基于步行生活圈的地铁站便利度评价——以杭州地铁1 号线为例

文／祁巍锋 浙江大学建筑工程学院 硕士生导师 副教授

章金晶 浙江大学建筑工程学院 硕士研究生（通讯作者）

引言

当前社会人们个性化、多元化的需求成为主流，对与生活息息相关的城市公共设施的需求逐步走向复杂，这就要求城市规划注重细节，精细化利用城市资源。而地铁作为城市公共交通线网中的骨干部分，吸引了大量稳定客流，使地铁站成为集聚城市资源的节点、吸引市民活动的场所、激发城市活力的载体[1]。研究地铁站点周边公共服务设施对于城市的发展和规划以及对提高人们生活品质有重要作用。

近年来，规划者提出了“15 分钟社区生活圈”概念，在适宜步行范围内配置多种多样的公共服务设施满足居民的日常需要，形成便捷、友好的居住社区。借鉴这个概念，本研究将步行元素纳入考虑，以地铁站点为起点，在适宜步行时间范围内可达的范围作为地铁站点的步行影响区，建立便捷、步行友好的地铁生活圈。

传统研究方法通常采用标准圆的缓冲区作为地铁站周边影响区[2]，事实上，人们的出行路线不是一条直线，会受到道路、河流、建筑、铁路各种因素的影响。本研究利用OSM 数据，采用网络分析方法，基于路网数据生成更接近现实情况的步行生活圈。

本文通过爬取2020 年8 月百度地图网络开放数据——POI 数据，获取杭州地铁一号线站点适宜步行可达范围内的公共服务设施数据，研究地铁步行生活圈内的公共服务设施的规模、聚集情况以及便利性。结合主成分分析等分析方法对站点进行便利度评价，分别计算各个站点的便利度评分，从地铁线路以及地铁站点两个层面进行分析，探究其内在规律，最后针对拓展步行圈、选址、设施规划等方面提出相应的规划措施。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究范围与对象

研究以杭州市地铁一号线（图1）为例，作为杭州市服务时间最长的一条地铁线，一号线沿线各类公共服务设施分布密集，以此为例，可利用数据量较大，便于数据的采集与分析，更能反映杭州市的地铁站点步行生活圈内公共服务设施情况。

图1 地铁一号线线路示意图（图片来源：作者自绘）

研究范围是杭州地铁一号线34 个站点的步行影响区域，研究对象为与居民生活密切相关的公共服务设施，分为11 类：美食、酒店、购物、生活服务、休闲娱乐、运动健身、教育培训、文化传媒、医疗、金融、公交车站。考虑到人们地铁出行的接驳以步行和公交为主要方式，因此将公交车站纳入评价指标，而不是停车场等其他交通设施。

1.2 研究数据的采集与处理

本文的POI 数据来自利用Python 对2020年8 月百度地图POI 点的爬取，每条数据包括经度、纬度、名称、类型4 个属性，并对数据进行清洗、去重，获得87167 条POI 数据。导入Arcgis 软件，运用投影工具转换坐标系，本次转换为 UTM 投影（通用横轴墨卡托投影），根据研究区域经纬度范围确定WGS-1984-UTM-Zone-51N 为相关数据的目标坐标系。

筛选出地铁站点15 分钟步行圈内部的公共设施POI 数据点，最后获得11 类，经过清洗去重，最终获得有效POI 数据共21958 条。此外，还通过百度地图爬取了地铁一号线34 个站点的POI 数据，用于后续计算。

本文还使用了OpenStreetMap 中的道路矢量数据计算步行生活圈的范围。相比假定人们的出行路线为一条直线，直接使用地铁站作为圆心，15 分钟步行距离为半径的标准圆缓冲区，使用OSM 数据中的路网矢量数据，以地铁站为出发点生成步行生活圈更接近实际的步行情况，精确度也得到提升，还可以考虑交通速度、路网连通性等因素。

