基于空間句法的長沙地鐵線路規(guī)劃可達(dá)性評價(jià)

蔣 偉, 周衛(wèi)軍

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基于空間句法的長沙地鐵線路規(guī)劃可達(dá)性評價(jià)

蔣 偉, 周衛(wèi)軍

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 湖南 長沙, 410128)

結(jié)合空間句法的原理和GIS技術(shù)對長沙地鐵規(guī)劃線路的交通可達(dá)性進(jìn)行了量化分析, 通過可達(dá)性指標(biāo), 指出長沙市城市遠(yuǎn)景軌道交通規(guī)劃(2030)中所潛在的問題, 并提出相關(guān)建議. 規(guī)劃地鐵線路應(yīng)強(qiáng)調(diào)組團(tuán)的作用, 適當(dāng)增加地鐵各干線換乘點(diǎn), 建設(shè)環(huán)狀地鐵路網(wǎng); 通過加強(qiáng)組團(tuán)間的聯(lián)系, 帶動(dòng)整體城市的發(fā)展, 避免交通過于集中城市老中心.

空間句法; 地鐵線路; 可達(dá)性

長沙軌道交通又叫長沙地鐵, 于2009年正式動(dòng)工建設(shè), 一期工程有軌道交通1號(hào)線和2號(hào)線, 2號(hào)線計(jì)劃于2013年正式運(yùn)營. “十二五”規(guī)劃中長沙將建成軌道交通1—6號(hào)線, 未來總共將建成10條軌道線. 其中, 軌道交通1號(hào)線及2號(hào)線成“十”字在河?xùn)|五一廣場相交, 軌道3號(hào)線及4號(hào)線在大河西先導(dǎo)區(qū)成“×”形相交. 到“十二五”末, 長沙軌道交通通車?yán)锍虒⒊^130 km, 成為中國修建地鐵最快的城市. 圖1為長沙市城市遠(yuǎn)景軌道交通規(guī)劃(2030), 系作者根據(jù)長沙市城鄉(xiāng)規(guī)劃局公布的《長沙市城市總體規(guī)劃(2003-2020)》(2010年修訂)中軌道交通規(guī)劃圖繪制, 本文研究所用20個(gè)站點(diǎn)標(biāo)注在圖1中.

圖1 長沙市城市遠(yuǎn)景軌道交通規(guī)劃(2030)

20世紀(jì)70年代末, 英國倫敦大學(xué)巴里特學(xué)院的比爾·希雷爾、朱列涅·漢森和他們的同事提出了空間句法的概念. 這是一種關(guān)于城市與建筑空間解析的系統(tǒng)理論, 它指出在任何城市系統(tǒng)中, 都存在著互相聯(lián)系的自由空間與物體[1]. 本文依托空間句法原理, 運(yùn)用Arcview3.3和axwoman3軟件, 以長沙地鐵為例分析其交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性, 通過可達(dá)性指標(biāo), 從微觀角度剖析地鐵各重要站點(diǎn)的可達(dá)性, 旨在解決地鐵交通線路的設(shè)計(jì)問題.

1 研究方法

通過空間分割方法, 空間句法可以導(dǎo)出對應(yīng)的連接圖, 從連接圖可以導(dǎo)出一系列的形態(tài)分析變量. 空間句法模型有以下幾個(gè)形態(tài)變量: 控制值、連接值、深度值、集成度及可理解度[2].

1.1 連接值(Connectivity)

連接圖中某節(jié)點(diǎn)鄰接的節(jié)點(diǎn)數(shù)為該節(jié)點(diǎn)的連接值, 在實(shí)際的城市空間系統(tǒng)中, 若某個(gè)空間的連接值越高, 則表示其空間滲透性越好.

1.2 控制值(control value)

若假設(shè)某個(gè)系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重為1, 則某節(jié)點(diǎn)從其鄰接的節(jié)點(diǎn)分配到的權(quán)重為[1/(的連接值)], 那么與直接相連的所有節(jié)點(diǎn)的連接值倒數(shù)之和就是所具有的權(quán)重, 它表示節(jié)點(diǎn)間的相互控制程度, 因此稱之為節(jié)點(diǎn)的控制值.

