樞紐型高鐵站交通與土地利用協同性評價研究

羅 霖，陳 運

（1. 西南交通大學建筑學院，四川成都 610000；2. 西北大學城市環境學院，陜西西安 710127）

1 研究背景

近年來，我國高速鐵路（以下簡稱“高鐵”）發展迅猛。高鐵憑借其速度快、運量大等特點，增強了城市的可達性，產生了強大的虹吸效應與時空壓縮效應[1]，從而打破了城市間的邊界，實現了資源的重新分配[2]。與此同時，高鐵新站建設與老站改造同步進行，高鐵站（以下簡稱“站點”）及其周邊區域（以下簡稱“站區”）的開發建設已成為城市發展的重要“催化劑”，在促進區域空間結構優化與提升、推動片區產業結構集聚與均衡方面發揮著重要作用[3]。

隨著站點及站區建設熱潮的興起，站區同質化發展及建設收益預期過高帶來的問題開始顯現。為合理配置有限的資源，平衡各站點及站區間的價值差異，避免“千城一面”的趨同演化，需對站點及站區交通與土地利用現狀進行準確評估，并根據其不同類型進行差異化規劃與建設[4]。

為此，大量學者進行了研究，其中以荷蘭阿姆斯特丹大學貝爾托利尼（Bertolini）教授于1990年首次提出的節點-場所模型（以下簡稱“N-P模型”）最為經典[5]。該模型在吸收社會學流空間理論、地理學城市網絡理論、土地利用交通循環理論的基礎上，創造性地將交通站點既看作擔負交通運輸功能的關鍵樞紐節點，又視為集多功能與“高能活力點”于一體的城市場所。自該模型誕生以來，大量中外學者對其進行了實證案例研究。Chorus等人借助N-P模型探究了東京大都市圈車站地區交通與土地利用特征之間的動態交互作用[6]。Caset等人利用N-P模型測量了德國布魯塞爾區域快速鐵路網絡中列車站的可達性，并通過聚類分析總結了7種不同特征的列車站[7]。李佩葉等人通過N-P模型構建了高鐵站周邊區域發展潛力評價模型，并對京滬高鐵沿線車站進行了評價[8]。沈怡辰以福建省37個高鐵站區為研究對象，利用N-P模型對其進行量化，并總結評價其發展情況[9]。

總體來看，N-P模型能夠較好地反映站點交通與土地利用的耦合協調程度，但傳統的N-P模型受限于數據來源較為單一的問題，通常只能從站區土地利用、混合度、站點股道數等傳統角度反映站區場所功能及站點交通功能。隨著互聯網時空數據技術的快速發展，大規模采集站點、站區數據已成為可能，數據結構逐步由大尺度向高精度、由二維平面向三維立體轉變，數據的豐富性及高精度有助于改進N-P模型。

在上述背景下，本文選取國內9個樞紐型高鐵站作為實證案例研究樣本，借助N-P模型構建高鐵站交通與土地利用協同性評價指標體系，引入新數據充實評價指標體系，再通過層次分析法（AHP）確定各指標權重并獲得評價結果，最后針對不同類型站點提出規劃策略。

2 N-P 模型概述

N-P模型包含節點價值、場所價值2個維度，用以描述站點及站區交通及土地利用協同情況。節點價值通常通過可達性指標衡量站點交通集散能力，場所價值通常以土地利用特征反映站區開發水平，二者共同構建一個二維坐標平面，可通過將多個站點定位其中，以反映及對比各站點的發展狀況。只有節點價值、場所價值相互協調，才能實現站點及站區發展的良性循環。值得注意的是，節點價值、場所價值并非使用單一指標測度，需要確定一系列相關指標才能充分描述。

N-P模型總共描述了5種發展狀態，即從屬狀態、平衡狀態、壓力狀態、失衡節點狀態、失衡場所狀態。從屬狀態表示節點價值與場所價值比較協調，但發展水平較低；平衡狀態表示節點價值與場所價值非常協調且發展水平較為適度；壓力狀態表示節點價值與場所價值比較協調，但發展過度；失衡節點狀態表示節點價值遠高于場所價值；失衡場所狀態表示場所價值遠高于節點價值。

