基于步行生活圈的地鐵站便利度評價
——以杭州地鐵1 號線為例

文／祁巍鋒 浙江大學建筑工程學院 碩士生導師 副教授

章金晶 浙江大學建筑工程學院 碩士研究生（通訊作者）

引言

當前社會人們個性化、多元化的需求成為主流，對與生活息息相關的城市公共設施的需求逐步走向復雜，這就要求城市規劃注重細節，精細化利用城市資源。而地鐵作為城市公共交通線網中的骨干部分，吸引了大量穩定客流，使地鐵站成為集聚城市資源的節點、吸引市民活動的場所、激發城市活力的載體[1]。研究地鐵站點周邊公共服務設施對于城市的發展和規劃以及對提高人們生活品質有重要作用。

近年來，規劃者提出了“15 分鐘社區生活圈”概念，在適宜步行范圍內配置多種多樣的公共服務設施滿足居民的日常需要，形成便捷、友好的居住社區。借鑒這個概念，本研究將步行元素納入考慮，以地鐵站點為起點，在適宜步行時間范圍內可達的范圍作為地鐵站點的步行影響區，建立便捷、步行友好的地鐵生活圈。

傳統研究方法通常采用標準圓的緩沖區作為地鐵站周邊影響區[2]，事實上，人們的出行路線不是一條直線，會受到道路、河流、建筑、鐵路各種因素的影響。本研究利用OSM 數據，采用網絡分析方法，基于路網數據生成更接近現實情況的步行生活圈。

本文通過爬取2020 年8 月百度地圖網絡開放數據——POI 數據，獲取杭州地鐵一號線站點適宜步行可達范圍內的公共服務設施數據，研究地鐵步行生活圈內的公共服務設施的規模、聚集情況以及便利性。結合主成分分析等分析方法對站點進行便利度評價，分別計算各個站點的便利度評分，從地鐵線路以及地鐵站點兩個層面進行分析，探究其內在規律，最后針對拓展步行圈、選址、設施規劃等方面提出相應的規劃措施。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究范圍與對象

研究以杭州市地鐵一號線（圖1）為例，作為杭州市服務時間最長的一條地鐵線，一號線沿線各類公共服務設施分布密集，以此為例，可利用數據量較大，便于數據的采集與分析，更能反映杭州市的地鐵站點步行生活圈內公共服務設施情況。

圖1 地鐵一號線線路示意圖（圖片來源：作者自繪）

研究范圍是杭州地鐵一號線34 個站點的步行影響區域，研究對象為與居民生活密切相關的公共服務設施，分為11 類：美食、酒店、購物、生活服務、休閑娛樂、運動健身、教育培訓、文化傳媒、醫療、金融、公交車站。考慮到人們地鐵出行的接駁以步行和公交為主要方式，因此將公交車站納入評價指標，而不是停車場等其他交通設施。

1.2 研究數據的采集與處理

本文的POI 數據來自利用Python 對2020年8 月百度地圖POI 點的爬取，每條數據包括經度、緯度、名稱、類型4 個屬性，并對數據進行清洗、去重，獲得87167 條POI 數據。導入Arcgis 軟件，運用投影工具轉換坐標系，本次轉換為 UTM 投影（通用橫軸墨卡托投影），根據研究區域經緯度范圍確定WGS-1984-UTM-Zone-51N 為相關數據的目標坐標系。

篩選出地鐵站點15 分鐘步行圈內部的公共設施POI 數據點，最后獲得11 類，經過清洗去重，最終獲得有效POI 數據共21958 條。此外，還通過百度地圖爬取了地鐵一號線34 個站點的POI 數據，用于后續計算。

本文還使用了OpenStreetMap 中的道路矢量數據計算步行生活圈的范圍。相比假定人們的出行路線為一條直線，直接使用地鐵站作為圓心，15 分鐘步行距離為半徑的標準圓緩沖區，使用OSM 數據中的路網矢量數據，以地鐵站為出發點生成步行生活圈更接近實際的步行情況，精確度也得到提升，還可以考慮交通速度、路網連通性等因素。