1.3 深度值(Depth Value)

在連接圖中, 兩個(gè)鄰接節(jié)點(diǎn)間的距離稱為一步, 從某一節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)的最短路程(即最少的步數(shù))為這兩節(jié)點(diǎn)間的深度值. 系統(tǒng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)間的最短路程的平均值稱為該節(jié)點(diǎn)的平均深度值.= (∑×)/(－1), 式中為深度值;為該深度值上的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù);為節(jié)點(diǎn)總數(shù).

深度值是空間句法理論中最重要的概念之一, 表達(dá)的是節(jié)點(diǎn)在拓?fù)淇臻g上的可達(dá)性, 同時(shí)也表示節(jié)點(diǎn)在空間系統(tǒng)中的便捷度.

1.4 集成度(Integration Value)

P. Steadman改進(jìn)了計(jì)算方法, 他剔除了系統(tǒng)中元素?cái)?shù)量的干擾, 采用相對不對稱的方法(relative asymmetry)將平均深度值標(biāo)準(zhǔn)化, 公式為:= 2(－1)/(－2), 式中為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化后的平均深度值. 為了與實(shí)際意義呈正相關(guān), 定義的倒數(shù)為集成度(即可達(dá)性指標(biāo)).

整體集成度表示某節(jié)點(diǎn)與整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所有其他節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的緊密度; 局部集成度是表示某節(jié)點(diǎn)與其附近幾步內(nèi)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系緊密程度. 現(xiàn)在通常采用三步或十步范圍, 稱之為“半徑—3集成度”或“半徑—10集成度”. 本文取半徑—3集成度.

1.5 可理解度(Intelligibility)

上述深度值、控制值和局部集成度描述的是空間內(nèi)局部層次結(jié)構(gòu)特征的局部變量, 而整體集成度描述的是空間內(nèi)整體層次上結(jié)構(gòu)特征的整體變量.

可理解度用來描述局部變量與整體變量之間的相關(guān)度. 希列爾指出, 建筑與城市空間我們都很難從原地立刻體驗(yàn)它, 必須通過在系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)觀察, 頭腦中才會(huì)一部分一部分地還原, 建立起整個(gè)空間系統(tǒng)的圖景.

可理解度是指所看到的一個(gè)空間的局部結(jié)構(gòu), 是否有助于還原建立起整個(gè)空間系統(tǒng)的圖景, 即能否引導(dǎo)其理解整個(gè)空間結(jié)構(gòu). 如果一個(gè)連接值高的空間系統(tǒng), 集成度也高, 也是一個(gè)理解性好的空間系統(tǒng).

以上的這些變量定量地描述了空間系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)之間、節(jié)點(diǎn)與整個(gè)空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系, 也定量地描述了整個(gè)空間結(jié)構(gòu)的整體特征[3].

2 空間句法在城市路網(wǎng)規(guī)劃中的運(yùn)用

2.1 空間句法分析的原理流程

本文采用基于GIS平臺(tái)Arcview下用宏語言Avenne開發(fā)的副本Axwoman插件進(jìn)行計(jì)算, 計(jì)算結(jié)果顯示在View窗口中, 按整合度值的不同, 從大到小用粗細(xì)不同的線條序列表示[4], 研究流程如圖2所示.

圖2 空間句法分析流程

以長沙市城市遠(yuǎn)景軌道交通規(guī)劃(2030)為基礎(chǔ)(圖1), 在Arcview3.3中用手繪軸線表示地鐵線路的走向, 其基本原理為: 沿著規(guī)劃圖的地鐵線路, 首先畫出一條最長的軸線, 然后畫與之相交的第二條軸線, 直至整個(gè)地鐵線路規(guī)劃圖由一系列軸線連接組成, 所畫的軸線圖稱作空間句法軸線分析圖(圖3). 然后, 運(yùn)行Arcview3.3下axwoman3模塊中的DOIT, 得到地鐵空間句法分析方法下一系列形態(tài)分析變量數(shù)據(jù)[5], 部分?jǐn)?shù)據(jù)示意如圖4所示, 具體分析結(jié)果見表1).

