朱敏清 張姝婷 崔洪軍 任彬彬

(1.河北工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，300131，天津；2.河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院，300131，天津∥第一作者，正高級工程師)

TOD(公交引導(dǎo)發(fā)展)模式作為各大城市建設(shè)“公交都市”的理論支撐，已被我國廣泛認(rèn)可。

截止2021年，國家發(fā)展與改革委員會已批復(fù)天津市的城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)里程約為513 km。這使相關(guān)站點周邊用地功能整合進(jìn)入新階段，站點周邊區(qū)域的高密度人口對教育、醫(yī)療等各類設(shè)施的可達(dá)性與多樣性等提出了更高的要求。在此背景下，選取了天津市10個社區(qū)型地鐵站點為研究對象，探索其地鐵站點建設(shè)與公共服務(wù)設(shè)施布局之間的耦合關(guān)系。

1 概念界定與相關(guān)研究

1.1 概念界定

本研究采用當(dāng)前學(xué)術(shù)界公認(rèn)的500 m 半徑圓形區(qū)域(步行10 min 距離)為地鐵站點影響范圍。

服務(wù)設(shè)施承擔(dān)著滿足居民基本日常物質(zhì)和精神生活需求的職能。注重供給的均等化和公平性，既是社區(qū)環(huán)境的核心組成，也是站域建成環(huán)境的重要組成。結(jié)合POI(興趣點)的數(shù)據(jù)分類，確定服務(wù)設(shè)施種類為文娛、教育、醫(yī)療衛(wèi)生、體育休閑、公園、養(yǎng)老服務(wù)、商業(yè)、交通設(shè)施和其他公共設(shè)施等9類。

社區(qū)型地鐵站點與服務(wù)設(shè)施布局協(xié)調(diào)性的內(nèi)涵即為通過優(yōu)化地鐵站點周邊服務(wù)設(shè)施的布局，將站點核心區(qū)與周邊社區(qū)公共中心區(qū)結(jié)合設(shè)置，以充分發(fā)揮地鐵站點的交通區(qū)位優(yōu)勢，擴大地鐵站點和設(shè)施的服務(wù)影響范圍，提升片區(qū)空間活力和競爭力。

1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀

在城市軌道交通站點周邊建成環(huán)境研究方面， Cervero和Kockelman提出了TOD模式規(guī)劃設(shè)計的“3D”原則——“設(shè)計”(Design)、“密度”(Density)、“多樣性”(Diversity)；后來Cervero等人又在“3D”基礎(chǔ)上增加了“目的地可達(dá)性”(Destination accessibility)和“交通換乘距離”(Distance to transit)原則，從而形成“5D”原則，包含了地鐵站點距離、土地利用多樣性、人口密度等30余項指標(biāo)。經(jīng)后續(xù)學(xué)者深入研究，5D原則現(xiàn)已成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的評價TOD模式建成環(huán)境的重要參考[1]。國內(nèi)外學(xué)者對TOD模式展開了諸多探索，如文獻(xiàn)[1]揭示了影響TOD模式效能的不同要素之間存在的組群關(guān)系及關(guān)鍵指標(biāo)，探討了TOD模式效能影響的一般規(guī)律以及對地鐵站點優(yōu)化建設(shè)的啟示。而當(dāng)前學(xué)術(shù)界在研究服務(wù)設(shè)施布局時，主要考慮設(shè)施達(dá)標(biāo)率與設(shè)施覆蓋率、使用者需求、設(shè)施可達(dá)性與均衡性等幾方面影響因素。例如文獻(xiàn)[2]認(rèn)為城市居民收入、人口密度、年齡結(jié)構(gòu)和文化程度等方面的差異導(dǎo)致了服務(wù)設(shè)施需求的分化；文獻(xiàn)[3]基于兩步移動搜尋法、多中心性評價模型等量化方法測度各類公共服務(wù)設(shè)施可達(dá)性；文獻(xiàn)[4]驗證了公共服務(wù)設(shè)施配建達(dá)標(biāo)率與居民出行結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性，指出可通過改善設(shè)施分布可達(dá)性引導(dǎo)綠色出行結(jié)構(gòu)的形成。

