地鐵域地下空間綜合可達(dá)性測(cè)度及優(yōu)化路徑研究
——以青島市為例

欒勇鵬,郭騰飛,董蘊(yùn)豪,馬晨驍,彭芳樂(lè)

(1.青島市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,山東 青島 266071; 2.同濟(jì)大學(xué)地下空間研究中心,上海 200092; 3.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西 西安 710075; 4.上海同濟(jì)工程咨詢有限公司,上海 200092)

0 引言

為適應(yīng)新時(shí)代的高質(zhì)量城市發(fā)展需求,上海、深圳、南京等城市相繼構(gòu)建了富有活力、通達(dá)性高的地下公共空間體系[1-2]。隨著各大城市軌道交通建設(shè)的飛速發(fā)展,地鐵域地下空間(即地鐵車站站體地下空間及與之連通或鄰近的地下建筑總和)已成為地下公共空間的核心體系,大幅提升了區(qū)域的城市空間效能[3-4],同時(shí)也促進(jìn)了高密度建成環(huán)境下的空間永續(xù)發(fā)展[5]。從學(xué)理角度,地鐵域地下空間可被定義為“以地鐵車站地下空間為起點(diǎn),在不觸及地面空間的前提下,通過(guò)步行交通能夠抵達(dá)的空間范圍總和”。

地鐵域地下空間開發(fā)緣起于城市軌道交通,并逐步演進(jìn)為慢行交通、車行交通、公共交通、軌道交通等多交通模式交融的耦合空間體。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于地鐵域地下空間的相關(guān)研究多聚焦于規(guī)劃設(shè)計(jì)策略[6-7]、開發(fā)利用動(dòng)因[8-9]、空間效能評(píng)價(jià)[3-4]等方面,研究側(cè)重于策略分析、因果推斷、空間評(píng)價(jià)等相對(duì)獨(dú)立的模塊,對(duì)地下空間要素關(guān)聯(lián)分析及其規(guī)劃應(yīng)用的研究較少。地鐵域地下空間緣起于以軌道交通為主的公共交通開發(fā),同時(shí)通過(guò)功能混合型地下公共空間承載高強(qiáng)度、高頻次的時(shí)空活動(dòng),其交通與功能利用的聯(lián)系極為密切。盲目的地下空間功能要素配置會(huì)造成地鐵域優(yōu)質(zhì)地下空間資源的失序利用,其空間功能應(yīng)與地鐵車站的交通能級(jí)相匹配。以此觀之,通過(guò)平衡性視角來(lái)審視地鐵域地下空間的開發(fā)利用狀態(tài),將為地下空間規(guī)劃優(yōu)化單元的識(shí)別提供新思路。

本文將回歸地鐵域地下空間的多層次交通屬性,基于相關(guān)開源數(shù)據(jù)構(gòu)建綜合可達(dá)性的評(píng)估模型,并依托節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所理論對(duì)青島市的地鐵域地下空間利用平衡性進(jìn)行分析,從而構(gòu)建相應(yīng)的地鐵域地下空間開發(fā)優(yōu)化策略。

1 基礎(chǔ)理論與研究框架

1.1 空間句法

空間句法(space syntax)是交通網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)度的經(jīng)典方法,側(cè)重于交通空間與其他功能空間的融合分析。倫敦大學(xué)學(xué)院的Hillier教授于20世紀(jì)70年代創(chuàng)造性地提出了空間機(jī)器與社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)律,并將之逐步完善為空間句法理論[10-11]。本質(zhì)上,空間句法是一種基于拓?fù)浞治隼碚摵涂臻g視覺感知的空間組構(gòu)量化研究技術(shù),至今已在空間規(guī)劃與交通分析等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[12]。空間句法應(yīng)用中,研究者往往將城市交通網(wǎng)絡(luò)或建筑群落矢量經(jīng)拓?fù)涑橄蠛?jiǎn)化后作為輸入數(shù)據(jù),對(duì)城市空間組構(gòu)的特征關(guān)系開展研究,并結(jié)合空間網(wǎng)絡(luò)與交通模式的特點(diǎn)合理選取拓?fù)渚嚯x、角度距離、歐氏距離(euclidean distance,即歐幾里得距離,指n維空間中2點(diǎn)的真實(shí)距離)等距離度量模式[10-11,13]。軟件工具方面,倫敦大學(xué)學(xué)院研發(fā)的Depthmap可以執(zhí)行經(jīng)典空間句法分析,而卡迪夫大學(xué)牽頭研發(fā)的sDNA(spatial design network analysis)軟件則強(qiáng)化了傳統(tǒng)空間句法分析技術(shù)的三維場(chǎng)景應(yīng)用[14]。本文選取sDNA中的中介性指數(shù)對(duì)地鐵域地下空間的各類交通可達(dá)性進(jìn)行測(cè)度,其計(jì)算方法如式(1)所示。綜合考慮地面機(jī)動(dòng)車交通、慢行交通、軌道交通等模式的空間組構(gòu)與出行特征,本文對(duì)軌道交通可達(dá)性分析采用全局角度距離,而對(duì)其他交通形式則選擇不同半徑下的歐氏距離。

Betweenness(x)=∑y∈N∑z∈RyW(y)W(z)P(z)·

OD(y,z,x)。

(1)

