基于多源數(shù)據(jù)下杭州地鐵站點?地區(qū)耦合協(xié)調(diào)性評價

0 引言

基于此，Luca[4]從空間要素流動的角度提出了節(jié)點-場所(Node-Place)理論模型。其基本設(shè)想是改善站點地區(qū)可達性，提高站點對于所在區(qū)位的節(jié)點價值，來強化站點地區(qū)對要素活動吸引力，促進場所價值提升。相應(yīng)地，無論是節(jié)點或場所價值的提高都會帶來交通需求，由此實現(xiàn)站點及其周邊正效應(yīng)發(fā)展。既有研究在探究樞紐站點地區(qū)節(jié)點與場所功能的協(xié)調(diào)發(fā)展效應(yīng)[5]，分析站點類型特征[6]、站點周邊土地利用開發(fā)[7]和交通可達性[8]等方面有著諸多嘗試。伴隨著城市新興數(shù)據(jù)與技術(shù)逐步運用，也有研究基于節(jié)點-場所模型并結(jié)合多源數(shù)據(jù)進行優(yōu)化拓展[9]，應(yīng)用到站域TOD效能[10]、站區(qū)空間一體化評價[11]等研究內(nèi)容中。

當前，我國城市軌道交通建設(shè)進入快速發(fā)展期，但由于軌道交通與土地開發(fā)利用上存在著周期差異，導(dǎo)致了部分站點地區(qū)發(fā)展協(xié)調(diào)性問題突出。在這一背景下評估站點地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)掘節(jié)點與場所功能潛力，對于優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)，推動緊湊型城市建設(shè)方面具有重要的現(xiàn)實意義。因此，以杭州地鐵為研究對象，運用節(jié)點-場所理論和耦合協(xié)調(diào)度模型，量化評估站點地區(qū)發(fā)展狀態(tài)并分析空間差異特征，為制定站點地區(qū)發(fā)展策略提供參考。

1 研究對象、方法及數(shù)據(jù)

1.1 研究對象

選取杭州地鐵1號線(一二期)共計34個站點及其地區(qū)為研究對象。杭州地鐵1號線作為杭州市第一條建成運營的地鐵線路，穿越杭州主城區(qū)、臨平、下沙、江南副城中心等地區(qū)重要地段，連接杭州城站、杭州東站及客運中心等重要交通樞紐，對于杭州市地區(qū)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。在參照有關(guān)研究以及站點實際狀況后，界定以站點為中心半徑800 m范圍為研究區(qū)域[12]。杭州地鐵1號線(一二期)站點及線路分布如圖1所示。

圖1 杭州地鐵1號線（一二期）站點及線路分布Fig.1 Distribution of stations and lines of Hangzhou Metro Line 1 (Phase 1 and 2)

1.2 研究方法

節(jié)點-場所理論模型構(gòu)建了節(jié)點和場所價值的綜合評價指數(shù)坐標體系。根據(jù)站點綜合評價指數(shù)將節(jié)點和場所價值區(qū)分為“從屬”“平衡”“失衡節(jié)點”“失衡場所”以及“壓力”5種狀態(tài)：“從屬”狀態(tài)表示節(jié)點和場所價值處于低水平耦合狀態(tài)，處于該狀態(tài)是由于站點本身區(qū)位條件限制，也可能是站點地區(qū)目前處于待開發(fā)或初級發(fā)展階段，通過合理開發(fā)策略引導(dǎo)能夠進入“平衡”狀態(tài)；“平衡”狀態(tài)表示節(jié)點與場所價值相互作用明顯，地區(qū)發(fā)展態(tài)勢良好，一般處于成長期；處于該時期的還有“失衡節(jié)點”和“失衡場所”2種失衡狀態(tài)，“失衡節(jié)點”狀態(tài)表示站點交通發(fā)展相對先于或優(yōu)于站點周邊地區(qū)發(fā)展；“失衡場所”狀態(tài)則是站點交通可達性差無法滿足站點周邊地區(qū)發(fā)展。這2種失衡狀態(tài)需要相應(yīng)策略進行干預(yù)而回歸平衡；“壓力”狀態(tài)表示站點和場所價值得到最大利用，意味著站點交通與周邊地區(qū)活動處于高度耦合，站點發(fā)展?jié)摿屯恋乩玫玫接行ч_發(fā)。同時，交通和活動要素高度集聚達到了有限空間的最大承載力，而進一步發(fā)展可能會導(dǎo)致兩者失衡。節(jié)點-場所模型示意如圖2所示。

