火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間耦合關(guān)系分析

孔俊婷 陳天鈺 孔雪陽(yáng)

摘 要： 以天津站為研究對(duì)象，基于協(xié)同論原理構(gòu)建天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能與街道空間兩個(gè)子系統(tǒng)的耦合度模型，使用熵值法與空間句法對(duì)其相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，探究天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間的耦合關(guān)系。并基于POI數(shù)據(jù)，在GIS平臺(tái)下采用核函數(shù)模擬分析商業(yè)服務(wù)功能在火車站周邊區(qū)域空間分布強(qiáng)弱程度的密度圖，研究其空間結(jié)構(gòu)特征，提出其功能規(guī)劃布局的優(yōu)化建議，旨在對(duì)其他火車站點(diǎn)周邊功能布局與建設(shè)開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)與借鑒。

關(guān)鍵詞：火車站;商業(yè)服務(wù)功能;街道空間;耦合關(guān)系;結(jié)構(gòu)特征

中圖分類號(hào)：TU984? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?文章編號(hào)：1674-7356（2019）-04-0089-06

火車站在承載城市交通樞紐功能的同時(shí)，為該地區(qū)商業(yè)服務(wù)功能水平的提高創(chuàng)造了條件，刺激了周邊商業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和升級(jí)改造。天津站是天津市鐵路樞紐的重要組成部分，隨著其周邊區(qū)域商業(yè)服務(wù)功能的迅猛發(fā)展，其商業(yè)空間格局也在不斷發(fā)生變化。如今，城市發(fā)展正強(qiáng)調(diào)由“增量”向“存量”轉(zhuǎn)變，因此，在其發(fā)展背景下，從強(qiáng)調(diào)城市功能優(yōu)化的角度，客觀分析城市火車站周邊街道空間特征，探討其與商業(yè)服務(wù)性設(shè)施的耦合性，對(duì)于合理布局火車站周邊商業(yè)空間，更好地發(fā)揮其商業(yè)服務(wù)功能有重要的意義。

從以往的研究來(lái)看，對(duì)火車站與城市發(fā)展關(guān)系的研究中主要分為三個(gè)層面，包括：宏觀層面偏重于站點(diǎn)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)影響的效應(yīng)分析[1-2];中觀層面聚焦在火車站對(duì)城市發(fā)展影響的研究[3];微觀層面主要集中在對(duì)周邊地區(qū)的影響[4-5]。在微觀層面的研究中，很少有從火車站對(duì)周邊地區(qū)商業(yè)服務(wù)功能發(fā)展的影響角度進(jìn)行探討。本次研究擬基于耦合模型，使用熵值法以及空間句法對(duì)天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)兩者之間的耦合關(guān)系進(jìn)行分析，是對(duì)火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間之間關(guān)系研究的一種創(chuàng)新性探索。

一、研究區(qū)域與方法

（一）研究區(qū)域

由于火車站站點(diǎn)客運(yùn)量較大，其周邊區(qū)域通常以圈層式功能布局與開(kāi)發(fā)。有關(guān)學(xué)者根據(jù)交通設(shè)施周邊地區(qū)發(fā)展的理論模型，將火車站站點(diǎn)周邊區(qū)域?yàn)槿齻€(gè)圈層：核心區(qū)（2 km）、影響區(qū)（4 km）、外圍影響區(qū)（8 km）[6]。結(jié)合天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能發(fā)展的實(shí)際情況，本研究以2 km距離半徑的核心區(qū)圈層范圍作為研究區(qū)域（見(jiàn)圖1）。天津站作為天津市主要的火車站之一，周邊具有相對(duì)完善的城市交通體系，對(duì)緩解天津站地區(qū)交通擁擠的局面、承接對(duì)內(nèi)外交通運(yùn)輸方面具有重要的作用，選取天津站具有較高的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐應(yīng)用意義。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

主要以POI數(shù)據(jù)以及OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ)。POI數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)內(nèi)電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含具體的商家名稱、經(jīng)緯度、地址等相關(guān)信息，通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)的商業(yè)服務(wù)設(shè)施POI數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去重、坐標(biāo)糾偏等處理，最終得到可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析的有效數(shù)據(jù)。OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)為天津站周邊地區(qū)的矢量路網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用QGIS軟件對(duì)OSM數(shù)據(jù)①進(jìn)行截取。

（三）研究方法

1. 核函數(shù)分析法

核函數(shù)分析法是在一定的閩值半徑內(nèi)估計(jì)樣本點(diǎn)的空間集聚程度的空間分析方法，能夠探索研究區(qū)域內(nèi)商業(yè)服務(wù)設(shè)施的空間聚集程度。表達(dá)式為：

