相符。上海東側(cè)岸線出發(fā)的均衡度發(fā)展指數(shù)高達0.41，主要受益于該區(qū)域密集的路網(wǎng)和超高的開發(fā)強度。四個城市中，以武漢的兩岸均衡度發(fā)展情況最差，僅為0.18，與其他城市有很大差距，此外，廣州與寧波的兩岸均衡度情況都較好，指數(shù)分別為0.77和1，且兩岸發(fā)展較為均衡。

綜上，寧波與廣州在四個城市中保持了較高的兩岸均衡度趨勢，并且均衡度發(fā)展較為均勻，而上海濱水空間均衡度發(fā)展表現(xiàn)出極不均勻的態(tài)勢，即腹地良好，而臨江均衡度水平較弱。四個城市中，武漢核心濱水區(qū)段的均衡度水平在各范圍內(nèi)均為最低水平，其城市空間差異性較大、可達性與多樣性較弱、開發(fā)強度也相對較弱。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)合交通可達劃定濱水區(qū)影響腹地范圍

傳統(tǒng)的等時圈劃分由于沒有計算實際出行線路，無法得到考慮步行和公交換乘的實際出行時間，得到的等時圈無法準(zhǔn)確反映濱水區(qū)的實際可達性。本研究利用python 和高德API 的導(dǎo)航線路計算最短交通時間，通過IDW 法取插值得到15、30min 等時圈，能更準(zhǔn)確地衡量城市濱水岸線可達性。此方法提供了一種劃定濱水區(qū)影響范圍的范式，類似方法可以用在生活圈、步行圈、車行范圍、城市影響范圍等規(guī)劃與城市設(shè)計的量化研究中。

5.2 利用新數(shù)據(jù)技術(shù)彌補傳統(tǒng)城市研究的“不可測”

傳統(tǒng)的城市設(shè)計評價體系往往難以形成可量化的實施標(biāo)準(zhǔn)，受到人力時間成本限制，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)環(huán)境下對于城市空間設(shè)計的評價和分析多為定性層面的描述，存在研究樣本較少、覆蓋時間跨度較短等問題。本研究利用pyhton、mapbox、ArcGIS、sDNA 等新分析工具將POI、LBS、精細化路網(wǎng)和建成環(huán)境數(shù)據(jù)融合到兩岸均衡度的評價體系中來，建立全面、客觀的城市濱水區(qū)評價體系。本研究是采用多源數(shù)據(jù)對濱水區(qū)均衡度發(fā)展范圍展開量化分析的成功嘗試，為將來需要測度“不可測”的城市研究提供借鑒與參考。

5.3 基于多源數(shù)據(jù)構(gòu)建濱水區(qū)兩岸均衡度發(fā)展評估框架

研究立足濱水區(qū)評價的物質(zhì)空間要素和社會經(jīng)濟要素兩個主要方面，借助新數(shù)據(jù)技術(shù)，建立了一個以更加綜合與全面指標(biāo)支撐的量化評價體系。基于PoI 數(shù)據(jù)測度濱水區(qū)兩岸的設(shè)施數(shù)量和功能多樣化；基于LBS 互聯(lián)網(wǎng)位置數(shù)據(jù)評價濱水區(qū)兩岸的空間活力；基于空間網(wǎng)絡(luò)分析計算濱水區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)的步行出行可達性與機動車出行可達性；基于形態(tài)指數(shù)、開發(fā)強度和路網(wǎng)密度比較街區(qū)形態(tài)特征。在此基礎(chǔ)上，采用AHP層次分析法得出各指標(biāo)權(quán)重，量化測算基于多源數(shù)據(jù)的濱水區(qū)兩岸均衡度發(fā)展情況。通過采用兩岸均衡度綜合評價指數(shù)（WID）描述濱水區(qū)兩岸均衡度情況，能夠有效反映城市在一定濱水區(qū)范圍內(nèi)兩岸發(fā)展進度的差異。在應(yīng)用層面，這一分析框架不僅可為精細化的濱水區(qū)城市設(shè)計實踐提供有力支持，亦可投入于城市功能復(fù)合度、城市活力評估、城市空間可達性、空間品質(zhì)評價等領(lǐng)域，應(yīng)用于總體規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃和專項規(guī)劃等多種類型的規(guī)劃與城市設(shè)計中，并通過與可比指標(biāo)的比較促進規(guī)劃評價指標(biāo)體系的構(gòu)建與優(yōu)化。借助海量數(shù)據(jù)的積累，從方法論上建構(gòu)城市規(guī)劃與設(shè)計的理論基礎(chǔ)、技術(shù)指標(biāo)與評價體系，將使多源城市數(shù)據(jù)不再是少數(shù)城市研究者的專屬物，而是成為規(guī)劃師與設(shè)計師可以借鑒的資源，建立從研究向設(shè)計實踐導(dǎo)控轉(zhuǎn)化的通道勢在必行。

5.4 不足與展望

本文的研究方法仍有一定局限性。首先，城市社會經(jīng)濟與物質(zhì)空間的關(guān)鍵指標(biāo)不夠全面，在社會經(jīng)濟指標(biāo)還可包括房價、GDP、微博簽到數(shù)據(jù)、街景人數(shù)等，物質(zhì)空間仍可納入街道綠視率、天空可見度、空間開發(fā)均勻度與聚集度等指標(biāo)。其次，多源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的可信度還有待提升。例如，LBS 數(shù)據(jù)的信度與效度存在提升空間，且使用場景存在一定局限性。此外，最終確定權(quán)重的AHP 法打分是基于專家經(jīng)驗給出，與大眾體驗和實際情況會存在一些偏差。未來的相關(guān)分析我們將從以上幾點進一步完善濱水區(qū)兩岸均衡度評價體系。

當(dāng)下利用新數(shù)據(jù)所進行的城市研究和規(guī)劃應(yīng)用多數(shù)還處于現(xiàn)象描述和特征提取的階段，本研究嘗試從多源數(shù)據(jù)角度建構(gòu)城市規(guī)劃技術(shù)指標(biāo)與評價體系。新數(shù)據(jù)環(huán)境為存量規(guī)劃時代中的精細化人本主義規(guī)劃提供了支持，城市規(guī)劃在GIS、計算機視覺和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的幫助下有望深入到更為細致的層面。在可見的未來，多源數(shù)據(jù)也會從少數(shù)城市研究者的專屬物轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)劃師的設(shè)計指導(dǎo)資源，借助海量數(shù)據(jù)的積累，城市數(shù)據(jù)的應(yīng)用從研究向設(shè)計實踐導(dǎo)控的轉(zhuǎn)化勢在必行。

圖、表來源

文中圖、表均由作者拍攝或繪制。