基于步行生活圈的地鐵站便利度評價(jià)
——以杭州地鐵1 號線為例

文／祁巍鋒 浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院 碩士生導(dǎo)師 副教授

章金晶 浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院 碩士研究生（通訊作者）

引言

當(dāng)前社會(huì)人們個(gè)性化、多元化的需求成為主流，對與生活息息相關(guān)的城市公共設(shè)施的需求逐步走向復(fù)雜，這就要求城市規(guī)劃注重細(xì)節(jié)，精細(xì)化利用城市資源。而地鐵作為城市公共交通線網(wǎng)中的骨干部分，吸引了大量穩(wěn)定客流，使地鐵站成為集聚城市資源的節(jié)點(diǎn)、吸引市民活動(dòng)的場所、激發(fā)城市活力的載體[1]。研究地鐵站點(diǎn)周邊公共服務(wù)設(shè)施對于城市的發(fā)展和規(guī)劃以及對提高人們生活品質(zhì)有重要作用。

近年來，規(guī)劃者提出了“15 分鐘社區(qū)生活圈”概念，在適宜步行范圍內(nèi)配置多種多樣的公共服務(wù)設(shè)施滿足居民的日常需要，形成便捷、友好的居住社區(qū)。借鑒這個(gè)概念，本研究將步行元素納入考慮，以地鐵站點(diǎn)為起點(diǎn)，在適宜步行時(shí)間范圍內(nèi)可達(dá)的范圍作為地鐵站點(diǎn)的步行影響區(qū)，建立便捷、步行友好的地鐵生活圈。

傳統(tǒng)研究方法通常采用標(biāo)準(zhǔn)圓的緩沖區(qū)作為地鐵站周邊影響區(qū)[2]，事實(shí)上，人們的出行路線不是一條直線，會(huì)受到道路、河流、建筑、鐵路各種因素的影響。本研究利用OSM 數(shù)據(jù)，采用網(wǎng)絡(luò)分析方法，基于路網(wǎng)數(shù)據(jù)生成更接近現(xiàn)實(shí)情況的步行生活圈。

本文通過爬取2020 年8 月百度地圖網(wǎng)絡(luò)開放數(shù)據(jù)——POI 數(shù)據(jù)，獲取杭州地鐵一號線站點(diǎn)適宜步行可達(dá)范圍內(nèi)的公共服務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)，研究地鐵步行生活圈內(nèi)的公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)模、聚集情況以及便利性。結(jié)合主成分分析等分析方法對站點(diǎn)進(jìn)行便利度評價(jià)，分別計(jì)算各個(gè)站點(diǎn)的便利度評分，從地鐵線路以及地鐵站點(diǎn)兩個(gè)層面進(jìn)行分析，探究其內(nèi)在規(guī)律，最后針對拓展步行圈、選址、設(shè)施規(guī)劃等方面提出相應(yīng)的規(guī)劃措施。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究范圍與對象

研究以杭州市地鐵一號線（圖1）為例，作為杭州市服務(wù)時(shí)間最長的一條地鐵線，一號線沿線各類公共服務(wù)設(shè)施分布密集，以此為例，可利用數(shù)據(jù)量較大，便于數(shù)據(jù)的采集與分析，更能反映杭州市的地鐵站點(diǎn)步行生活圈內(nèi)公共服務(wù)設(shè)施情況。

圖1 地鐵一號線線路示意圖（圖片來源：作者自繪）

研究范圍是杭州地鐵一號線34 個(gè)站點(diǎn)的步行影響區(qū)域，研究對象為與居民生活密切相關(guān)的公共服務(wù)設(shè)施，分為11 類：美食、酒店、購物、生活服務(wù)、休閑娛樂、運(yùn)動(dòng)健身、教育培訓(xùn)、文化傳媒、醫(yī)療、金融、公交車站?？紤]到人們地鐵出行的接駁以步行和公交為主要方式，因此將公交車站納入評價(jià)指標(biāo)，而不是停車場等其他交通設(shè)施。

1.2 研究數(shù)據(jù)的采集與處理

本文的POI 數(shù)據(jù)來自利用Python 對2020年8 月百度地圖POI 點(diǎn)的爬取，每條數(shù)據(jù)包括經(jīng)度、緯度、名稱、類型4 個(gè)屬性，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去重，獲得87167 條POI 數(shù)據(jù)。導(dǎo)入Arcgis 軟件，運(yùn)用投影工具轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，本次轉(zhuǎn)換為 UTM 投影（通用橫軸墨卡托投影），根據(jù)研究區(qū)域經(jīng)緯度范圍確定WGS-1984-UTM-Zone-51N 為相關(guān)數(shù)據(jù)的目標(biāo)坐標(biāo)系。

