軌道交通對(duì)不同區(qū)段土地利用影響差異研究
——以武漢軌道交通2號(hào)線為例

鐘奕純 ， 馮 健 ， 何曉蓉

(1.北京大學(xué) 深圳研究生院，廣東 深圳 518055；2.北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871；3.武漢理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430070)

軌道交通對(duì)不同區(qū)段土地利用影響差異研究
——以武漢軌道交通2號(hào)線為例

鐘奕純1,2， 馮 健2， 何曉蓉3

(1.北京大學(xué) 深圳研究生院，廣東 深圳 518055；2.北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871；3.武漢理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430070)

已有文獻(xiàn)中有關(guān)軌道交通對(duì)土地利用的影響研究側(cè)重于分析軌道交通對(duì)土地利用產(chǎn)生何種影響，卻忽視了這些影響在不同區(qū)段存在差異。以武漢市地鐵2號(hào)線為例，按照武漢市道路環(huán)線范圍將地鐵2號(hào)線分為內(nèi)環(huán)以內(nèi)、內(nèi)二環(huán)之間、二三環(huán)之間、三環(huán)以外4個(gè)區(qū)段，采用GIS空間分析方法從時(shí)間尺度和空間尺度分析軌道交通對(duì)不同區(qū)段土地利用影響的差異性。其中，時(shí)間尺度的分析從土地利用面積變化、程度變化和變化的空間差異三方面展開；空間尺度的分析從土地利用功能、結(jié)構(gòu)和形態(tài)三方面展開。研究結(jié)果表明:軌道交通對(duì)不同區(qū)段的土地利用影響存在差異，表現(xiàn)為對(duì)城市外圍地區(qū)土地利用的影響大于城市中心地區(qū)。分析其原因在于軌道交通對(duì)城市外圍地區(qū)區(qū)位條件的改善作用明顯，吸引商業(yè)、住宅等用地的集中導(dǎo)致其土地利用變化較大，而城市中心地區(qū)則相反。

軌道交通；土地利用；空間差異；武漢市

0 引言

軌道交通以其容量大、速度快、安全準(zhǔn)時(shí)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)逐漸確立了在我國(guó)未來大城市交通中的主導(dǎo)地位。但作為大型固定資產(chǎn)，軌道交通對(duì)土地這一不可再生資源具有巨大影響，并與城市土地利用的演變有著相互促進(jìn)、相互制約的作用。一方面，軌道交通的完善提高了城市交通的可達(dá)性，為城市發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，吸引商業(yè)、居住用地等的集中，從而導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)的變化;另一方面，這一土地利用演變也是交通需求產(chǎn)生的根源，進(jìn)一步要求軌道交通的發(fā)展。我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)尚處于初步發(fā)展階段，交通規(guī)劃與土地利用規(guī)劃在規(guī)劃建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理上存在脫節(jié)現(xiàn)象。因此，實(shí)現(xiàn)軌道交通與沿線土地利用的協(xié)調(diào)發(fā)展成為當(dāng)前亟待解決的問題。

國(guó)外對(duì)軌道交通與土地利用兩者關(guān)系的研究建立在區(qū)位理論的基礎(chǔ)之上，并運(yùn)用不同的模型方法來研究，側(cè)重于軌道交通對(duì)土地價(jià)值影響的分析。例如，英國(guó)土地政策研究中心跟蹤調(diào)查倫敦地鐵沿線的土地價(jià)值，研究結(jié)果表明，項(xiàng)目總投資35億英鎊，給周邊土地帶來的增值效益達(dá)到13億英鎊[1]。紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)公共交通運(yùn)管課題組研究軌道交通系統(tǒng)如何引起土地價(jià)值的改變，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得出地鐵系統(tǒng)與沿線地價(jià)上漲高度相關(guān)的結(jié)論[2]。R.Cervero在20世紀(jì) 90 年代就用多元回歸法研究了軌道交通對(duì)聯(lián)合開發(fā)的寫字(辦公)樓房地產(chǎn)的影響，提出地鐵車站周圍土地增值是因?yàn)榭蛇_(dá)性的提高[3]，后來，他和合作者又應(yīng)用特征價(jià)格法研究輕軌站點(diǎn)周邊的商業(yè)地價(jià)，進(jìn)一步表明輕軌導(dǎo)致站點(diǎn)周邊的商業(yè)地價(jià)提高[4]。另外一些學(xué)者的研究也大都基于特征價(jià)格模型，如D.B.Hess等采用特征價(jià)格模型研究到輕軌站點(diǎn)的距離對(duì)居民住地土地價(jià)值的影響等[5]。國(guó)內(nèi)對(duì)軌道交通與土地利用關(guān)系的研究可分為定性和定量研究?jī)纱蠓矫?。定性研究?cè)重于從宏觀角度闡述軌道交通對(duì)土地利用的影響機(jī)制，并闡明了軌道交通會(huì)增強(qiáng)沿線的土地利用強(qiáng)度、改變土地利用性質(zhì)、影響周邊土地價(jià)值等，在此基礎(chǔ)上提出軌道交通與土地利用應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)土地集約化利用[6-10]。定量研究則是量化分析軌道交通對(duì)沿線住宅價(jià)格的影響以及土地利用對(duì)軌道交通客流量的影響[11-14]，或是對(duì)軌道交通系統(tǒng)和土地利用系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行測(cè)算[15]。