2. 空間軸線分析法

空間句法是由比爾·希列爾提出，能夠?qū)ρ芯靠臻g結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化研究的理論與方法。

1）集成度（Intergration）表示一個(gè)要素單元與網(wǎng)絡(luò)中所有其他單元的離散或聚合程度，道路的整合度越高，其可達(dá)性也越高，其計(jì)算公式為：

式中n為空間系統(tǒng)內(nèi)縱軸線數(shù)或節(jié)點(diǎn)數(shù);MD為平均深度。

2）空間智能度反映了由局部空間的連接性感知整體空間的能力[7]，智能度越高，該空間可達(dá)性與滲透性越好，越容易從局部推斷出整個(gè)火車站周邊的空間布局，局部空間結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)之間的融合狀態(tài)就越高。其計(jì)算公式為：

3. 耦合度模型構(gòu)建

1）子系統(tǒng)綜合發(fā)展水平評(píng)價(jià)

以火車站周邊商業(yè)服務(wù)系統(tǒng)與其街道空間系統(tǒng)作為耦合系統(tǒng)，引入耦合度與耦合協(xié)調(diào)度兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。耦合度反映火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間在耦合的空間上相互作用的強(qiáng)弱，顯示兩系統(tǒng)共同發(fā)展的關(guān)聯(lián)程度;根據(jù)協(xié)同論原理[8]，耦合協(xié)調(diào)度可以用來(lái)分析兩系統(tǒng)交互耦合的協(xié)調(diào)程度。設(shè)定t1、t2分別為商業(yè)服務(wù)系統(tǒng)與其街道空間系統(tǒng)的貢獻(xiàn)值，0≤t1≤1、0≤t2≤1，采用熵值法和空間句法對(duì)t1、t2系統(tǒng)的進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2）耦合度

借鑒物理學(xué)中的容量耦合模型，建立火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間的耦合度模型，其表達(dá)式為：

式中：t1為天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能發(fā)展水平數(shù)值;t2為天津站周邊街道空間綜合評(píng)價(jià)數(shù)值，C值大小表示天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間的相互關(guān)聯(lián)程度，O≤C≤1。當(dāng)C = 0時(shí)，耦合度極小，系統(tǒng)將向無(wú)序發(fā)展;當(dāng)0 < C≤0.3時(shí)，系統(tǒng)間的耦合關(guān)系處于較低水平階段;當(dāng)0.3 < C≤0.5時(shí)，系統(tǒng)處于頡頏耦合階段;當(dāng)0.5 < C≤0.8時(shí)，系統(tǒng)處于良好耦合階段;當(dāng)0.8 < C < 1時(shí)，系統(tǒng)處于高水平的耦合階段，當(dāng)C = 1時(shí)，耦合度最大，系統(tǒng)間達(dá)到良性共振耦合。

3）耦合協(xié)調(diào)度

耦合度雖然可以顯示火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能系統(tǒng)與其街道空間系統(tǒng)之間共同發(fā)展的關(guān)聯(lián)程度，但是不能表現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)是在何種發(fā)展水平下達(dá)到協(xié)調(diào)的，不同發(fā)展水平下所表達(dá)的協(xié)調(diào)意義是不同的[9]。耦合協(xié)調(diào)度可以更精準(zhǔn)地反映出兩個(gè)系統(tǒng)間協(xié)同發(fā)展的水平及狀態(tài)，將上述模型進(jìn)行擴(kuò)展，得到耦合協(xié)調(diào)度模型：

式中：D為火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間的耦合協(xié)調(diào)度，C為兩個(gè)系統(tǒng)的耦合關(guān)聯(lián)度;T為兩個(gè)系統(tǒng)分別的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，反映兩個(gè)系統(tǒng)的整體效益和水平對(duì)協(xié)調(diào)度的貢獻(xiàn);α、β為待定參數(shù)，研究時(shí)把商業(yè)服務(wù)功能與街道空間看作具有同等的重要性，兩個(gè)取值均為0.5。

二、結(jié)果與分析

（一）商業(yè)服務(wù)功能空間分布及評(píng)價(jià)

1. 商業(yè)服務(wù)功能空間分布

基于天津站周邊商業(yè)服務(wù)設(shè)施POI數(shù)量，通過(guò)GIS進(jìn)行核函數(shù)分析，選取的輸出柵格數(shù)據(jù)集像元大小為30 m，搜索半徑為280 m，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，選取的這兩種實(shí)驗(yàn)參數(shù)能夠客觀的反映商業(yè)服務(wù)功能在空間分布上的基本特征。

