基于 POI 數(shù)據(jù)的地鐵站點周邊商業(yè)分布特征及形成機制研究
—— 以天津地鐵 5 號線為例

梁 靜

（天津師范大學地理與環(huán)境科學學院，天津 300387）

1 引言

興趣點（POI）、百度熱力圖、手機信令等多源數(shù)據(jù)近幾年在城市研究中得到廣泛應用。POI數(shù)據(jù)具有數(shù)量多和精準度高雙重優(yōu)勢，是一種能夠基于微觀視角探討城市功能的數(shù)據(jù)。POI數(shù)據(jù)是研究城市發(fā)展的重要數(shù)據(jù)，有助于深入分析城市空間結(jié)構和未來發(fā)展趨勢，國內(nèi)POI數(shù)據(jù)主要應用于劃分城市功能區(qū)，識別城市中心及不同產(chǎn)業(yè)分布特征等方面。

近年，我國城市軌道交通得到快速發(fā)展。根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布的《城市軌道交通2020年度統(tǒng)計分析報告》到2020年底，我國已有45個城市開通城市軌道交通，總運營線路達到7969.7 km，其中地鐵占78.8%。城市軌道交通是城市交通的重要組成部分，研究城市軌道交通站點周邊商業(yè)的分布特征對未來城市交通規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)布局具有重要意義。

目前，國內(nèi)有很多學者針對軌道交通與城市商業(yè)的關系或軌道交通對商業(yè)業(yè)態(tài)的影響進行相關研究。林耿等學者以廣州3條地鐵線為例探究地鐵開發(fā)對商業(yè)空間的影響，得出地鐵建設可加強商業(yè)的中心地位，促進沿線商業(yè)發(fā)展的結(jié)論。索超等學者采用百度POI數(shù)據(jù)，探究滬寧沿線高鐵站點周圍商業(yè)空間的分布特征，得到站點受客流規(guī)模及城市空間結(jié)構的影響，并將站點分為緊鄰核心、軸狀、組團、飛抵外延4種類型的結(jié)論。楊斌等學者以西安63個地鐵站點為例，研究發(fā)現(xiàn)周邊商務服務和生活服務的數(shù)量變化呈顯著正相關。陳余山、李梓濱等學者以福州地鐵1號線3個站點為例，對近5年其周邊服務業(yè)進行分析，得到地鐵開通引起服務業(yè)數(shù)量顯著增長且規(guī)模逐漸擴大， 服務業(yè)集聚主要受產(chǎn)業(yè)屬性及地鐵建設影響的結(jié)論。周妍等學者以杭州主城區(qū)為例，基于百度POI商業(yè)設施的分類數(shù)據(jù)探究其與軌道交通的耦合關系，并分析其內(nèi)在聯(lián)系。但絕大部分研究關注開發(fā)時間較早、發(fā)展相對成熟的軌道交通站點，較少關注近年來軌道交通的發(fā)展及站點周邊商業(yè)的分布。本文依據(jù)獲取的POI數(shù)據(jù)，以天津地鐵5號線為例，運用核密度分析法、平均最近鄰分析法探究地鐵站點周邊商業(yè)分布特征，并用統(tǒng)計產(chǎn)品與服務解決方案（SPSS）統(tǒng)計分析定量評價周邊商業(yè)布局的影響因素，其研究結(jié)果對于天津市產(chǎn)業(yè)布局及公共交通發(fā)展具有重要意義。

2 研究區(qū)概況及研究方法

2.1 研究區(qū)域概況

天津市，簡稱“津”，全市包括16個區(qū)，面積11966.45 km2。2020年，天津市常住人口1386.6萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值達到14083.73億元。截至2020年5月，天津市已開通地鐵線路6條，總里程233 km。目前在建地鐵7條，預計2021年 — 2025年開通試運行。本文以天津地鐵5號線為研究對象。地鐵5號線起北辰科技園北站，至李七莊南站，全程35 km，途徑天津市6個行政區(qū)，共設立28個地鐵站點，其中8個車站屬于換乘站，如圖1所示。天津地鐵5號線在2005年首次進入城市總體規(guī)劃范圍內(nèi)，2012年開始動工，2018年底正式開通（不包括北辰科技園北站和李七莊南站），現(xiàn)已全線開通。