現(xiàn)有研究圍繞軌道交通對(duì)土地利用存在何種影響而展開，卻忽視了軌道交通對(duì)土地利用的影響在不同地段存在差異。基于此，本研究以武漢市軌道交通2號(hào)線為研究對(duì)象，從土地利用的時(shí)間變化和空間變化兩個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，旨在探索軌道交通建設(shè)對(duì)沿線土地利用的影響在城市不同區(qū)段存在何種差異，以期為軌道交通沿線不同區(qū)段的土地利用合理規(guī)劃與布局提供依據(jù)。

1 研究區(qū)、研究思路與方法

1.1 研究區(qū)概況

武漢市軌道交通2 號(hào)線作為我國(guó)第一條跨越長(zhǎng)江的地鐵線路，把武漢市江北核心經(jīng)濟(jì)圈和江南核心經(jīng)濟(jì)圈有效地連接起來。本研究所選2號(hào)線一期工程全長(zhǎng)27.7 km，設(shè)站21座。承擔(dān)著約 50%的公交過江交通客運(yùn)量，在很大程度上緩解了普通公交過江交通客流偏大的壓力[16]。目前武漢市主城基本形成了“區(qū)片組團(tuán)式”布局結(jié)構(gòu)，軌道交通 2 號(hào)線由北向南依次經(jīng)過常青組團(tuán)—王家墩CBD—江北核心區(qū)—江南核心區(qū)—中南片區(qū)—東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)[17](圖1)。本研究從以上各組團(tuán)中分別選取1個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行研究，其中，常青組團(tuán)以居住功能為主；王家墩CBD主要為居住、商業(yè)用地；江北核心區(qū)主要為武漢市老城區(qū)，用地結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人口密度高得反常[18]；東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)高校云集，是教育科研機(jī)構(gòu)集中之地?？傊?，2號(hào)線貫穿武漢中心城區(qū)，串起武漢市的居住、商務(wù)、科研教育、高新技術(shù)等各類型功能組團(tuán)，引導(dǎo)居住空間向常青組團(tuán)和東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)發(fā)展，既可滿足目前客流需求，又能引導(dǎo)遠(yuǎn)期城市發(fā)展。

圖1 地鐵2號(hào)線與城市各功能組團(tuán)的關(guān)系Fig.1 The relationship between the No.2 Rail Transit Line and the city’s various functional groups

1.2 研究思路

根據(jù)武漢市環(huán)線范圍將地鐵2號(hào)線路分為三環(huán)以外、二三環(huán)之間、內(nèi)二環(huán)之間、內(nèi)環(huán)以內(nèi)4個(gè)區(qū)段。采用GIS空間分析方法，對(duì)這4個(gè)區(qū)段時(shí)間尺度上的土地利用變化進(jìn)行對(duì)比分析；再對(duì)這4個(gè)區(qū)段空間尺度上的土地利用變化進(jìn)行對(duì)比分析。其中，時(shí)間尺度的分析以線路為單位展開，選取地鐵開工前(2006年)和建成后(2013年)2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，空間范圍為地鐵沿線2 000 m范圍內(nèi)的區(qū)域。從土地利用面積變化差異、程度變化差異和變化空間差異三方面來分析軌道交通對(duì)不同區(qū)段土地利用時(shí)間變化的影響差異?？臻g尺度的分析以站點(diǎn)為單位展開，選取的時(shí)間為2015年，空間范圍為站點(diǎn)周邊0～100，100～200，200～500 m的3個(gè)影響范圍內(nèi)的區(qū)域。從土地利用功能、結(jié)構(gòu)和形態(tài)三方面來分析軌道交通對(duì)不同區(qū)段土地利用空間變化的影響差異。

