軌道交通站點周邊土地容積率確定方法研究
——基于重慶輕軌鴛鴦站的實證分析

張 巍 龍成平

(重慶大學建設管理與房地產學院,400045,重慶∥第一作者,教授)

軌道交通站點周邊土地容積率確定方法研究
——基于重慶輕軌鴛鴦站的實證分析

張 巍 龍成平

(重慶大學建設管理與房地產學院,400045,重慶∥第一作者,教授)

軌道交通站點周邊土地容積率確定對土地價值影響重大。從TOD(交通引導發展)的基本理念出發,建立了以最大化土地增值、提升軌道交通客流、最優環境品質、土地最優均衡利用等四個目標為決策目標,以軌道交通站點周邊土地容積率為決策變量的多目標決策模型,定量分析軌道交通站點周邊土地的合理容積率。以重慶輕軌3號線鴛鴦站為例,對其周邊土地容積率進行重新測算,并根據求解結果,建議適當提高開發強度,加強土地合理有效利用。

軌道交通; 土地利用; 多目標決策; 容積率

Author′s address School of Construction and Real Estate Management,Chongqing University,400045,Chongqing,China

軌道交通作為一項社會公共服務設施,具有明顯的正外部效益[1],不僅可以優化城市交通空間結構,緩解城市交通擁堵、環境污染等問題,而且促進沿線土地價值快速增長。然而,軌道交通建設投資巨大、投資回收期長、運營成本高,僅靠票價收入難以維持其長期發展。因此,在城市規劃過程中,合理確定軌道交通站點周圍土地開發強度,提高土地出讓收入,對軌道交通可持續發展具有重要意義。

歐美國家對軌道交通周邊土地開發強度研究起步較早。20世紀90年代初,美國設計師PerterCalthorpe提出了TOD(交通引導發展)設計理論,即利用公共交通的引導作用,提高周邊土地利用效率[2]。接著Marya Morris(1996)[3]、Bernick and Cervero(1997)[4]、Kaneko and Fukuda(1999)[5]等學者對TOD模式進行了定性和定量研究。在國內,文獻[6-8]提出了定性確定軌道交通站點周邊土地開發強度的方法;文獻[9-11]以TOD理論為基礎建立多目標土地優化模型,進一步定量確定軌道交通站點周邊土地容積率。然而,以上研究中沒有考慮軌道交通沿線土地增值這一重要影響因素。本文以TOD理論為基礎,重點考慮土地最大化增值,建立容積率確定的多目標決策模型,為城市規劃人員提供參考。

1 軌道交通站點分類及其影響范圍

1.1 站點分類

由于軌道交通沿線各站點處于不同的功能區,而各功能區用地結構具有差異性,因此有必要對軌道交通站點進行分類。軌道交通站點分類的方法有很多種,目前國內普遍認可的站點分類主要有節點導向和功能導向兩種[12]。本文重點關注軌道交通站點周邊接駁情況、周邊土地開發情況及空間布局,因此將軌道交通站點劃分為三種類型[13],如表1所示。

1.2 軌道交通站點對周邊土地的影響范圍

在軌道交通站點一定的影響范圍內,內部土地的開發強度呈現圈層遞減規律。劃分軌道交通站點周邊用地圈層,對于控制各圈層容積率具有較強的指導意義。歐美學者一般取500 m作為核心影響范圍,800 m為最大輻射范圍[14]。國內研究中,因具體城市和站點類型不同略有差異[15-17]。本文借鑒文獻[18]的模式,將重慶市軌道交通輻射范圍劃分為三個圈層：核心影響半徑200 m,為高密度開發區;主要影響半徑600 m,為中密度開發區;最大影響半徑1 000 m,為低密度開發區(如圖1所示)。

表1 軌道交通站點按交通接駁方式分類

圖1 軌道交通站點周邊用地控制范圍分區

2 軌道交通站點周邊土地容積率確定方法模型

2.1 模型構建

2.1.1 決策變量

采用商業用地和居住用地在不同的密度開發區內的容積率作為決策變量。

2.1.2 目標函數

根據TOD理論,軌道交通站點周邊土地的高強度開發有兩種較明顯的效益,一是經濟效益,二是客流效益[19]。但是，高密度開發使土地周圍環境品質下降,因此需要補充綠地和公共設施用地來營造社區環境。同時,站點周邊土地利用的均衡程度也反映了土地空間的利用情況。基于以上四方面的考慮,建立以下4個目標作為本模型的目標函數。

2.1.2.1 目標Ⅰ:土地增值最大化

(1) 軌道交通對土地價值的影響。土地增值受到外部因素和內部因素的影響[20]。外部因素主要有:城市規劃調整用地屬性和土地開發強度,提高土地收益;完善城市交通設施,提高地塊的通達性,從而提高土地價值。內部影響因素主要為通過改造和利用土地,使土地價值提升。城市軌道交通使土地增值屬于外部影響因素,主要原因有以下三點:①軌道交通改變區域的可達性,從而使地塊的區位優勢發生變化;②城市規劃受到城市交通規劃的影響,軌道交通周邊土地集約化、高密度開發已成為共識;③軌道交通促進了沿線經濟發展,使站點周邊地塊形成互補效應,不斷吸引商業、娛樂、文化等配套設施聚集。