圖2可以看到2018年天津站周邊范圍內(nèi)街道餐飲、購(gòu)物設(shè)施相比住宿設(shè)施的空間聚集程度更高，主要分布在西部的意式風(fēng)情街、古文化街，南部的濱江道商業(yè)街等，這些設(shè)施在空間上以片狀集群分布，在空間上形成多核心發(fā)展的空間結(jié)構(gòu)，對(duì)城市人流產(chǎn)生一定的集聚作用。住宿設(shè)施在空間集聚程度上一般，表現(xiàn)為分布零碎的弱集聚空間特征，可以滿足旅游及出差人員的住宿需求，同時(shí)滿足靈活經(jīng)營(yíng)的需求。

2. 商業(yè)服務(wù)功能評(píng)價(jià)

根據(jù)《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》（GB50137—2011）中對(duì)商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地的定義，將商業(yè)服務(wù)設(shè)施劃分為購(gòu)物、餐飲、以及住宿三項(xiàng)指標(biāo)②。利用軟件matlab，基于各類設(shè)施POI數(shù)量，使用熵值法對(duì)火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算前，先將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，可直接得到2012—2018年天津站周邊商業(yè)服務(wù)設(shè)施的權(quán)重及發(fā)展水平（見(jiàn)表1）。

（二）街道空間評(píng)價(jià)

1. 空間可達(dá)性分析

可以將集成度理解為區(qū)域內(nèi)整個(gè)空間結(jié)構(gòu)和道路的關(guān)系。通過(guò)對(duì)Google Earth歷年街道數(shù)據(jù)的查看，2012—2018年天津站周邊街道路網(wǎng)未發(fā)生改變。以2018年天津站周邊街道為例，選擇車行道為主元素來(lái)繪制整個(gè)地區(qū)的道路CAD軸線圖，Node Count檢驗(yàn)無(wú)誤后，基于GIS插件Axwoman6.3，通過(guò)HH算法可直接對(duì)天津站周邊地區(qū)的集成度進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)軸線的顏色深淺來(lái)區(qū)分可達(dá)性的高低狀況，線條越粗越深，表示其可達(dá)性越高。由圖2可知，天津站西部與南部的新開(kāi)路、華興道、芥園道、南馬路以及東馬路和古文化街等街道空間集成度較高，距離天津站站點(diǎn)較近，具有較強(qiáng)的可達(dá)性。

2. 空間可理解度分析

將繪制好的天津站周邊的道路CAD軸線圖導(dǎo)入軟件Depthmap，可直接可得到天津站周邊街道空間范圍內(nèi)智能度散點(diǎn)圖（見(jiàn)圖4）。其中，R2表示智能度，數(shù)值的大小表示局部空間結(jié)構(gòu)和整體空間結(jié)構(gòu)的緊密性狀況，數(shù)值越大表示相互之間的連接度越高，可以使用局部空間結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)整體進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到的數(shù)值也比較精確，在不借助外部信息的狀況下，能夠順利地掌握其他空間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。R2值處于0-0.5之間，該系統(tǒng)的智能性較低;R2的數(shù)值處于0.5-0.7之間，認(rèn)為智能性較好;R2數(shù)值處于0.7-1.0之間，認(rèn)為智能性非常強(qiáng)。從圖3中的信息能夠發(fā)現(xiàn)，天津站周邊空間智能度線性回歸模型為：y = 2.238 45x - 0.722 376，R2為0.585 688，智能性較好。但由于運(yùn)河的隔絕作用，天津站周邊局部空間與整體空間的關(guān)聯(lián)度減弱，游客不能夠?qū)ψ约核幍奈恢糜兄^為明確的認(rèn)知，容易出現(xiàn)迷路的問(wèn)題。

（三）耦合關(guān)系分析與討論

將上述對(duì)商業(yè)服務(wù)功能與街道空間的綜合評(píng)價(jià)數(shù)值代入構(gòu)建的耦合度模型，基于軟件matlab，可直接得出耦合關(guān)聯(lián)度與協(xié)調(diào)度（見(jiàn)圖5）。天津站周邊交通可達(dá)性較高的區(qū)域分布在南部、西部及東北部，為人流容易集中的地區(qū)。結(jié)合周邊街道商業(yè)服務(wù)功能的空間分布來(lái)看，隨著天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能的不斷完善，呈現(xiàn)出亂而有序的布局，其主要集中在西部意式風(fēng)情街以及南部的濱江道商業(yè)街等地，以可達(dá)性較高的街道為主，說(shuō)明商業(yè)服務(wù)功能更多集中在交通可達(dá)性高的區(qū)域，交通可達(dá)性對(duì)商業(yè)服務(wù)設(shè)施位置的選擇有著重要的影響。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)[10-13]，對(duì)天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間的耦合關(guān)系類型進(jìn)行了界定（表2）。目前，兩者的耦合關(guān)系呈逐年上升的態(tài)勢(shì)，從過(guò)度發(fā)展類向協(xié)調(diào)發(fā)展類過(guò)度，目前處在中級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展階段。