篩選出地鐵站點(diǎn)15 分鐘步行圈內(nèi)部的公共設(shè)施POI 數(shù)據(jù)點(diǎn)，最后獲得11 類，經(jīng)過清洗去重，最終獲得有效POI 數(shù)據(jù)共21958 條。此外，還通過百度地圖爬取了地鐵一號線34 個(gè)站點(diǎn)的POI 數(shù)據(jù)，用于后續(xù)計(jì)算。

本文還使用了OpenStreetMap 中的道路矢量數(shù)據(jù)計(jì)算步行生活圈的范圍。相比假定人們的出行路線為一條直線，直接使用地鐵站作為圓心，15 分鐘步行距離為半徑的標(biāo)準(zhǔn)圓緩沖區(qū)，使用OSM 數(shù)據(jù)中的路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)，以地鐵站為出發(fā)點(diǎn)生成步行生活圈更接近實(shí)際的步行情況，精確度也得到提升，還可以考慮交通速度、路網(wǎng)連通性等因素。

對下載獲得的路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化，去除多余的圖形和屬性，在道路交叉口的位置對路網(wǎng)進(jìn)行打斷操作。建立路網(wǎng)拓?fù)?，檢查道路連通性，確保后續(xù)網(wǎng)絡(luò)分析的準(zhǔn)確度。轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，創(chuàng)建虛擬道路，將未在道路上的地鐵站點(diǎn)POI 點(diǎn)與道路相連，對完成這些操作的路網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析。由平均步行速度乘以步行時(shí)間得到步行距離，挑選不大于最大步行距離的范圍作為地鐵站點(diǎn)的影響區(qū)，得到步行時(shí)間對應(yīng)的步行生活圈。

2 地鐵站點(diǎn)便利度評價(jià)

利用Arcgis 中的模型構(gòu)建器，以步行生活區(qū)的范圍對POI 數(shù)據(jù)所在圖層批量進(jìn)行裁切操作，每一個(gè)步行生活圈，獲得對應(yīng)的POI 點(diǎn)集合。對這些POI 點(diǎn)的種類、數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)操作（數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，主成分分析），進(jìn)行便利度評價(jià)，得到每個(gè)站點(diǎn)的步行生活圈便利度得分。

標(biāo)準(zhǔn)化處理。美食類、購物類、生活服務(wù)類數(shù)據(jù)的絕對數(shù)量較其他數(shù)據(jù)更大，為了避免這些指標(biāo)的數(shù)量級對整個(gè)便利度評價(jià)產(chǎn)生影響，我們需要對站點(diǎn)對應(yīng)的不同類型的POI 數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，便于分析比較。本研究采取最常用的Z-score 標(biāo)準(zhǔn)化處理方式，計(jì)算獲得每個(gè)站點(diǎn)15 分鐘步行生活圈標(biāo)準(zhǔn)化評分。

主成分分析。首先進(jìn)行KMO 檢驗(yàn)，計(jì)算得到研究數(shù)據(jù)KMO 檢驗(yàn)系數(shù)為0.870，以此認(rèn)為這批POI 數(shù)據(jù)分類合理，適合主成分分析方法，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果具有較好的實(shí)用性。進(jìn)行主成分分析得到主成分結(jié)果方差貢獻(xiàn)率（81%）與成份得分系數(shù)矩陣，將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)乘以成分得分系數(shù)，再乘以方差貢獻(xiàn)率得到一號線各個(gè)站點(diǎn)15 分鐘步行生活圈的便利度評分（表1）。

表1 地鐵一號線站點(diǎn)的便利度評分（表格來源：作者自繪）

3 評價(jià)結(jié)論

3.1 便利度分布

地鐵站步行生活圈的便利度的分布不均衡，其分布與地鐵站所處的區(qū)位有關(guān)且與城市的公共服務(wù)中心有部分重合。將研究范圍內(nèi)的POI點(diǎn)、便利度進(jìn)行可視化表達(dá)，地鐵站15 分鐘步行生活圈內(nèi)的公共服務(wù)設(shè)施核密度圖（圖2）中顏色越紅代表該地的公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量越密集；便利度評分分布示意圖（圖3）中顏色越紅代表該地的便利度評分越高。

圖2 便利度核密度示意圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 便利度評分分布示意圖（圖片來源：作者自繪）

