張 巍 龍成平

(重慶大學建設(shè)管理與房地產(chǎn)學院,400045,重慶∥第一作者,教授)

軌道交通站點周邊土地容積率確定方法研究
——基于重慶輕軌鴛鴦?wù)镜膶嵶C分析

張 巍 龍成平

(重慶大學建設(shè)管理與房地產(chǎn)學院,400045,重慶∥第一作者,教授)

軌道交通站點周邊土地容積率確定對土地價值影響重大。從TOD(交通引導發(fā)展)的基本理念出發(fā),建立了以最大化土地增值、提升軌道交通客流、最優(yōu)環(huán)境品質(zhì)、土地最優(yōu)均衡利用等四個目標為決策目標,以軌道交通站點周邊土地容積率為決策變量的多目標決策模型,定量分析軌道交通站點周邊土地的合理容積率。以重慶輕軌3號線鴛鴦?wù)緸槔?對其周邊土地容積率進行重新測算,并根據(jù)求解結(jié)果,建議適當提高開發(fā)強度,加強土地合理有效利用。

軌道交通; 土地利用; 多目標決策; 容積率

Author′s address School of Construction and Real Estate Management,Chongqing University,400045,Chongqing,China

軌道交通作為一項社會公共服務(wù)設(shè)施,具有明顯的正外部效益[1],不僅可以優(yōu)化城市交通空間結(jié)構(gòu),緩解城市交通擁堵、環(huán)境污染等問題,而且促進沿線土地價值快速增長。然而,軌道交通建設(shè)投資巨大、投資回收期長、運營成本高,僅靠票價收入難以維持其長期發(fā)展。因此,在城市規(guī)劃過程中,合理確定軌道交通站點周圍土地開發(fā)強度,提高土地出讓收入,對軌道交通可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

歐美國家對軌道交通周邊土地開發(fā)強度研究起步較早。20世紀90年代初,美國設(shè)計師PerterCalthorpe提出了TOD(交通引導發(fā)展)設(shè)計理論,即利用公共交通的引導作用,提高周邊土地利用效率[2]。接著Marya Morris(1996)[3]、Bernick and Cervero(1997)[4]、Kaneko and Fukuda(1999)[5]等學者對TOD模式進行了定性和定量研究。在國內(nèi),文獻[6-8]提出了定性確定軌道交通站點周邊土地開發(fā)強度的方法;文獻[9-11]以TOD理論為基礎(chǔ)建立多目標土地優(yōu)化模型,進一步定量確定軌道交通站點周邊土地容積率。然而,以上研究中沒有考慮軌道交通沿線土地增值這一重要影響因素。本文以TOD理論為基礎(chǔ),重點考慮土地最大化增值,建立容積率確定的多目標決策模型,為城市規(guī)劃人員提供參考。

1 軌道交通站點分類及其影響范圍

1.1 站點分類

由于軌道交通沿線各站點處于不同的功能區(qū),而各功能區(qū)用地結(jié)構(gòu)具有差異性,因此有必要對軌道交通站點進行分類。軌道交通站點分類的方法有很多種,目前國內(nèi)普遍認可的站點分類主要有節(jié)點導向和功能導向兩種[12]。本文重點關(guān)注軌道交通站點周邊接駁情況、周邊土地開發(fā)情況及空間布局,因此將軌道交通站點劃分為三種類型[13],如表1所示。

1.2 軌道交通站點對周邊土地的影響范圍

在軌道交通站點一定的影響范圍內(nèi),內(nèi)部土地的開發(fā)強度呈現(xiàn)圈層遞減規(guī)律。劃分軌道交通站點周邊用地圈層,對于控制各圈層容積率具有較強的指導意義。歐美學者一般取500 m作為核心影響范圍,800 m為最大輻射范圍[14]。國內(nèi)研究中,因具體城市和站點類型不同略有差異[15-17]。本文借鑒文獻[18]的模式,將重慶市軌道交通輻射范圍劃分為三個圈層：核心影響半徑200 m,為高密度開發(fā)區(qū);主要影響半徑600 m,為中密度開發(fā)區(qū);最大影響半徑1 000 m,為低密度開發(fā)區(qū)(如圖1所示)。

表1 軌道交通站點按交通接駁方式分類

圖1 軌道交通站點周邊用地控制范圍分區(qū)

2 軌道交通站點周邊土地容積率確定方法模型

2.1 模型構(gòu)建

2.1.1 決策變量

采用商業(yè)用地和居住用地在不同的密度開發(fā)區(qū)內(nèi)的容積率作為決策變量。

2.1.2 目標函數(shù)