綜上，既有對地鐵站點與服務(wù)設(shè)施布局的關(guān)聯(lián)研究仍處在初步階段，其研究重心更偏向于站域土地利用和綜合開發(fā)等方面；在微觀層面，考慮區(qū)位因素，當(dāng)?shù)罔F站點植入城市和社區(qū)空間時，建成環(huán)境的各要素與公共服務(wù)設(shè)施布局如何協(xié)調(diào)才能更好地適應(yīng)城市發(fā)展需求、更新優(yōu)化時應(yīng)重點考慮哪些要素等方面的研究仍存在缺口。

1.3 協(xié)調(diào)性評價指標(biāo)構(gòu)建

結(jié)合TOD模式理論對建成環(huán)境與公共服務(wù)設(shè)施進(jìn)行評價時，本文在“5D”原則的基礎(chǔ)上增加一個公共服務(wù)設(shè)施均衡性(Balance)原則，形成“5D+B”6個維度、14個指標(biāo)的社區(qū)型地鐵站點與公共服務(wù)設(shè)施布局協(xié)調(diào)性評價指標(biāo)。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離差標(biāo)準(zhǔn)化處理，使用熵權(quán)法加權(quán)平均得到的14項指標(biāo)權(quán)重如表1所示。其中，權(quán)重值反映指標(biāo)在評價站點周邊公共服務(wù)設(shè)施布局合理性中的重要程度，即權(quán)重值越高，指標(biāo)差異性越大，對整體協(xié)調(diào)性評價的影響也越大。

表1 “5D+B”協(xié)調(diào)性評價指標(biāo)Tab.1 ′5D+B′ coordination evaluation index system

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究所需人口密度數(shù)據(jù)來源于中科院環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)庫，為2020年末常住人口30 m×30 m精度人口密度柵格數(shù)據(jù)；POI數(shù)據(jù)通過2020年高德地圖的API(應(yīng)用程序編程接口)獲取，經(jīng)篩選得到研究范圍內(nèi)各類設(shè)施數(shù)據(jù)；路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于OSM(開源的世界地圖)數(shù)據(jù)；其他建成環(huán)境如道路交叉口數(shù)量、路網(wǎng)密度、混合用地占比等數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星影像結(jié)合實地調(diào)研獲取。

2.2 研究方法

2.2.1 核密度測度公共服務(wù)設(shè)施密度

可通過核函數(shù)識別公共服務(wù)設(shè)施要素點在第i個站點周邊區(qū)域內(nèi)的密度變化，計算公式如下：

(1)

式中：

fn(x)——核密度值；

k(·) ——核函數(shù)；

n——設(shè)施點個數(shù)；

h——帶寬；

x-xi——估計點x到取樣點xi的距離。

2.2.2 信息熵測度多樣性指數(shù)

采用廣泛使用的信息熵指數(shù)對站域公共服務(wù)設(shè)施和土地利用多樣性進(jìn)行測度[5]，其數(shù)值介于0～1的區(qū)間，數(shù)值越高，多樣性越好。計算公式如下：

H=(-∑PilnPi)/lnN

(2)

式中:

H——各站點服務(wù)設(shè)施或土地利用的多樣性指數(shù)；

Pi——各類公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量占總體數(shù)量的比例或各類用地面積占圓形區(qū)域總面積的比例；

N——公共服務(wù)設(shè)施或用地的種類數(shù)。

2.2.3 柵格成本加權(quán)距離測度可達(dá)性

柵格成本距離分析法基于路網(wǎng)柵格數(shù)據(jù)測度成本柵格數(shù)據(jù)[6]，再計算各柵格單元到源(地鐵站點)累計耗費距離的區(qū)域可達(dá)性。步行速度設(shè)置為5 km/h，分別得到地鐵站點周邊基于時間成本5 min、10 min、15 min的可達(dá)范圍，通過GIS空間連接即可得到不同時間成本等時圈內(nèi)公共服務(wù)設(shè)施的分布數(shù)量；考慮到游客出行意愿隨時間成本的增加呈等級遞減，故將5 min、10 min、15 min三個等時圈的加權(quán)系數(shù)分別設(shè)置為1.0、0.6、0.2。計算公式如下：

(3)

式中：

Yi——第i個站點的設(shè)施可達(dá)性指數(shù)；

m——時間成本級別數(shù)量；

r——時間成本對應(yīng)的等級；

Mi,r——第i個站點第r等級時間成本內(nèi)的公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量；