表1 各起始站、換乘站的可達(dá)性指標(biāo)

圖3 長沙規(guī)劃地鐵空間句法可達(dá)性分析

圖4 長沙地鐵形態(tài)分析變量數(shù)據(jù)

2.2 長沙地鐵可達(dá)性評價(jià)

人們乘坐地鐵時(shí)更關(guān)心的是換乘次數(shù), 而不是實(shí)際距離. 因?yàn)槊看螕Q乘都會(huì)造成金錢和時(shí)間的耗費(fèi)[6]. 空間句法可達(dá)性評價(jià)是一種適于按線路單一票價(jià)計(jì)費(fèi)的地鐵評價(jià)方法, 其評價(jià)方法更關(guān)注節(jié)點(diǎn)間空間轉(zhuǎn)換的次數(shù), 與人們對可達(dá)性的理解是一致的[7].

本文主要對集成度進(jìn)行分析, 集成度越高可達(dá)性越好. 圖1中顯示集成度最高的路段是市中心地鐵1號(hào)線五一廣場、長沙火車站; 集成度較高的有去黃花機(jī)場的地鐵9號(hào)線, 以及2號(hào)線河西CBD梅西湖段等. 這些路段具有較高整合度, 可達(dá)性較好, 聚集的交通流量也較大. 這些路網(wǎng)交通最集中的路段被稱為集成核, 這些集成核不僅是聯(lián)系城市中心和周邊各個(gè)地區(qū)的紐帶, 而且也是城市內(nèi)部人們活動(dòng)最為活躍的地帶, 但同時(shí)也是容易形成交通高峰的地方.

用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件, 對獲得數(shù)據(jù)中的整體集成度(Integration)和局部集成度(Integration_3)進(jìn)行相關(guān)性分析[8]. 檢驗(yàn)樣本數(shù)為152, 得到整體集成度和局部集成度的相關(guān)系數(shù)為0.729, 雙側(cè)近似值小于10-4. 按雙側(cè)檢驗(yàn), 檢驗(yàn)水準(zhǔn)0.01, 該相關(guān)系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義, 說明地鐵網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的智能度不高, 交通網(wǎng)絡(luò)空間整體性不強(qiáng), 地鐵線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)績效有待改善.

以長沙市城市遠(yuǎn)景軌道交通規(guī)劃(2030) (圖1)為例, 選取了1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)地鐵線起始站點(diǎn)、換乘點(diǎn)共計(jì)20個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行分析, 并按照可達(dá)性從小到大的順序排列, 計(jì)算結(jié)果如表1所示.

由表1可知, 位于城市老城區(qū)的站點(diǎn)可達(dá)性普遍較高, 而位于城市遠(yuǎn)郊的站點(diǎn)可達(dá)性較低. 五一廣場站、長沙火車站、萬家麗廣場站、車站路站可達(dá)性最好; 北二環(huán)路站、汽車北站、萬家麗路站、星沙大道站的可達(dá)性最差. 同一條地鐵線上的換乘點(diǎn)可達(dá)性并不相同, 主要原因是基于空間句法的可達(dá)性評價(jià)從整體上考慮了與換乘點(diǎn)連接的各線路的連接度(connectivity), 各換乘點(diǎn)的可達(dá)性是各條線路連接度的綜合疊加.

從表1可以看到, 位于地鐵1號(hào)線上的市中心五一廣場站、人民路站有較高的可達(dá)性; 重要的交通樞紐長沙火車站、車站路站也有較高的可達(dá)性. 說明長沙地鐵線路規(guī)劃考慮到了重要地段的交通需求, 與現(xiàn)狀道路流量的實(shí)際狀況相當(dāng)吻合.