1.3 線路周邊土地利用演變分析方法

1.3.1 土地利用面積變化差異。單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度可反映研究區(qū)內(nèi)某用地類型在某時(shí)間段內(nèi)的面積變化速率，其表達(dá)式為：

(1)

式中：K為研究區(qū)域研究期內(nèi)某一土地利用類型的動(dòng)態(tài)度；Ab，Ae分別為研究期初與研究期末某一土地利用類型的面積；tb-te為時(shí)間間隔。

1.3.2 土地利用程度變化差異。根據(jù)已有文獻(xiàn)中的土地利用程度定量模型[19]，結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況對(duì)模型進(jìn)行修正，得到各土地利用類型的分級(jí)指數(shù)：林地和水域?yàn)?；草地和耕地為3；建設(shè)用地為4。用土地利用程度綜合指數(shù)I、土地利用程度變化量ΔI和土地利用程度變化率Rc來研究土地利用程度高低及其變化[20]。其表達(dá)式為：

(2)

(3)

(4)

式中：Li為研究區(qū)域內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)，Li=1，2，3，4；Pi為研究區(qū)域內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)面積百分比；Pix(Piy)為某區(qū)域x(y)時(shí)間第i級(jí)土地利用程度面積百分比。若ΔI>0或Rc>0，則該區(qū)域土地利用處于發(fā)展期，否則處于調(diào)整期。

1.3.3 土地利用變化空間差異。本研究主要研究軌道交通對(duì)土地利用的影響在不同區(qū)段呈現(xiàn)出何種差異，利用土地利用類型相對(duì)變化率能較好地描述這種區(qū)域差異。其表達(dá)式為：

(5)

式中：Rr為單一土地利用類型相對(duì)變化率；Ab，Ae分別為局部區(qū)域某一土地利用類型研究期初與研究期末的面積；Tb，Te分別代表全區(qū)域該土地利用類型研究期初與研究期末的面積。若Rr=1，則表明該區(qū)域該種土地利用類型的變化與全區(qū)域變化一致；若Rr>1，則較全區(qū)域大；若Rr<1，則較全區(qū)域小。

1.4 站點(diǎn)周邊土地利用特征分析方法

1.4.1 土地利用功能。根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)中的結(jié)構(gòu)功能原理，生態(tài)學(xué)對(duì)象在景觀生態(tài)元素間是異質(zhì)分布的，景觀生態(tài)元素的大小、形狀、數(shù)目、類型和結(jié)構(gòu)是反復(fù)變化的，其空間分布由景觀結(jié)構(gòu)所決定[21]。軌道交通站點(diǎn)影響范圍內(nèi)的地區(qū)也可視作一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，站點(diǎn)的用地功能決定了其土地利用結(jié)構(gòu)。因此，通過分析各站點(diǎn)不同性質(zhì)用地的面積比例，明確各站點(diǎn)的用地功能，能為后來的土地利用結(jié)構(gòu)和利用形態(tài)的分析提供依據(jù)。

1.4.2 土地利用結(jié)構(gòu)。用信息熵來反映城市土地利用結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多樣性[22]。信息熵H的高低可以反映城市土地利用的均衡程度，熵值越高，表明不同職能的土地利用類型數(shù)越多，各職能類型的面積相差越小，土地分布越均衡[23-24]。信息熵的計(jì)算公式為：

(6)

(7)

式中：H為城市土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)信息熵；Pi為各土地利用類型面積占城市土地總面積的比例；Ai為第i種土地利用類型面積。

用均衡度反映城市土地利用的均質(zhì)性。在實(shí)際應(yīng)用中，由于不同城市或同一城市不同發(fā)展階段可能有不同的土地職能數(shù)，土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵往往缺乏可比性，由此需引入均衡度的概念[22]?；谛畔㈧毓剑x城市土地利用構(gòu)成的均衡度為：

(8)

