大数据视角下轨道交通站点空间活力量化及提升策略研究——以合肥轨道交通2号线为例

徐益娟，顾大治，孟庆贺

(合肥工业大学 建筑与艺术学院，合肥 230601)

城市轨道交通因具有安全、便捷、舒适、准时、运量大、绿色环保等优点，近年来已成为大城市解决交通拥堵问题，实现高效、可持续综合交通的重要战略选择[1]，研究轨道交通与周边土地利用之间的互动关系成为重要的课题。随着信息通信技术的发展，以居民的活动体验为导向来优化城市设施与空间环境品质的诉求逐渐成为轨道建设关注的热点。

大数据的使用为规划研究提供了新的思路与方法。在过去的城市活力空间的研究中，空间包含的时间特性很少引起重视，大都集中在对静态空间品质的研究上。大数据引导下的空间研究越来越受到广泛的应用，龙瀛等利用手机信令、兴趣点数据(Point of Interest，POI)和现状建设用地数据等提出了“街道城市主义”概念，对城市街道活力进行了定量研究[2]；杨俊宴等利用街景图片和业态POI数据建立街道空间可步行性的测度体系，并对南京市的街道提出优化策略[3]；吴志强等利用百度热力图数据，分析了上海中心城区工作日与休息日空间使用强度的变化规律[4]。本文以获取百度地图的人口热力图和业态设施POI数据为基础，对合肥市地铁2号线的站点周边空间活力进行量化研究，并分析土地利用对空间活力的影响，在提出2号线后续建设的优化建议的基础上提炼出轨道交通站点周边空间活力提升的4个具体对策。

1 研究数据与方法

1.1 数据来源

本次研究数据包括合肥地铁2号线站点周边百度人口热力图动态数据和周边业态POI静态数据2种数据。

1.1.1 百度人口热力图

利用爬虫软件按照1 h的间隔对自2019年9月22号到28号连续一周内每天从早上7：00到晚上10：00的合肥市轨道交通2号线站点周边百度人口热力数据进行定时爬取(图1)，将收集到的105张热力图进行叠加分析，并在ArcGIS中按各站点周围1000和500 m范围进行裁剪。

图1 经ArcGIS处理的百度人口热力图

1.1.2 业态POI数据

本次研究所涉及的业态POI数据基于对百度地图数据抓取和清洗，筛选出餐饮、休闲娱乐、商业购物、商务办公、金融、医疗服务、文化教育、公交站点、停车场、运动健身、酒店住宿、旅游景点等12类业态信息共20 009条。

1.2 研究方法

为了更加直观地反映轨道交通站点周边人口活力以及其与业态设施POI之间的具体关系，主要使用了GIS和SPSS两个软件对收集的数据进行转换与赋值、空间分析以及数理分析。

1) 数据转换与赋值：对百度平台获得的热力图数据在ArcGIS中进行矢量化处理和地理坐标投影。利用自然间断分类法将热力值分成1～7不同等级来表示热力图所反映的人口集聚与分散状态，热力值与人群聚集度成正比关系。

2) GIS空间分析：利用GIS中加权叠加分析，对一周内的工作日和周末的人口热力进行叠加分析，求得站点周边500和1000 m范围内的人口活动平均强度，并统计出站点周边各类业态POI数量。

3) SPSS数理分析：利用SPSS软件对站点周边空间使用强度和POI设施密度以及设施混合度进行Pearson相关性分析，判断出在不同研究半径内的POI设施与站点活力之间的影响关系及其对站点活力影响的贡献值大小。

2 合肥市轨道交通2号线站点周边活力量化与评价

2.1 站点空间活力总体评价

首先对合肥2号线24个地铁站点周边人口热力图进行抓取，再采用空间使用强度系数Q将站点周边一定半径内的人群集聚程度以及活力程度直观和量化地展现。该系数值越大代表空间使用强度越大，人群活力越高[5]，计算公式如下：

(1)

式中：Qrt为某t时间点以研究对象为中心，周边半径为r距离的空间使用强度系数；n为百度地图热力图值，n=1～7；Sr为站点周边半径为r的用地面积；Sn指研究范围内热力值为n的区域范围。

将1周内的各个时刻数据取平均值得到1周内各站点的周边空间使用强度即人群活力值。从1周内人群活动数据的统计来看(图2)，以一环路内站点为界，一环路以西的站点之间的活力值较一环路以东的差距更大，波动幅度更大。

夜晚和白天的空间活力强度呈现不同的特征，2号线周边白天人口活动高峰区域相对集中，集中在一环路范围内的几个站点。相反地，夜晚周边空间高活动强度的站点除一环路以内的站点外，还包括西七里塘、五里墩、东五里井、东七里、东二十埠和龙岗等站点。处于一环路内的站点如三孝口、四牌楼、大东门等站点呈现出全天活跃的状态，一环路以东的东七里、东二十埠、龙岗、漕冲4个站点白天与夜晚空间活动强度差异较大。

