吳 放，竺 越，扈 軍，朱 煒，胡曉軍

（1. 浙大城市學(xué)院建筑學(xué)系，杭州 310015；2. 浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與藝術(shù)系，杭州 311231）

以公共交通為導(dǎo)向的城市發(fā)展(Transit-Oriented Development，TOD)作為一種有效的交通與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展的城市開發(fā)模式，為我國的城市化、可持續(xù)化、宜居化的同步推進(jìn)提供了一條有效的途徑。交通空間是承載城市功能的骨架，交通便捷度直接影響各類城市第三產(chǎn)業(yè)的空間可達(dá)性和消費(fèi)者交易成本。由于第三產(chǎn)業(yè)的時空不可分離性導(dǎo)致“可達(dá)性”在產(chǎn)業(yè)空間區(qū)位選擇過程中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，推動著各類服務(wù)產(chǎn)業(yè)沿交通干線集聚、向交通站點(diǎn)集中等依附性布局。隨著軌道交通的建設(shè)，以及TOD城市發(fā)展，新建地鐵站點(diǎn)對原基于道路交通網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性布局將產(chǎn)生重大影響。隨著地鐵軌網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，由地鐵站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)所形成的大尺度可達(dá)性優(yōu)勢將重塑城市交通優(yōu)勢區(qū)域的布局，繼而帶來城市服務(wù)產(chǎn)業(yè)布局的變遷和重組。

2020年6月，杭州市頒布了《關(guān)于深入貫徹〈交通強(qiáng)國建設(shè)綱要〉，創(chuàng)建交通強(qiáng)國示范城市的實(shí)施意見》，明確指出“交通不僅是實(shí)現(xiàn)通達(dá)的工具，更重要的是優(yōu)化城市空間布局的手段”。杭州正進(jìn)入千萬級人口的特大城市發(fā)展階段，以軌道交通為導(dǎo)向、以職住平衡為目標(biāo)，依托重要站點(diǎn)建設(shè)形成“多中心、網(wǎng)絡(luò)化、組團(tuán)式”的新平臺，將成為城市未來發(fā)展的主要空間形態(tài)。因此，針對TOD城市發(fā)展要求，對杭州市軌道交通發(fā)展中的優(yōu)勢區(qū)域的時空變化進(jìn)行研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法作為一種描述自然、社會及工程技術(shù)中相互關(guān)聯(lián)的理論，為研究現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和作用規(guī)律提供了新的視角[1]。中心性特征是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析的研究重點(diǎn)，現(xiàn)有研究已發(fā)現(xiàn)：道路網(wǎng)絡(luò)的中心性特征作為城市空間結(jié)構(gòu)形成與演化的決定性因素[2-3]，能夠改變城市土地的可達(dá)性和區(qū)位聚集效應(yīng)[4-8]；除生產(chǎn)資料市場外，其余商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)空間分布與交通網(wǎng)絡(luò)中心性均有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性[7-8]。但相關(guān)研究較少考慮地鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前有關(guān)地鐵網(wǎng)絡(luò)中心性的研究，主要涉及結(jié)構(gòu)特征[9-10]、中心性特征[11-12]等問題的研究。張鐵巖等、王志如等對地鐵網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性特征和無標(biāo)度特性進(jìn)行了研究[9-10]；于洋等、夏令軍對地鐵網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性、滲透性，空間分布等特征進(jìn)行了研究[11-12]。但現(xiàn)有研究較少關(guān)注地鐵站點(diǎn)中心性特征在時間和空間兩個維度上的演變，對軌道交通優(yōu)勢區(qū)域的時空變化尚認(rèn)識不足。

筆者選擇杭州市三期地鐵規(guī)劃為分析對象，使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與空間格局分析方法，研究城市軌道交通優(yōu)勢區(qū)域的時空變化特征。不僅將有助于定量分析地鐵站點(diǎn)對于周邊區(qū)域的影響，而且有助于前瞻地認(rèn)識地鐵規(guī)劃對于站點(diǎn)客流量和城市空間格局演變的作用，對于識別不同城市區(qū)域基于地鐵網(wǎng)絡(luò)中心性特征的TOD發(fā)展優(yōu)勢、潛力及差異，制定合理的存量優(yōu)化階段的城市更新策略具有重要意義。