圖2 節(jié)點-場所模型示意圖Fig.2 Node-place model

對于節(jié)點和場所價值的計算，指標權(quán)重賦值是重要環(huán)節(jié)，采用客觀賦權(quán)法中的熵值法分別對節(jié)點和場所價值指標進行權(quán)重賦值后，再進行加權(quán)綜合評價。

（1）考慮到指標數(shù)據(jù)在量綱上存在差異性，先對指標數(shù)據(jù)進行標準化處理(本次僅涉及正向指標處理)。

OA學(xué)術(shù)資源的利用主要包括外部環(huán)境上的政策規(guī)劃、指導(dǎo)以及內(nèi)部管理上的資源收錄、揭示、組織、宣傳與維護等方面，考慮到軍隊網(wǎng)絡(luò)安全保密管理的特殊性，結(jié)合軍隊院校科研實際，本文從宏觀上總部統(tǒng)一規(guī)劃、分工協(xié)調(diào)、資金保障與微觀上各館立足實際、借鑒經(jīng)驗、優(yōu)化利用兩方面對軍隊院校圖書館OA學(xué)術(shù)資源利用模式進行探討。

正向指標為

式中：x′ij為第i個站點標準化后的第j項指標值；xij為第i個站點節(jié)點與場所指標中第j項指標值；xj為第j項指標中的任意值。

（2）第i個站點第j項指標所占該指標特征比重Xij。

式中：m為站點個數(shù)。

（3）第j項指標信息熵ej。

（4）第j項指標差異系數(shù)dj。指標的信息效用值取決于指標信息熵ej與1的差值，差值越大權(quán)重也就越大，該值直接影響權(quán)重大小。

（5）第j個指標權(quán)重Wj。

（6）第i個站點節(jié)點與場所單個指標評價值Nij，Pij。

（7）第i個站點節(jié)點與場所綜合評價值Ni，Pi。

式中：n為評價指標個數(shù)。

然而節(jié)點-場所模型存在二元屬性和部分定性分析的局限，導(dǎo)致無法進一步探究站點的節(jié)點與場所價值的協(xié)調(diào)強度，因此進一步結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型進行分析?！榜詈稀钡母拍钤从谖锢韺W(xué)，應(yīng)用到站點地區(qū)則是節(jié)點與場所要素之間耦合關(guān)系。其中的耦合度指2個或2個以上系統(tǒng)之間的相互作用影響，可以反映系統(tǒng)之間的相互依賴和制約程度。協(xié)調(diào)度指耦合相互作用關(guān)系中良性耦合程度的大小可體現(xiàn)出協(xié)調(diào)狀況的好壞，對應(yīng)形成節(jié)點與場所價值的耦合協(xié)調(diào)度是衡量站點地區(qū)內(nèi)交通與周邊地區(qū)發(fā)展是否存在良性相互作用以及之間協(xié)同一致的強度。耦合協(xié)調(diào)度模型共涉及3個指標值的計算，分別是耦合度C值，協(xié)調(diào)指數(shù)T值，耦合協(xié)調(diào)度D值?；谏鲜稣军c地區(qū)節(jié)點與場所具備的耦合關(guān)系，構(gòu)建站點地區(qū)節(jié)點與場所價值耦合度模型，具體計算公式如下。

式中：Ni為節(jié)點價值；Pi為場所價值；C為站點地區(qū)節(jié)點與場所價值的耦合度，取值范圍[0，1]，C值大小表明了兩者之間的相互作用強弱。只依靠耦合度來分析則存在局限，當節(jié)點與場所價值都處于低水平時耦合度很高，但耦合質(zhì)量是低水平的。最終還需要計算耦合協(xié)調(diào)度來反映真實的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度；T為站點地區(qū)節(jié)點與場所價值綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，反映兩者整體發(fā)展水平對協(xié)調(diào)度的貢獻；α，β為待定系數(shù)，分別表示節(jié)點價值與場所價值的貢獻系數(shù)?？紤]到兩系統(tǒng)之間的相互促進程度和相對重要性，因此α，β賦值均為0.5。耦合協(xié)調(diào)等級依據(jù)耦合協(xié)調(diào)度D值的取值范圍[0，1]進行劃分，每個區(qū)間代表一個協(xié)調(diào)等級，每個等級對應(yīng)一類協(xié)調(diào)狀態(tài)來直觀反映2個系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)程度。劃分方法將按照自然間斷點分級法將其劃分5個耦合協(xié)調(diào)度等級。

