基于改进节点-场所模型的轨道交通TOD评估

张志健　高顺祥　陈越　肖中圣　许奇

【摘要】TOD（Transit-oriented development）是促进城市与轨道交通高质量发展的有效路径，轨道交通与城市的协调程度是影响TOD实施效果的重要因素。已有研究利用经典的节点-场所模型（Node-Place Model， NP）对轨道交通站点及周边用地开发建设情况以及交通和土地利用的协调程度进行评估，然而未能充分考虑客流与交通、土地利用的互动机制。因此本文基于NP模型，加入客流作为第三维度，提出节点-场所-客流模型（Node-Place-Ridership Model， NPR），以厦门市为例，利用多源时空大数据定量化评估各轨道交通站点三维度的发展水平和协调程度。结果显示，一号线场所价值较高，二号线节点价值较高，三号线的协调程度较好。相较于NP模型，NPR模型可以实现更精细、更全面的车站分类。相关研究结论可为促进轨道交通与城市的融合发展，实现客流增长的高质量发展目标提供理论支撑。

【关键词】TOD;节点-场所模型;轨道交通;土地利用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.14.026

引言：

为解决快速城镇化阶段带来的诸多大城市病，改善轨道交通财务可持续性，TOD（Transit-oriented development）已成为促进城市与轨道交通可持续发展的重要方式。目前，我国社会经济已进入高质量发展阶段，轨道交通站点周边良好的服务状况是实现紧凑型城市建设的重要保证，因此亟需开展关于TOD的測度研究。

TOD理念中轨道交通站点具有运输乘客的交通功能与带动周边发展更新的城市功能双重属性[1～3]，已有研究基于TOD的3D（Density、Diversity、Design）准则对不同站点进行量化评估[4]，但仅依靠该方法无法体现站点周边的发展潜力以及交通与土地利用的协调程度。Bertolini[5]提出的NP（Node-Place）模型通过量化评估站点地区的节点价值和场所价值，可以综合评价两者的发展水平和协调程度。既有研究在此基础上将可步行性和行人舒适度等设计特征纳入节点-场所模型，仍是以对指标的补充和细化为主[6～10]。另一方面，节点场所模型虽然考虑了交通和土地利用二者的关系，但忽略了二者与客流之间的复杂互动机制。轨道站点通过提升所在地区的交通容量和可达性，能够吸引商业、办公等竟租能力强的活动在其周边集聚，促使用地的原有性质和开发强度发生改变，而站点地区功能的强化反过来又为轨道交通的发展提供了充足的客流支撑。然而，已有关于客流的研究或将其作为节点价值和场所价值的一部分[11～12]，或仅评价两两之间的协调程度，未能反映客流、交通与土地利用三者的相互作用[13～15]。因此，本文在传统的节点-场所模型的基础上，新增客流作为第三个维度，提出场所-节点-客流模型，分别针对工作日于休息日不同的客流特点从三维度对站点的发展水平和协调程度进行量化评估，并依据车站聚类结果，为不同类型站点提供针对性的发展建议，促进轨道交通与城市的融合发展。

1、研究区域与数据

厦门市为东南沿海重要的中心城市、港口及风景旅游城市，如图1-1所示，其城区被海域划分为本岛与内陆两部分，本岛为厦门市核心区域，内陆则分别向北、西、东三个方向的延伸发展。厦门市轨道交通系统于2017年12月31日开通运营，至今已开通3条线路，里程达98.4千米，设站65座。已有3条线路分别自本岛向北、西、东连接本市内陆部分。

本文运用多源融合数据，数据集主要包含：厦门轨道交通站点数据、线路数据、联合国人口数据、基于工作地及居住地统计的城市人口数据与基于工作日及周末统计的城市人口热力数、站点周边POI、AOI数据、建筑数据、路网数据、高程数据、小区数据、公交站点数据以及路径规划数据、2021年8月2日至8日一周的车站进站量数据等数据，主要来自与电子地图运营商、公开数据等数据源，详细数据描述见下表1-1。

2、方法

2.1 NP模型

NP模型最早由Bertolini提出，通过定量化地测度站点地区节点价值和场所价值，将站点区域划分为如图2-1（a）五种类型，综合评价两者的发展水平和协调程度。图2-1（a）中由对角线向两侧延展出的纺锤形区域表示节点与场所价值的协调状态，该区域又由大至小被分为“压力”、“均衡”、“依赖”三部分，“压力”表示站点节点与场所价值均处于最高水平，站点周边开发趋近饱和状态，“均衡”表示站点节点与场所价值适中，各种指标协调较好，“依赖”类站点交通与城市活动较少，开发潜力较大。另外在上述区域外为不协调区域，右下角为“不均衡节点”，表示站点开发迟滞于交通基础设施建设，左上角为“不均衡场所”，此类站点城市开发强于交通节点功能，需要加强基础设施建设。