式中:Betweenness(x)為單元x的中介性指數(shù);N為單元總數(shù);Ry為以單元y為起點(diǎn),半徑為R的可達(dá)范圍;W(y)為單元y的權(quán)重,未作特殊定義時(shí)為1;W(z)為單元z的權(quán)重,未作特殊定義時(shí)為1;P(z)為單元z落入指定半徑分析范圍內(nèi)的比例,對(duì)于離散空間(即將交通線網(wǎng)進(jìn)行離散化處理后的線段單元,是連續(xù)空間分析模式的簡(jiǎn)化,可對(duì)中介性指數(shù)進(jìn)行快速的近似計(jì)算),該值為0或1; OD(y,z,x)為最短路徑判定系數(shù),其賦值方法如式(2)所示。

(2)

1.2 節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型

節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型(node-place model)于1996年由荷蘭規(guī)劃師Bertolini首次提出,是一類基于公共交通網(wǎng)絡(luò)的空間組織模型,其內(nèi)核思想在于交通設(shè)施與土地功能的互饋式耦合發(fā)展[15]。節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型承續(xù)了Peter Calthorpe的公共交通導(dǎo)向型發(fā)展理論(transit-oriented development,TOD),分別將交通能力與功能水平轉(zhuǎn)化為定量化的節(jié)點(diǎn)屬性與場(chǎng)所屬性,進(jìn)而從空間平衡視角分析站點(diǎn)區(qū)域的空間利用績(jī)效,目前已被廣泛運(yùn)用于公共交通站域的規(guī)劃設(shè)計(jì)分析之中。模型中需要結(jié)合研究對(duì)象特征設(shè)定節(jié)點(diǎn)指標(biāo)與場(chǎng)所指標(biāo),通過(guò)合理的量化評(píng)估手段對(duì)其進(jìn)行測(cè)度,進(jìn)而探析二者之間是否達(dá)到平衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這種平衡態(tài)假定交通設(shè)施與功能利用的狀態(tài)相互匹配,是空間資源利用的理想情況。

理想狀況下的節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型如圖1[15]所示。在節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型的基礎(chǔ)理論中,圖表的中間線是為“平衡”態(tài),其節(jié)點(diǎn)指數(shù)與場(chǎng)所指數(shù)相等。近年來(lái),節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型的平衡趨勢(shì)線判定理論得到了修正,部分學(xué)者將指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的回歸趨勢(shì)線而非等值線作為平衡趨勢(shì)線[16]。平衡態(tài)區(qū)域可以被認(rèn)為是土地利用和交通一體化的場(chǎng)所。在中間線的上端是“壓力”區(qū),節(jié)點(diǎn)和場(chǎng)所指數(shù)達(dá)到高值。盡管處于平衡態(tài),但壓力區(qū)的對(duì)象空間競(jìng)爭(zhēng)很激烈,交通和功能利用之間發(fā)生沖突的可能性很大。平衡趨勢(shì)線的下端為“依賴”區(qū),此處交通供應(yīng)和功能利用強(qiáng)度是最低的,因此對(duì)空間的競(jìng)爭(zhēng)也很微弱。除了這3種情況,還可以確定2種“失衡”態(tài),即在平衡趨勢(shì)線的上部與下部,均表現(xiàn)出交通與功能錯(cuò)配的特征,是本研究需要關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域。

圖1 理想狀況下的節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型(修改自文獻(xiàn)[15])

1.3 研究框架

分析框架如圖2所示。本文的研究主體涵蓋地鐵域地下空間開發(fā)利用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、地鐵域地下空間綜合可達(dá)性測(cè)度、地鐵域地下空間優(yōu)化策略與路徑這3部分內(nèi)容。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段,本文在青島市地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,廣泛搜集了各類相關(guān)的開源城市數(shù)據(jù),主要包括由高德地圖API(application programming interface)接口獲取的POI(point of interest)數(shù)據(jù)與OSM(open street map)平臺(tái)獲取的城市交通網(wǎng)絡(luò)及建筑矢量數(shù)據(jù)[17]。數(shù)據(jù)經(jīng)處理后形成基本的拓?fù)浞治瞿Ｐ?為后續(xù)的空間句法分析奠定了基礎(chǔ)。在綜合可達(dá)性測(cè)度階段,本文構(gòu)建了不同層次交通模式的融合評(píng)價(jià)體系。最終,研究將根據(jù)節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型的基本理論對(duì)青島市地鐵域地下空間利用失衡單元進(jìn)行判定,并提出相應(yīng)的開發(fā)優(yōu)化原則和優(yōu)化策略。

空間句法指標(biāo)采用了簡(jiǎn)化形式,BtE為歐氏距離測(cè)度下的中介性指標(biāo),指標(biāo)后的數(shù)字代表米制分析半徑;BtA為指角度距離測(cè)度下的中介性指標(biāo)。