式中：J為城市土地利用結(jié)構(gòu)均衡度指數(shù)，其值越大表明城市土地利用的均質(zhì)性越強(qiáng)。

1.4.3 土地利用形態(tài)。用半徑維數(shù)反映該用地類型的向心聚集程度，半徑維數(shù)越大，表明該類型土地的向心聚集程度越強(qiáng)，即越集中在軌道交通站點(diǎn)附近；反之，則該類型土地的空間布局越偏向站點(diǎn)外圍，距離站點(diǎn)越遠(yuǎn)。其計(jì)算公式為：

(9)

式中：r為半徑；S(r)是半徑為r的圓中某用地類型的面積；η為常數(shù)；D為半徑維數(shù)。

用邊界維數(shù)反映各用地類型邊界作為分形線的復(fù)雜曲折程度，邊界維數(shù)越大，各用地類型邊界線的非線性越強(qiáng)，形態(tài)越復(fù)雜?？筛鶕?jù)面積-周長(zhǎng)關(guān)系來計(jì)算邊界維數(shù)，公式為：

(10)

式中：P與A分別為某用地類型斑塊的周長(zhǎng)和面積；φ為常數(shù)；D為邊界維數(shù)。

2 不同區(qū)段土地利用的時(shí)間變化差異

從谷歌地球獲取武漢市軌道交通2號(hào)線開工前(2006年)和通車后(2013年)分辨率為5 m的兩期遙感影像，使用Ecognition軟件對(duì)其進(jìn)行土地利用分類，并通過ArcGIS掩膜提取地鐵2 000 m影響范圍內(nèi)的土地利用信息。之后再用ArcGIS對(duì)照遙感影像圖進(jìn)行人工判別，修改明顯分類錯(cuò)誤的分類單元，保證分類精度均在80%以上，分類結(jié)果見圖2。

圖2 武漢市軌道交通2號(hào)線沿線土地利用類型Fig.2 The types of the land use along the No.2 Rail Transit Line in Wuhan City

2.1 土地利用面積變化差異

統(tǒng)計(jì)2006與2013年各土地利用類型的面積變化量，并利用式(1)計(jì)算單一土地利用動(dòng)態(tài)度，以此來反映土地利用面積變化差異，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 軌道交通2號(hào)線沿線不同區(qū)段 土地利用面積變化情況的單一土地利用動(dòng)態(tài)度Tab.1 The change of land use area in different sections along the No.2 Rail Transit Line(single land use dynamic degree)

由表1可知，2006—2013年間軌道交通2號(hào)線沿線的各類型用地都發(fā)生了一定程度的變化，但位于不同環(huán)線內(nèi)的土地利用類型變化情況不同。整體而言，三環(huán)以外的區(qū)域土地利用動(dòng)態(tài)度最高，林地、水域的動(dòng)態(tài)度均高于其他區(qū)段，其中林地的動(dòng)態(tài)度更是高達(dá)13.927%；二三環(huán)之間的區(qū)域土地利用動(dòng)態(tài)度僅次于三環(huán)以外區(qū)域，其草地和耕地的動(dòng)態(tài)度也高于其他區(qū)段。這說明軌道交通的建設(shè)對(duì)遠(yuǎn)離城市中心地區(qū)的土地利用面積變化的影響較大。因?yàn)檐壍澜煌ńㄔO(shè)之前內(nèi)環(huán)以內(nèi)、內(nèi)二環(huán)之間的中心城區(qū)已具備較為良好的區(qū)位條件，道路通達(dá)度較高，多年來吸引了較多人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的集中，已形成了功能較為齊全的用地結(jié)構(gòu)，軌道交通的建設(shè)對(duì)其區(qū)位條件的改善作用不明顯。而二環(huán)以外(二三環(huán)之間、三環(huán)以外)區(qū)域距城市中心較遠(yuǎn)，交通可達(dá)性低，區(qū)域發(fā)展的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，區(qū)位條件較差。軌道交通的建設(shè)提高了該區(qū)域的可達(dá)性，極大地改善了其區(qū)位條件，引導(dǎo)人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)向這些區(qū)域的遷移和流動(dòng)，因此,土地利用的面積變化較大。

2.2 土地利用程度變化差異

通過土地利用程度定量分析模型，即式(2)～(4)計(jì)算得到軌道交通2號(hào)線沿線不同環(huán)線范圍內(nèi)的土地利用程度變化量和變化率(表2)。