對下載獲得的路網矢量數據進行簡化，去除多余的圖形和屬性，在道路交叉口的位置對路網進行打斷操作。建立路網拓撲，檢查道路連通性，確保后續網絡分析的準確度。轉換坐標系，創建虛擬道路，將未在道路上的地鐵站點POI 點與道路相連，對完成這些操作的路網進行網絡分析。由平均步行速度乘以步行時間得到步行距離，挑選不大于最大步行距離的范圍作為地鐵站點的影響區，得到步行時間對應的步行生活圈。

2 地鐵站點便利度評價

利用Arcgis 中的模型構建器，以步行生活區的范圍對POI 數據所在圖層批量進行裁切操作，每一個步行生活圈，獲得對應的POI 點集合。對這些POI 點的種類、數量進行統計操作（數據標準化處理，主成分分析），進行便利度評價，得到每個站點的步行生活圈便利度得分。

標準化處理。美食類、購物類、生活服務類數據的絕對數量較其他數據更大，為了避免這些指標的數量級對整個便利度評價產生影響，我們需要對站點對應的不同類型的POI 數據進行標準化處理，便于分析比較。本研究采取最常用的Z-score 標準化處理方式，計算獲得每個站點15 分鐘步行生活圈標準化評分。

主成分分析。首先進行KMO 檢驗，計算得到研究數據KMO 檢驗系數為0.870，以此認為這批POI 數據分類合理，適合主成分分析方法，統計的結果具有較好的實用性。進行主成分分析得到主成分結果方差貢獻率（81%）與成份得分系數矩陣，將標準化后的數據乘以成分得分系數，再乘以方差貢獻率得到一號線各個站點15 分鐘步行生活圈的便利度評分（表1）。

表1 地鐵一號線站點的便利度評分（表格來源：作者自繪）

3 評價結論

3.1 便利度分布

地鐵站步行生活圈的便利度的分布不均衡，其分布與地鐵站所處的區位有關且與城市的公共服務中心有部分重合。將研究范圍內的POI點、便利度進行可視化表達，地鐵站15 分鐘步行生活圈內的公共服務設施核密度圖（圖2）中顏色越紅代表該地的公共服務設施數量越密集；便利度評分分布示意圖（圖3）中顏色越紅代表該地的便利度評分越高。

圖2 便利度核密度示意圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 便利度評分分布示意圖（圖片來源：作者自繪）

地鐵一號線呈C 字型穿過城市中心區，南部通往江南城，北部通往下沙與臨平方向，地鐵步行范圍內的公共服務設施總體分布呈“一主一副多點”布局，接近城市中心、下沙區域的站點周邊服務設施數量較多并且種類較為豐富，便利度向市中心外圍區域逐漸降低，便利度評分高的站點大多位于市中心區域，但外圍區域也有部分站點便利性較高。

高便利度的站點與杭州市的公共服務中心部分重合。主城區段的武林廣場站至定安路站位于市中心的環西湖公共服務設施圈，江南段的濱河路站、臨平段的臨平站、下沙段的金沙湖站位于各個區域的公共服務設施圈。公共服務設施的分布受市場競爭與集聚效應的影響，存在一定服務半徑內向某一中心集聚的趨勢，因此地鐵站沿線的公共服務設施分布以點狀集聚為主，且高便利度站點之間大多存在一定的距離。

3.2 換乘站的影響

杭州地鐵一號線作為穿越主城區，連接主城區與江南、臨平、下沙副城中心區的骨干線路，與其他多條地鐵線路聯系緊密，設置了16 個換乘站，截至2020 年6 月已啟用7 個。而公共服務設施在換乘站點的聚集受到兩條線路的影響，因此在對便利度評價結果進行分析時，需要考慮換乘站的影響。對評分與是否換乘站進行相關性分析，得到顯著性值為0.566，即兩者之間無相關性。可以看出，在實際影響中，對換乘站而言，多個站點對地鐵站步行圈的便利度高低基本無影響，邊際效應較低。

3.3 步行圈范圍大小

在實際情況中，受到道路、河流等要素的阻隔，步行圈通常是一個不規則的形狀。一般來說，地鐵站點設置在交通條件較好的位置時，對應的步行圈面積越大。在進行便利度評分時，就同一站點而言，站點步行范圍越大，范圍內POI點的數量越多，POI 點的類型越豐富，該站點的便利度評分也就越高。因此在站點便利度評價之前，需要關注各個站點的步行圈范圍大小。

