基于 POI 數據的地鐵站點周邊商業分布特征及形成機制研究
—— 以天津地鐵 5 號線為例

梁 靜

（天津師范大學地理與環境科學學院，天津 300387）

1 引言

興趣點（POI）、百度熱力圖、手機信令等多源數據近幾年在城市研究中得到廣泛應用。POI數據具有數量多和精準度高雙重優勢，是一種能夠基于微觀視角探討城市功能的數據。POI數據是研究城市發展的重要數據，有助于深入分析城市空間結構和未來發展趨勢，國內POI數據主要應用于劃分城市功能區，識別城市中心及不同產業分布特征等方面。

近年，我國城市軌道交通得到快速發展。根據中國城市軌道交通協會發布的《城市軌道交通2020年度統計分析報告》到2020年底，我國已有45個城市開通城市軌道交通，總運營線路達到7969.7 km，其中地鐵占78.8%。城市軌道交通是城市交通的重要組成部分，研究城市軌道交通站點周邊商業的分布特征對未來城市交通規劃及產業布局具有重要意義。

目前，國內有很多學者針對軌道交通與城市商業的關系或軌道交通對商業業態的影響進行相關研究。林耿等學者以廣州3條地鐵線為例探究地鐵開發對商業空間的影響，得出地鐵建設可加強商業的中心地位，促進沿線商業發展的結論。索超等學者采用百度POI數據，探究滬寧沿線高鐵站點周圍商業空間的分布特征，得到站點受客流規模及城市空間結構的影響，并將站點分為緊鄰核心、軸狀、組團、飛抵外延4種類型的結論。楊斌等學者以西安63個地鐵站點為例，研究發現周邊商務服務和生活服務的數量變化呈顯著正相關。陳余山、李梓濱等學者以福州地鐵1號線3個站點為例，對近5年其周邊服務業進行分析，得到地鐵開通引起服務業數量顯著增長且規模逐漸擴大， 服務業集聚主要受產業屬性及地鐵建設影響的結論。周妍等學者以杭州主城區為例，基于百度POI商業設施的分類數據探究其與軌道交通的耦合關系，并分析其內在聯系。但絕大部分研究關注開發時間較早、發展相對成熟的軌道交通站點，較少關注近年來軌道交通的發展及站點周邊商業的分布。本文依據獲取的POI數據，以天津地鐵5號線為例，運用核密度分析法、平均最近鄰分析法探究地鐵站點周邊商業分布特征，并用統計產品與服務解決方案（SPSS）統計分析定量評價周邊商業布局的影響因素，其研究結果對于天津市產業布局及公共交通發展具有重要意義。

2 研究區概況及研究方法

2.1 研究區域概況

天津市，簡稱“津”，全市包括16個區，面積11966.45 km2。2020年，天津市常住人口1386.6萬人，地區生產總值達到14083.73億元。截至2020年5月，天津市已開通地鐵線路6條，總里程233 km。目前在建地鐵7條，預計2021年 — 2025年開通試運行。本文以天津地鐵5號線為研究對象。地鐵5號線起北辰科技園北站，至李七莊南站，全程35 km，途徑天津市6個行政區，共設立28個地鐵站點，其中8個車站屬于換乘站，如圖1所示。天津地鐵5號線在2005年首次進入城市總體規劃范圍內，2012年開始動工，2018年底正式開通（不包括北辰科技園北站和李七莊南站），現已全線開通。

根據彼得·卡爾索爾普提出的以公共交通為導向的發展模式（TOD）理論，公共交通站點的影響范圍為步行5～15 min以內的距離，半徑范圍大約400～800 m?！冻鞘熊壍姥鼐€地區規劃設計導則》中將軌道交通站點附近范圍分為2 類：300 ～500 m距離范圍為站點影響的核心區，500 ～800 m距離范圍為站點影響區。依據上述理論，本文選取地鐵站點周圍800 m距離的范圍為站點的影響范圍。

2.2 研究數據

依據高德地圖平臺采集的2015和2020年天津市POI數據，基于高德地圖的分類，本文選取包括餐飲服務、購物服務、金融服務、生活服務和體育休閑服務5類有關商業的數據，如表1和圖2所示。底圖數據包括天津地鐵線路圖及天津市行政區劃圖。首先選取天津地鐵5 號線及地鐵站點進行數據導出，其次將POI數據導入地理信息系統（Arcgis）中，對站點800 m影響范圍內周邊商業數據進行篩選、提取，然后運用緩沖區分析，分別以站點周圍200 m 、400 m、600 m和800 m建立緩沖區，探討其周邊商業分布的特征，最后對其進行核密度分析，分類探討地鐵建設前后商業分布的變化。