1 研究方法

1.1 研究對象

選擇杭州市三期規(guī)劃地鐵站點(diǎn)為研究對象(見圖1)，研究范圍西至老余杭，東至大江東新城，南至杭州繞城高速南線，北至臨平。杭州市地鐵三期建設(shè)規(guī)劃總里程為387.8 km。至2022年杭州亞運(yùn)會前，各期地鐵都將投入實(shí)際運(yùn)營(見表1)。

表1 杭州市三期地鐵建設(shè)概況 Table 1 Overview of Hangzhou Metro Planning

圖1 杭州市2005-2022年三期地鐵規(guī)劃線路圖 Figure 1 Planned metro route map in Hangzhou from 2005 to 2022

1.2 模型構(gòu)建和網(wǎng)絡(luò)中心度指標(biāo)

使用Space L方法構(gòu)建地鐵網(wǎng)絡(luò)模型。該方法將地鐵站點(diǎn)視為節(jié)點(diǎn)，站點(diǎn)間的軌道線路視為連接。中間中心度表示“一個點(diǎn)在多大程度上位于圖中其他‘點(diǎn)對’的中間”[13]，反映了站點(diǎn)對其他站點(diǎn)間聯(lián)系起到的控制作用。其公式為[14]：

式中：iRBC為節(jié)點(diǎn)i的標(biāo)準(zhǔn)化中間中心度；n為交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)；gjk為節(jié)點(diǎn)j與k之間最短路徑數(shù)；gjk(i)為節(jié)點(diǎn)j與k之間最短路徑中穿過節(jié)點(diǎn)i的最短路徑數(shù)。

接近中心度表示“一個點(diǎn)與圖中其他所有點(diǎn)的距離接近關(guān)系”[13]，反映了站點(diǎn)與其他站點(diǎn)之間的接近程度。其公式為[14]：

式中：iRPC為節(jié)點(diǎn)i的標(biāo)準(zhǔn)化接近中心度；n為交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)；dij為節(jié)點(diǎn)i與j之間的最短距離。UCINET 6.212軟件可實(shí)現(xiàn)中心度指標(biāo)的測度。

1.3 空間格局分析

全局空間自相關(guān)分析可根據(jù)要素位置和屬性值測量空間自相關(guān)性，研究要素是否呈現(xiàn)某一距離范圍內(nèi)具有顯著統(tǒng)計意義的聚類或離散。高/低聚類分析(Getis-Ord General G*) 可統(tǒng)計可度量高值或低值的聚類程度?？臻g趨勢分析可用于識別輸入數(shù)據(jù)分布的趨勢，通過地理統(tǒng)計分析工具(Geostatistical Analyst)中的趨勢分析工具(Trend Analysis)進(jìn)行分析。以上分析均可通過ArcGIS 10.5軟件實(shí)現(xiàn)。

2 研究結(jié)果

2.1 地鐵站點(diǎn)客流量與站點(diǎn)中心度指標(biāo)的關(guān)系

選取“杭州市數(shù)據(jù)開放平臺”公布的2020年12月某工作日的杭州市地鐵客流量數(shù)據(jù)，研究其與各期地鐵站點(diǎn)中心度指標(biāo)的相關(guān)性關(guān)系和顯著性水平(見表2)。選定工作日的地鐵站點(diǎn)客流量與各期地鐵站點(diǎn)的中間中心度、接近中心度均呈正相關(guān)關(guān)系；且對于第一期至第三期調(diào)整的4階段，中間中心度和接近中心度與地鐵客流量的相關(guān)系數(shù)均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。其中，第三期調(diào)整階段的站點(diǎn)中間中心度相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.570，且相關(guān)性顯著。第三期調(diào)整階段的站點(diǎn)接近中心度，其次，相關(guān)系數(shù)為0.443，且相關(guān)性顯著。

表2 地鐵站點(diǎn)客流量與中心度指標(biāo)的相關(guān)系數(shù) Table 2 Correlation coefficient between passenger flow and centrality index of subway stations