就步行區面積進行排序可以得到七堡、打鐵關、西湖文化廣場站的面積最小，而婺江路最大。七堡站的步行圈形狀呈近似三角形，由于西北部的德勝互通高架橋、楊柳群封閉小區的阻隔，等時步行圈無法向西北部拓展。打鐵關站受西側上塘河與東側鐵路的雙重影響，步行圈的形狀較為狹長。西湖文化廣場站位于京杭大運河的東側，故西湖文化廣場站的步行圈西側的面積較東側小且受到橋梁的位置的限制。在地鐵一號線中等時步行圈面積最大的是婺江路站，它位于交通情況較好的區域，附近路網密集，無明顯地理因素限制，呈現出近似正方形的形狀（圖4）。

圖4 七堡、打鐵關站、西湖文化廣場站、婺江路站15 分鐘步行圈示意圖（圖片來源：作者自繪）

總體來說，基于路網計算出的等時步行圈與傳統的同心圓緩沖區差距較大，更接近實際情況，受到各種各樣的地理因素限制。適宜的街道尺度、較好的步行條件、較高的路網密度、較低的街區地塊尺度有利于步行圈的拓展。

3.4 公共服務設施構成

對地鐵站按便利度評分進行排序，選取評分最高的8 個站與評分最低的8 個站進行制圖（圖5），比較其各類設施占比的差別。總體上來說，便利度評分相似站點的各類設施組成結構具有規律性。便利度較低的地鐵站，購物類占比最多，達到了0.3 至0.55，生活服務和美食類設施也較多，但其他設施占比大多在0.05以下。而便利度評分較高的站點設施構成有不同的優勢，購物或者生活服務類設施較強，但總體上各類設施占比較為均衡，美食、購物、生活服務類的比重最高，占0.15 至0.25，其余設施占比大多在0.075 左右。僅僅依靠某一類設施的發展是不健康的，其對客流的吸引與服務能力是不足的。一個便利的地鐵生活圈，各設施的構成結構是均衡、多樣、富有活力的，有自己的特色，不會出現某一設施的單極化[3]。這也從側面反映出便利度較低的站點周邊尚未形成完善的服務周邊社區的生活設施，主要吸引以購物類設施為目的地的其他區域客流。

圖5 便利度評分較高與評分較低的地鐵站各類設施占比（圖片來源：作者自繪）

4 規劃建議

結合評分以及相關分析，本文提出以下四個方面的規劃建議。

（1）站點周邊設施規劃。由于公共服務設施受到競爭作用以及地鐵聚集效應的影響，公共服務設施會逐漸向高等級的站點聚集，對相鄰站點的服務設施發展不利。在設置線路中高等級的公共服務站點時，不僅需要考慮這些站點所在的區位，還需要對這些站點進行足夠的間隔，減少不必要的融合、競爭，損失建設受益。

（2）線路選址。在對地鐵線路進行選址時，換乘站的布置對于區域公共服務設施的發展影響較少。從地鐵建設成本與地鐵充分帶動地塊公共服務發展的角度考慮，不必追求多線路換乘點的設置。

（3）拓展步行圈范圍。站點選址盡量遠離城市快速路與城市主干路，充分考慮河流、鐵路的阻隔影響，加大步行可達范圍。此外，規劃還應提高站點周邊的路網密度，降低街區地塊尺度，減少斷頭路、丁字路，保證步行網絡的連續性。

（4）站點周邊業態發展。利用規劃手段，創建適合多種類型服務設施發展的空間，引導多樣、均衡的業態發展。避免形成某一類設施的單極化發展，影響到整個站點的便利性以及地區的經濟發展。除了購物類、生活服務類，引導建設具有特色的地鐵站生活圈的服務設施氛圍，例如教育培訓類集聚、金融辦公集聚、綠化設施集聚等，整體提升地鐵線路的吸引力與交通出行占有量[4]。

結語

本研究利用地鐵站附近POI 數據以及路網數據，通過數據分析，對地鐵站點的15 分鐘步行生活圈進行便利度評價，得到相應站點的便利度評分。結合便利度評分進行分析，探究其內在規律，針對設施規劃、線路選址、拓展步行圈范圍、站點業態發展等方面提出相應的規劃建議，引導建設高效率、高收益、各具特色、富有活力的地鐵站生活圈。