文／張志健 北京交通大學(xué)綜合交通運輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運輸行業(yè)重點實驗室 北京 100044

高順祥 北京交通大學(xué)綜合交通運輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運輸行業(yè)重點實驗室 北京 100044

陳 越 北京交通大學(xué)綜合交通運輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運輸行業(yè)重點實驗室 北京 100044

肖中圣 北京交通大學(xué)綜合交通運輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運輸行業(yè)重點實驗室 北京 100044

鄧 進 北京交通大學(xué)綜合交通運輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運輸行業(yè)重點實驗室 北京 100044

北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037

許 奇 北京交通大學(xué)中國綜合交通研究中心 北京 100044

引言：

為解決快速城鎮(zhèn)化階段帶來的諸多大城市病，改善軌道交通財務(wù)可持續(xù)性，TOD（Transit-oriented development）已成為促進城市與軌道交通可持續(xù)發(fā)展的重要方式。目前，我國社會經(jīng)濟已進入高質(zhì)量發(fā)展階段，軌道交通站點周邊良好的服務(wù)狀況是實現(xiàn)緊湊型城市建設(shè)的重要保證，因此亟需開展關(guān)于TOD的測度研究。

TOD理念中軌道交通站點具有運輸乘客的交通功能與帶動周邊發(fā)展更新的城市功能雙重屬性[1～3]，已有研究基于TOD的3D（Density、Diversity、Design）準則對不同站點進行量化評估[4]，但僅依靠該方法無法體現(xiàn)站點周邊的發(fā)展?jié)摿σ约敖煌ㄅc土地利用的協(xié)調(diào)程度。Bertolini[5]提出的NP(Node-Place)模型通過量化評估站點地區(qū)的節(jié)點價值和場所價值，可以綜合評價兩者的發(fā)展水平和協(xié)調(diào)程度。既有研究在此基礎(chǔ)上將可步行性和行人舒適度等設(shè)計特征納入節(jié)點-場所模型，仍是以對指標的補充和細化為主[6～10]。另一方面，節(jié)點場所模型雖然考慮了交通和土地利用二者的關(guān)系，但忽略了二者與客流之間的復(fù)雜互動機制。軌道站點通過提升所在地區(qū)的交通容量和可達性，能夠吸引商業(yè)、辦公等竟租能力強的活動在其周邊集聚，促使用地的原有性質(zhì)和開發(fā)強度發(fā)生改變，而站點地區(qū)功能的強化反過來又為軌道交通的發(fā)展提供了充足的客流支撐。然而，已有關(guān)于客流的研究或?qū)⑵渥鳛楣?jié)點價值和場所價值的一部分[11～12]，或僅評價兩兩之間的協(xié)調(diào)程度，未能反映客流、交通與土地利用三者的相互作用[13～15]。因此，本文在傳統(tǒng)的節(jié)點-場所模型的基礎(chǔ)上，新增客流作為第三個維度，提出場所-節(jié)點-客流模型，分別針對工作日于休息日不同的客流特點從三維度對站點的發(fā)展水平和協(xié)調(diào)程度進行量化評估，并依據(jù)車站聚類結(jié)果，為不同類型站點提供針對性的發(fā)展建議，促進軌道交通與城市的融合發(fā)展。

1、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

廈門市為東南沿海重要的中心城市、港口及風(fēng)景旅游城市，如圖1-1所示，其城區(qū)被海域劃分為本島與內(nèi)陸兩部分，本島為廈門市核心區(qū)域，內(nèi)陸則分別向北、西、東三個方向的延伸發(fā)展。廈門市軌道交通系統(tǒng)于2017年12月31日開通運營，至今已開通3 條線路，里程達98.4 千米，設(shè)站65 座。已有3 條線路分別自本島向北、西、東連接本市內(nèi)陸部分。

圖1-1 研究范圍

本文運用多源融合數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集主要包含：廈門軌道交通站點數(shù)據(jù)、線路數(shù)據(jù)、聯(lián)合國人口數(shù)據(jù)、基于工作地及居住地統(tǒng)計的城市人口數(shù)據(jù)與基于工作日及周末統(tǒng)計的城市人口熱力數(shù)、站點周邊POI、AOI 數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、小區(qū)數(shù)據(jù)、公交站點數(shù)據(jù)以及路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)、2021年8月2日至8日一周的車站進站量數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，主要來自與電子地圖運營商、公開數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)源，詳細數(shù)據(jù)描述見下表1-1。