2.2 站点空间活力与半径的关系

本文将以站点为中心周边500 m区域定义为轨道交通的内圈即核心开发区域，500～1000 m范围为外圈即次级开发区域。考虑到部分轨道线两端站点的交通选择性较中心区差，适当扩大站点的影响范围[6]。

通过工作日和休息日周边500和1000 m范围内空间使用强度系数的计算与比较(表1)，站点活力与半径范围成反比的站点总计18个，是最具代表性的情况。说明人口在轨道交通站点500 m范围内的聚集程度更高，这同时也符合TOD开发的理想状态。小部分站点受到周边站点的影响如汽车西站、王岗站、三里街站，其活力在站点外围区域更高；而位于靠近轨道线东西端站点如南岗站、振兴路站以及漕冲站，周边交通区位优势较低， 其活力普遍较低，与研究半径关系不明显。

表1 工作日与双休日站点不同半径内空间强度对比

2.3 站点空间活力与站点区位的关系

从表1统计可以看出，无论在周末还是工作日以及不同的研究半径，站点空间活力数据都呈现出越接近合肥老城中心则空间使用强度越高的趋势，这与老城区交通可达性高有一定关系[7]。但是，在一环路外的站点中，西七里塘站、东五里井站平均活动强度也超过3.5，趋近于一环路内轨道交通站点周边活动强度。由此表明，站点周边区位条件是决定其空间活力的充分而非必要条件。

2.4 站点空间活力与站点类型的关系

根据有关文献[8-9]，对轨道交通站点周边800 m内主导用地功能进行统计，2号线站点类型可分为6类(表2)。对比不同类型站点的空间使用强度可知(图3)，整体的活力水平为商服型>居住型>公共型>生态景观型>产业型>混合型。商服型和居住型站点活力峰值均在一环路以内的站点。对于居住型站点而言，一环路以东的站点其活动强度明显大于一环路以西的站点，其峰值是三里街站。公共型站点安农大站受到周边大学校园和聚集的商圈影响其活力度较强，生态景观型与产业型的几个站点其空间活力较低，除科学大道站与大蜀山站核心开发区域内空间活力处于中等水平。混合型站点如南岗站、王岗站等位于2号线两端，区位条件较差且周边未开发用地较多，故整体空间活力最低。

表2 合肥市轨道交通2号线站点类型及分类

3 合肥市轨道交通2号线站点空间活力影响因素及活力提升建议

3.1 活力要素的相关研究

通过对2号线周边活力的量化分析及相关规律性的探索，可以发现站点周边一定范围内土地利用的方式与开发强度影响站点周边人群活力。在《美国大城市的生与死》一书中曾提到多样性是保持街道和社区活力的重要因素，其中就包括功能的多样性。本文通过统计每个站点周边半径500和1000 m区域内12类设施的数量，并且通过数理分析研究站点空间活力与周边设施密度、设施多样性之间的相关性。

3.2 站点周边设施总量概况

对24个站点周边500和1000 m范围内的12类设施分别统计。结果表明(图4)，设施数量最多的站点集中在一环路以内的商服型站点，大部分居住型站点周边商务办公设施欠缺。生态景观型站点大蜀山站等周边500 m范围内各类型设施匮乏。混合型站点周边的整体设施数量偏低，且在轨道线两端的4个站点500 m范围内，公交站数量较少，公共交通不便。公共型站点周边各类设施分布较合理，以商业购物、餐饮与文化教育设施为主。产业型站点受到用地性质影响，500 m范围内配套服务设施数量偏少。

图4 2号线站点周边1000 m范围内各类设施核密度叠加分析

3.3 轨道交通站点空间活力与POI设施关系研究

3.3.1 站点空间活力与POI设施密度

本文通过在百度地图上抓取相关设施的POI数据，利用GIS统计出在2号线站点周边1000和500 m区域范围内POI设施密度，利用SPSS数理分析各站点空间使用强度与设施密度之间的相关关系。

研究得出合肥轨道2号线站点周边500 m内的设施密度明显高于1000 m内的设施密度，说明大部分站点周围的设施集中在500 m范围内，这也符合TOD的发展模式。通过分析周围用地现状可知，站点500 m范围内用地比1000 m紧凑且开发强度较大。通过对不同类型的站点设施密度的对比(图5)，可得出商服型站点大东门站和居住型站点三里街站、东五里井站、龙岗站等500和1000 m范围内的设施密度差距较明显。商服型与混合型站点中活力最高的站点与设施密度最高的站点并不对应，但居住型、公共型、生态景观型和产业型站点中活力最高的站点与设施密度最高的站点对应。