3 研究對象及范圍界定

樞紐型高鐵站從節點價值層面看，等級高、客流量大，在交通網絡中承擔著重要交通支點的功能；從場所價值層面看，是城市的重要門戶，各種要素在站區快速交匯與集散。因此，本文選取國內9個樞紐型高鐵站作為實證案例樣本具有一定的代表性，所選案例具體如表 1所示。

表1 9個案例樣本一覽表

本文在借鑒圈層結構模型理論的基礎上，綜合考慮站區產業發展相關因素，劃定以站點為圓心、半徑為2.5 km的圓形區域為站區范圍。

4 評價指標體系構建

4.1 指標體系

本節在綜合考慮數據獲取的可行性以及代表性的基礎上，將N-P模型中的節點價值與場所價值細分為不同的二級指標，對于節點價值取客流量、站房面積2個指標，對于場所價值則通過python等技術手段分別獲取城市區域二維、三維數據，涵蓋道路密度、興趣點（poi）密度、土地利用混合度、綠視率、開敞度5個指標[11]，如圖1、表2所示。

表2 9個站點各指標參數表

圖1 評價指標體系示意圖

4.1.1 節點價值

對于節點價值，本文選取客流量與站房面積2個指標。

客流量反映站點的實際客流水平。客流量數據從高鐵管家APP獲取，連續跟蹤各高鐵站2022年9月7日—2022年10月7日1個月的日均旅客發送量及接收量，數據樣本涵蓋平峰及節假日高峰客流量數據，具有較好的代表性。從所獲取數據看，廣州東站、南京站因其不僅承擔本城市交通功能，而且是大區域交通樞紐，客流量遠高于其他站點；北京北站、杭州站、上海南站因有其他站點為其分擔運輸壓力，客流量相對較小；余下站點雖區位靠近市中心，但站房面積小，客流量也小。

站房面積反映站點的旅游集散容納能力。本文所用數據源自維基百科，并且通過查閱國家鐵路局統計年鑒及國內其他搜索平臺進行數據修正。從獲取的數據看，新建站點的站房面積普遍較大，以廣州南站、南京站為代表，而老站點因歷史久遠、區位較好、土地價值較高等因素導致站房面積較小、平面可擴展性較差。

4.1.2 場所價值

對于場所價值，本文在二維層面上選取道路密度、poi密度、土地利用混合度3個指標，在三維層面上選取綠視率、開敞度2個指標。

道路密度反映站區道路系統完善程度，道路密度越高，站區交通集散能力越強，通達性越好。從測度數據結果看，投用時間較早的站點具有更大優勢。老站點建設時間久遠，道路系統較完善，街道尺度較小，密度較高；而新建站點周邊道路系統有待完善，采用“寬馬路、大街區”的形式，有很大提升空間。

poi密度反映站區基礎設施總量水平，poi密度越高，則基礎設施越密集，越能滿足人群的各項功能需求。總體來看，新建站點附近poi密度較低，站區發展處于起步階段，各項產業發展水平及城市基礎設施配置水平較低；老站點經過長時間的發展，基礎設施總量較大，產業更為豐富、健全，能夠有效提供各類城市服務以滿足不同人群的需求，城市功能更為成熟、穩定。

土地利用混合度不同于poi密度反映站區基礎設施的整體規模水平，其反映站區各功能用地的均勻程度，該值高說明站區各用地配置趨于平衡，而該值低則說明站區土地利用較為單一[12]。從測算結果看，新建站點與老站點的土地利用混合度差距不大：老站點在漫長的發展過程中不斷自我完善，用地配置較為均衡；而新建站點在建設之初，經過城市總體規劃與地塊控制性詳細規劃的層層調整，土地利用混合度已與老站點非常接近。土地利用混合度通常通過信息熵H來表示，該數值越大，表明各功能用地占比越均勻，其計算公式如下：