以各期建設(shè)階段的地鐵站點(diǎn)中間中心度和接近中心度為自變量，以地鐵站點(diǎn)客流量為因變量，做回歸分析(見表3)。分析發(fā)現(xiàn)，除了第一期外，其余3個階段的回歸方程解釋性均達(dá)到顯著水平，表明上述回歸方程均具有統(tǒng)計學(xué)意義；并且從第一至第三期調(diào)整階段，F(xiàn)檢驗(yàn)值和擬合度(調(diào)整R2)逐漸提高，顯著性水平也逐漸提高；第三期調(diào)整階段的回歸方程擬合度最高，為0.322，顯著性水平為0.000，表明該階段的站點(diǎn)中間中心度和接近中心度指標(biāo)對2020年12月某工作日的杭州市地鐵客流量數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的解釋性。

表3 回歸分析及回歸方程 Table 3 Regression analysis and regression equation

因此，站點(diǎn)中心度指標(biāo)與站點(diǎn)客流量具有顯著正相關(guān)性，將對地鐵站點(diǎn)客流量產(chǎn)生重要的影響。

由此，對于軌道交通中心度優(yōu)勢區(qū)域時空變化的認(rèn)識，將有助于了解城市地鐵客流量的變化與分布，進(jìn)一步認(rèn)識城市格局的發(fā)展和演變。

2.2 軌道交通優(yōu)勢區(qū)域的時空變化

2.2.1 時間維度

比較各建設(shè)階段地鐵站點(diǎn)的中心度指標(biāo)差異。

正態(tài)分布檢驗(yàn)(K-S檢驗(yàn))表明，除了第一期的接近中心度外，其余各階段中心度數(shù)據(jù)的顯著性指標(biāo)都小于0.05，均不符合正態(tài)分布，故采用相關(guān)樣本非參數(shù)檢驗(yàn)來研究一個站點(diǎn)在不同規(guī)劃周期的變化狀況。分別對4期共有、后3期共有、后2期共有站點(diǎn)進(jìn)行比較。比較發(fā)現(xiàn)，站點(diǎn)整體在4個規(guī)劃周期中的中心度指標(biāo)均存在顯著差異(見表4)。成對比較發(fā)現(xiàn)，關(guān)于中間中心度指標(biāo)，各期之間的差異均十分顯著；關(guān)于接近中心度指標(biāo)，除了第一期、第二期、第三期調(diào)整階段差異不顯著外，其他各期之間的差異也均十分顯著。

表4 分期配對非參數(shù)檢驗(yàn) Table 4 Staged paired non-parametric test

比較各建設(shè)階段地鐵站點(diǎn)的中心性特征(見表5)，發(fā)現(xiàn)隨著站點(diǎn)數(shù)量的增加，站點(diǎn)中間中心度均值逐漸降低，最大值也逐漸降低，表明中心站點(diǎn)的絕對控制作用隨著站點(diǎn)數(shù)量的增加而下降；另標(biāo)準(zhǔn)差逐漸降低，而變異系數(shù)逐漸提高，這表明站點(diǎn)之間中間中心度離散程度逐漸增大的趨勢，中心站點(diǎn)的相對控制優(yōu)勢在逐漸增大，所在區(qū)域逐漸向城市區(qū)域中心演化。站點(diǎn)接近中心度均值和最大值也逐漸降低，但降幅都很小，表明中心站點(diǎn)到達(dá)其他站點(diǎn)的接近程度隨著站點(diǎn)數(shù)量的增加并沒有顯著降低；另標(biāo)準(zhǔn)差逐漸降低，但變異系數(shù)基本不變，這表明站點(diǎn)之間接近中心度離散程度變化不大(見圖2)。

表5 地鐵站點(diǎn)中心性指標(biāo)探索性分析 Table 5 Exploratory analysis of centrality indicators of subway stations

圖2 中心性指標(biāo)的均值與標(biāo)準(zhǔn)差比較 Figure 2 Comparison of mean and standard deviation of centrality index

表6為各建設(shè)階段中心度指標(biāo)排在TOP5的站點(diǎn)。比較發(fā)現(xiàn)，中間中心度相較接近中心度而言，TOP5站點(diǎn)變化更大。“火車東站站”“西湖文化廣場站”“沈塘橋站”和“御道站”為第三期調(diào)整階段中心度指標(biāo)雙TOP5的站點(diǎn)，而其中的“火車東站站”“西湖文化廣場站”也正是位列近期杭州市地鐵客流量前十名的站點(diǎn)。