对下载获得的路网矢量数据进行简化，去除多余的图形和属性，在道路交叉口的位置对路网进行打断操作。建立路网拓扑，检查道路连通性，确保后续网络分析的准确度。转换坐标系，创建虚拟道路，将未在道路上的地铁站点POI 点与道路相连，对完成这些操作的路网进行网络分析。由平均步行速度乘以步行时间得到步行距离，挑选不大于最大步行距离的范围作为地铁站点的影响区，得到步行时间对应的步行生活圈。

2 地铁站点便利度评价

利用Arcgis 中的模型构建器，以步行生活区的范围对POI 数据所在图层批量进行裁切操作，每一个步行生活圈，获得对应的POI 点集合。对这些POI 点的种类、数量进行统计操作（数据标准化处理，主成分分析），进行便利度评价，得到每个站点的步行生活圈便利度得分。

标准化处理。美食类、购物类、生活服务类数据的绝对数量较其他数据更大，为了避免这些指标的数量级对整个便利度评价产生影响，我们需要对站点对应的不同类型的POI 数据进行标准化处理，便于分析比较。本研究采取最常用的Z-score 标准化处理方式，计算获得每个站点15 分钟步行生活圈标准化评分。

主成分分析。首先进行KMO 检验，计算得到研究数据KMO 检验系数为0.870，以此认为这批POI 数据分类合理，适合主成分分析方法，统计的结果具有较好的实用性。进行主成分分析得到主成分结果方差贡献率（81%）与成份得分系数矩阵，将标准化后的数据乘以成分得分系数，再乘以方差贡献率得到一号线各个站点15 分钟步行生活圈的便利度评分（表1）。

表1 地铁一号线站点的便利度评分（表格来源：作者自绘）

3 评价结论

3.1 便利度分布

地铁站步行生活圈的便利度的分布不均衡，其分布与地铁站所处的区位有关且与城市的公共服务中心有部分重合。将研究范围内的POI点、便利度进行可视化表达，地铁站15 分钟步行生活圈内的公共服务设施核密度图（图2）中颜色越红代表该地的公共服务设施数量越密集；便利度评分分布示意图（图3）中颜色越红代表该地的便利度评分越高。

图2 便利度核密度示意图（图片来源：作者自绘）

图3 便利度评分分布示意图（图片来源：作者自绘）

地铁一号线呈C 字型穿过城市中心区，南部通往江南城，北部通往下沙与临平方向，地铁步行范围内的公共服务设施总体分布呈“一主一副多点”布局，接近城市中心、下沙区域的站点周边服务设施数量较多并且种类较为丰富，便利度向市中心外围区域逐渐降低，便利度评分高的站点大多位于市中心区域，但外围区域也有部分站点便利性较高。

高便利度的站点与杭州市的公共服务中心部分重合。主城区段的武林广场站至定安路站位于市中心的环西湖公共服务设施圈，江南段的滨河路站、临平段的临平站、下沙段的金沙湖站位于各个区域的公共服务设施圈。公共服务设施的分布受市场竞争与集聚效应的影响，存在一定服务半径内向某一中心集聚的趋势，因此地铁站沿线的公共服务设施分布以点状集聚为主，且高便利度站点之间大多存在一定的距离。

3.2 换乘站的影响

杭州地铁一号线作为穿越主城区，连接主城区与江南、临平、下沙副城中心区的骨干线路，与其他多条地铁线路联系紧密，设置了16 个换乘站，截至2020 年6 月已启用7 个。而公共服务设施在换乘站点的聚集受到两条线路的影响，因此在对便利度评价结果进行分析时，需要考虑换乘站的影响。对评分与是否换乘站进行相关性分析，得到显著性值为0.566，即两者之间无相关性。可以看出，在实际影响中，对换乘站而言，多个站点对地铁站步行圈的便利度高低基本无影响，边际效应较低。

3.3 步行圈范围大小

在实际情况中，受到道路、河流等要素的阻隔，步行圈通常是一个不规则的形状。一般来说，地铁站点设置在交通条件较好的位置时，对应的步行圈面积越大。在进行便利度评分时，就同一站点而言，站点步行范围越大，范围内POI点的数量越多，POI 点的类型越丰富，该站点的便利度评分也就越高。因此在站点便利度评价之前，需要关注各个站点的步行圈范围大小。

