基于改進(jìn)節(jié)點(diǎn)-場所模型的軌道交通TOD評估

張志健　高順祥　陳越　肖中圣　許奇

【摘要】TOD（Transit-oriented development）是促進(jìn)城市與軌道交通高質(zhì)量發(fā)展的有效路徑，軌道交通與城市的協(xié)調(diào)程度是影響TOD實施效果的重要因素。已有研究利用經(jīng)典的節(jié)點(diǎn)-場所模型（Node-Place Model， NP）對軌道交通站點(diǎn)及周邊用地開發(fā)建設(shè)情況以及交通和土地利用的協(xié)調(diào)程度進(jìn)行評估，然而未能充分考慮客流與交通、土地利用的互動機(jī)制。因此本文基于NP模型，加入客流作為第三維度，提出節(jié)點(diǎn)-場所-客流模型（Node-Place-Ridership Model， NPR），以廈門市為例，利用多源時空大數(shù)據(jù)定量化評估各軌道交通站點(diǎn)三維度的發(fā)展水平和協(xié)調(diào)程度。結(jié)果顯示，一號線場所價值較高，二號線節(jié)點(diǎn)價值較高，三號線的協(xié)調(diào)程度較好。相較于NP模型，NPR模型可以實現(xiàn)更精細(xì)、更全面的車站分類。相關(guān)研究結(jié)論可為促進(jìn)軌道交通與城市的融合發(fā)展，實現(xiàn)客流增長的高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)提供理論支撐。

【關(guān)鍵詞】TOD;節(jié)點(diǎn)-場所模型;軌道交通;土地利用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.14.026

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(jìn)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(jì)已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，軌道交通站點(diǎn)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(diǎn)具有運(yùn)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(zhǔn)則對不同站點(diǎn)進(jìn)行量化評估[4]，但僅依靠該方法無法體現(xiàn)站點(diǎn)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(diǎn)地區(qū)的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)-場所模型，仍是以對指標(biāo)的補(bǔ)充和細(xì)化為主[6～10]。另一方面，節(jié)點(diǎn)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(jī)制。軌道站點(diǎn)通過提升所在地區(qū)的交通容量和可達(dá)性，能夠吸引商業(yè)、辦公等竟租能力強(qiáng)的活動在其周邊集聚，促使用地的原有性質(zhì)和開發(fā)強(qiáng)度發(fā)生改變，而站點(diǎn)地區(qū)功能的強(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)-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(diǎn)-客流模型，分別針對工作日于休息日不同的客流特點(diǎn)從三維度對站點(diǎn)的發(fā)展水平和協(xié)調(diào)程度進(jìn)行量化評估，并依據(jù)車站聚類結(jié)果，為不同類型站點(diǎn)提供針對性的發(fā)展建議，促進(jìn)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(yùn)營，至今已開通3條線路，里程達(dá)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。

本文運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)站量數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，主要來自與電子地圖運(yùn)營商、公開數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)源，詳細(xì)數(shù)據(jù)描述見下表1-1。

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(diǎn)地區(qū)節(jié)點(diǎn)價值和場所價值，將站點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)節(jié)點(diǎn)與場所價值均處于最高水平，站點(diǎn)周邊開發(fā)趨近飽和狀態(tài)，“均衡”表示站點(diǎn)節(jié)點(diǎn)與場所價值適中，各種指標(biāo)協(xié)調(diào)較好，“依賴”類站點(diǎn)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(diǎn)”，表示站點(diǎn)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(diǎn)城市開發(fā)強(qiáng)于交通節(jié)點(diǎn)功能，需要加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

借助NP模型能夠分析軌道站點(diǎn)地區(qū)的發(fā)展短板，指明站點(diǎn)地區(qū)未來的發(fā)展方向，其分析出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)為站點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)更精細(xì)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(biāo)計算

由于本文的指標(biāo)體系涉及多層次、多類型指標(biāo)的聚合，因此不同指標(biāo)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(biāo)，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(biāo)的權(quán)重，計算模型如公式2-2、2-3所示：