地鐵一號線呈C 字型穿過城市中心區(qū)，南部通往江南城，北部通往下沙與臨平方向，地鐵步行范圍內(nèi)的公共服務(wù)設(shè)施總體分布呈“一主一副多點(diǎn)”布局，接近城市中心、下沙區(qū)域的站點(diǎn)周邊服務(wù)設(shè)施數(shù)量較多并且種類較為豐富，便利度向市中心外圍區(qū)域逐漸降低，便利度評分高的站點(diǎn)大多位于市中心區(qū)域，但外圍區(qū)域也有部分站點(diǎn)便利性較高。

高便利度的站點(diǎn)與杭州市的公共服務(wù)中心部分重合。主城區(qū)段的武林廣場站至定安路站位于市中心的環(huán)西湖公共服務(wù)設(shè)施圈，江南段的濱河路站、臨平段的臨平站、下沙段的金沙湖站位于各個(gè)區(qū)域的公共服務(wù)設(shè)施圈。公共服務(wù)設(shè)施的分布受市場競爭與集聚效應(yīng)的影響，存在一定服務(wù)半徑內(nèi)向某一中心集聚的趨勢，因此地鐵站沿線的公共服務(wù)設(shè)施分布以點(diǎn)狀集聚為主，且高便利度站點(diǎn)之間大多存在一定的距離。

3.2 換乘站的影響

杭州地鐵一號線作為穿越主城區(qū)，連接主城區(qū)與江南、臨平、下沙副城中心區(qū)的骨干線路，與其他多條地鐵線路聯(lián)系緊密，設(shè)置了16 個(gè)換乘站，截至2020 年6 月已啟用7 個(gè)。而公共服務(wù)設(shè)施在換乘站點(diǎn)的聚集受到兩條線路的影響，因此在對便利度評價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，需要考慮換乘站的影響。對評分與是否換乘站進(jìn)行相關(guān)性分析，得到顯著性值為0.566，即兩者之間無相關(guān)性?？梢钥闯?，在實(shí)際影響中，對換乘站而言，多個(gè)站點(diǎn)對地鐵站步行圈的便利度高低基本無影響，邊際效應(yīng)較低。

3.3 步行圈范圍大小

在實(shí)際情況中，受到道路、河流等要素的阻隔，步行圈通常是一個(gè)不規(guī)則的形狀。一般來說，地鐵站點(diǎn)設(shè)置在交通條件較好的位置時(shí)，對應(yīng)的步行圈面積越大。在進(jìn)行便利度評分時(shí)，就同一站點(diǎn)而言，站點(diǎn)步行范圍越大，范圍內(nèi)POI點(diǎn)的數(shù)量越多，POI 點(diǎn)的類型越豐富，該站點(diǎn)的便利度評分也就越高。因此在站點(diǎn)便利度評價(jià)之前，需要關(guān)注各個(gè)站點(diǎn)的步行圈范圍大小。

就步行區(qū)面積進(jìn)行排序可以得到七堡、打鐵關(guān)、西湖文化廣場站的面積最小，而婺江路最大。七堡站的步行圈形狀呈近似三角形，由于西北部的德勝互通高架橋、楊柳群封閉小區(qū)的阻隔，等時(shí)步行圈無法向西北部拓展。打鐵關(guān)站受西側(cè)上塘河與東側(cè)鐵路的雙重影響，步行圈的形狀較為狹長。西湖文化廣場站位于京杭大運(yùn)河的東側(cè)，故西湖文化廣場站的步行圈西側(cè)的面積較東側(cè)小且受到橋梁的位置的限制。在地鐵一號線中等時(shí)步行圈面積最大的是婺江路站，它位于交通情況較好的區(qū)域，附近路網(wǎng)密集，無明顯地理因素限制，呈現(xiàn)出近似正方形的形狀（圖4）。

圖4 七堡、打鐵關(guān)站、西湖文化廣場站、婺江路站15 分鐘步行圈示意圖（圖片來源：作者自繪）

總體來說，基于路網(wǎng)計(jì)算出的等時(shí)步行圈與傳統(tǒng)的同心圓緩沖區(qū)差距較大，更接近實(shí)際情況，受到各種各樣的地理因素限制。適宜的街道尺度、較好的步行條件、較高的路網(wǎng)密度、較低的街區(qū)地塊尺度有利于步行圈的拓展。