2 研究方法

2.1 測(cè)度指標(biāo)體系

地鐵域地下空間綜合可達(dá)性與空間利用測(cè)度指標(biāo)體系如表1所示。本文構(gòu)建了包含由場(chǎng)所指標(biāo)與節(jié)點(diǎn)指標(biāo)構(gòu)成的地鐵域地下空間綜合可達(dá)性測(cè)度指標(biāo)體系。場(chǎng)所指標(biāo)涵蓋地面交通基礎(chǔ)設(shè)施、地下軌道交通系統(tǒng)、地面公共交通系統(tǒng)3個(gè)因子維度合計(jì)6項(xiàng)指標(biāo),用以直接評(píng)估綜合可達(dá)性;節(jié)點(diǎn)指標(biāo)包括地鐵域地面空間利用與地鐵域地下空間利用2個(gè)因子維度合計(jì)2項(xiàng)指標(biāo),用于后續(xù)地鐵域地下空間單元的節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所平衡性分析。相關(guān)測(cè)度指標(biāo)基于清洗后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算,主要采用sDNA空間句法測(cè)度技術(shù)以及GIS(geographical information system)中的緩沖區(qū)分析與空間統(tǒng)計(jì)工具完成計(jì)算工作。

表1 地鐵域地下空間綜合可達(dá)性與空間利用測(cè)度指標(biāo)體系

2.2 綜合評(píng)價(jià)方法

本文采用客觀賦權(quán)法中的CRITIC(criteria importance through intercriteria correlation)算法對(duì)節(jié)點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。該算法由雅典國(guó)家技術(shù)大學(xué)的Diakoulaki教授于1995年首度提出[18],其特點(diǎn)在于根據(jù)大量客觀指標(biāo)的變異性與沖突性進(jìn)行權(quán)重設(shè)置,能夠有效反映評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)自身的潛在特征,在多目標(biāo)決策與評(píng)價(jià)的相關(guān)城市研究中得到了廣泛的應(yīng)用。為消除不同指標(biāo)的量綱差異,首先對(duì)原始指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,如式(3)所示。

(3)

式中:xij′為歸一化后對(duì)象i的指標(biāo)j值;xij為對(duì)象i的指標(biāo)j值;xj,min為指標(biāo)j的最小值;xj,max為指標(biāo)j的最大值。

接下來(lái),計(jì)算指標(biāo)j的變異性Sj與沖突性Rj,繼而獲得指標(biāo)j的信息量Cj,如式(4)—(6)所示。

(4)

(5)

Cj=Rj×Sj。

(6)

式(4)—(6)中:rij為指標(biāo)i與指標(biāo)j的皮爾遜相關(guān)系數(shù);n為待評(píng)價(jià)樣本數(shù);p為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。

由信息量Cj可以計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的CRITIC權(quán)重wj,并利用加權(quán)求和的方式計(jì)算各地鐵域地下空間的綜合可達(dá)性Ai,如式(7)和式(8)所示。

(7)

(8)

3 研究區(qū)域分析

3.1 區(qū)域概況

本文選擇青島市地鐵域地下空間作為研究區(qū)域。作為我國(guó)東部沿海的重要中心城市和對(duì)外開放城市,青島在國(guó)家經(jīng)濟(jì)空間布局體系中占有重要的地位。依據(jù)“國(guó)家沿海重要中心城市、國(guó)際性的港口與濱海旅游度假城市、國(guó)家歷史文化名城”城市建設(shè)要求,青島市將地下空間作為城市空間資源的重要組成部分,加強(qiáng)地上、地下空間的一體化、規(guī)模化和綜合化發(fā)展,構(gòu)建交通、市政、防災(zāi)、商業(yè)等綜合功能協(xié)調(diào)發(fā)展的地下空間網(wǎng)絡(luò),完善城市功能,促進(jìn)城市向集約化、可持續(xù)方向發(fā)展。青島市包含現(xiàn)存、在建以及遠(yuǎn)景規(guī)劃的軌道交通線路多達(dá)16條,地鐵站數(shù)量達(dá)到370余座,地鐵開發(fā)的熱潮為大規(guī)模地鐵域地下空間建設(shè)提供了契機(jī)。對(duì)于青島這樣一座極具發(fā)展?jié)摿Φ某鞘?迫切需要軌道交通建設(shè)拉開地下公共服務(wù)空間建設(shè)的基本框架,規(guī)劃層面注重規(guī)模化、網(wǎng)絡(luò)化,建設(shè)層面注重地上、地下一體化的現(xiàn)代公共服務(wù)空間。

3.2 地面道路系統(tǒng)

在地面道路系統(tǒng)方面,青島市區(qū)道路總長(zhǎng)度為1 862.4 km,道路網(wǎng)密度達(dá)5 km/km2,全市快速路長(zhǎng)111.6 km,主干路長(zhǎng)447.9 km,次干路長(zhǎng)285 km。青島主城區(qū)規(guī)劃了 “四橫三縱”的快速路網(wǎng)體系,其中“三縱”分別為環(huán)膠州灣高速公路及其延長(zhǎng)線、重慶路快速路、青銀高速公路市區(qū)段;“四橫”分別為東西快速路、杭州支路—鞍山路快速路、海灣大橋青島端接線、仙山路快速路。此外,青島市還通過(guò)膠州灣大橋強(qiáng)化了區(qū)域間的交通聯(lián)絡(luò)。膠州灣大橋全長(zhǎng)41.58 km,為世界第1跨海長(zhǎng)橋。大橋?yàn)殡p向6車道,設(shè)計(jì)行車速度為80 km/h,橋梁寬35 m。主橋長(zhǎng)28 km,其中海上段25 km,將“青島-紅島-黃島”3島有機(jī)地聯(lián)系在一起。本研究將地面路網(wǎng)的各級(jí)道路體系均納入研究模型中,并通過(guò)人工二次校核的方式修正高架、橋梁等交通線路的空間拓?fù)潢P(guān)系,力求還原青島市地面道路網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系,提高模型的準(zhǔn)確性與有效性。