Rr——其對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。

2.3 研究對象

至2021年12月，天津市開通運營地鐵線路共8條，其總運營里程為265 km，車站164座。以站點周邊居住用地占比40%以上、公共服務(wù)設(shè)施用地占比10%以上為基礎(chǔ)條件，綜合考慮站點區(qū)位、建成時間、距離中心區(qū)遠(yuǎn)近、所屬線路等不同因素，篩選出10個典型社區(qū)型站點。各站點周邊各類用地面積占比如表2所示。

表2 天津市10個典型社區(qū)型地鐵站點周邊各類用地面積占比數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 協(xié)調(diào)性評價結(jié)果分析

3.1 協(xié)調(diào)性因子描述性統(tǒng)計

10個社區(qū)型站點各項指標(biāo)統(tǒng)計如表3所示。

表3 天津市10個社區(qū)型地鐵各站點協(xié)調(diào)性指標(biāo)描述性統(tǒng)計Tab.3 Descriptive statistics of coordination indexes for 10 community type metro stations in Tianjin

1) 設(shè)計維度的三個指標(biāo)數(shù)值越高，越能夠提升居民綠色出行的意愿。路網(wǎng)密度越高，步行尺度越適宜;道路交叉口數(shù)量越多，街道網(wǎng)絡(luò)中直達(dá)性和路徑可替代性越強。西康路站、幸福公園站、西北角站路網(wǎng)密度與道路交叉口數(shù)量均位于前三，翠阜新村站和北寧公園站為最少。社區(qū)環(huán)境宜居指數(shù)通過視覺與感受影響居民出行意愿，前三的站點分別是黑牛城道站、本溪路站和西康路站。

2) 密度維度。各站點人口密度與公共服務(wù)設(shè)施核密度差異化明顯：月牙河站、南樓站和黑牛城道站人口密度較高，西康路站、西北角站、南樓站設(shè)施核密度較高。這是因為站點臨近大型商圈、能夠提供數(shù)量種類更多的服務(wù)功能所致。60%的站點設(shè)施緊湊度超過了36%(站點300 m與500 m半徑區(qū)域的面積之比)，表明地鐵站點的建設(shè)對各類設(shè)施圍繞站點集聚有顯著影響。

3) 多樣性維度。站點間的設(shè)施種類多樣性與混合用地占比差異較大，大多數(shù)站點設(shè)施種類多樣性低于50%，混合用地占比低于5.5%，可采用不同服務(wù)功能混合布置的方式，以充分利用存量空間，既可提高混合用地比例，也提升了配置多樣性。土地利用多樣性指數(shù)與社區(qū)型站點周邊土地利用情況相似，故差異不大。

4) 目的地可達(dá)性維度。結(jié)合圖1的 500 m范圍內(nèi)的設(shè)施基本都可以在0～10 min的步行時間內(nèi)可達(dá)，設(shè)施步行可達(dá)性指數(shù)異質(zhì)性與設(shè)施核密度特征相似，可達(dá)性數(shù)值高的站點即西康路站、南樓站、西北角站等站皆具有位于商圈的特點，翠阜新村站、黑牛城道站、本溪路站相對較低。

圖1 站點步行可達(dá)范圍及設(shè)施可達(dá)性分布示意圖截圖

5) 交通換乘距離維度。設(shè)施到地鐵站點平均距離北寧公園站略高，表明距離站點較近的核心區(qū)尚未充分開發(fā)；公交站點數(shù)量，西北角站、幸福公園站和月牙河站較多，與其人口密度較高、人流客流較大緊密相關(guān)，公共交通換乘更加便捷；停車設(shè)施數(shù)量，西康路站最多，這是由于區(qū)域內(nèi)道路開放性較強，且由于商圈的存在對人流吸引力較強，產(chǎn)生了更高的停車需求所致。

6) 均衡性維度。設(shè)施區(qū)位熵指數(shù)表示站域空間各類設(shè)施供給水平的高低，月牙河站、南樓站和西康路站設(shè)施供給具有明顯優(yōu)勢，而剩余70%的站點均不及天津市中心城區(qū)平均水平。這表明地鐵站點的建設(shè)對設(shè)施配置集聚尚未產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用，城市空間結(jié)構(gòu)與地鐵站點的融合仍有較大提升空間。