（四）優(yōu)化建議

目前，天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能與其街道空間的耦合關(guān)系正處在中級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展階段，仍具有一定的發(fā)展空間，文章從以下三個(gè)方面提出優(yōu)化建議：

第一，從天津站周邊商業(yè)服務(wù)功能空間分布來(lái)看，具有向外擴(kuò)散“多元聚集”的特征，但一些區(qū)域的商業(yè)服務(wù)功能布局較為混亂?？梢詮木鈽I(yè)態(tài)的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)天津站周邊市場(chǎng)的整合優(yōu)化，明確空間特點(diǎn)，科學(xué)合理地確定周邊商業(yè)服務(wù)設(shè)施檔次以及規(guī)格。在天津站周邊商業(yè)服務(wù)綜合系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方面，應(yīng)該發(fā)揮出天津站客流集散中心的作用，優(yōu)化其周邊商業(yè)環(huán)境，使天津站成為具有向心力的城市發(fā)展核心。

第二，在天津站周邊街道空間可達(dá)性分析中，發(fā)現(xiàn)意式風(fēng)情街、濱江道商業(yè)街、古文化街等區(qū)域的空間集成度較高，在其商業(yè)服務(wù)功能發(fā)展的過(guò)程中逐漸演變成商業(yè)服務(wù)街區(qū)，天津站周邊街道空間可達(dá)性高低與商業(yè)服務(wù)功能強(qiáng)弱較為一致。在進(jìn)行功能優(yōu)化時(shí)，可以進(jìn)一步加強(qiáng)天津站周邊空間可達(dá)性高的軸線的活力，完善旅游景點(diǎn)，提升出行人員的商業(yè)服務(wù)體驗(yàn)。

第三，盡管天津站周邊街道空間的智能度為0.585 688，但還有較大的提升空間，出行人員在天津站周邊容易出現(xiàn)迷路的問(wèn)題，主要原因是其周邊街道走向多種多樣，四通八達(dá)，這種布局狀態(tài)提升了空間復(fù)雜度。并且由于運(yùn)河的隔絕作用，天津站周邊總體人流和局部人流的聯(lián)系降低，阻礙運(yùn)河兩岸的交通?？梢赃M(jìn)一步優(yōu)化與交通流量相配套的街道空間尺寸，針對(duì)其周邊部分空間節(jié)點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)建設(shè)，保證可視度以及可達(dá)性。并在符合城市經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)的發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)天津站周邊商業(yè)服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)，滿足本地居民和外來(lái)旅客的出行需求。

三、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)城市建設(shè)逐步進(jìn)入由“量”到“質(zhì)”轉(zhuǎn)型發(fā)展的歷史階段，強(qiáng)調(diào)進(jìn)一步優(yōu)化城市布局、完善城市功能?；疖囌驹诔鞘邪l(fā)展過(guò)程中具有重要作用，其周邊地區(qū)商業(yè)服務(wù)功能的改善能夠促進(jìn)周邊經(jīng)濟(jì)圈快速發(fā)展，因此，完善火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章研究表明，火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能更多集中在街道空間可達(dá)性較高的區(qū)域，兩者之間的耦合關(guān)聯(lián)度與協(xié)調(diào)度呈逐年上升的趨勢(shì)。因此在城市火車站周邊商業(yè)服務(wù)設(shè)施功能優(yōu)化及專項(xiàng)規(guī)劃中，應(yīng)該在以人為本的原則上，從注重其周邊地區(qū)開(kāi)發(fā)狀況的角度來(lái)進(jìn)行綜合規(guī)劃，提高街道空間的可達(dá)性，增加交通空間的活力，使出行人員能夠更便捷享受到火車站周邊優(yōu)質(zhì)的商業(yè)服務(wù)。同時(shí)還應(yīng)該建立多層次、立體化的商業(yè)環(huán)境，優(yōu)化街道空間尺寸，推動(dòng)火車站周邊商業(yè)服務(wù)功能的發(fā)展，打造商業(yè)繁榮、業(yè)態(tài)豐富的現(xiàn)代商業(yè)服務(wù)業(yè)核心區(qū)，進(jìn)而更好地發(fā)揮出火車站商業(yè)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)作用，為城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)全新活力。

注釋：

①? OSM數(shù)據(jù)可用于LBS以及ITS方面的應(yīng)用，基于開(kāi)源地圖信息而產(chǎn)生的地理數(shù)據(jù)。

②? 購(gòu)物設(shè)施主要為：便利店、超市、綜合市場(chǎng)等;餐飲設(shè)施主要為：茶餅店、咖啡廳、冷飲店、酒吧等;住宿設(shè)施主要為：酒店、招待所、青年旅舍等。

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