表1-1 多源數(shù)據(jù)使用概況

2、方法

2.1 NP 模型

NP 模型最早由Bertolini 提出，通過定量化地測度站點地區(qū)節(jié)點價值和場所價值，將站點區(qū)域劃分為如圖2-1（a）五種類型，綜合評價兩者的發(fā)展水平和協(xié)調(diào)程度。圖2-1（a）中由對角線向兩側(cè)延展出的紡錘形區(qū)域表示節(jié)點與場所價值的協(xié)調(diào)狀態(tài)，該區(qū)域又由大至小被分為“壓力”、“均衡”、“依賴”三部分，“壓力”表示站點節(jié)點與場所價值均處于最高水平，站點周邊開發(fā)趨近飽和狀態(tài)，“均衡”表示站點節(jié)點與場所價值適中，各種指標協(xié)調(diào)較好，“依賴”類站點交通與城市活動較少，開發(fā)潛力較大。另外在上述區(qū)域外為不協(xié)調(diào)區(qū)域，右下角為“不均衡節(jié)點”，表示站點開發(fā)遲滯于交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，左上角為“不均衡場所”，此類站點城市開發(fā)強于交通節(jié)點功能，需要加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

圖2-1 模型原理

借助NP 模型能夠分析軌道站點地區(qū)的發(fā)展短板，指明站點地區(qū)未來的發(fā)展方向，其分析出發(fā)點是認為站點地區(qū)交通與土地利用應(yīng)當(dāng)協(xié)同，規(guī)劃措施是引導(dǎo)站點地區(qū)交通與土地利用向協(xié)同狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

2.2 NPR 模型

在NP 模型的基礎(chǔ)上，本文將客流要素加入至第三軸，使NP 模型變?yōu)镹PR(Node-Place-Ridership)模型，從而可以實現(xiàn)對站點更精細與全面的分類評價。在NPR 模型空間中各區(qū)域的分類如圖2-1（b）所示。

2.3 指標計算

由于本文的指標體系涉及多層次、多類型指標的聚合，因此不同指標的權(quán)重尤為關(guān)鍵。既有研究關(guān)于權(quán)重確定方法包括變異系數(shù)法、信息熵值法、德爾菲法、專家打分法等主、客觀賦權(quán)法，其均無法反映數(shù)據(jù)的空間特征。因此，本文首先按照公式2-1 歸一化基礎(chǔ)指標，并采用可以反映數(shù)據(jù)在空間上集聚特征的全局莫蘭指數(shù)以作為基礎(chǔ)指標的權(quán)重，計算模型如公式2-2、2-3所示：

其中bi與分別表示站點i的基礎(chǔ)指標及其歸一化結(jié)果，是站點i的歸一化基礎(chǔ)指標與其平均值的偏差，wij為站點間的空間權(quán)重，n為要素總數(shù)，S0是所有空間權(quán)重的聚合。

在莫蘭指數(shù)的基礎(chǔ)上，本文計算并集計所有基礎(chǔ)指標的加權(quán)和，得到各維度的價值并進一步歸一化得到各站點節(jié)點與場所價值，其流程如公式2-4 與2-5所示：

得到個站點的節(jié)點與場所價值后，本文結(jié)合客流指標，利用K-means 方法對各站點做進一步聚類分析得到相應(yīng)結(jié)果。

3、結(jié)果

3.1 指標概況

本文利用全局莫蘭指數(shù)在空間集聚特征角度衡量多層次、多類型指標的不同權(quán)重，得到結(jié)果如表3-1所示。

表3-1 節(jié)點價值、場所價值、客流量指標結(jié)果

其中一些本文選取的典型指標空間分布如下圖3-1所示，其中(a)圖表示節(jié)點指標中反映車站在軌道網(wǎng)絡(luò)中作為橋梁溝通其他車站的重要程度的介數(shù)中心性，該指標分布上具有明顯的聚集效應(yīng)，以呂厝站為中心向外衰減；(b)圖展示建筑開發(fā)緊湊度在各站點間的區(qū)別，該指標以容積率梯度反映站點周邊開發(fā)緊湊度，其兩級效應(yīng)明顯，部分站點緊湊度可達9 ～21 而最低等級站點只有0 ～0.5。

圖3-1 典型評價指標

匯集上述指標后可得廈門市各站點的節(jié)點價值分布如圖3-2所示，廈門島內(nèi)中心區(qū)域站點的節(jié)點價值最高，外部站點的節(jié)點價值則隨距市中心的距離衰減。換乘站點的節(jié)點價值在同區(qū)位站點中表現(xiàn)出了較高的水平，這得益于其較高的介數(shù)中心性與交通供給水平。同時，2 號線各站的價值明顯高于其他線路。上述結(jié)果表明，廈門市軌道交通線網(wǎng)的核心區(qū)域為廈門島內(nèi)，2 號線在線網(wǎng)中的重要性和連通性也大于其他線路。