3.2 評價結(jié)果分析

使用熵權(quán)法確定的各項指標(biāo)權(quán)顯示，公交站點數(shù)量和設(shè)施區(qū)位熵指數(shù)是影響站點協(xié)調(diào)性綜合評價最重要的兩個因素。對各站點進(jìn)行綜合評價，依據(jù)得分情況可將其分為較高、一般和較低共三級(見表4)。其中，80%的站點與其周邊服務(wù)設(shè)施布局的協(xié)調(diào)性低于0.6，可見地鐵站點與城市結(jié)構(gòu)的互嵌融合有待整體提升。

表4 站點綜合評價分級Tab.4 Site comprehensive evaluation classification

從各項指標(biāo)得分的分解情況看，增加公交站點數(shù)量，增強公共交通換乘的便利性是提升整體協(xié)調(diào)性的有效途徑，幸福公園站、月牙河站和西北角站得分位列前三，皆受益于周邊公交站點分布密集；設(shè)施核密度較高、混合用地比重較高、設(shè)施區(qū)位熵指數(shù)提高等亦有利于提升整體協(xié)調(diào)性，如西康路站、南樓站等。同時，協(xié)調(diào)性的提升并非單因素決定，而是密度、多樣性、便利性等多維度各因素互相影響，片區(qū)更新優(yōu)化時更應(yīng)注重整體統(tǒng)籌布局。

另外，不同站點應(yīng)依據(jù)站點自身具體情況具體解決，如幸福公園站、月牙河站和西北角站應(yīng)注重提升社區(qū)宜居環(huán)境指數(shù)；南樓站應(yīng)避免停車設(shè)施過多導(dǎo)致?lián)矶?；紅旗南路站混合用地比重、設(shè)施步行可達(dá)性指數(shù)及到地鐵站點距離均不占優(yōu)勢；黑牛城道站人口密度過高，社區(qū)環(huán)境宜居指數(shù)及設(shè)施區(qū)位熵指數(shù)有待提高；本溪路站、北寧公園站和翠阜新村站相對協(xié)調(diào)性最低，應(yīng)注重多方面因素的系統(tǒng)性布局，逐漸穩(wěn)步提升。

4 結(jié)語

綜上，公交站點數(shù)量與公共服務(wù)設(shè)施區(qū)位熵指數(shù)是影響協(xié)調(diào)性最顯著的指標(biāo)；各類公共服務(wù)設(shè)施在區(qū)域內(nèi)供給的均衡性仍是最基本的前提條件，10個典型的社會型地鐵站點中八成站點依據(jù)綜合評價得分低于0.6；整體協(xié)調(diào)性均有較大提升空間，但各站點差異化特征顯著。大力發(fā)展公共交通，增設(shè)公交站點，提升其與地鐵換乘便利性與TOD模式發(fā)展理念不謀而合。建議以公共服務(wù)均等化與TOD模式原則雙重理念驅(qū)動，促進(jìn)土地與功能的集約利用與共享，可從以下幾方面進(jìn)行優(yōu)化。

1) 促進(jìn)公共服務(wù)設(shè)施與站點影響區(qū)域?qū)蛹壔季?。城市軌道交通站點對周邊影響隨距離增加而減弱，核心區(qū)的公共服務(wù)效率會高于外圍輻射影響區(qū)，因此，將公共服務(wù)設(shè)施分級體系與站點影響圈層聯(lián)合，在核心區(qū)配置城市級或片區(qū)級等高等級公共服務(wù)設(shè)施，輻射影響區(qū)配建社區(qū)級服務(wù)設(shè)施。這有助于提高公共服務(wù)設(shè)施的使用效率和水平，以達(dá)到優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)的效果。

2) 倡導(dǎo)站點周邊用地與功能混合開發(fā)。土地利用功能的混合有利于在有限空間內(nèi)實現(xiàn)更高強度、更多元的開發(fā)服務(wù)。在TOD模式更新單元，充分利用臨街商鋪和地鐵上蓋空間，進(jìn)行多功能改造，依托一體化開發(fā)模式，打造高混合的垂直空間，為服務(wù)設(shè)施布局的多樣和均衡提供實施可能性。

3) 因地制宜優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。打造“窄街區(qū)、密路網(wǎng)”的優(yōu)良步行環(huán)境，在城市中心區(qū)限制停車位數(shù)量，以提高居民步行出行意愿；增強設(shè)施步行的可達(dá)性，充分發(fā)揮交通區(qū)位優(yōu)勢，使地鐵站點與周邊服務(wù)設(shè)施形成互促共進(jìn)的良性循環(huán)，有機融合地鐵與城市空間結(jié)構(gòu)，以提升區(qū)域活力。