青島市地面道路網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。由圖可以看出:1)“四橫三縱”構(gòu)成了青島市地面交通網(wǎng)絡(luò)的主要?jiǎng)用}。2)就路網(wǎng)密度而言(場(chǎng)所指標(biāo)中的地面交通基礎(chǔ)設(shè)施子指標(biāo)),中心城區(qū)要明顯高于非中心市域,但在黃島區(qū)濱海區(qū)域、即墨市與城陽(yáng)區(qū)交界處仍存在區(qū)域性的路網(wǎng)集聚現(xiàn)象。3)在中心城區(qū)以內(nèi),市南、市北、四方3區(qū)的路網(wǎng)密度最高,黃島、城陽(yáng)、李滄3區(qū)次之,嶗山區(qū)由于自然環(huán)境的山脈阻隔導(dǎo)致其路網(wǎng)密度最低。

(a) 全域地面交通網(wǎng)絡(luò)

本研究應(yīng)用空間句法理論,通過(guò)計(jì)算地面交通網(wǎng)絡(luò)的句法指標(biāo)來(lái)衡量其交通可達(dá)性水平。根據(jù)既往相關(guān)研究的參數(shù)選取經(jīng)驗(yàn),本次選定600 m與5 000 m 2種半徑下的路網(wǎng)選擇度作為基本計(jì)算指標(biāo)(場(chǎng)所指標(biāo)中的地面交通基礎(chǔ)設(shè)施子指標(biāo))。

青島市地面道路空間句法選擇度如圖4所示。由圖可以看出:1)地面路網(wǎng)的步行可達(dá)性(R=600 m)與車行可達(dá)性(R=5 000 m)呈現(xiàn)出2種相近的分布模式,但其細(xì)部特征又有所區(qū)別。2)就步行可達(dá)性而言,市南、市北、李滄的高可達(dá)性路網(wǎng)區(qū)域呈現(xiàn)大片聯(lián)通的集中趨勢(shì),而其他行政區(qū)的步行可達(dá)性中心則表現(xiàn)出星羅棋布的離散特征;中高可達(dá)性道路的分布則基本與路網(wǎng)密度的分布趨勢(shì)相似。3)就車行可達(dá)性而言,市南—市北—李滄以及城陽(yáng)—即墨區(qū)域均呈現(xiàn)出大片集中的高可達(dá)性路網(wǎng),而黃島區(qū)也出現(xiàn)了局部的高可達(dá)性。4)相比于步行可達(dá)性,青島市地面路網(wǎng)的車行可達(dá)性覆蓋度更高,其低值區(qū)域明顯少于步行系統(tǒng)的低值區(qū)域。

(a) 600 m半徑下的路網(wǎng)選擇度

3.3 地面公共交通系統(tǒng)

在地面公共交通系統(tǒng)方面,青島公交第1條線路開通于1907年6月,至今已有各類公交營(yíng)運(yùn)線路共336條,線網(wǎng)長(zhǎng)度1 631 km,公交站點(diǎn)1.2萬(wàn)處。青島市地面公交線網(wǎng)及站點(diǎn)分布如圖5所示。由圖可以看出:1)青島市公交系統(tǒng)主要集中于中心城區(qū)、黃島區(qū)與即墨市,其高密度聚集區(qū)主要分布于黃島區(qū)濱海帶、市南區(qū)、市北區(qū)、四方區(qū)、膠州市等地區(qū)。2)在東岸地區(qū),公交車站密度呈軸帶型擴(kuò)散衰減;在西岸地區(qū),密度以區(qū)域中心為核呈放射狀衰減。

(a) 全域地面公交線網(wǎng)及站點(diǎn)分布 (b) 中心區(qū)域地面公交線網(wǎng)及站點(diǎn)分布

3.4 軌道交通系統(tǒng)

在地鐵建設(shè)方面,青島于1935年在城市交通規(guī)劃中提出營(yíng)建地鐵的構(gòu)想,并于1991年獲國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)立項(xiàng)地鐵1期工程,全部建成后可形成包含8條運(yùn)營(yíng)線路的地鐵網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)青島市遠(yuǎn)景規(guī)劃,除了修建新線路之外,還會(huì)對(duì)屆時(shí)已有的線路進(jìn)行延伸,全部完成后將形成包含16條軌道交通線路的地鐵網(wǎng)絡(luò)(1—16號(hào)線,其中8號(hào)線包括主線與支線),總車站達(dá)377座,總里程達(dá)701.3 km。青島市遠(yuǎn)景軌道交通網(wǎng)絡(luò)如圖6所示。青島將依據(jù)其城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃,在遠(yuǎn)景階段建成線網(wǎng)密布、四通八達(dá)的地下交通網(wǎng)絡(luò)。

圖6 青島市遠(yuǎn)景軌道交通網(wǎng)絡(luò)