表2 軌道交通2號(hào)線 沿線不同區(qū)段土地利用程度變化情況Tab.2 The change of land use degree in different sections along the No.2 Rail Transit Line

由表2可知，三環(huán)以外的土地利用程度變化量高達(dá)19.083，土地利用程度變化率高達(dá)0.054，兩者均明顯高于其他環(huán)線范圍，而二三環(huán)之間的區(qū)域土地利用程度變化最小。主要是因?yàn)橥恋乩贸潭鹊淖兓c研究期初的土地利用結(jié)構(gòu)和土地利用程度有較大關(guān)系，建設(shè)用地的利用程度分級(jí)指數(shù)最高，結(jié)合實(shí)際情況可判斷各區(qū)域土地利用程度的增加主要是由于其他用地類型向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化。而整個(gè)研究區(qū)內(nèi)的非建設(shè)用地(耕地、林地、草地、水域)都有向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化的可能。但耕地主要存在于三環(huán)以外的區(qū)域，而流經(jīng)內(nèi)環(huán)以內(nèi)區(qū)域的長(zhǎng)江在研究區(qū)域中所占面積較大，導(dǎo)致水域主要存在于內(nèi)環(huán)以內(nèi)的區(qū)域。因此，三環(huán)以外區(qū)域主要是耕地、林地、草地和水域這四類用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化；內(nèi)環(huán)以內(nèi)和內(nèi)二環(huán)之間區(qū)域主要是林地、草地和水域這三類用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化；而二三環(huán)之間的區(qū)域耕地和水域所占比例極小，因此向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化的面積也較小，主要為林地和草地這兩類用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化，這就導(dǎo)致了各環(huán)線內(nèi)的土地利用程度變化量和變化率的高低順序依次為：三環(huán)以外>內(nèi)環(huán)以內(nèi)>內(nèi)二環(huán)之間>二三環(huán)之間。

2.3 土地利用變化空間差異

通過式(5)計(jì)算得到不同環(huán)線的土地利用類型相對(duì)變化率Rr，即局部各土地利用面積變化與全域的比較，Rr>1則變化比全區(qū)域大，Rr<1則變化比全區(qū)域小。計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 軌道交通2號(hào)線 沿線不同區(qū)段土地利用類型相對(duì)變化率Tab.3 The relative change rate of land use type in different sections along the No.2 Rail Transit Line

由表3可知，三環(huán)以外的土地利用類型相對(duì)變化率最高，除耕地以外，其他四類用地的相對(duì)變化率均大于1，說明三環(huán)以外這四類用地的變化均高于2號(hào)線全域水平，其中水域的相對(duì)變化率更是高達(dá)7.816。二三環(huán)之間區(qū)域的草地和耕地高于全域水平，其中草地面積變化也較為突出，其相對(duì)變化率高達(dá)6.970。內(nèi)二環(huán)之間和內(nèi)環(huán)以內(nèi)區(qū)域的土地利用面積變化則不突出，均與全域水平較為接近。這也驗(yàn)證了前面的結(jié)論，即軌道交通建設(shè)對(duì)遠(yuǎn)離城市中心的二三環(huán)之間和三環(huán)以外區(qū)域的土地利用影響較大。

3 不同區(qū)段土地利用的空間變化差異

依照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》，可將城市建設(shè)用地劃分為居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地、交通設(shè)施用地、公用設(shè)施用地和綠地八大類(后文均用簡(jiǎn)稱)。通過對(duì)站點(diǎn)周圍500 m半徑內(nèi)的土地使用情況進(jìn)行實(shí)地考察，決定增設(shè)“水域”和“其他”2個(gè)類別，“其他”類別主要指正在施工建設(shè)的用地。從谷歌地球獲取武漢市2015年(現(xiàn)狀)分辨率為1 m的遙感影像，選取常青花園、漢口火車站、循禮門、洪山廣場(chǎng)、光谷廣場(chǎng)5個(gè)站點(diǎn)，使用ArcGIS軟件，通過矢量化的方法，提取以站點(diǎn)出入口為圓心、500 m為半徑的緩沖區(qū)融合之后的區(qū)域內(nèi)的土地利用信息。其中每一地塊的用地性質(zhì)主要是通過2015年3—4月的實(shí)地調(diào)查并參照武漢市三維電子地圖獲得(圖3)。