就步行区面积进行排序可以得到七堡、打铁关、西湖文化广场站的面积最小，而婺江路最大。七堡站的步行圈形状呈近似三角形，由于西北部的德胜互通高架桥、杨柳群封闭小区的阻隔，等时步行圈无法向西北部拓展。打铁关站受西侧上塘河与东侧铁路的双重影响，步行圈的形状较为狭长。西湖文化广场站位于京杭大运河的东侧，故西湖文化广场站的步行圈西侧的面积较东侧小且受到桥梁的位置的限制。在地铁一号线中等时步行圈面积最大的是婺江路站，它位于交通情况较好的区域，附近路网密集，无明显地理因素限制，呈现出近似正方形的形状（图4）。

图4 七堡、打铁关站、西湖文化广场站、婺江路站15 分钟步行圈示意图（图片来源：作者自绘）

总体来说，基于路网计算出的等时步行圈与传统的同心圆缓冲区差距较大，更接近实际情况，受到各种各样的地理因素限制。适宜的街道尺度、较好的步行条件、较高的路网密度、较低的街区地块尺度有利于步行圈的拓展。

3.4 公共服务设施构成

对地铁站按便利度评分进行排序，选取评分最高的8 个站与评分最低的8 个站进行制图（图5），比较其各类设施占比的差别。总体上来说，便利度评分相似站点的各类设施组成结构具有规律性。便利度较低的地铁站，购物类占比最多，达到了0.3 至0.55，生活服务和美食类设施也较多，但其他设施占比大多在0.05以下。而便利度评分较高的站点设施构成有不同的优势，购物或者生活服务类设施较强，但总体上各类设施占比较为均衡，美食、购物、生活服务类的比重最高，占0.15 至0.25，其余设施占比大多在0.075 左右。仅仅依靠某一类设施的发展是不健康的，其对客流的吸引与服务能力是不足的。一个便利的地铁生活圈，各设施的构成结构是均衡、多样、富有活力的，有自己的特色，不会出现某一设施的单极化[3]。这也从侧面反映出便利度较低的站点周边尚未形成完善的服务周边社区的生活设施，主要吸引以购物类设施为目的地的其他区域客流。

图5 便利度评分较高与评分较低的地铁站各类设施占比（图片来源：作者自绘）

4 规划建议

结合评分以及相关分析，本文提出以下四个方面的规划建议。

（1）站点周边设施规划。由于公共服务设施受到竞争作用以及地铁聚集效应的影响，公共服务设施会逐渐向高等级的站点聚集，对相邻站点的服务设施发展不利。在设置线路中高等级的公共服务站点时，不仅需要考虑这些站点所在的区位，还需要对这些站点进行足够的间隔，减少不必要的融合、竞争，损失建设受益。

（2）线路选址。在对地铁线路进行选址时，换乘站的布置对于区域公共服务设施的发展影响较少。从地铁建设成本与地铁充分带动地块公共服务发展的角度考虑，不必追求多线路换乘点的设置。

（3）拓展步行圈范围。站点选址尽量远离城市快速路与城市主干路，充分考虑河流、铁路的阻隔影响，加大步行可达范围。此外，规划还应提高站点周边的路网密度，降低街区地块尺度，减少断头路、丁字路，保证步行网络的连续性。

（4）站点周边业态发展。利用规划手段，创建适合多种类型服务设施发展的空间，引导多样、均衡的业态发展。避免形成某一类设施的单极化发展，影响到整个站点的便利性以及地区的经济发展。除了购物类、生活服务类，引导建设具有特色的地铁站生活圈的服务设施氛围，例如教育培训类集聚、金融办公集聚、绿化设施集聚等，整体提升地铁线路的吸引力与交通出行占有量[4]。

结语

本研究利用地铁站附近POI 数据以及路网数据，通过数据分析，对地铁站点的15 分钟步行生活圈进行便利度评价，得到相应站点的便利度评分。结合便利度评分进行分析，探究其内在规律，针对设施规划、线路选址、拓展步行圈范围、站点业态发展等方面提出相应的规划建议，引导建设高效率、高收益、各具特色、富有活力的地铁站生活圈。