根據(jù)TOD理論,軌道交通站點周邊土地的高強度開發(fā)有兩種較明顯的效益,一是經(jīng)濟效益,二是客流效益[19]。但是，高密度開發(fā)使土地周圍環(huán)境品質(zhì)下降,因此需要補充綠地和公共設(shè)施用地來營造社區(qū)環(huán)境。同時,站點周邊土地利用的均衡程度也反映了土地空間的利用情況。基于以上四方面的考慮,建立以下4個目標作為本模型的目標函數(shù)。

2.1.2.1 目標Ⅰ:土地增值最大化

(1) 軌道交通對土地價值的影響。土地增值受到外部因素和內(nèi)部因素的影響[20]。外部因素主要有:城市規(guī)劃調(diào)整用地屬性和土地開發(fā)強度,提高土地收益;完善城市交通設(shè)施,提高地塊的通達性,從而提高土地價值。內(nèi)部影響因素主要為通過改造和利用土地,使土地價值提升。城市軌道交通使土地增值屬于外部影響因素,主要原因有以下三點:①軌道交通改變區(qū)域的可達性,從而使地塊的區(qū)位優(yōu)勢發(fā)生變化;②城市規(guī)劃受到城市交通規(guī)劃的影響,軌道交通周邊土地集約化、高密度開發(fā)已成為共識;③軌道交通促進了沿線經(jīng)濟發(fā)展,使站點周邊地塊形成互補效應(yīng),不斷吸引商業(yè)、娛樂、文化等配套設(shè)施聚集。

(2) 目標函數(shù)表達式。研究軌道交通沿線土地的增值效應(yīng),就是要在其他條件相同時測算軌道交通周邊三個圈層內(nèi)土地增值的平均值。比較的對象應(yīng)是軌道交通周邊土地與相同品質(zhì)下無軌道交通經(jīng)過的地塊。由于條件限制,本文用房產(chǎn)價格增值替代土地增值。以房產(chǎn)價格來表征土地增值的表達式為:

(1)

式中：

Z1——衡量土地增值的指標；

Pi,r——居民區(qū)單位建筑面積房產(chǎn)增值百分比;

Pi,b——商業(yè)及辦公區(qū)單位建筑面積房產(chǎn)增值百分比;

Xi,r——居住用地容積率;

Xi,b——商業(yè)、辦公用地容積率；

Li,r——居民區(qū)地塊面積,取100 m2;

Li,b——商業(yè)及辦公區(qū)地塊面積,取100 m2;

i——不同圈層地塊,i=1表示圈層1,i=2表示圈層2;i=3表示圈層3。

2.1.2.2 目標Ⅱ:軌道交通客流最大化[21]

要達到軌道交通客流最大化，就要考慮到站點周邊土地的綜合應(yīng)用,布局商業(yè)用地,以保證早高峰時段的客流;布局住宅田地，以保證晚高峰時段的客流;布局商業(yè)和娛樂設(shè)施用地,保證除早晚高峰外的客流。其表達式為:

(2)

式中:

Z2——衡量交通運量的指標,m2·次/人;

Ki,r——居民區(qū)軌道交通客運分擔率,%;

Ki,d——商業(yè)及辦公區(qū)軌道交通客運分擔率，%;

Ti,r——居民區(qū)人口日均出行次數(shù)，次/人;

Ti,r——商業(yè)及辦公區(qū)人口日均出行次數(shù)，次/人;

其他參數(shù)同上。

2.1.2.3 目標Ⅲ:環(huán)境品質(zhì)最優(yōu)化[11]

采用公共服務(wù)設(shè)施、公用設(shè)施、道路與交通設(shè)施、綠地和道路廣場用地面積之和與居住和商業(yè)辦公用地的總建筑面積的比值來表征環(huán)境品質(zhì)優(yōu)劣。比值越大,表明環(huán)境越優(yōu)。函數(shù)關(guān)系為:

(3)

式中:

Z3——衡量環(huán)境品質(zhì)的指標；

LA——公共服務(wù)設(shè)施用地面積，取100m2;

LS——道路與交通設(shè)施用地面積，取100m2;

LU——公共設(shè)施用地面積，取100m2;