由圖6可以看出:1)青島市地鐵網(wǎng)絡(luò)具有“以主城區(qū)為核心,沿東海岸伸展”的特點(diǎn)。2)在遠(yuǎn)景規(guī)劃中,主城區(qū)范圍內(nèi)線路長(zhǎng)度為467.5 km,占地鐵網(wǎng)絡(luò)總里程的66.67%。3)總體來(lái)看,青島遠(yuǎn)景的軌道交通網(wǎng)絡(luò)對(duì)中心城區(qū)的服務(wù)范圍覆蓋率較高,已能構(gòu)成以地鐵網(wǎng)絡(luò)為核心要素的現(xiàn)代地鐵域地下空間。

《青島城市地下空間資源綜合利用總體規(guī)劃》中提出了“軌交串聯(lián),片網(wǎng)相融”的發(fā)展理念,力爭(zhēng)構(gòu)建以地鐵線網(wǎng)為主要發(fā)展軸的地下公共活動(dòng)空間體系,而地下公共空間的主體則為地鐵域地下空間及地下綜合體。由此可見,軌道交通網(wǎng)絡(luò)性能將成為青島地鐵域地下空間開發(fā)利用的重要考慮因素。

3.5 地下空間利用

與全國(guó)大多數(shù)城市相同,青島市地下空間的開發(fā)建設(shè)始于20世紀(jì)60年代的人防工程建設(shè)。21世紀(jì)以來(lái),隨著青島市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,地下空間的發(fā)展也獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,分布更為廣泛,功能類型也呈現(xiàn)多樣化、復(fù)合化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。但與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)城市相比,青島市地下空間的建設(shè)仍存在較大差距,功能相對(duì)單一、開發(fā)模式落后、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低等已成為現(xiàn)階段地下空間開發(fā)利用存在的普遍問(wèn)題,致使青島市現(xiàn)有地下空間綜合利用效率較低,遠(yuǎn)不能滿足城市立體化發(fā)展趨勢(shì)和不斷提升的城市品質(zhì)對(duì)地下空間建設(shè)的更高要求。

在新一輪地下空間總體規(guī)劃的引導(dǎo)下,青島市已建設(shè)了一批現(xiàn)代地下空間(見圖7),但和上海、深圳、廣州等沿海城市相比,其地下空間開發(fā)量仍處于中低水平。

(a) 地面建筑開發(fā)強(qiáng)度

例如,青島著名的香港中路商圈、李滄商圈、臺(tái)東商圈雖都設(shè)有地鐵站,但沒有同周圍商業(yè)中心的地下層實(shí)現(xiàn)廣泛的連通,都只有1或2個(gè)地下商城與地鐵站相連通,無(wú)法滿足現(xiàn)代化城市商業(yè)聚集區(qū)的要求。另一方面,以臺(tái)東地下商城、市南麗人街為代表的地下商城仍堅(jiān)持著傳統(tǒng)的商業(yè)營(yíng)銷模式,逐漸落后于時(shí)尚潮流,難以吸引年輕人來(lái)消費(fèi)和體驗(yàn);以李滄樂(lè)客城、香江地一城為代表的地下商城則受困于較小規(guī)模,人氣不足,大多數(shù)店鋪無(wú)法長(zhǎng)久經(jīng)營(yíng),導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)店鋪更替頻繁。

總體而言,由于軌道交通建設(shè)處于起步階段,青島市地下公共服務(wù)空間在市場(chǎng)因素的作用下,整體布局呈現(xiàn)分散、獨(dú)立開發(fā)、地下資源利用率偏低的狀態(tài),并未形成完善的地下公共服務(wù)空間系統(tǒng)。此外,現(xiàn)有高質(zhì)量的地鐵域地下空間較少,地下公共服務(wù)空間普遍存在功能單一、連通性能不佳、空間品質(zhì)粗陋等問(wèn)題。

4 規(guī)劃優(yōu)化路徑

4.1 節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型分析

為充分體現(xiàn)地下空間利用的前瞻性與網(wǎng)絡(luò)效應(yīng),本文選取青島市遠(yuǎn)景地鐵網(wǎng)絡(luò)作為研究情境。本文根據(jù)地鐵域地下空間的開發(fā)利用特性進(jìn)一步拓展了節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型。改良的節(jié)點(diǎn)場(chǎng)所模型如圖8所示。將數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計(jì)回歸方程作為平衡趨勢(shì)線,并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,淡化高值平衡與低值平衡的區(qū)域差異,將趨勢(shì)線平行擴(kuò)張為平衡區(qū),借用箱線圖中的異常值概念判斷失衡區(qū)。

圖8 改良的節(jié)點(diǎn)場(chǎng)所模型

其具體操作方法如下:首先,統(tǒng)計(jì)全部數(shù)據(jù)點(diǎn)與平衡趨勢(shì)線的距離hi,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后獲得距離值的上四分位數(shù)Qh3和下四分位數(shù)Qh1,則平衡上界平移距離ΔH1與平衡下界平移距離ΔH2可由式(9)與式(10)計(jì)算;應(yīng)用上述方法,將分別對(duì)地鐵域地面空間利用與地鐵域地下空間利用進(jìn)行分析,判定其與綜合可達(dá)性測(cè)度結(jié)果的平衡態(tài)勢(shì),進(jìn)而識(shí)別出不同分析情境下的地鐵域地下空間失衡單元。

ΔH1=Qh3+0.5×(Qh3-Qh1)。

(9)

ΔH2=Qh1-0.5×(Qh3-Qh1)。

(10)