借助NP模型能够分析轨道站点地区的发展短板，指明站点地区未来的发展方向，其分析出发点是认为站点地区交通与土地利用应当协同，规划措施是引导站点地区交通与土地利用向协同状态转变。

2.2 NPR模型

在NP模型的基础上，本文将客流要素加入至第三轴，使NP模型变为NPR（Node-Place-Ridership）模型，从而可以实现对站点更精细与全面的分类评价。在NPR模型空间中各区域的分类如图2-1（b）所示。

2.3 指标计算

由于本文的指标体系涉及多层次、多类型指标的聚合，因此不同指标的权重尤为关键。既有研究关于权重确定方法包括变异系数法、信息熵值法、德尔菲法、专家打分法等主、客观赋权法，其均无法反映数据的空间特征。因此，本文首先按照公式2-1归一化基础指标，并采用可以反映数据在空间上集聚特征的全局莫兰指数以作为基础指标的权重，计算模型如公式2-2、2-3所示：

3、结果

3.1指标概况

本文利用全局莫兰指数在空间集聚特征角度衡量多层次、多类型指标的不同权重，得到结果如表3-1所示。

其中一些本文选取的典型指标空间分布如下图3-1所示，其中（a）图表示节点指标中反映车站在轨道网络中作为桥梁沟通其他车站的重要程度的介数中心性，该指标分布上具有明显的聚集效应，以吕厝站为中心向外衰减;（b）图展示建筑开发紧凑度在各站点间的区别，该指标以容积率梯度反映站点周边开发紧凑度，其两级效应明显，部分站点紧凑度可达9～21而最低等级站点只有0～0.5。

汇集上述指标后可得厦门市各站点的节点价值分布如图3-2所示，厦门岛内中心区域站点的节点价值最高，外部站点的节点价值则随距市中心的距离衰减。换乘站点的节点价值在同区位站点中表现出了较高的水平，这得益于其较高的介数中心性与交通供给水平。同时，2号线各站的价值明显高于其他线路。上述结果表明，厦门市轨道交通线网的核心区域为厦门岛内，2号线在线网中的重要性和连通性也大于其他线路。

场所价值的分布如图3-3，呈现出向岛内中心聚集的特点，岛外仅集美区与海沧区部分站点场所价值较高。这是由于场所价值的各项指标如高效聚集、用地开发等均高度依赖于站点周边的开发水平，因此在已开发完善区域的站点的场所价值较高。表明了厦门岛内的开发条件显著优于其他区域，且厦门发展趋势是由岛内向外逐渐延伸。

相较于场所和节点指标，厦门市轨道交通的客流分布特征存在更明显的中心性，且工作日与休息日相差较小，仅部分站点存在明显不同。如图3-4所示，客流量大的站点聚集于3條线交叉围成的近圆形区域内，该区域包含大量居住与商业用地为厦门市核心地段。在该区域外1、2号线岛内段客流也较多，但在岛外仅园博苑、海沧行政中心等站客流较大。另外，工作日与休息日的差距体现在部分休闲购物与就业集中站点，如塘边站位于岛内中部，以休闲娱乐为主，其休息日进站量高于工作日，而软件园二期、何厝等站靠近软件园等就业聚集区，工作日进站量显著高于休息日。

3.2模型对比

利用K-means聚类法，本文分别对厦门市轨道交通站点依据NP及NPR（工作日）、NPR（休息日）指标分为6类。NP模型的聚类结果及空间分布如图3-5与图3-6所示，差异体现在不同区位及线路的站点间。平衡站点主要分布在2号线厦门岛中心两侧，连通度好且开发时间早，具有中高的节点与场所价值;依赖站点节点、场所价值均偏低，出现在1号线沿海布设的岛外段，覆盖范围有限;压力站点同时拥有高节点与场所价值，多为换乘站主要位于市中心商业与就业区域。

此外另有3类不均衡站点，不均衡节点站点位于2、3号线末端，导致其场所价值偏低;不均衡场所类可据其节点价值大小分为两类，高节点站点位于3号线岛内段，客流条件和开发情况均较弱;低节点站点主要位于岛内线路服务水平不能满足场所需求的成熟建成区。