根據(jù)彼得·卡爾索爾普提出的以公共交通為導向的發(fā)展模式（TOD）理論，公共交通站點的影響范圍為步行5～15 min以內(nèi)的距離，半徑范圍大約400～800 m?！冻鞘熊壍姥鼐€地區(qū)規(guī)劃設計導則》中將軌道交通站點附近范圍分為2 類：300 ～500 m距離范圍為站點影響的核心區(qū)，500 ～800 m距離范圍為站點影響區(qū)。依據(jù)上述理論，本文選取地鐵站點周圍800 m距離的范圍為站點的影響范圍。

2.2 研究數(shù)據(jù)

依據(jù)高德地圖平臺采集的2015和2020年天津市POI數(shù)據(jù)，基于高德地圖的分類，本文選取包括餐飲服務、購物服務、金融服務、生活服務和體育休閑服務5類有關商業(yè)的數(shù)據(jù)，如表1和圖2所示。底圖數(shù)據(jù)包括天津地鐵線路圖及天津市行政區(qū)劃圖。首先選取天津地鐵5 號線及地鐵站點進行數(shù)據(jù)導出，其次將POI數(shù)據(jù)導入地理信息系統(tǒng)（Arcgis）中，對站點800 m影響范圍內(nèi)周邊商業(yè)數(shù)據(jù)進行篩選、提取，然后運用緩沖區(qū)分析，分別以站點周圍200 m 、400 m、600 m和800 m建立緩沖區(qū)，探討其周邊商業(yè)分布的特征，最后對其進行核密度分析，分類探討地鐵建設前后商業(yè)分布的變化。

表1 商業(yè)POI數(shù)據(jù)劃分及數(shù)量變化 個

2.3 研究方法

（1）核密度分析法。以點要素為基礎，以固定半徑進行探索，計算點在周圍范圍的密度，得到一個密度值連續(xù)的表面，不同的核密度值表示目標的空間分布特征。

式（1）中，s表示點要素；f（s）表示s的核密度值；n表示在距離h范圍內(nèi)目標s的要素數(shù)；h表示搜索半徑；k表示空間距離權重；dsi表示POI點i與s間的距離。

（2）平均最近鄰分析法。平均最近鄰分析主要研究要素的分布特征，分為集聚分布、隨機分布和分散分布，通過其最近鄰的平均距離與假設隨機分布的距離進行比較得出結(jié)果。若結(jié)果＜1，屬于集聚分布；若結(jié)果 ＞1，屬于分散分布。

（3）標準差橢圓法。標準差橢圓法主要通過對橢圓的長軸、短軸、旋轉(zhuǎn)角和面積4個因素的分析得出地理要素的空間分布格局。長軸表示地理要素的主要發(fā)展方向，短軸表示地理要素的次要發(fā)展方向，旋轉(zhuǎn)角明確分布的方向趨勢，面積確定離散程度。

3 周邊商業(yè)空間布局特征

3.1 地鐵站點周邊商業(yè)空間布局

基于2015年和2020年天津市商業(yè)POI數(shù)據(jù)，如圖3和圖4所示，從空間角度來看，5號線張興莊站、月牙河站、幸福公園站、下瓦房站、西南樓站、體育中心站和凌賓路7個地鐵站周圍商業(yè)布局數(shù)量較多。通過計算2020年主要地鐵站點周邊各類商業(yè)的平均最近鄰指數(shù)，得到各平均最近鄰指數(shù)小于1，表明地鐵站周邊商業(yè)存在明顯的集聚分布特征。對比2015年，其周邊商業(yè)集聚特征有所提高，結(jié)論表明，地鐵建設可促進周邊商業(yè)進一步集聚。

根據(jù)圖3的核密度分析對比圖可知，2020年地鐵站點影響范圍內(nèi)商業(yè)的核密度值對比2015年顯著增加，如餐飲類，其核密度最高值從116.85增加到169.13；生活服務類核密度最高值從41.28增加到77.34。不同商業(yè)類型集聚特征有所差異。