3.1 土地利用功能

尋找各站點(diǎn)所占比例較大的幾類用地，以明確該站點(diǎn)的主要功能；再對(duì)各站點(diǎn)周邊不同半徑范圍內(nèi)的用地功能構(gòu)成進(jìn)行對(duì)比分析，尋找其與距站點(diǎn)距離的關(guān)系。主要分析居住、交通、商服和公管用地這四類比較能反映站點(diǎn)功能的用地(表4)。

1)不同站點(diǎn)的用地結(jié)構(gòu)分析。由表4及圖4可知，常青花園站主要提供居住功能，其居住用地占36.74%，其次為與居住區(qū)配套的商服功能；漢口火車站的交通用地占比高達(dá)45.89%，與漢口火車站作為交通樞紐的現(xiàn)實(shí)情況相符合；循禮門的商服、居住和交通用地所占比例相當(dāng)，分別為23.42%，27.64%，22.22%，說明其用地較為復(fù)雜，各類型用地比較平衡；洪山廣場(chǎng)主要提供居住、商服和公共管理與公共服務(wù)的功能，所占比例分別為31.41%，19.19%，18.82%。光谷廣場(chǎng)的商服、居住與交通用地也較為平衡，所占比例分別為22.58%，35.32%，15.15%，各類功能較為齊全。

2)不同用地性質(zhì)的空間分布分析。距站點(diǎn)不同距離的區(qū)域用地構(gòu)成也存在一定的差異。居住用地從內(nèi)而外所占比例遞增；商服用地200 m范圍內(nèi)的比例高于其他范圍；交通用地各范圍內(nèi)所占比例相當(dāng)，相對(duì)而言也存在距離站點(diǎn)越近交通用地所占比例越大的趨勢(shì)；公管用地則遠(yuǎn)離軌道交通站點(diǎn)。

圖3 典型站點(diǎn)周邊土地利用類型Fig.3 The land use type of typical station

圖4 各站點(diǎn)用地功能構(gòu)成Fig.4 The functional composition in each station 表4 典型站點(diǎn)周邊用地功能構(gòu)成

3.2 土地利用結(jié)構(gòu)

通過式(6)～(8)的計(jì)算得到各站點(diǎn)周邊的土地利用結(jié)構(gòu)信息，即不同半徑范圍內(nèi)的土地利用信息熵和均衡度，計(jì)算結(jié)果見表5。

1)同一半徑不同站點(diǎn)的對(duì)比。表5發(fā)現(xiàn)，100和 200 m范圍內(nèi)的趨勢(shì)接近，即各站點(diǎn)的信息熵和均衡度大小排序?yàn)椋撼Ｇ嗷▓@>循禮門>光谷廣場(chǎng)>洪山廣場(chǎng)>漢口火車站。常青花園指標(biāo)值最高，其他站點(diǎn)指標(biāo)值較為接近。200～500 m范圍內(nèi)常青花園站的信息熵和均衡度驟降，成為5個(gè)站點(diǎn)中的最低，其他站點(diǎn)的指標(biāo)值均相當(dāng)。說明三環(huán)以外站點(diǎn)200 m范圍內(nèi)的信息熵和均衡度都較高，土地利用類型數(shù)目較多，土地利用結(jié)構(gòu)均質(zhì)性較強(qiáng)。而200 ～500 m范圍內(nèi)的區(qū)域則仍處于發(fā)展期，各類型用地的面積差別較大，不少地塊仍處于在建或待建狀態(tài)，呈現(xiàn)出從站點(diǎn)由外而內(nèi)信息熵、均衡度增加、土地利用結(jié)構(gòu)逐漸完善的趨勢(shì)。三環(huán)以內(nèi)的站點(diǎn)的結(jié)果值均較高，說明這些站點(diǎn)的土地利用結(jié)構(gòu)已發(fā)展得較為完善，均質(zhì)性較強(qiáng)。

2)同一站點(diǎn)不同半徑的對(duì)比。這5個(gè)站點(diǎn)不同半徑的信息熵和均衡度變化趨勢(shì)接近，因此，只列出了信息熵的對(duì)比圖(圖5)。由表5和圖5可以發(fā)現(xiàn)，各站點(diǎn)大致呈現(xiàn)出信息熵和均衡度從站點(diǎn)由內(nèi)而外升高的趨勢(shì)，僅常青花園站500 m范圍內(nèi)不同，光谷廣場(chǎng)也接近這一趨勢(shì)?；灸軌蛘f明距站點(diǎn)距離越遠(yuǎn)，不同職能的土地利用類型數(shù)越多，各類用地面積差別逐漸減小，土地利用結(jié)構(gòu)的均質(zhì)性越強(qiáng)。