圖3-2 節(jié)點價值空間分布

場所價值的分布如圖3-3，呈現(xiàn)出向島內(nèi)中心聚集的特點，島外僅集美區(qū)與海滄區(qū)部分站點場所價值較高。這是由于場所價值的各項指標如高效聚集、用地開發(fā)等均高度依賴于站點周邊的開發(fā)水平，因此在已開發(fā)完善區(qū)域的站點的場所價值較高。表明了廈門島內(nèi)的開發(fā)條件顯著優(yōu)于其他區(qū)域，且廈門發(fā)展趨勢是由島內(nèi)向外逐漸延伸。

圖3-3 場所價值空間分布

相較于場所和節(jié)點指標，廈門市軌道交通的客流分布特征存在更明顯的中心性，且工作日與休息日相差較小，僅部分站點存在明顯不同。如圖3-4所示，客流量大的站點聚集于3 條線交叉圍成的近圓形區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域包含大量居住與商業(yè)用地為廈門市核心地段。在該區(qū)域外1、2 號線島內(nèi)段客流也較多，但在島外僅園博苑、海滄行政中心等站客流較大。另外，工作日與休息日的差距體現(xiàn)在部分休閑購物與就業(yè)集中站點，如塘邊站位于島內(nèi)中部，以休閑娛樂為主，其休息日進站量高于工作日，而軟件園二期、何厝等站靠近軟件園等就業(yè)聚集區(qū)，工作日進站量顯著高于休息日。

圖3-4 日均客流空間分布

3.2 模型對比

利用K-means 聚類法，本文分別對廈門市軌道交通站點依據(jù)NP 及NPR（工作日）、NPR（休息日）指標分為6 類。 NP 模型的聚類結(jié)果及空間分布如圖3-5 與圖3-6所示，差異體現(xiàn)在不同區(qū)位及線路的站點間。平衡站點主要分布在2 號線廈門島中心兩側(cè)，連通度好且開發(fā)時間早，具有中高的節(jié)點與場所價值；依賴站點節(jié)點、場所價值均偏低，出現(xiàn)在1 號線沿海布設(shè)的島外段，覆蓋范圍有限；壓力站點同時擁有高節(jié)點與場所價值，多為換乘站主要位于市中心商業(yè)與就業(yè)區(qū)域。

圖3-6 NP 模型聚類分布

圖3-5 NP 模型聚類結(jié)果

此外另有3 類不均衡站點，不均衡節(jié)點站點位于2、3號線末端，導(dǎo)致其場所價值偏低；不均衡場所類可據(jù)其節(jié)點價值大小分為兩類，高節(jié)點站點位于3號線島內(nèi)段，客流條件和開發(fā)情況均較弱；低節(jié)點站點主要位于島內(nèi)線路服務(wù)水平不能滿足場所需求的成熟建成區(qū)。

NPR 模型在NP 模型的基礎(chǔ)上引入客流指標，導(dǎo)致部分節(jié)點、場所價值相近的站點在客流加入后分類發(fā)生變化，其中根據(jù)工作日與休息日客流的不同，變化也有所不同。如圖3-7、8、9、10所示，分類的變化主要出現(xiàn)在島內(nèi)區(qū)域，如①位于島內(nèi)中南部的體育中心、育秀東路及湖濱東路站由NP 模型中的壓力類轉(zhuǎn)化為NPR 模型（工作日）中的平衡&中高客流類，其中湖濱東路站在NPR 模型（休息日）中再次轉(zhuǎn)為壓力&高客流類站點，盡管節(jié)點與場所價值均較高，但較低的客流量壓縮了兩者的影響；②位于島內(nèi)中部的烏石浦站由NP 與NPR 模型（工作日）的不均衡場所轉(zhuǎn)為壓力&高客流分類，該站周邊的購物設(shè)施在休息日帶來的巨大客流提升了該站的分類；③NP 模型中的不均衡場所（高節(jié)點）類站點轉(zhuǎn)化為平衡&中低客流類站點，這類站點的穩(wěn)定客流彌補了其場所價值的不足。而在島外區(qū)域，位于3號線末端的后村與蔡厝站也發(fā)產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，兩站在NP 模型中分別為不均衡節(jié)點與依賴類而在NPR（工作日）中均變?yōu)椴痪夤?jié)點&低客流類，但是在NPR（休息日）中又由于休息日的低客流轉(zhuǎn)換為依賴&低客流類站點。