(2) 目標函數表達式。研究軌道交通沿線土地的增值效應,就是要在其他條件相同時測算軌道交通周邊三個圈層內土地增值的平均值。比較的對象應是軌道交通周邊土地與相同品質下無軌道交通經過的地塊。由于條件限制,本文用房產價格增值替代土地增值。以房產價格來表征土地增值的表達式為:

(1)

式中：

Z1——衡量土地增值的指標；

Pi,r——居民區單位建筑面積房產增值百分比;

Pi,b——商業及辦公區單位建筑面積房產增值百分比;

Xi,r——居住用地容積率;

Xi,b——商業、辦公用地容積率；

Li,r——居民區地塊面積,取100 m2;

Li,b——商業及辦公區地塊面積,取100 m2;

i——不同圈層地塊,i=1表示圈層1,i=2表示圈層2;i=3表示圈層3。

2.1.2.2 目標Ⅱ:軌道交通客流最大化[21]

要達到軌道交通客流最大化，就要考慮到站點周邊土地的綜合應用,布局商業用地,以保證早高峰時段的客流;布局住宅田地，以保證晚高峰時段的客流;布局商業和娛樂設施用地,保證除早晚高峰外的客流。其表達式為:

(2)

式中:

Z2——衡量交通運量的指標,m2·次/人;

Ki,r——居民區軌道交通客運分擔率,%;

Ki,d——商業及辦公區軌道交通客運分擔率，%;

Ti,r——居民區人口日均出行次數，次/人;

Ti,r——商業及辦公區人口日均出行次數，次/人;

其他參數同上。

2.1.2.3 目標Ⅲ:環境品質最優化[11]

采用公共服務設施、公用設施、道路與交通設施、綠地和道路廣場用地面積之和與居住和商業辦公用地的總建筑面積的比值來表征環境品質優劣。比值越大,表明環境越優。函數關系為:

(3)

式中:

Z3——衡量環境品質的指標；

LA——公共服務設施用地面積，取100m2;

LS——道路與交通設施用地面積，取100m2;

LU——公共設施用地面積，取100m2;

LG——綠地與廣場用地面積，取100m2。

2.1.2.4 目標Ⅳ:土地均衡利用最優化

利用信息熵來確定土地利用均衡度的模型。信息熵是信息論中的重要概念,用以表征系統的混亂程度,如果系統規則并服從一定秩序,則該系統的信息熵較小[22]。因此,信息熵能用來量度土地的豐富度和復雜程度。其表達式為：

(4)

式中：

Z4——軌道交通站點土地利用利息熵；

S——站點1 000m范圍內的占地面積。

2.2 約束條件

(1) 容積率范圍約束。根據軌道交通站點周邊土地利用的特點,高密度開發已經成為共識,但過高的容積率會影響環境品質,因此對于容積率應有一個上下限的約束。文獻[6]從香港、深圳和上海等城市站點周邊土地開發強度出發,結合重慶市特點，確定了主城區站點周邊地塊的理想容積率范圍值,如表2所示。本文以此為容積率的上下限。

表2 重慶市軌道交通不同區位的交通站點周邊土地理想容積率范圍值

(2) 土地利用條件的限制。土地性質主要受到軌道交通站點分類的影響。中心型站點,商業和辦公用地與居住用地面積之比較大;居住型站點,商業和辦公用地與居住用地面積之比較小。本文以滿足不同類型站點某種需求下的需求系數來表征不同用地比例。

式中:

α——居住型站點需求系數;

β——中心型站點需求系數。

(3) 符合軌道交通站點周邊土地利用特點。軌道交通站點對周邊土地建設具有強烈的吸引作用,尤其是對于商業型和居住型用地。軌道交通站點周邊土地利用強度表現出與站點距離越近,土地開發強度越高的特點，因此容積率應滿足以下要求:

2.3 模型求解

直接求解有約束的多目標規劃問題比較困難,往往將多目標轉換成單目標求解。常用的方法有加權法、ε-約束法、最小-最大法等。本文采用加權法將多目標轉化為單目標，再利用MatlabR2014a軟件實現求解。

3 應用研究

3.1 用地現狀分析

重慶輕軌3號線鴛鴦站位于兩江新區金開大道中部,北接園博園,南至金童路。本文以車站周邊龍帆路、鴛鴦路、金渝大道、金開大道圍成的114 hm2區域(見圖2)為實證研究對象。該區域有以下特點:①居住用地占主導,整個區域內居住用地占比為86.35%,屬于典型的居住型站點(見圖3);②容積率偏低,研究區域內土地容積率最大約為3.95,最小為0.5;③提升地區品質的文化休閑用地較缺乏。因此,該區域的規劃重點是提高土地容積率,適當加強土地混合利用。