4.1.1 地面空間利用與綜合可達(dá)性失衡

面向地鐵域地面空間利用的失衡單元識(shí)別如圖9所示。由圖分析,可以得出如下結(jié)論。

(a) 地面空間利用-綜合可達(dá)性散點(diǎn)圖

1)通過(guò)對(duì)比各個(gè)地鐵車站的綜合可達(dá)性和地鐵域地面空間利用量值,能夠識(shí)別利用失衡的地鐵域地下空間單元,包括地鐵域地面空間利用量值高-綜合可達(dá)性評(píng)價(jià)值低(交通提升單元)、地鐵域地面空間利用量值低-綜合可達(dá)性評(píng)價(jià)值高(功能提升單元)這2種情形。

2)就相對(duì)利用量值水平而言,地鐵域地面空間利用量值的最大值為100,92.0%的單元量值低于60;地鐵車站綜合可達(dá)性量值的最大值為67,94.7%的單元量值低于50。通過(guò)改良“節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所”模型繪制平衡趨勢(shì)線與平衡區(qū)上下界,可以觀察到平衡區(qū)上界與平衡趨勢(shì)線間的單元分布較為稀疏,而平衡區(qū)下界與平衡趨勢(shì)線間的單元分布較為密集,表明青島市地鐵域地面空間利用與綜合可達(dá)性的平衡單元多數(shù)為低值平衡,兼具高強(qiáng)度空間利用與高空間可達(dá)性的平衡單元依然不足。

3)從交通提升單元與功能提升單元的空間分布來(lái)看,前者主要分布于香港中路及其商圈沿線、嶗山區(qū)深圳路—青島國(guó)際會(huì)展中心、李村公園、正陽(yáng)路沿線、黃島城市陽(yáng)臺(tái)景區(qū)—井岡山路沿線區(qū)域等位置,上述地鐵域地下空間仍然有提高交通可達(dá)性的需求;而后者主要分布于黃島濱海區(qū)域、環(huán)膠州灣(軌道交通12號(hào)線)沿線、杭鞍高架路—溫州路—杭州路交匯處等區(qū)域,有進(jìn)一步提升地面空間開發(fā)強(qiáng)度的潛力。

4.1.2 地下空間利用與綜合可達(dá)性失衡

地鐵域地下空間開發(fā)與地面空間開發(fā)在驅(qū)動(dòng)邏輯、開發(fā)時(shí)序、發(fā)展稟賦等方面存在一定的差異性。為此,本文進(jìn)一步針對(duì)地鐵域地下空間與交通綜合可達(dá)性開展改良的“節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所”分析。面向地鐵域地下空間利用的失衡單元識(shí)別如圖10所示。由圖分析,可以得出如下結(jié)論。

(a) 地下空間利用-綜合可達(dá)性散點(diǎn)圖

1)模型分析識(shí)別出了地鐵域地下空間中綜合可達(dá)性與地下空間利用的失衡單元,也即前述的交通提升單元與功能提升單元。

2)就相對(duì)利用量值水平而言,所有單元的地鐵域地下空間利用量值仍低于100,但其分布相較于地鐵域地面空間利用量值存在明顯差異,中低值區(qū)域的分布更為密集,且95.8%的單元量值低于40。就平衡趨勢(shì)線與平衡區(qū)上下界而言,地下空間利用的高值平衡單元與低值平衡單元較為相近,其分異性小于地面空間單元。

3)從失衡單元的空間分布來(lái)看,交通提升單元主要分布于嶗山區(qū)深圳路—青島國(guó)際會(huì)展中心、香港中路商圈等區(qū)域,而功能提升單元主要分布軌道交通12號(hào)線環(huán)膠州灣沿線、青島東海岸主城區(qū)的西半?yún)^(qū)。上述區(qū)域具備進(jìn)一步增強(qiáng)地下空間建設(shè)的潛力。

結(jié)合以上2類情境中失衡單元的判定,本文進(jìn)一步對(duì)青島市地鐵域地下空間的重點(diǎn)優(yōu)化區(qū)域進(jìn)行了可視化處理。青島市地鐵域地下空間重點(diǎn)優(yōu)化區(qū)域如圖11所示。由圖可以看出:1)需要增強(qiáng)地面建筑與地下空間開發(fā)的地鐵域單元主要為處于膠州、城陽(yáng)與黃島的軌道交通12號(hào)線沿線,以及位于黃島區(qū)的1號(hào)線薛家島、安子站等單元。2)需要改進(jìn)提升交通條件的單元主要集中于市南區(qū)、市北區(qū)、李滄區(qū)、嶗山區(qū)。3)老城區(qū)的地面空間與地下空間開發(fā)強(qiáng)度均較高,與之相對(duì)應(yīng)的交通可達(dá)性則滯后于高密度的空間開發(fā),因而催生了一系列交通提升單元;新區(qū)與老城區(qū)的空間邏輯相逆,雖然具備一定的交通可達(dá)性,但空間功能配置水平較低,具有較大的地面空間與地下空間開發(fā)潛力。

圖11 青島市地鐵域地下空間重點(diǎn)優(yōu)化區(qū)域

4.2 優(yōu)化原則與策略

4.2.1 優(yōu)化原則

基于“節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所”模型的分析結(jié)果以及青島市地下空間開發(fā)利用的基本空間格局特征[19],本文提出青島市地鐵域地下空間的優(yōu)化原則,同時(shí)也是優(yōu)化策略實(shí)施的根本邏輯依循。