圖5 不同站點(diǎn)的土地利用結(jié)構(gòu)Fig.5 The structure of land use in different station

3.3 土地利用形態(tài)

通過式(9)～(10)計(jì)算得到各站點(diǎn)周邊土地利用的形態(tài)信息，即半徑維數(shù)和邊界維數(shù)。工業(yè)和物流倉(cāng)儲(chǔ)用地等并非每個(gè)站點(diǎn)都有。能反映站點(diǎn)功能的主要是公管、交通、居住和商服用地，因此，土地利用形態(tài)的分析僅針對(duì)這四類用地進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果見表6。

1)同一站點(diǎn)不同用地性質(zhì)的對(duì)比。① 半徑維數(shù)。除循禮門以外，其他4個(gè)站點(diǎn)的趨勢(shì)較為接近，即大小排序?yàn)椋壕幼?公管>交通>商服，反映了不同用地向心集聚程度的大小順序。循禮門站點(diǎn)違背這一規(guī)律之處主要是居住用地的半徑維數(shù)極低，表明循禮門站的居住用地向站點(diǎn)集中的趨勢(shì)不明顯，主要因?yàn)檠Y門站主要提供商服、交通等功能，相對(duì)而言，其所提供的居住功能弱于其他功能。② 邊界維數(shù)。各站點(diǎn)趨勢(shì)較為一致，即大小排序?yàn)椋航煌?居住>商服>公管。說明各站點(diǎn)各類用地的邊界復(fù)雜曲折程度相當(dāng)，其中又尤以交通設(shè)施用地的形態(tài)最為復(fù)雜，居住用地次之。

表6 典型站點(diǎn)周邊土地利用形態(tài)Tab.6 The form of land use in typical station

2)同一用地性質(zhì)不同站點(diǎn)的對(duì)比。① 半徑維數(shù)：居住用地半徑維數(shù)均在3以上(除循禮門)，表明其向心集聚程度較高；商服用地，常青花園的半徑維數(shù)最低，其他站點(diǎn)較為接近，因?yàn)槌Ｇ嗷▓@主要提供居住功能，大型商場(chǎng)較少，商服用地分散布局在各居住區(qū)，所以不存在向站點(diǎn)靠攏的趨勢(shì)。綜上，各站點(diǎn)居住用地的半徑維數(shù)較大，向站點(diǎn)集中的規(guī)律明顯；商服用地的半徑維數(shù)隨著距離城市中心的距離增加而減小，即城市中心地區(qū)的商服用地向站點(diǎn)集中的趨勢(shì)明顯，城市外圍地區(qū)的該種趨勢(shì)尚不明顯。② 邊界維數(shù)：居住用地，常青花園和循禮門的居住用地形態(tài)較為規(guī)則；公管用地，除常青花園以外的站點(diǎn)其邊界復(fù)雜曲折程度均較高；交通用地，各站點(diǎn)的邊界維數(shù)均在0.8以上，交通設(shè)施較為完善，道路交錯(cuò)縱橫，形態(tài)較為復(fù)雜；商服用地，各站點(diǎn)較為接近，其中光谷廣場(chǎng)的形態(tài)最為復(fù)雜。

綜上所述,離城市中心越遠(yuǎn)，其居住和公管用地的邊界維數(shù)越低，形態(tài)越規(guī)則；各站點(diǎn)的交通和商服用地的邊界曲折復(fù)雜程度相當(dāng)，且交通用地邊界形態(tài)均較為復(fù)雜。大致呈現(xiàn)出離城市中心越遠(yuǎn)居住和公管用地的形態(tài)越規(guī)則的規(guī)律。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