圖2 鴛鴦站周邊區域

圖3 鴛鴦站周邊用地比例

3.2 模型參數確定

(1) 軌道交通方式分擔率。根據重慶軌道交通公司2014年年度報告，重慶軌道交通在公共交通日均客流運量的分擔率為29.3%,2013年重慶公共交通出行比例為35%。因此重慶軌道交通方式分擔率為Ki,r=Ki,b=29.3%×35%=10.26%。

(2) 交通出行吸引率(次/人)。由于數據獲取的限制,模型中各類土地的交通產生量按照重慶市平均值計算,居住人口日均出行次數取2.21次,每個崗位產生的日出行次數取3.32次。即Ti,r=

2.21,Ti,b=3.32。

(3) 居住用地單位建筑面積價格增值百分比。根據城市軌道交通2013年經營年報,研究發現,3號線附近住宅在距離站點200 m半徑范圍內升值達到1 163元/m2,提升幅度為21.91%;在200～600 m范圍內增值為1 160元/m2,增值幅度為12.73%;在600～1 000 m范圍內增值幅度為10.36%。即P1,r=21.91%;P2,r=12.73%;P3,r=10.36%。

(4) 商業用地單位建筑面積價格增值百分比。根據重慶軌道交通公司對1、2、3、6號線周邊商業價值的研究,利用線性回歸模型,計算出居住型站點200 m以內商業增值幅度為26.47%,200～600 m范圍內增值幅度為23.03%,600～1 000 m內增值幅度為16.95%。即P1,b=26.47%,P2,b=23.03%,P3,b=16.95%。

(5) 容積率上下限。鴛鴦站周邊屬于兩江新區鴛鴦板塊,為城市新區,由表2可得，其商業的容積率范圍為4～7,住宅的容積率范圍為1.5～4.5。

(6) 居住型站點住宅需求系數。居住型站點住宅的用地比例不少于總建筑用地面積的85%。即α=85%。

3.3 模型求解

鴛鴦站是典型的居住型站點,筆者認為，應以最大化土地增值和最優環境品質為重點,因此賦予這兩個目標0.3的權重,另外兩個目標的權重均為0.2。建立虛擬變量Z=0.3Z1，g+0.2Z2，g+0.3Z2，g+0.2Z4，g。其中，Z1，g、Z2，g、Z3，g、Z4，g分別為歸一化處理后的目標函數取值。用MATLAB(R2014a)軟件求得最優解為(4.5,4.3,4.1,6.8,5.4,4.6)。表3列出了該模型的其他非劣解。在實際決策過程中,決策者可根據現實需求,賦予各個目標參數不同權重,從而選擇最優結果。

表3 鴛鴦站周邊土地開發密度模型非劣解集

4 結語

軌道交通時代的到來打破了傳統“攤大餅”式的城市發展模式,形成“多中心”敞開式的城市空間結構。而現有的城市規劃中,由于城市土地利用規劃與城市交通規劃的脫節,導致軌道交通周邊土地不能得到充分、有效利用。因此,本文在分析城市軌道交通對土地利用影響的基礎上,構建了容積率確定的多目標決策模型。首先根據軌道交通對土地增值的影響，確定了最大化土地增值的目標;然后根據文獻總結,確定了以最大化客流、最優環境品質及土地最優均衡利用為另外三個目標,并根據重慶市的特點及軌道交通周邊地塊容積率特點，構建了多目標的約束條件;最后簡要分析了求解方法。

以重慶輕軌3號線鴛鴦站為例,對該方法進行了實證分析。首先通過分析鴛鴦站周邊現有土地特點,建議規劃應以適當提升容積率及加強土地混合利用為重點;然后查找相關的模型數據,利用MATLAB(R2014a)軟件求得了理想容積率的解集。通過比較土地現有容積率與理想容積率,發現鴛鴦站周邊土地尚未得到合理有效利用。

需要注意的是,本研究在多目標優化模型求解時,采用了將多目標轉換為單目標的加權法,權重的確定具有一定的主觀性,若能在目標函數求解中采用更符合實際的非線性形式,該方法模型將更加嚴謹。這是下一步研究的方向。

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Determinatoin of Floor Area Ratio Surrounding Rail Transit Station——A Case of Yuanyang Station on Chongqing Light Rail Transit

ZHANG Wei, LONG Chengping

The floor area ratio has great influence on the value of land surrounding rail transit station. On the basis of TOD theory, a multi-objective decision model is established to determine the floor area ratio from the aspects of maximizing the land value, encouraging transit system volume, promoting livable communities and balancing land use. Finally, taking Yuanyang Station on Chongqing light rail transit Line 3 as an example, the floor area ratio of the station surrounding land are re-determined. According to the results, methods of increasing the development density appropriately and strengthening the mixed land use are suggested.

rail transit; land use; multi-objective decision; floor area ratio

F 293.2

10.16037/j.1007-869x.2017.01.021

2015-03-22)