1.3 研究數(shù)據(jù)來源與評價體系建立

主要數(shù)據(jù)來源為開源地圖數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)站點數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)和興趣點(POI)數(shù)據(jù)。開源地圖數(shù)據(jù)提供的站點地區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)相比傳統(tǒng)地圖可獲取性更強，且能提供矢量信息數(shù)據(jù)便于空間分析。其中基礎(chǔ)站點和道路數(shù)據(jù)來自O(shè)pen Street Map (OSM)地圖，數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中進行地理配準和矢量處理；傳統(tǒng)站點數(shù)據(jù)是站點屬性基本直觀的表達，是分析中不可缺少的部分，主要的站點客流量、周邊公交換乘線路、出入口數(shù)量等數(shù)據(jù)來源于杭州地鐵集團公開數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)具有商業(yè)數(shù)據(jù)特性，更新快，時效性和真實性更強。涉及到的房價數(shù)據(jù)為2020年12月通過鏈家網(wǎng)對站點周邊地區(qū)房價采樣取均值。

POI數(shù)據(jù)是近年來新興大數(shù)據(jù)的一種類型，主要特征優(yōu)勢是數(shù)據(jù)量大且多樣、準確性高以及覆蓋面廣泛，彌補了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)定量研究不足，因而能反映出城市中各項功能設(shè)施的空間分布狀況。根據(jù)獲得的2020年12月站點800 m范圍內(nèi)各類POI數(shù)據(jù)，并根據(jù)各類設(shè)施代表性和使用功能進行歸類和剔除，整理后包括商業(yè)服務(wù)設(shè)施點、生活服務(wù)設(shè)施點、企事業(yè)單位設(shè)施點及公共服務(wù)設(shè)施點數(shù)據(jù)表征站點地區(qū)場所價值。同時各類設(shè)施多樣性往往能吸引人流集聚，促進地區(qū)活力。通過計算站點地區(qū)商業(yè)設(shè)施混合度來表征服務(wù)設(shè)施功能的多樣性，計算方法采用香農(nóng)多樣性指數(shù)。

式中：H為站點地區(qū)商業(yè)設(shè)施混合度；pi為站域內(nèi)第i種POI類型占POI總數(shù)的比例，混合度H≥ 0，每個站點地區(qū)的H值越大代表站點地區(qū)服務(wù)設(shè)施多樣性越好。站點周邊地區(qū)的步行與騎行可達性有助于提高公共換乘交通使用率，對于提升站點的節(jié)點價值起到重要作用。通常情況下，兩者在路徑選擇和可達范圍上具有相似性。而分析部分研究后發(fā)現(xiàn)在不同站點周邊的道路等級、交通管制以及目的地距站點距離不同情況下對于接駁方式選擇存在一些差異，為準確體現(xiàn)兩者差異，將步行10 min、騎行10 min交通等時圈范圍導(dǎo)入軟件后進行統(tǒng)計，可與站域道路網(wǎng)密度共同表征站點可達性。利用多源數(shù)據(jù)基本構(gòu)成了對站點地區(qū)點狀、線狀和面狀的多維度描述。部分站點POI數(shù)據(jù)分布如圖3所示。部分站點步行10 min步行可達范圍如圖4所示。

圖3 部分站點POI數(shù)據(jù)分布Fig.3 POI data distribution of some stations

圖4 部分站點步行10 min可達范圍Fig.4 Accessible area from the stations after a 10-minute walk

評價指標參照相關(guān)文獻，選取原則包括：密度、多樣性、設(shè)計、距離、可達性等對站點節(jié)點與場所價值有重大影響的周邊建成環(huán)境要素[13]。同時考慮數(shù)據(jù)可獲取性和地鐵站點周邊特征，選取了節(jié)點和場所指標共計14項來構(gòu)建評價指標體系。接著分別針對節(jié)點和場所2組指標變量進行組內(nèi)指標相關(guān)分析和組間典型相關(guān)分析[14]。利用主成分分析方法對組內(nèi)相關(guān)性較強的指標整合到同一要素準則層，形成表征站點地區(qū)不同屬性的評價要素。對節(jié)點和場所組間相關(guān)分析中共生成6對典型相關(guān)對，其中典型相關(guān)對1的典型相關(guān)分析系數(shù)達到0.957，表明了站點的節(jié)點價值和場所價值之間存在著顯著的相關(guān)關(guān)系，也說明兩者互動關(guān)系密切。之后通過上述熵值法進行指標權(quán)重賦值計算后得到站點地區(qū)節(jié)點－場所綜合評價值。杭州地鐵1號線站點地區(qū)節(jié)點－場所模型評價指標體系如表1所示。

表1 杭州地鐵1號線(一二期)站點地區(qū)節(jié)點-場所模型評價指標體系Tab.1 Evaluation indicator system for node-place model in station areas of Hangzhou Metro Line 1 (Phase 1 and 2)