NPR模型在NP模型的基础上引入客流指标，导致部分节点、场所价值相近的站点在客流加入后分类发生变化，其中根据工作日与休息日客流的不同，变化也有所不同。如图3-7、8、9、10所示，分类的变化主要出现在岛内区域，如①位于岛内中南部的体育中心、育秀东路及湖滨东路站由NP模型中的压力类转化为NPR模型（工作日）中的平衡&中高客流类，其中湖滨东路站在NPR模型（休息日）中再次转为压力&高客流类站点，尽管节点与场所价值均较高，但较低的客流量压缩了两者的影响;②位于岛内中部的乌石浦站由NP与NPR模型（工作日）的不均衡场所转为压力&高客流分类，该站周边的购物设施在休息日带来的巨大客流提升了该站的分类;③NP模型中的不均衡场所（高节点）类站点转化为平衡&;中低客流类站点，这类站点的稳定客流弥补了其场所价值的不足。而在岛外区域，位于3号线末端的后村与蔡厝站也发产生了相应的变化，两站在NP模型中分别为不均衡节点与依赖类而在NPR（工作日）中均变为不均衡节点&低客流类，但是在NPR（休息日）中又由于休息日的低客流转换为依赖&低客流类站点。

此外，仍有三类的大部分站点的定义没有改变，分别为依赖、不均衡节点与压力类，它们分别对应低客流与高客流。这些站点的节点与场所价值为所有站点中的极值水平，故其分类受客流影响较小。

3.3改进方向

结合NPR模型的不同分类，提出针对各类站点的差异化TOD开发策略：①依赖&低客流类：这些站点往往位于城市郊区，开发程度较低，交通基础设施不完善，应在提升交通接驳能力的同时建设具有区域特色的开发体系以吸引由中心城区出发的反向客流;②平衡&中客流类：该类站点各项指标较为平衡，位于城市中心区，周边以居住及混合用地为主，应在现状基础上控制站域开发速度，实行有限开发;③压力&高客流类：此类站点位于城市核心区，各项指标趋于饱和，应避免过度开发，并结合城市更新项目向周边疏解客流压力;④不均衡场所&高客流类：这些站点位于城市中心区，其节点价值不能满足周边用地及客流需求，应加大交通基础设施建设力度;⑤不均衡节点&低客流：该类站点主要位于城市郊区新建线路周围，站域用地开发处于起步阶段，尚未形成成熟客流体系，建议结合用地规划合理设置站点开发目标，适当建设位于郊区的多样功能节点。

以厦门地铁最新开通的3号线岛外末端的鼓锣站为例，该站位于翔安区南部，靠近规划中的城市副中心。目前该站属于不均衡节点&低客流类，说明其用地开发滞后于交通建设，建议进一步完善周边居住用地配套服务以聚集人口，并加快商务设施建设速度，进行高混合度开发，增加线路平峰及双向客流。

与之相对的是吕厝站，该站位于厦门岛内核心区，为压力&高客流类站点。吕厝站为1号线2号线换乘站点，且周边汇集有大量商业、商务用地，需面临较大客流压力。故建议结合城市更新项目，加强站点域周边联系，向外疏解站点周边过多的商业设施。同时在规划新线时避免在此重复交叉以减轻换乘压力。

结语：

TOD是目前城市发展的热点议题，对其进行科学且合理的评估对于TOD开发与城市拓张有一定指导意义。本文在传统NP模型的基础上提升维度引入客流指标，建立三者融合的TOD评价体系，并以厦门市为例分别应用工作日与休息日的差异客流对其已开通站点进行分类评价。研究结果显示，引入差异化的客流指标后NPR模型通过融合三种评价指标修正场所或节点价值单一指标对分类结果的过多影响，部分车站的分类得到重新划分，实现了对车站更精细、更全面的分类评价。依据NPR模型，政策决策者可从融合发展角度充分认识站点周边的发展情况以引导区域空间规划与交通组织;因为考虑了客流维度，该模型也可探究站域土地开发与交通设施建设对客流进一步的影响;此外由于模型的普适性，未来研究可以探索不同线路乃至不同城市间的站点开发特点，进一步探究站点开发与TOD发展中各种要素的相互影响关系。不过NPR模型仍无法量化各种聚类的判断标准，仅以站点间差异相对划分站点，缺乏一定客观性，而如何解决这一问题将成为研究者下一步的工作重点。

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