從空間分布來看，核密度高值主要位于幸福公園站、下瓦房站和西南樓站。其商業(yè)基礎較好，地鐵建設后，核密度值顯著增加。除此之外，地鐵建成后，體育中心站也發(fā)展為核密度高值，核密度值增長幅度較大，逐步發(fā)展成新的商業(yè)中心。整體商業(yè)分布從地鐵建設前的點狀聚集到地鐵建成后的商業(yè)片狀集聚，其商業(yè)集聚特征更加明顯。

3.2 軌道交通修建前后周邊商業(yè)空間變化

從POI數(shù)量來看，餐飲類POI數(shù)量從2015年的1057個增長到2020年的2024個，增長數(shù)量最多，地鐵的修建對餐飲類商業(yè)影響最為顯著；購物服務類POI數(shù)量從80個增加到111個，金融服務類POI數(shù)量從354個增加到589個；生活服務類POI數(shù)量從1209個增加到1293個；體育休閑類POI數(shù)量從257個增加到591 個，地鐵站點影響范圍內(nèi)各商業(yè)類型POI數(shù)量都有所增長。從空間上看（圖5），下瓦房地鐵站和西南樓地鐵站POI數(shù)量增長最顯著，商業(yè)點更加密集，商業(yè)布局范圍逐步擴大。結(jié)果表明地鐵的建設有利于商業(yè)業(yè)態(tài)的發(fā)展。

對比2015和2020年主要地鐵站周邊商業(yè)標準差橢圓的變化圖，如圖6所示，前后標準差橢圓發(fā)生明顯的變化，幸福公園站、下瓦房站和體育中心站變化比較顯著。標準差橢圓的長軸表示地理要素的主要發(fā)展方向，2020年地鐵站周邊商業(yè)標準差橢圓的長軸趨向地鐵線的方向，結(jié)論表明，商業(yè)的發(fā)展方向與地鐵線路的方向較為一致。

4 影響商業(yè)空間分布的因素

4.1 地鐵可達性

運用緩沖區(qū)分析，分別以主要地鐵站周邊200 m、400 m、600 m和800 m建立緩沖區(qū)，整理得到0～200 m、200～400 m、400～600 m、600～800 m這4個區(qū)間地鐵建設前后商業(yè)POI數(shù)量變化，得到距地鐵站點不同距離對商業(yè)業(yè)態(tài)的影響圖，如圖7所示，部分站點0～200 m區(qū)間商業(yè)數(shù)量增加最為顯著，部分站點200～400 m商業(yè)數(shù)量增加最為顯著。對于周邊商業(yè)基礎較好的地鐵站點，0～200 m增長數(shù)量較多，對于商業(yè)基礎較弱的地鐵站點中間圈層商業(yè)數(shù)量增長最快，因此，對于不同等級的交通站點，地鐵可達性對商業(yè)業(yè)態(tài)的影響也有所差異。

4.2 人口密度

人口也是影響商業(yè)分布的重要因素。商業(yè)的快速發(fā)展離不開人口密度的增長。隨著城市交通的快速發(fā)展，人口熱區(qū)往往與交通站點呈正相關性，人口密度隨站點等級的不同也存在不同的分布特征。地鐵的快速發(fā)展提高商業(yè)的活躍度，促進人流對商業(yè)區(qū)的滲透，驅(qū)動商業(yè)集聚分布。人口密度的增長對商業(yè)集聚分布既具有驅(qū)動作用也具有限制作用，一方面，人口密度的增長可促進周邊商業(yè)的集聚，另一方面，當人口增長密度達到臨界值時，會對周邊商業(yè)集聚會產(chǎn)生抑制作用。因此不同等級交通站點，人口密度對商業(yè)的集聚作用不同。

4.3 生活基礎設施

選取地鐵站點影響范圍內(nèi)的公共設施、風景名勝、醫(yī)療保健、政府機構和科教文化5類POI數(shù)據(jù)作為生活基礎設施數(shù)據(jù)。運用皮爾遜相關分析，對商業(yè)POI數(shù)量變化與各生活基礎設施數(shù)量變化計算相關性，相關系數(shù)檢驗值小于0.05，則定義兩個數(shù)量集具有顯著相關性。