2 站點地區(qū)節(jié)點-場所價值特征分析

2.1 站點地區(qū)節(jié)點與場所價值結(jié)果

基于上述評價方法，得到各站點的節(jié)點價值和場所價值。通過分析評價結(jié)果發(fā)現(xiàn)：總體上杭州地鐵1號線站點地區(qū)發(fā)展目前處于“從屬”和“平衡”狀態(tài)，沒有出現(xiàn)失衡站點。但部分站點地區(qū)出現(xiàn)了失衡傾向，發(fā)展狀態(tài)也存在較大差異，大部分站點地區(qū)處于“從屬”的初級平衡狀態(tài)說明了該類站點地區(qū)尚未得到有效開發(fā)，存在發(fā)展滯后的問題。杭州地鐵1號線站點地區(qū)節(jié)點-場所價值模型如圖5所示。

圖5 杭州地鐵1號線站點地區(qū)節(jié)點-場所價值模型Fig.5 Node-place value model for station areas of Hangzhou Metro Line 1

2.2 站點地區(qū)節(jié)點與場所價值結(jié)果特征分析

（1）“平衡”但具有失衡傾向站點。根據(jù)評價結(jié)果，鳳起路、龍翔橋、安定路、武林廣場站點盡管目前處于“平衡”狀態(tài)，但是偏離45°平衡線距離較大，場所價值相對過高出現(xiàn)了失衡傾向。其中鳳起路、龍翔橋、安定路3站毗鄰西湖風(fēng)景名勝區(qū)且地處杭州繁華的市中心，各類服務(wù)設(shè)施密集。4個站點出現(xiàn)的失衡傾向也反映了中心城區(qū)服務(wù)設(shè)施可能過于集中在站點周邊，未來發(fā)展中應(yīng)對非必要場所功能進行疏解，突出主要服務(wù)功能，積極提升站點交通實現(xiàn)地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展。同時火車東站、文澤路站點則出現(xiàn)節(jié)點價值相對過高問題，為避免導(dǎo)致“失衡節(jié)點”應(yīng)因地制宜地對其周邊地區(qū)進行開發(fā)，提升站點周邊的場所價值。

（2）一般“平衡”和“從屬”站點。城站、閘弄口、金沙湖、臨平、婺江路、打鐵關(guān)、西湖文化廣場、高沙路、江陵路、彭埠、客運中心、九和路、近江、九堡、濱和路15個站點相對處于“平衡”狀態(tài)，發(fā)展態(tài)勢較好但處于成長期階段，可采用相應(yīng)的發(fā)展策略快速提升該類站點的節(jié)點價值和場所價值。相比之下，南苑、文海南路、翁梅、濱康路、喬司、云水、下沙西、湘湖、下沙江濱、西興、余杭高鐵站、喬司南、七堡13個站點處于“從屬”狀態(tài)，發(fā)展水平較低。導(dǎo)致此類站點地區(qū)發(fā)展緩慢，一方面是由于站點所處區(qū)位差異性，另一方面是站點地區(qū)內(nèi)部交通可達性低、開發(fā)強度不足或用地類型不合理造成場所價值過低，進而導(dǎo)致站點吸引力過低出現(xiàn)負效應(yīng)耦合。

3 站點地區(qū)耦合協(xié)調(diào)測度評價

3.1 站點地區(qū)節(jié)點與場所耦合協(xié)調(diào)測度結(jié)果分析

依據(jù)上述節(jié)點與場所綜合評價值進行耦合協(xié)調(diào)度分析，杭州地鐵1號線站點節(jié)點與場所價值耦合度C值介于0.617 ～ 1之間，除南苑、余杭高速鐵路車站、文澤路、下沙西處于磨合階段外，其他站點均處于高水平耦合階段。這也說明大部分站點與周邊地區(qū)發(fā)展過程中相互作用關(guān)系顯著，耦合狀態(tài)基本處于良好。但耦合度水平的高低階段，并不能說明兩者之間耦合協(xié)調(diào)度高，如七堡、喬司南站點耦合度較高，但耦合協(xié)調(diào)度僅有0.135。因此，需要綜合利用耦合協(xié)調(diào)度來分析站點的節(jié)點與場所耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度。

相比之下，耦合協(xié)調(diào)度D值介于0.135至0.995呈現(xiàn)出較大差異。高度耦合協(xié)調(diào)站點5個，占比14.7%；較高度耦合協(xié)調(diào)站點9個，占比26.5%；中度耦合協(xié)調(diào)站點7個，占比20.6%；較低和低度耦合協(xié)調(diào)站點13個，占比38.2%，從數(shù)量上看，大部分站點的節(jié)點與場所價值耦合協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)仍然有待改善。杭州地鐵1號線(一二期)站點地區(qū)耦合協(xié)調(diào)性評價如表2所示。