圖3-7 NPR 模型（工作日）聚類結(jié)果

此外，仍有三類的大部分站點的定義沒有改變，分別為依賴、不均衡節(jié)點與壓力類，它們分別對應(yīng)低客流與高客流。這些站點的節(jié)點與場所價值為所有站點中的極值水平，故其分類受客流影響較小。

3.3 改進方向

結(jié)合NPR 模型的不同分類，提出針對各類站點的差異化TOD開發(fā)策略：①依賴&低客流類：這些站點往往位于城市郊區(qū)，開發(fā)程度較低，交通基礎(chǔ)設(shè)施不完善，應(yīng)在提升交通接駁能力的同時建設(shè)具有區(qū)域特色的開發(fā)體系以吸引由中心城區(qū)出發(fā)的反向客流；②平衡&中客流類：該類站點各項指標較為平衡，位于城市中心區(qū)，周邊以居住及混合用地為主，應(yīng)在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上控制站域開發(fā)速度，實行有限開發(fā)；③壓力&高客流類：此類站點位于城市核心區(qū)，各項指標趨于飽和，應(yīng)避免過度開發(fā)，并結(jié)合城市更新項目向周邊疏解客流壓力；④不均衡場所&高客流類：這些站點位于城市中心區(qū)，其節(jié)點價值不能滿足周邊用地及客流需求，應(yīng)加大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度；⑤不均衡節(jié)點&低客流：該類站點主要位于城市郊區(qū)新建線路周圍，站域用地開發(fā)處于起步階段，尚未形成成熟客流體系，建議結(jié)合用地規(guī)劃合理設(shè)置站點開發(fā)目標，適當(dāng)建設(shè)位于郊區(qū)的多樣功能節(jié)點。

以廈門地鐵最新開通的3號線島外末端的鼓鑼站為例，該站位于翔安區(qū)南部，靠近規(guī)劃中的城市副中心。目前該站屬于不均衡節(jié)點&低客流類，說明其用地開發(fā)滯后于交通建設(shè)，建議進一步完善周邊居住用地配套服務(wù)以聚集人口，并加快商務(wù)設(shè)施建設(shè)速度，進行高混合度開發(fā)，增加線路平峰及雙向客流。

圖3-8 NPR 模型（工作日）聚類分布

圖3-9 NPR 模型（休息日）聚類結(jié)果

圖3-10 NPR 模型（休息日）聚類分布

與之相對的是呂厝站，該站位于廈門島內(nèi)核心區(qū)，為壓力&高客流類站點。呂厝站為1 號線2 號線換乘站點，且周邊匯集有大量商業(yè)、商務(wù)用地，需面臨較大客流壓力。故建議結(jié)合城市更新項目，加強站點域周邊聯(lián)系，向外疏解站點周邊過多的商業(yè)設(shè)施。同時在規(guī)劃新線時避免在此重復(fù)交叉以減輕換乘壓力。

結(jié)語：

TOD是目前城市發(fā)展的熱點議題，對其進行科學(xué)且合理的評估對于TOD開發(fā)與城市拓張有一定指導(dǎo)意義。本文在傳統(tǒng)NP 模型的基礎(chǔ)上提升維度引入客流指標，建立三者融合的TOD評價體系，并以廈門市為例分別應(yīng)用工作日與休息日的差異客流對其已開通站點進行分類評價。研究結(jié)果顯示，引入差異化的客流指標后NPR 模型通過融合三種評價指標修正場所或節(jié)點價值單一指標對分類結(jié)果的過多影響，部分車站的分類得到重新劃分，實現(xiàn)了對車站更精細、更全面的分類評價。依據(jù)NPR 模型，政策決策者可從融合發(fā)展角度充分認識站點周邊的發(fā)展情況以引導(dǎo)區(qū)域空間規(guī)劃與交通組織；因為考慮了客流維度，該模型也可探究站域土地開發(fā)與交通設(shè)施建設(shè)對客流進一步的影響；此外由于模型的普適性，未來研究可以探索不同線路乃至不同城市間的站點開發(fā)特點，進一步探究站點開發(fā)與TOD發(fā)展中各種要素的相互影響關(guān)系。不過NPR模型仍無法量化各種聚類的判斷標準，僅以站點間差異相對劃分站點，缺乏一定客觀性，而如何解決這一問題將成為研究者下一步的工作重點。