通过分析POI设施密度与站点周边的空间使用强度的相关关系，可以得出无论在500还是1000 m范围内，站点周边空间使用强度与设施密度都有正相关的关系，即设施密度一定程度上影响了站点周边活力，高POI设施密度与高站点活力基本上能对应。但是，通过比较2组分析数据，可得知1000 m范围内(相关系数为0.75)较500 m范围内(相关系数0.68)两者的正相关关系表现得更加明显，空间活力与设施密度的相关度更高。

3.3.2 站点空间活力与POI设施混合度

仅用设施密度指标不足以表现设施业态的多样性和混合程度，本文采用Hill Numbers生物多样性指数中的土地利用聚集度指数来衡量轨道交通站点周边设施业态混合度，如式(2)所示：

(2)

式中：Pi为物种i出现的概率；D为聚集度的倒数。

D值越大意味着设施聚集度越小，设施混合度越高[10]。

借助ArcGIS平台统计2号线站点周边500和1000 m范围内POI设施的聚集度指数，结果显示站点周边500 m范围内的设施聚集度差距更明显。对不同类型的站点周边设施聚集度的统计(图6)，可以看出商服型站点周边设施聚集度高低与其空间使用强度没有直接关系，前文分析出的空间使用强度高的四牌楼站和大东门站其设施聚集指数即设施混合度反而较三孝口站低。居住型和产业型的站点500 m范围设施混合度基本高于1000 m范围，并且其站点活力高低与设施混合度高低基本对应。混合型站点呈现出低活力、低设施密度和较低设施混合度的状态；1000 m范围内站点活力程度与设施混合程度基本对应。

通过对POI设施聚集度和站点空间强度相关性分析(图7)，可以看出两者没有显著的相关关系。但是通过数据的直观展示可以得出，无论从1000 m还是500 m的研究范围来看高度的设施混合并不意味站点的高活力。相反地，一些站点周边空间使用强度较高如三孝口站、四牌楼站、大东门站、三里街站等设施混合度反而较低且处于中间水平，均有明显的商业休闲功能的聚集。这说明轨道交通站点周边的设施适度混合有利于提高周边活力，但是过高的功能混合即过低的设施聚集度反而不利于站点周边人群的聚集。

图7 2号线站点周边设施聚集度和空间使用强度相关性分析

3.4 合肥市轨道交通2号线站点空间活力提升建议

通过合肥轨道交通2号线24个站点周边空间使用强度来分析站点空间活力，可以发现2号线站点人群活力出现不均匀的现象，形成了以一环路内站点为主的活力中心，以西七里塘站、东五里井站、三里庵站、三里街站、五里墩站等站点的活力次中心(图8)。针对2号线存在的现状问题，可以从以下三个方面提升站点空间活力。

图8 合肥市2号线站点整体空间活力分布

3.4.1 优化土地利用，消除低效用地

通过研究可发现，混合型站点周边存在着许多尚未开发的用地，导致出现低设施密度高设施混合度的现状。在未来建设中应当明确站点周边各类用地的数量、规模以及开发强度，消除低效用地，提升沿线土地开发质量，带动周边城市空间优化。此外，对于一环路以内老城区的站点，就业岗位与服务设施的大量集中诱发大量人流聚集，可以考虑地下空间的合理利用，在地面适当增加与站点联系的街头绿地或广场。站点外围应逐渐降低开发强度，用地以商住混合类为主导，保证一定的用地混合度和聚集度。由于老城区省市两级政府行政职能的外迁，部分用地面临着更新改造，应协同站点的开发合理考虑用地的发展方向，提升用地开发利用效率，改善用地结构，促进用地的复合开发。

3.4.2 补充配套服务设施，满足多元化需求

目前2号线许多站点周边相关设施匮乏，特别是轨道线两端的站点，配套设施数量较少且种类单一。对于商服型站点而言，应当在保持其设施高密度与适当的设施混合度的同时，突出其站点核心开发区的主导商业功能，在站点外围配套相应的生活服务设施。2号线的居住型站点可适当提高设施密度与混合度，满足居民多样的生活需求。同时居住型站点核心开发圈内应当适当引进商务办公设施，保持一定的职住平衡，减轻老城区由于通勤带来的人流压力。位于2号线两端的混合型站点应当补充各项配套设施，尤其是桂庄站、南岗站等应该提高商业购物、餐饮设施的数量。生态景观型和公共型站点未来站点外圈应当增加配套的休闲娱乐、餐饮设施等的密度，适当提高相关设施的混合度。如临近大蜀山的3个景观型站点，其核心区域应控制土地开发强度，保护生态绿地及周边环境，同时合理利用特色资源，增强3个站点之间的交通联系和配套设施的互补。