式（1）中，H為信息熵；n為區域內總的功能數；pi為區域內i功能的占比。

綠視率與開敞度反映站區建成環境的質量，綠視率代表視野范圍內綠色植物所占比例，開敞度為視野范圍內天空所占比例。相關數據的獲取方式是，通過python編寫程序請求百度地圖API（應用程序界面）接口獲取站區附近百度全景街景圖，通過對全景街景圖進行切分與四像分割，借助機器學習中的語義分割技術（FCN）將所獲取的百度全景街景圖進行要素識別與統計，從而準確量化站區周圍各要素所占比例。由統計結果可知，在綠視率方面，北方站點受制于北方較為干燥的氣候條件，綠視率普遍低于南方，站區環境較差；在開敞度方面，老站點由于周邊城市結構更為完整，街道立面更為連續，加之其良好的區位導致其土地開發強度較大、容積率較高，因此開敞度相較于新站點普遍偏高。

4.2 指標體系權重賦值

建立指標評價體系是一個典型的多決策問題，其中涉及到各指標的權重賦值問題。本文結合已有實例研究與專家問卷打分法，選用層次分析法（AHP）構建評價指標模型；然后通過和積法針對節點價值指標建立2階判斷矩陣，針對場所價值指標建立5階判斷矩陣，并計算得到權重結果，如表3所示；最后采用一致性指標（CI值）、平均隨機一致性指標（RI值）、一致性比率（CR值）對判斷矩陣進行一致性檢驗，2個判斷矩陣均通過檢驗，結果如表4所示。

表3 層次分析結果

表4 一致性檢驗結果

為消除不同量綱及數量級帶來的差異，采用歸一化方法對各個值進行標準化處理，處理公式如下。

式（2）中，x”為標準化處理后的值；x為原始數據值；max為原始數據中的最大值；min為原始數據中的最小值。

5 協同性評價結果及規劃建議

通過將指標數據帶入上述評價體系中，得到所研究站點的節點價值與場所價值，如圖2所示；再將其歸一化處理，建立N-P模型，如圖3所示。通過模型可對所研究的9個站點進行交通與土地利用協同性評價，評價結果及規劃建議如下。

圖2 9個站點的節點-場所價值示意圖

圖3 9個站點的N-P模型

5.1 平衡狀態

上海南站、北京北站2個站點雖處于平衡狀態，但二者均遠離45°均衡線，更偏向于場所價值線，節點價值偏低，應在以后的發展中更注重節點價值與場所價值的協同性，增強站點的交通集散功能，避免其向失衡場所狀態發展。

5.2 失衡節點狀態

南京站、廣州東站處于失衡節點狀態，節點價值顯著高于場所價值。南京站相比于廣州東站更加趨近于平衡狀態，在以后的發展中應著重改善城市環境，提升場所價值，即提高道路密度，增加基礎設施布局，增強站區街道綠化水平。廣州東站處于極端失衡節點狀態，節點價值遠高于場所價值，站點具有較強的交通運輸能力，能夠較好地擔負區域交通集散樞紐功能，但其位于城市近郊區，站區建設較為滯后；在以后的發展中應該在保證交通運輸功能同時，提升其場所價值。

5.3 從屬狀態

大連北站處于從屬狀態，節點價值與場所價值較為協同，節點價值略高于場所價值，但整體發展水平較低，交通集散能力較差，城市建成環境有待改善。后續應該在提升站區交通集散能力的基礎上，注重優化站區環境，提高道路密度，增加綠化設施和基礎設施布局，提升站區土地利用混合度。

5.4 失衡場所狀態

上海西站、深圳站、大連站、杭州站處于失衡場所狀態，場所價值顯著高于節點價值，在以后的發展中應該著重考慮通過采取增加客流量、擴大站房面積等措施提高其節點價值。

5.5 壓力狀態

本文所選樣本中并未出現壓力狀態站點，該類型站點雖屬于平衡狀態，但節點價值與場所價值均處于高負載水平，已經逼近區域承載力極限，在后續發展過程中應該注重協調交通與城市發展，避免出現城市過度建設、交通擁堵的情況。

6 結語

本文首先基于N-P模型建立樞紐型高鐵站交通與土地利用協同性評價指標體系，并引入7個二級指標對N-P模型進行擴展；然后基于上述模型對國內9個樞紐型高鐵站進行測度，評估其交通與土地利用的協同狀態，并以此為依據針對性地提出規劃建議。同時，本文的數據來源以及構建的評價指標體系均具備一定的可移植性，可為其他類型站點的交通與土地利用協同性評價提供參考與借鑒。