LG——綠地與廣場用地面積，取100m2。

2.1.2.4 目標Ⅳ:土地均衡利用最優(yōu)化

利用信息熵來確定土地利用均衡度的模型。信息熵是信息論中的重要概念,用以表征系統(tǒng)的混亂程度,如果系統(tǒng)規(guī)則并服從一定秩序,則該系統(tǒng)的信息熵較小[22]。因此,信息熵能用來量度土地的豐富度和復(fù)雜程度。其表達式為：

(4)

式中：

Z4——軌道交通站點土地利用利息熵；

S——站點1 000m范圍內(nèi)的占地面積。

2.2 約束條件

(1) 容積率范圍約束。根據(jù)軌道交通站點周邊土地利用的特點,高密度開發(fā)已經(jīng)成為共識,但過高的容積率會影響環(huán)境品質(zhì),因此對于容積率應(yīng)有一個上下限的約束。文獻[6]從香港、深圳和上海等城市站點周邊土地開發(fā)強度出發(fā),結(jié)合重慶市特點，確定了主城區(qū)站點周邊地塊的理想容積率范圍值,如表2所示。本文以此為容積率的上下限。

表2 重慶市軌道交通不同區(qū)位的交通站點周邊土地理想容積率范圍值

(2) 土地利用條件的限制。土地性質(zhì)主要受到軌道交通站點分類的影響。中心型站點,商業(yè)和辦公用地與居住用地面積之比較大;居住型站點,商業(yè)和辦公用地與居住用地面積之比較小。本文以滿足不同類型站點某種需求下的需求系數(shù)來表征不同用地比例。

式中:

α——居住型站點需求系數(shù);

β——中心型站點需求系數(shù)。

(3) 符合軌道交通站點周邊土地利用特點。軌道交通站點對周邊土地建設(shè)具有強烈的吸引作用,尤其是對于商業(yè)型和居住型用地。軌道交通站點周邊土地利用強度表現(xiàn)出與站點距離越近,土地開發(fā)強度越高的特點，因此容積率應(yīng)滿足以下要求:

2.3 模型求解

直接求解有約束的多目標規(guī)劃問題比較困難,往往將多目標轉(zhuǎn)換成單目標求解。常用的方法有加權(quán)法、ε-約束法、最小-最大法等。本文采用加權(quán)法將多目標轉(zhuǎn)化為單目標，再利用MatlabR2014a軟件實現(xiàn)求解。

3 應(yīng)用研究

3.1 用地現(xiàn)狀分析

重慶輕軌3號線鴛鴦?wù)疚挥趦山聟^(qū)金開大道中部,北接園博園,南至金童路。本文以車站周邊龍帆路、鴛鴦路、金渝大道、金開大道圍成的114 hm2區(qū)域(見圖2)為實證研究對象。該區(qū)域有以下特點:①居住用地占主導,整個區(qū)域內(nèi)居住用地占比為86.35%,屬于典型的居住型站點(見圖3);②容積率偏低,研究區(qū)域內(nèi)土地容積率最大約為3.95,最小為0.5;③提升地區(qū)品質(zhì)的文化休閑用地較缺乏。因此,該區(qū)域的規(guī)劃重點是提高土地容積率,適當加強土地混合利用。

圖2 鴛鴦?wù)局苓厖^(qū)域

圖3 鴛鴦?wù)局苓呌玫乇壤?/p>

3.2 模型參數(shù)確定

(1) 軌道交通方式分擔率。根據(jù)重慶軌道交通公司2014年年度報告，重慶軌道交通在公共交通日均客流運量的分擔率為29.3%,2013年重慶公共交通出行比例為35%。因此重慶軌道交通方式分擔率為Ki,r=Ki,b=29.3%×35%=10.26%。

(2) 交通出行吸引率(次/人)。由于數(shù)據(jù)獲取的限制,模型中各類土地的交通產(chǎn)生量按照重慶市平均值計算,居住人口日均出行次數(shù)取2.21次,每個崗位產(chǎn)生的日出行次數(shù)取3.32次。即Ti,r=

2.21,Ti,b=3.32。

(3) 居住用地單位建筑面積價格增值百分比。根據(jù)城市軌道交通2013年經(jīng)營年報,研究發(fā)現(xiàn),3號線附近住宅在距離站點200 m半徑范圍內(nèi)升值達到1 163元/m2,提升幅度為21.91%;在200～600 m范圍內(nèi)增值為1 160元/m2,增值幅度為12.73%;在600～1 000 m范圍內(nèi)增值幅度為10.36%。即P1,r=21.91%;P2,r=12.73%;P3,r=10.36%。