3.4.3 协调站点发展关系，推进“珠链式”发展模式

理想的轨道交通TOD模式，应该是以轨道线为轴线，形成以站点为节点的珠链式发展结构，同时开发强度由站点内圈逐渐向外递减。例如2号线环城路以内的几个商服型站点不仅要考虑彼此之间的主次关系，同时也要协调周边居住型站点。在居住型站点中形成以三里庵站、西七里塘站和东七里站、三里街站、龙岗站的社区级居住型站点，扩大服务辐射范围的同时也能促进相关配套设施聚集。其他类型的站点在进行周边用地开发时应当合理考量自身在整条轨道线中的职能分工，协调周边关系，共享优质资源，提升轨道线整体空间活力。

4 轨道交通站点空间活力提升策略及路径

4.1 分类引导——提升站点吸引力

通过对站点的分类可以发现各类型站点在城市中承担着不同的功能，其周边空间活力也有差异。一般来说商服型的站点空间活力更高；居住型站点数量最多，但是站点活力差距较大且会出现昼夜和工作日、休息日之间的差距。不同类型的站点应该根据自身特点以及现状不足制定不同策略提升自身的吸引力，优化站点周边的建设，需要考虑相邻站点的辐射作用和资源共享，促进相关设施的合理聚集，避免土地开发和设施配置中的浪费(表3)。

表3 各类型站点周边空间活力提升途径

4.2 优化布局——平衡站点客流

在加强站点周边用地合理利用的同时，应当平衡轨道线路及线网上各类型站点的比例、数量和选址布局，加强相邻站点客流之间的流动，有利于形成活力中心，引发触媒效应带动轨道交通的建设[11]。①在站点的层面，中心地区的站点应该增加与周边站点联系的公共交通，优化和调整用地布局和功能中心，优化站点周边职住平衡，同时提升轨道线两端站点的交通便捷性和通达性。②在线路层面，应当注重各类型站点的数量与比例，尤其是居住型、产业型和商服型站点之间的比例关系，3类站点比例过高都可能导致人群流动的不均衡性。合理布局各类站点的位置和数量，能够调节客流从而保持线路整体的空间活力。③在整个线网层面，布置合适的换乘站点以及完善其他公共交通体系，有利于实现适宜的通勤距离内居民与就业的平衡。

4.3 适度混合——合理开发站点周边用地

研究发现站点周围用地的高密度开发和过度混合不一定意味着高空间活力，针对不同类型的站点，在增大服务设施的密度的同时应选择合适的配套设施满足用地的复合开发。以大城市最常见的居住型、商服型和公共型3种类型站点为例，根据用地的混合程度和配套设施的高低密度能组合形成5种理想的用地混合度分布模型(表4)。土地的有效混合才能增加短路径出行，实现生活地与居住地的重合[12]。

表4 3种典型类型站点用地布局和用地混合度分布理想模型

TOD理论倡导的土地混合原则是在步行可达的区域内，混合布置商业、办公、居住和公共服务设施，但实际上轨道交通站点周边的土地利用要建立在居民需求的基础之上[13]。例如在居住型站点周边布置适当的商业办公设施有利于促进人们就近就业。同时，考虑到站点周边使用人群收入比例的差异，应当注意功能的多样性和社会公平性，在布置大型商业购物中心的同时也要考虑中低档消费、餐饮等场所以满足不同人群的消费需求。鼓励站点周边用地多功能复合开发的同时要考虑到站点周边主导用地的兼容性。

4.4 政策导向——促进站点周边设施流转

轨道交通大容量的特点能够给周边城市空间带来人气，但是许多城市的轨道交通站点及周边设施的建设未能与周边空间形成联动发展，导致站点周边的空间利用率不足，无法取得可持续的开发效益。政府需要建立有效的机制协调轨道交通站点周边土地开发，控制站点周边核心开发圈和外围开发圈的各类用地的数量、规模以及开发强度，合理规划站点空间与城市空间协调开发，促进轨道线的联动开发。推动站点周边用地高效集约开发的同时考虑到用地的动态性和弹性，制定满足轨道交通开发的政策。

5 结束语

本文以合肥市轨道交通2号线为例，采集大数据对站点周边空间活力进行识别和量化，通过分析站点周边半径、区位、类型、设施密度、设施混合度等与站点空间活力之间的相关关系，指出对于轨道交通站点的空间活力提升需分类型提升站点自身吸引力、优化站点布局从而平衡站点客流、适度混合开发站点周边用地以及制定有效的政策机制以促进站点周边设施流转。通过合理开发站点周边用地，提升站点空间活力，才能保证轨道线的可持续建设，从而促进周边城市空间良性发展。但是由于大数据存在着数据实时更新和研究误差的问题会导致研究存在一定的局限性，在后续研究中一方面需进一步加强研究方法与数据的可靠性，另一方面可继续挖掘站点周边空间活力与其他土地开发因素或城市发展因素之间的相关关系。