表2 杭州地鐵1號線(一二期)站點地區(qū)耦合協(xié)調(diào)性評價Tab.2 Coupling coordination degree for station areas of Hangzhou Metro Line 1 (Phase 1 and 2)

3.2 站點地區(qū)節(jié)點與場所耦合協(xié)調(diào)度空間差異

（1）站點地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度出現(xiàn)明顯空間分異規(guī)律。總體呈現(xiàn)出以主城區(qū)、副城為中心圈層結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)梯度遞減特征。其中主城區(qū)最為明顯，基本上形成以鳳起路、龍翔橋為高耦合協(xié)調(diào)度核心，伴隨距離增加，耦合協(xié)調(diào)度逐漸降低。以金沙湖、高沙路為核心的下沙副城市組團也呈現(xiàn)類似特征，但耦合協(xié)調(diào)度梯度變化強度低于主城區(qū)，而臨平與江南副城核心無明顯的梯度變化?？梢娭鞒菂^(qū)站點總耦合協(xié)調(diào)效應(yīng)是中心好于其邊緣，這符合城市地區(qū)與站點互動發(fā)展的一般規(guī)律。

（2）站點開發(fā)策略影響站點地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度。具體到主城區(qū)中心內(nèi)部如城站和火車東站等站點耦合協(xié)調(diào)度還是受到具體站點區(qū)位及周邊用地影響而不同。雖然受站點區(qū)位限制，一定程度上仍可反映出各個副城中心地區(qū)發(fā)展水平存在差異：下沙副城較之臨平、江南副城發(fā)展水平較好。主要原因是下沙副城中心站點周邊均規(guī)劃大型商業(yè)綜合體并圍繞著站點進行高強度開發(fā)，說明在一般性結(jié)果下局部還是受開發(fā)策略的影響而存在差異。

（3）城區(qū)邊緣的站點地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度還有待改善。位于主城區(qū)與各個副城中心邊緣地區(qū)站點耦合協(xié)調(diào)度較差，該類型站點目前更多是滿足基本交通需求，對于站點周邊地區(qū)發(fā)展帶動作用不足，但其中部分站點處于待開發(fā)狀態(tài)，開發(fā)阻力較小，未來應(yīng)抓住時機采取諸如TOD等開發(fā)模式，使之成為推動杭州主副城融合先行觸點。杭州地鐵1號線站點地區(qū)節(jié)點－場所耦合協(xié)調(diào)性空間分布特征如圖6所示。同時值得注意的是，位于主城區(qū)內(nèi)的七堡和下沙副城內(nèi)的下沙西2個站點與周邊站點耦合協(xié)調(diào)度存在差異。通過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于這2個站點開發(fā)建設(shè)周期晚于周邊站點，導(dǎo)致其目前處于低耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)；但這2個站點采用了較為先進的站點地區(qū)規(guī)劃理念，從長遠來看有助于實現(xiàn)站點與周邊地區(qū)良性互動，未來發(fā)展?jié)摿^大。

圖6 杭州地鐵1號線站點地區(qū)節(jié)點-場所耦合協(xié)調(diào)性空間分布特征Fig.6 Spatial distribution characteristics of coupling coordination degree for node-place in station areas of Hangzhou Metro Line 1

4 結(jié)束語

城市地鐵站點的布設(shè)影響著周邊地區(qū)的規(guī)劃開發(fā)，評估站點地區(qū)發(fā)展狀態(tài)對探究站點與周邊地區(qū)高效協(xié)調(diào)發(fā)展路徑有著現(xiàn)實作用?；诠?jié)點-場所模型，構(gòu)建節(jié)點與場所價值評價指標體系，量化評估站點地區(qū)發(fā)展狀態(tài)，進一步結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型測算節(jié)點與場所耦合協(xié)調(diào)程度。杭州地鐵1號線站點實測分析表明，不同區(qū)位條件下站點耦合協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)存在較大差異，耦合協(xié)調(diào)性強度在空間表現(xiàn)出一定的以主城區(qū)、副城為中心圈層結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)梯度遞減特征。同時研究仍有可優(yōu)化之處，例如后續(xù)加入具有時間序列、方向性、標簽性的“流”數(shù)據(jù)來研究站點地區(qū)發(fā)展變化規(guī)律將會更加精確，并可據(jù)此因地制宜地提出不同類型站點地區(qū)的發(fā)展策略。