如表2所示，商業(yè)數(shù)量變化與公共設施及風景名勝數(shù)量變化相關系數(shù)分別為0.71和0.7，且相關系數(shù)檢驗值均小于0.05，由此可見，公共設施和風景名勝等生活基礎設施的變化與商業(yè)數(shù)量變化具有顯著正相關性。同時，地鐵的發(fā)展也會帶動公共設施、風景名勝、醫(yī)療保健、政府機構和科教文化等POI數(shù)量的增長，綜上所述，生活設施的逐步完善，將帶來人口數(shù)量的增長，從而促進周邊商業(yè)的進一步發(fā)展。

表2 商業(yè)變化與各生活基礎設施變化相關性

5 結(jié)語

本文基于POI數(shù)據(jù)，以天津地鐵5號線為例，運用核密度分析法、標準差橢圓法探究天津地鐵站點周邊商業(yè)分布特征，并定量評價周邊商業(yè)分布的影響因素，得出以下結(jié)論。

5.1 結(jié)論

天津地鐵5號線中核密度高值主要位于幸福公園站、下瓦房站和西南樓站，后增加體育中心站。其商業(yè)基礎較好，地鐵建設后，核密度值也顯著增加，由此可見地鐵建設可促進周邊商業(yè)進一步集聚。整體商業(yè)分布從地鐵建設前的點狀聚集到地鐵建成后的商業(yè)片狀集聚，其商業(yè)集聚特征有所變化。不同商業(yè)類型集聚特征存在空間差異。

從POI數(shù)量來看，地鐵建成前后其影響范圍內(nèi)各商業(yè)類型POI數(shù)量都有所增長，且餐飲類POI數(shù)量增長最多，地鐵的快速建設促進各種商業(yè)的發(fā)展，其中對餐飲類商業(yè)影響最為顯著。標準差橢圓的變化圖表明地鐵建成后商業(yè)的發(fā)展方向與地鐵線路的方向較為一致。

地鐵可達性、人口密度、生活基礎設施等因素都會對地鐵周邊商業(yè)分布產(chǎn)生影響。地鐵可達性依據(jù)地鐵站點等級的不同對商業(yè)業(yè)態(tài)的影響有所差異。人口密度的增加可提高商業(yè)活躍度，促進站點周邊商業(yè)集聚分布，持續(xù)增長也會帶來負反饋作用。商業(yè)數(shù)量變化與公共設施和風景名勝數(shù)量變化具有顯著正相關性，生活設施的完善有利于地鐵周邊商業(yè)的發(fā)展。

5.2 不足及展望

由于POI數(shù)據(jù)具有時效性，POI數(shù)據(jù)獲取受限，因此本文以天津地鐵5號線為例，選取2015年和2020年POI數(shù)據(jù)進行分析研究。天津地鐵1號、2號和3號線發(fā)展成熟，其地鐵的規(guī)劃建設對商業(yè)業(yè)態(tài)的影響更加顯著，未來可持續(xù)關注地鐵的規(guī)劃建設，選取更多數(shù)據(jù)進行不同線路的對比，進一步完善數(shù)據(jù)，增加結(jié)論的完整性。文中人口密度對商業(yè)分布的影響只是基于已有結(jié)論描述，后續(xù)可通過獲取百度熱力圖對地鐵站點實時人口流量定量分析，繼續(xù)探究人口因素對周邊商業(yè)業(yè)態(tài)的影響。

2020年天津全市地鐵在建里程228 km，市中心同步建設地鐵線路7條，對周邊商業(yè)進一步產(chǎn)生影響。隨著地鐵的快速發(fā)展，其對周邊商業(yè)業(yè)態(tài)的影響是持續(xù)的，未來應長期關注地鐵建設對周邊不同產(chǎn)業(yè)及土地利用的影響，為未來天津市交通規(guī)劃提出可行性建議。