3.4 公共服務(wù)設(shè)施構(gòu)成

對地鐵站按便利度評分進(jìn)行排序，選取評分最高的8 個(gè)站與評分最低的8 個(gè)站進(jìn)行制圖（圖5），比較其各類設(shè)施占比的差別?？傮w上來說，便利度評分相似站點(diǎn)的各類設(shè)施組成結(jié)構(gòu)具有規(guī)律性。便利度較低的地鐵站，購物類占比最多，達(dá)到了0.3 至0.55，生活服務(wù)和美食類設(shè)施也較多，但其他設(shè)施占比大多在0.05以下。而便利度評分較高的站點(diǎn)設(shè)施構(gòu)成有不同的優(yōu)勢，購物或者生活服務(wù)類設(shè)施較強(qiáng)，但總體上各類設(shè)施占比較為均衡，美食、購物、生活服務(wù)類的比重最高，占0.15 至0.25，其余設(shè)施占比大多在0.075 左右。僅僅依靠某一類設(shè)施的發(fā)展是不健康的，其對客流的吸引與服務(wù)能力是不足的。一個(gè)便利的地鐵生活圈，各設(shè)施的構(gòu)成結(jié)構(gòu)是均衡、多樣、富有活力的，有自己的特色，不會(huì)出現(xiàn)某一設(shè)施的單極化[3]。這也從側(cè)面反映出便利度較低的站點(diǎn)周邊尚未形成完善的服務(wù)周邊社區(qū)的生活設(shè)施，主要吸引以購物類設(shè)施為目的地的其他區(qū)域客流。

圖5 便利度評分較高與評分較低的地鐵站各類設(shè)施占比（圖片來源：作者自繪）

4 規(guī)劃建議

結(jié)合評分以及相關(guān)分析，本文提出以下四個(gè)方面的規(guī)劃建議。

（1）站點(diǎn)周邊設(shè)施規(guī)劃。由于公共服務(wù)設(shè)施受到競爭作用以及地鐵聚集效應(yīng)的影響，公共服務(wù)設(shè)施會(huì)逐漸向高等級的站點(diǎn)聚集，對相鄰站點(diǎn)的服務(wù)設(shè)施發(fā)展不利。在設(shè)置線路中高等級的公共服務(wù)站點(diǎn)時(shí)，不僅需要考慮這些站點(diǎn)所在的區(qū)位，還需要對這些站點(diǎn)進(jìn)行足夠的間隔，減少不必要的融合、競爭，損失建設(shè)受益。

（2）線路選址。在對地鐵線路進(jìn)行選址時(shí)，換乘站的布置對于區(qū)域公共服務(wù)設(shè)施的發(fā)展影響較少。從地鐵建設(shè)成本與地鐵充分帶動(dòng)地塊公共服務(wù)發(fā)展的角度考慮，不必追求多線路換乘點(diǎn)的設(shè)置。

（3）拓展步行圈范圍。站點(diǎn)選址盡量遠(yuǎn)離城市快速路與城市主干路，充分考慮河流、鐵路的阻隔影響，加大步行可達(dá)范圍。此外，規(guī)劃還應(yīng)提高站點(diǎn)周邊的路網(wǎng)密度，降低街區(qū)地塊尺度，減少斷頭路、丁字路，保證步行網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性。

（4）站點(diǎn)周邊業(yè)態(tài)發(fā)展。利用規(guī)劃手段，創(chuàng)建適合多種類型服務(wù)設(shè)施發(fā)展的空間，引導(dǎo)多樣、均衡的業(yè)態(tài)發(fā)展。避免形成某一類設(shè)施的單極化發(fā)展，影響到整個(gè)站點(diǎn)的便利性以及地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。除了購物類、生活服務(wù)類，引導(dǎo)建設(shè)具有特色的地鐵站生活圈的服務(wù)設(shè)施氛圍，例如教育培訓(xùn)類集聚、金融辦公集聚、綠化設(shè)施集聚等，整體提升地鐵線路的吸引力與交通出行占有量[4]。

結(jié)語

本研究利用地鐵站附近POI 數(shù)據(jù)以及路網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，對地鐵站點(diǎn)的15 分鐘步行生活圈進(jìn)行便利度評價(jià)，得到相應(yīng)站點(diǎn)的便利度評分。結(jié)合便利度評分進(jìn)行分析，探究其內(nèi)在規(guī)律，針對設(shè)施規(guī)劃、線路選址、拓展步行圈范圍、站點(diǎn)業(yè)態(tài)發(fā)展等方面提出相應(yīng)的規(guī)劃建議，引導(dǎo)建設(shè)高效率、高收益、各具特色、富有活力的地鐵站生活圈。