表1 商業POI數據劃分及數量變化 個

2.3 研究方法

（1）核密度分析法。以點要素為基礎，以固定半徑進行探索，計算點在周圍范圍的密度，得到一個密度值連續的表面，不同的核密度值表示目標的空間分布特征。

式（1）中，s表示點要素；f（s）表示s的核密度值；n表示在距離h范圍內目標s的要素數；h表示搜索半徑；k表示空間距離權重；dsi表示POI點i與s間的距離。

（2）平均最近鄰分析法。平均最近鄰分析主要研究要素的分布特征，分為集聚分布、隨機分布和分散分布，通過其最近鄰的平均距離與假設隨機分布的距離進行比較得出結果。若結果＜1，屬于集聚分布；若結果 ＞1，屬于分散分布。

（3）標準差橢圓法。標準差橢圓法主要通過對橢圓的長軸、短軸、旋轉角和面積4個因素的分析得出地理要素的空間分布格局。長軸表示地理要素的主要發展方向，短軸表示地理要素的次要發展方向，旋轉角明確分布的方向趨勢，面積確定離散程度。

3 周邊商業空間布局特征

3.1 地鐵站點周邊商業空間布局

基于2015年和2020年天津市商業POI數據，如圖3和圖4所示，從空間角度來看，5號線張興莊站、月牙河站、幸福公園站、下瓦房站、西南樓站、體育中心站和凌賓路7個地鐵站周圍商業布局數量較多。通過計算2020年主要地鐵站點周邊各類商業的平均最近鄰指數，得到各平均最近鄰指數小于1，表明地鐵站周邊商業存在明顯的集聚分布特征。對比2015年，其周邊商業集聚特征有所提高，結論表明，地鐵建設可促進周邊商業進一步集聚。

根據圖3的核密度分析對比圖可知，2020年地鐵站點影響范圍內商業的核密度值對比2015年顯著增加，如餐飲類，其核密度最高值從116.85增加到169.13；生活服務類核密度最高值從41.28增加到77.34。不同商業類型集聚特征有所差異。

從空間分布來看，核密度高值主要位于幸福公園站、下瓦房站和西南樓站。其商業基礎較好，地鐵建設后，核密度值顯著增加。除此之外，地鐵建成后，體育中心站也發展為核密度高值，核密度值增長幅度較大，逐步發展成新的商業中心。整體商業分布從地鐵建設前的點狀聚集到地鐵建成后的商業片狀集聚，其商業集聚特征更加明顯。

3.2 軌道交通修建前后周邊商業空間變化

從POI數量來看，餐飲類POI數量從2015年的1057個增長到2020年的2024個，增長數量最多，地鐵的修建對餐飲類商業影響最為顯著；購物服務類POI數量從80個增加到111個，金融服務類POI數量從354個增加到589個；生活服務類POI數量從1209個增加到1293個；體育休閑類POI數量從257個增加到591 個，地鐵站點影響范圍內各商業類型POI數量都有所增長。從空間上看（圖5），下瓦房地鐵站和西南樓地鐵站POI數量增長最顯著，商業點更加密集，商業布局范圍逐步擴大。結果表明地鐵的建設有利于商業業態的發展。

對比2015和2020年主要地鐵站周邊商業標準差橢圓的變化圖，如圖6所示，前后標準差橢圓發生明顯的變化，幸福公園站、下瓦房站和體育中心站變化比較顯著。標準差橢圓的長軸表示地理要素的主要發展方向，2020年地鐵站周邊商業標準差橢圓的長軸趨向地鐵線的方向，結論表明，商業的發展方向與地鐵線路的方向較為一致。

4 影響商業空間分布的因素

4.1 地鐵可達性

運用緩沖區分析，分別以主要地鐵站周邊200 m、400 m、600 m和800 m建立緩沖區，整理得到0～200 m、200～400 m、400～600 m、600～800 m這4個區間地鐵建設前后商業POI數量變化，得到距地鐵站點不同距離對商業業態的影響圖，如圖7所示，部分站點0～200 m區間商業數量增加最為顯著，部分站點200～400 m商業數量增加最為顯著。對于周邊商業基礎較好的地鐵站點，0～200 m增長數量較多，對于商業基礎較弱的地鐵站點中間圈層商業數量增長最快，因此，對于不同等級的交通站點，地鐵可達性對商業業態的影響也有所差異。