4.2.1.1 地鐵域綜合協(xié)調(diào)的原則

青島市地鐵域地下空間資源利用規(guī)劃應(yīng)密切結(jié)合城市功能,合理布局以地鐵車站為發(fā)展核的地下開發(fā)利用空間,確定利用功能和開發(fā)規(guī)模,保證地鐵域單元的周邊建成環(huán)境與地下功能有機(jī)融合。現(xiàn)階段,青島市地鐵域地下空間利用與綜合可達(dá)性的低值/高值平衡單元水平較為接近,然而其地面空間利用與綜合可達(dá)性的高值平衡單元仍有待發(fā)展,從而實(shí)現(xiàn)地鐵域單元的地下空間與周邊建成環(huán)境在交通、強(qiáng)度、功能、形態(tài)等層面的綜合協(xié)調(diào)。

4.2.1.2 業(yè)態(tài)多元、功能活化的原則

統(tǒng)籌研究青島市軌道交通沿線地區(qū)在交通、商業(yè)、服務(wù)、文化、人防功能的綜合需求,以地鐵域單元為重點(diǎn)樞紐引領(lǐng)地下空間復(fù)合利用模式的發(fā)展,在綜合可達(dá)性高的單元位置布設(shè)地下綜合體為引領(lǐng)的大型地鐵域地下空間,積極引入復(fù)合空間功能理念下的多元化業(yè)態(tài),形成網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張效應(yīng)。面向功能提升與交通提升2類失衡單元,應(yīng)結(jié)合其具體區(qū)位條件與開發(fā)情境制定策略,在市北、李滄等老城區(qū)與黃島等新區(qū)形成差異化的功能綜合利用模式。老城區(qū)應(yīng)以公共服務(wù)優(yōu)化、區(qū)域活力提振為基本導(dǎo)向,而新城區(qū)則可結(jié)合地鐵域地下空間利用探索海洋特色文旅型商業(yè)綜合體開發(fā),發(fā)揮新興體驗(yàn)式業(yè)態(tài)在地鐵域地下空間開發(fā)利用中的重要作用。

4.2.1.3 統(tǒng)籌規(guī)劃、有序控制的原則

本文采用遠(yuǎn)景軌道交通開展分析,失衡單元的空間分布規(guī)律一定程度揭示了遠(yuǎn)期軌道交通線網(wǎng)區(qū)域在功能利用方面的不足。因此,應(yīng)科學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)地鐵域地下空間發(fā)展需求,在軌道交通建設(shè)過(guò)程中,要結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)地鐵域地下空間資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃,結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展階段進(jìn)程制定開發(fā)建設(shè)時(shí)序,控制引導(dǎo)地下空間逐步、有序、有重點(diǎn)地開發(fā)建設(shè),重點(diǎn)面向位于老城區(qū)以外的紅島火車站、曉陽(yáng)社區(qū)、嘉陵江路、朝陽(yáng)市CBD等換乘地鐵車站,實(shí)現(xiàn)地鐵域地下空間利用近遠(yuǎn)期協(xié)調(diào)及可持續(xù)發(fā)展。

4.2.2 規(guī)劃優(yōu)化策略

在規(guī)劃實(shí)施層面,應(yīng)結(jié)合不同失衡單元特性指定地鐵域地下空間開發(fā)利用的優(yōu)化策略,使其空間效能與交通網(wǎng)絡(luò)的耦合優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最佳水平。

1)對(duì)于地面建筑或地下空間開發(fā)強(qiáng)度高,而區(qū)位交通條件較弱的區(qū)域,也即交通提升類別的失衡地鐵域單元,應(yīng)當(dāng)盡力改善交通條件。此類單元主要位于嶗山區(qū)、李滄區(qū)、市北區(qū),屬于典型的中高密度開發(fā)區(qū)域,但區(qū)域交通水平未與之匹配。為此,在充分利用老城區(qū)既有地下空間資源的同時(shí),應(yīng)結(jié)合區(qū)域發(fā)展定位、地面機(jī)動(dòng)車流量等實(shí)際情況,增建沿海通道、太平山隧道以及福州路快速通道等地下道路,補(bǔ)充區(qū)域路網(wǎng)密度,提升局部節(jié)點(diǎn)的交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性;同時(shí)增密老城區(qū)地鐵域公交車站密度及換乘車站數(shù)量,提高公共交通運(yùn)能。

2)對(duì)于地下空間開發(fā)強(qiáng)度低,但區(qū)位交通條件較優(yōu)的區(qū)域,應(yīng)綜合采用多種方式合理提高地下空間資源利用率。此類區(qū)域既分布于老城區(qū)的部分區(qū)域,也廣泛分布于新城區(qū)。對(duì)于距中心城區(qū)較遠(yuǎn)的近郊區(qū)域,可探索增加地下停車空間資源配置,配合現(xiàn)有或未來(lái)極佳的交通條件,推進(jìn)P+R模式的施行[20]。同時(shí),對(duì)于黃島等區(qū)域的濱海地帶地鐵域單元,宜結(jié)合青島海洋特色文旅資源進(jìn)行開發(fā),通過(guò)站域地下商業(yè)綜合體的綜合開發(fā)形式(如西海岸新區(qū)“長(zhǎng)江第一城”),為區(qū)域營(yíng)造獨(dú)特的空間魅力。對(duì)于老城區(qū)的功能提升類別失衡單元,考慮到交通綜合可達(dá)性高值引發(fā)的交通流量壓力,可結(jié)合青島市早期人防工程改造規(guī)劃及新興的超深豎井立體地下停車庫(kù)建造技術(shù),增密區(qū)域內(nèi)的停車空間資源。若既有的地下空間以地下停車設(shè)施為主,則應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)開發(fā)地下公共服務(wù)空間,充分利用該區(qū)域較優(yōu)交通條件所吸引的人流量,提升區(qū)域活力。