2號(hào)線經(jīng)過的岳麓山大學(xué)城, 4號(hào)線經(jīng)過的北部以市政府為中心的河西CBD城市副中心, 以及南部4號(hào)線經(jīng)過的坪浦組團(tuán)同屬于交通旺盛地區(qū), 且隨著城市的擴(kuò)展, 交通聯(lián)系越來越密切, 更需要交通的便利條件. 中心發(fā)散式的主干線地鐵規(guī)劃加強(qiáng)了這些城市邊緣地區(qū)與城市中心的聯(lián)系, 利于城市邊緣地區(qū)與城市中心的交流. 然而位于長沙河西地區(qū)的地鐵可達(dá)性并不高, 其主要原因在于地鐵2、3、4號(hào)主干線的連接度不高, 換乘點(diǎn)較少, 西南和西北甚至沒有換乘點(diǎn). 長沙地鐵規(guī)劃布局呈中心發(fā)散式, 中心城區(qū)地鐵線路密度過大, 不僅造成交通運(yùn)力的浪費(fèi), 投資的增大, 并且城市繼續(xù)沿單核心的模式發(fā)展, 不利于城市各組團(tuán)的均衡發(fā)展. 另外由于湘江河流的天然限制作用, 長沙城市形態(tài)呈帶形發(fā)展, 在規(guī)劃中的3號(hào)、4號(hào)地鐵線都沿著河西湘江兩岸布設(shè), 限制了地鐵的大運(yùn)量功能的發(fā)揮, 使得地鐵的服務(wù)半徑被縮小至湘江一側(cè).

3 建議

1) 規(guī)劃地鐵線路應(yīng)強(qiáng)調(diào)組團(tuán)的作用, 綜合發(fā)揮高星組團(tuán)、金霞組團(tuán)、星馬片區(qū)、黃榔組團(tuán)、空港組團(tuán)、暮云組團(tuán)、坪浦組團(tuán)、河西片區(qū)的作用, 適當(dāng)增加地鐵各干線換乘點(diǎn), 建設(shè)環(huán)狀地鐵路網(wǎng), 分散人流, 加強(qiáng)組團(tuán)間的聯(lián)系, 帶動(dòng)整體城市的發(fā)展, 避免交通過度集中于城市老中心.

2) 合理布設(shè)中心區(qū)地鐵網(wǎng)密度, 減少重復(fù)投資, 避免運(yùn)力的浪費(fèi).

3) 城市地鐵線路不宜過于靠近江邊發(fā)展, 應(yīng)該服務(wù)于有廣大居民的居民區(qū)、商務(wù)區(qū)、大學(xué)院校等有著迫切需求大運(yùn)量交通的地區(qū), 發(fā)揮地鐵大運(yùn)量的優(yōu)勢, 方便人們出行, 帶動(dòng)整體城市交通運(yùn)行的效率, 促進(jìn)城市發(fā)展.

4 結(jié)論

本文以長沙地鐵為例, 運(yùn)用空間句法理論和GIS技術(shù), 對規(guī)劃中長沙地鐵主要換乘站點(diǎn)和起始點(diǎn)的可達(dá)性進(jìn)行了量化分析, 長沙主要交通樞紐五一廣場站, 長沙火車站都有較高的可達(dá)性. 但市中心站點(diǎn)密集造成重復(fù)投資, 浪費(fèi)資源, 城市邊緣區(qū)域之間換乘不便, 過度依靠老城區(qū)發(fā)展而忽視了新城區(qū)之間的聯(lián)系. 為此, 長沙地鐵線路的規(guī)劃當(dāng)從整體出發(fā), 避免延續(xù)城市的單核心發(fā)展模式, 協(xié)調(diào)穩(wěn)定各區(qū)域發(fā)展, 使建成后的地鐵運(yùn)營效益最大化.

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Evaluation of the accessibility to Changsha's subways planning based on spatial syntax

JIANG Wei, ZHOU Wei-jun

(College of Resources & Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

By space syntax theory and GIS method, this paper studied the traffic accessibility of Changsha’s subways planning, and put forward some suggestions. The rail transport should also focus on the city group, and increase the subway interchange station, construct the circularity subway network planning, strengthen the communicating of each city groups to avoid the worst of the traffic in the inner cities.

space syntax; metro routes; accessibility

U 231

1672-6146(2012)01-0074-04

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.01.020

2012-02-27

蔣偉(1987-), 男, 碩士研究生, 主要研究方向?yàn)镚IS在城市規(guī)劃中的應(yīng)用. E-mail: 345349039@qq.com

(責(zé)任編校:江 河)