武漢軌道交通2號(hào)線對(duì)沿線土地利用的影響具體表現(xiàn)為：① 二、三環(huán)之間及三環(huán)以外區(qū)域的土地利用變化面積高于其他區(qū)段，土地利用類型相對(duì)變化率均高于全域水平。② 三環(huán)以外的站點(diǎn)信息熵和均衡度從站點(diǎn)由內(nèi)而外降低，即各類用地面積差別逐漸增大，均質(zhì)性逐漸減小，而其他站點(diǎn)的規(guī)律與其相反。③ 各站點(diǎn)的居住用地向站點(diǎn)集中的規(guī)律均較為明顯，但商服用地向站點(diǎn)集中的趨勢(shì)只存在于城市中心地區(qū)，城市外圍地區(qū)的趨勢(shì)尚不明顯。④ 距離城市中心越遠(yuǎn)的站點(diǎn)，其周邊的居住用地和公管用地的邊界維數(shù)越低，形態(tài)越規(guī)則。

“軌道交通對(duì)城市外圍地區(qū)土地利用的影響大于城市中心地區(qū)”這種現(xiàn)象的形成機(jī)制為：① 城市外圍地區(qū)區(qū)位條件原本較差，各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)事業(yè)處于發(fā)展期。軌道交通的建設(shè)明顯提高了該區(qū)域的交通通達(dá)性，對(duì)其區(qū)位條件的改善作用明顯。因而吸引商業(yè)、居住等各類用地的集中，從而導(dǎo)致其土地利用變化較大。② 城市中心地區(qū)區(qū)位條件原本較好，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為完善，各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)事業(yè)處于成熟期。其交通通達(dá)性較好，軌道交通建設(shè)對(duì)其區(qū)位條件的改善作用不大，因此，對(duì)土地利用的影響作用較小。

4.2 討論

本研究存在以下不足之處：① 典型站點(diǎn)不能完全代表所有站點(diǎn)；② 分類較細(xì)的土地利用歷史數(shù)據(jù)可獲得性差,導(dǎo)致本研究缺乏對(duì)站點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)段的縱向?qū)Ρ确治?；?僅從軌道交通對(duì)土地利用影響的角度進(jìn)行分析，而土地利用對(duì)軌道交通的影響未作深入研究。未來可在從更多渠道獲得翔實(shí)數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充站點(diǎn)的縱向?qū)Ρ?，同時(shí)綜合考慮軌道交通對(duì)土地利用多方面的影響，以及土地利用演變對(duì)軌道交通線路規(guī)劃、站點(diǎn)布局、客運(yùn)量變化等的影響，全面地分析軌道交通與土地利用兩者之間的互饋關(guān)系，為各站點(diǎn)的土地利用規(guī)劃提供更詳實(shí)具體的建議。

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The Different Impacts of Rail Transit on Urban Land Use between

Different Sections: A Case Study of the No.2 Rail Transit Line in Wuhan

Zhong Yichun1,2, Feng Jian2, He Xiaorong3

(1.ShenzhenGraduateSchool,PekingUniversity,Shenzhen518055,China; 2.CollegeofUrbanandEnvironmentalSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China； 3.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)

This paper takes the No.2 Rail Transit Line of Wuhan as a case study, dividing it into four sections according to ring range of Wuhan, which are within the first ring, within the second ring, within the third ring and outside the third ring. Using the method of GIS spatial analysis to analyze the different impacts of rail transit on different sections from two perspectives, which are temporal scale and spatial scale. Among them, the analysis of temporal scale takes the whole line as the study object and discusses the different impacts of the rail transit on land use over time, including three aspects, which are differences of variation of areas, differences of variation of land-use degree, differences of variation in the space. The analysis of spatial scale takes five typical stations as study objects, analyzing the different impacts of the rail transit on land use along the spatial areas change, including three aspects, which are land use functions, land use structures, land use forms. The results show that the impacts of the rail transit on land use are various in different sections, which represents that the influence of land use on urban periphery is greater than that of urban central area. This is because the rail transit has a significant impact on the improvement of the location conditions of the urban periphery area, which attracts the concentration of many types of land use, such as the commercial land, residential land. etc, which leads to greater change of land use, whereas urban central area is on the contrary.

rail transit; land use; spatial difference; Wuhan City

2016-07-07 ；

2016-07-29

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題資助項(xiàng)目(2014BAL01B02)

鐘奕純(1995-)，女，湖南益陽市人，碩士研究生，主要從事城市地理研究，(E-mail)zyc1231995@126.com。

馮健(1975-)，男，江蘇沛縣人，副教授，博士，武漢市創(chuàng)新崗位特聘專家，主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃研究，(E-mail)fengjian@pku.edu.cn。

F293.2

A

1003-2363(2016)05-0086-08