3)對(duì)于地面建筑開發(fā)強(qiáng)度低,但區(qū)位交通條件較優(yōu)的區(qū)域,也即面向地面空間的功能提升類失衡單元。此類地鐵域單元大多屬于低值非均衡態(tài),而交通可達(dá)性量值稍高,是青島市未來(lái)發(fā)展的目標(biāo)區(qū)域,主要分布于地鐵12號(hào)線沿線區(qū)域,是西海岸新區(qū)的重要公共交通設(shè)施。對(duì)于土地資源相對(duì)充裕的新區(qū)建設(shè)而言,其地下空間、地面空間的建設(shè)均需審慎考慮。此類單元的平衡態(tài)多數(shù)處于低值平衡,若通過(guò)規(guī)劃手段提高空間開發(fā)強(qiáng)度使之躍遷至高值平衡態(tài),需要額外負(fù)擔(dān)高額的建設(shè)成本。綜合青島市國(guó)土空間規(guī)劃與相關(guān)發(fā)展定位,宜結(jié)合西海岸中央商務(wù)區(qū)、國(guó)際旅游度假區(qū)、古鎮(zhèn)口創(chuàng)新示范園等重要區(qū)域的地鐵車站探索高值平衡的空間資源配給與交通條件優(yōu)化。

應(yīng)將合理開發(fā)與良好保護(hù)相結(jié)合,有節(jié)制地開發(fā)地鐵域地下空間資源,并使其開發(fā)利用與交通性能相匹配。對(duì)于同類型國(guó)內(nèi)大城市的地鐵域地下空間開發(fā)利用而言,本文提出的技術(shù)規(guī)程可以用于其地鐵域單元開發(fā)的平衡態(tài)識(shí)別與平衡優(yōu)化規(guī)劃路徑制定。面向TOD的精明發(fā)展模式,綜合交通可達(dá)性與空間功能強(qiáng)度的均衡發(fā)展將是地鐵域地下空間單元效能最大化的必由之路。這一過(guò)程既需要規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的支持,同時(shí)也需要規(guī)劃政策的導(dǎo)引,需要構(gòu)建規(guī)劃分析、規(guī)劃決策、規(guī)劃實(shí)施、規(guī)劃監(jiān)督、規(guī)劃更新等一系列的全周期開發(fā)實(shí)踐鏈條。在宏觀層面,應(yīng)將地鐵域地下空間的開發(fā)納入城市建設(shè)管理。從時(shí)間角度,制定近期、中期、遠(yuǎn)期和遠(yuǎn)景的開發(fā)計(jì)劃;從空間角度,劃分重點(diǎn)開發(fā)地區(qū),一般開發(fā)地區(qū),在總體規(guī)劃和控制性詳細(xì)規(guī)劃層面確立相應(yīng)的管控指標(biāo)[21];從建設(shè)方式角度,制定適宜的地鐵域地下空間開發(fā)強(qiáng)度、開發(fā)范圍、建設(shè)技術(shù)等。

5 結(jié)論與建議

1)構(gòu)建了地鐵域單元的綜合可達(dá)性量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)模型,并通過(guò)改進(jìn)的節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型開展空間利用分析。

2)探究了青島市地鐵域地下空間利用的失衡現(xiàn)象,提出了面向交通提升與功能提升2類失衡單元的優(yōu)化策略,為后續(xù)同類城市地下空間規(guī)劃編研工作提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒與理論支持。

3)本文拓展了空間可達(dá)性度量方法與節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所模型在城市地下空間規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用,可為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型地下空間規(guī)劃設(shè)計(jì)提供有效的技術(shù)工具。

在新時(shí)代的城市建設(shè)背景下,地鐵域地下空間將秉持“始于交通,融于城市”的發(fā)展理念,最大限度地延拓城市公共服務(wù)空間體系的邊界。交通可達(dá)性與功能利用的平衡關(guān)系將始終成為地鐵域地下空間的核心關(guān)切問(wèn)題,但本文所提出的靜態(tài)測(cè)度模型在數(shù)據(jù)精度、時(shí)空行為頻度等方面有所欠缺。在后續(xù)的研究中,綜合可達(dá)性的概念可以基于多源融合時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行延展,構(gòu)建精細(xì)化的動(dòng)態(tài)交通評(píng)估模型,并擴(kuò)展相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)-場(chǎng)所指標(biāo)體系。此外,對(duì)于地鐵域地下空間利用的失衡單元,需要通過(guò)進(jìn)一步的分析研判,將提出的優(yōu)化策略轉(zhuǎn)譯為不同層面、不同尺度地下空間規(guī)劃中的管控與導(dǎo)引指標(biāo),進(jìn)而從技術(shù)路徑與管理路徑2方面落實(shí)地鐵域地下空間的優(yōu)化任務(wù)。