4.2 人口密度

人口也是影響商業分布的重要因素。商業的快速發展離不開人口密度的增長。隨著城市交通的快速發展，人口熱區往往與交通站點呈正相關性，人口密度隨站點等級的不同也存在不同的分布特征。地鐵的快速發展提高商業的活躍度，促進人流對商業區的滲透，驅動商業集聚分布。人口密度的增長對商業集聚分布既具有驅動作用也具有限制作用，一方面，人口密度的增長可促進周邊商業的集聚，另一方面，當人口增長密度達到臨界值時，會對周邊商業集聚會產生抑制作用。因此不同等級交通站點，人口密度對商業的集聚作用不同。

4.3 生活基礎設施

選取地鐵站點影響范圍內的公共設施、風景名勝、醫療保健、政府機構和科教文化5類POI數據作為生活基礎設施數據。運用皮爾遜相關分析，對商業POI數量變化與各生活基礎設施數量變化計算相關性，相關系數檢驗值小于0.05，則定義兩個數量集具有顯著相關性。

如表2所示，商業數量變化與公共設施及風景名勝數量變化相關系數分別為0.71和0.7，且相關系數檢驗值均小于0.05，由此可見，公共設施和風景名勝等生活基礎設施的變化與商業數量變化具有顯著正相關性。同時，地鐵的發展也會帶動公共設施、風景名勝、醫療保健、政府機構和科教文化等POI數量的增長，綜上所述，生活設施的逐步完善，將帶來人口數量的增長，從而促進周邊商業的進一步發展。

表2 商業變化與各生活基礎設施變化相關性

5 結語

本文基于POI數據，以天津地鐵5號線為例，運用核密度分析法、標準差橢圓法探究天津地鐵站點周邊商業分布特征，并定量評價周邊商業分布的影響因素，得出以下結論。

5.1 結論

天津地鐵5號線中核密度高值主要位于幸福公園站、下瓦房站和西南樓站，后增加體育中心站。其商業基礎較好，地鐵建設后，核密度值也顯著增加，由此可見地鐵建設可促進周邊商業進一步集聚。整體商業分布從地鐵建設前的點狀聚集到地鐵建成后的商業片狀集聚，其商業集聚特征有所變化。不同商業類型集聚特征存在空間差異。

從POI數量來看，地鐵建成前后其影響范圍內各商業類型POI數量都有所增長，且餐飲類POI數量增長最多，地鐵的快速建設促進各種商業的發展，其中對餐飲類商業影響最為顯著。標準差橢圓的變化圖表明地鐵建成后商業的發展方向與地鐵線路的方向較為一致。

地鐵可達性、人口密度、生活基礎設施等因素都會對地鐵周邊商業分布產生影響。地鐵可達性依據地鐵站點等級的不同對商業業態的影響有所差異。人口密度的增加可提高商業活躍度，促進站點周邊商業集聚分布，持續增長也會帶來負反饋作用。商業數量變化與公共設施和風景名勝數量變化具有顯著正相關性，生活設施的完善有利于地鐵周邊商業的發展。

5.2 不足及展望

由于POI數據具有時效性，POI數據獲取受限，因此本文以天津地鐵5號線為例，選取2015年和2020年POI數據進行分析研究。天津地鐵1號、2號和3號線發展成熟，其地鐵的規劃建設對商業業態的影響更加顯著，未來可持續關注地鐵的規劃建設，選取更多數據進行不同線路的對比，進一步完善數據，增加結論的完整性。文中人口密度對商業分布的影響只是基于已有結論描述，后續可通過獲取百度熱力圖對地鐵站點實時人口流量定量分析，繼續探究人口因素對周邊商業業態的影響。

2020年天津全市地鐵在建里程228 km，市中心同步建設地鐵線路7條，對周邊商業進一步產生影響。隨著地鐵的快速發展，其對周邊商業業態的影響是持續的，未來應長期關注地鐵建設對周邊不同產業及土地利用的影響，為未來天津市交通規劃提出可行性建議。