(4) 商業(yè)用地單位建筑面積價格增值百分比。根據(jù)重慶軌道交通公司對1、2、3、6號線周邊商業(yè)價值的研究,利用線性回歸模型,計算出居住型站點200 m以內(nèi)商業(yè)增值幅度為26.47%,200～600 m范圍內(nèi)增值幅度為23.03%,600～1 000 m內(nèi)增值幅度為16.95%。即P1,b=26.47%,P2,b=23.03%,P3,b=16.95%。

(5) 容積率上下限。鴛鴦?wù)局苓厡儆趦山聟^(qū)鴛鴦板塊,為城市新區(qū),由表2可得，其商業(yè)的容積率范圍為4～7,住宅的容積率范圍為1.5～4.5。

(6) 居住型站點住宅需求系數(shù)。居住型站點住宅的用地比例不少于總建筑用地面積的85%。即α=85%。

3.3 模型求解

鴛鴦?wù)臼堑湫偷木幼⌒驼军c,筆者認為，應(yīng)以最大化土地增值和最優(yōu)環(huán)境品質(zhì)為重點,因此賦予這兩個目標0.3的權(quán)重,另外兩個目標的權(quán)重均為0.2。建立虛擬變量Z=0.3Z1，g+0.2Z2，g+0.3Z2，g+0.2Z4，g。其中，Z1，g、Z2，g、Z3，g、Z4，g分別為歸一化處理后的目標函數(shù)取值。用MATLAB(R2014a)軟件求得最優(yōu)解為(4.5,4.3,4.1,6.8,5.4,4.6)。表3列出了該模型的其他非劣解。在實際決策過程中,決策者可根據(jù)現(xiàn)實需求,賦予各個目標參數(shù)不同權(quán)重,從而選擇最優(yōu)結(jié)果。

表3 鴛鴦?wù)局苓呁恋亻_發(fā)密度模型非劣解集

4 結(jié)語

軌道交通時代的到來打破了傳統(tǒng)“攤大餅”式的城市發(fā)展模式,形成“多中心”敞開式的城市空間結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)有的城市規(guī)劃中,由于城市土地利用規(guī)劃與城市交通規(guī)劃的脫節(jié),導致軌道交通周邊土地不能得到充分、有效利用。因此,本文在分析城市軌道交通對土地利用影響的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了容積率確定的多目標決策模型。首先根據(jù)軌道交通對土地增值的影響，確定了最大化土地增值的目標;然后根據(jù)文獻總結(jié),確定了以最大化客流、最優(yōu)環(huán)境品質(zhì)及土地最優(yōu)均衡利用為另外三個目標,并根據(jù)重慶市的特點及軌道交通周邊地塊容積率特點，構(gòu)建了多目標的約束條件;最后簡要分析了求解方法。

以重慶輕軌3號線鴛鴦?wù)緸槔?對該方法進行了實證分析。首先通過分析鴛鴦?wù)局苓叕F(xiàn)有土地特點,建議規(guī)劃應(yīng)以適當提升容積率及加強土地混合利用為重點;然后查找相關(guān)的模型數(shù)據(jù),利用MATLAB(R2014a)軟件求得了理想容積率的解集。通過比較土地現(xiàn)有容積率與理想容積率,發(fā)現(xiàn)鴛鴦?wù)局苓呁恋厣形吹玫胶侠碛行Ю谩?/p>

需要注意的是,本研究在多目標優(yōu)化模型求解時,采用了將多目標轉(zhuǎn)換為單目標的加權(quán)法,權(quán)重的確定具有一定的主觀性,若能在目標函數(shù)求解中采用更符合實際的非線性形式,該方法模型將更加嚴謹。這是下一步研究的方向。

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Determinatoin of Floor Area Ratio Surrounding Rail Transit Station——A Case of Yuanyang Station on Chongqing Light Rail Transit

ZHANG Wei, LONG Chengping

The floor area ratio has great influence on the value of land surrounding rail transit station. On the basis of TOD theory, a multi-objective decision model is established to determine the floor area ratio from the aspects of maximizing the land value, encouraging transit system volume, promoting livable communities and balancing land use. Finally, taking Yuanyang Station on Chongqing light rail transit Line 3 as an example, the floor area ratio of the station surrounding land are re-determined. According to the results, methods of increasing the development density appropriately and strengthening the mixed land use are suggested.

rail transit; land use; multi-objective decision; floor area ratio

F 293.2

10.16037/j.1007-869x.2017.01.021

2015-03-22)