3、結(jié)果

3.1指標(biāo)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(biāo)的不同權(quán)重，得到結(jié)果如表3-1所示。

其中一些本文選取的典型指標(biāo)空間分布如下圖3-1所示，其中（a）圖表示節(jié)點(diǎn)指標(biāo)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(biāo)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(diǎn)間的區(qū)別，該指標(biāo)以容積率梯度反映站點(diǎn)周邊開發(fā)緊湊度，其兩級效應(yīng)明顯，部分站點(diǎn)緊湊度可達(dá)9～21而最低等級站點(diǎn)只有0～0.5。

匯集上述指標(biāo)后可得廈門市各站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價值分布如圖3-2所示，廈門島內(nèi)中心區(qū)域站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價值最高，外部站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價值則隨距市中心的距離衰減。換乘站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價值在同區(qū)位站點(diǎn)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。

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(diǎn)，島外僅集美區(qū)與海滄區(qū)部分站點(diǎn)場所價值較高。這是由于場所價值的各項指標(biāo)如高效聚集、用地開發(fā)等均高度依賴于站點(diǎn)周邊的開發(fā)水平，因此在已開發(fā)完善區(qū)域的站點(diǎn)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。

相較于場所和節(jié)點(diǎn)指標(biāo)，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(diǎn)存在明顯不同。如圖3-4所示，客流量大的站點(diǎn)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(diǎn)，如塘邊站位于島內(nèi)中部，以休閑娛樂為主，其休息日進(jìn)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(jìn)站量顯著高于休息日。

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(diǎn)依據(jù)NP及NPR（工作日）、NPR（休息日）指標(biāo)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(diǎn)間。平衡站點(diǎn)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(diǎn)與場所價值;依賴站點(diǎn)節(jié)點(diǎn)、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(diǎn)同時擁有高節(jié)點(diǎn)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。

此外另有3類不均衡站點(diǎn)，不均衡節(jié)點(diǎn)站點(diǎn)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(diǎn)價值大小分為兩類，高節(jié)點(diǎn)站點(diǎn)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(diǎn)站點(diǎn)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(biāo)，導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)、場所價值相近的站點(diǎn)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(diǎn)，盡管節(jié)點(diǎn)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(diǎn)）類站點(diǎn)轉(zhuǎn)化為平衡&;中低客流類站點(diǎn)，這類站點(diǎn)的穩(wěn)定客流彌補(bǔ)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(diǎn)與依賴類而在NPR（工作日）中均變?yōu)椴痪夤?jié)點(diǎn)&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(diǎn)。

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

3.3改進(jìn)方向

結(jié)合NPR模型的不同分類，提出針對各類站點(diǎn)的差異化TOD開發(fā)策略：①依賴&低客流類：這些站點(diǎn)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(diǎn)各項指標(biāo)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(diǎn)位于城市核心區(qū)，各項指標(biāo)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(diǎn)位于城市中心區(qū)，其節(jié)點(diǎn)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(diǎn)&低客流：該類站點(diǎn)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(diǎn)開發(fā)目標(biāo)，適當(dāng)建設(shè)位于郊區(qū)的多樣功能節(jié)點(diǎn)。

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(diǎn)&低客流類，說明其用地開發(fā)滯后于交通建設(shè)，建議進(jìn)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(jìn)行高混合度開發(fā)，增加線路平峰及雙向客流。

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(diǎn)。呂厝站為1號線2號線換乘站點(diǎn)，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(qiáng)站點(diǎn)域周邊聯(lián)系，向外疏解站點(diǎn)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(diǎn)議題，對其進(jìn)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(biāo)，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(diǎn)進(jìn)行分類評價。研究結(jié)果顯示，引入差異化的客流指標(biāo)后NPR模型通過融合三種評價指標(biāo)修正場所或節(jié)點(diǎn)價值單一指標(biāo)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(xì)、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(rèn)識站點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)開發(fā)特點(diǎn)，進(jìn)一步探究站點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)，僅以站點(diǎn)間差異相對劃分站點(diǎn)，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(diǎn)。

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