表6 各建設(shè)階段中心度指標(biāo)TOP5的站點(diǎn) Table 6 TOP5 sites for centrality indicators in each planning stage

以上分析表明，隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)建，具有中心度優(yōu)勢的站點(diǎn)不是一成不變的；具有中心度優(yōu)勢的站點(diǎn)往往具有大地鐵客流量的特征。

2.2.2 空間維度

對各階段的站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全域空間趨勢分析(見圖3)。圖中x軸表示地理坐標(biāo)系上的“東-西”方向，y軸表示“南-北”方向，z軸表示中心度指標(biāo)。綠色與藍(lán)色實(shí)線分別表示在“東-西”和“南-北”方向上的分異趨勢。

對于中間中心度，分析顯示除了第一期，其他3個階段的“東-西”和“南-北”方向趨勢線均呈倒U形，表明中間中心度總體趨勢表現(xiàn)為東西南北四側(cè)低，中部區(qū)域高的分異現(xiàn)象。第一期的站點(diǎn)主要布局在城市的中部、南部和東部，所以表現(xiàn)出中西部區(qū)域的中間中心度明顯高于東部的現(xiàn)象。隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，東西向、南北向趨勢線的曲度都變得更小，反映了中間中心度均值逐漸降低的趨勢；而各個站點(diǎn)z軸高度的差異變得更為懸殊與明顯(見圖3)，這反映了中間中心度的離散程度變得更大，部分站點(diǎn)的相對優(yōu)勢變得更加顯著的趨勢，這與時間維度分析發(fā)現(xiàn)的特征一致。

圖3 站點(diǎn)中心度空間趨勢圖 Figure 3 Spatial trend of site centrality

對于接近中心度，總體趨勢亦表現(xiàn)為東西南北四側(cè)低，中部區(qū)域高的分異現(xiàn)象。第一期的趨勢圖反映了城市中西部區(qū)域的接近中心度優(yōu)勢顯著高于東部的現(xiàn)象。隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)建，東西向、南北向趨勢線的曲度都變得更小，反映了接近中心度均值也逐漸降低的趨勢，但變化不如中間中心度顯著。4期的z軸高度差異表明接近中心度指標(biāo)的離散程度變化不大。在第二期，兩個方向趨勢線的端點(diǎn)皆為0；而到了第二期調(diào)整階段，“東-西”趨勢線的西端顯著大于0，表明城市西部區(qū)域的接近中心度將顯著提高，并明顯高于其他方向。這表明，預(yù)期到2022年，以杭州鐵路西站和未來科技城為主的城市西部區(qū)域?qū)⒊蔀槔^中部核心地區(qū)之后，另一個軌道交通更具選擇性和便捷性的區(qū)域，地鐵客流量將大幅增長，逐漸成為杭州市重要的城市發(fā)展區(qū)域。

多距離空間聚類分析結(jié)果表明各階段地鐵站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在空間上均呈現(xiàn)顯著的集聚分布。高/低聚類分析發(fā)現(xiàn)，z得分均為正，并且P值均為0，表明空間分布均具有顯著的高值集聚特征。站點(diǎn)中心度集聚分布見圖4。

圖4 站點(diǎn)中心度集聚分布圖 Figure 4 Distribution of site centrality

1) 第一期。對于中間中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有10個，主要集中分布在兩個區(qū)域：一個是火車東站附近的鴻泰路和九和路沿線區(qū)域，包含彭埠站、七堡站2個站點(diǎn)；另一個是慶春路、鳳起路、延安路、 中山北路、文暉路沿線區(qū)域，主要包含慶菱路站、鳳起路站、西湖文化廣場站等8個站點(diǎn)。對于接近中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有11個，主要集中在以鳳起路和延安路交叉口為中心的沿線擴(kuò)展區(qū)域，主要包括延安路、慶春路、鳳起路、環(huán)城西路、中山北路、文暉路、建國北路等沿線區(qū)域，主要包含鳳起路站、沈塘橋站、定安路站、打鐵關(guān)站和慶菱路站等站點(diǎn)。該階段，鳳起路、延安路、文暉路等道路沿線區(qū)域是兼具中間中心度和接近中心度雙優(yōu)勢的區(qū)域。

2) 第二期。對于中間中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有12個，與第一期相比，仍主要分布在原兩個區(qū)域：但火車東站附近的區(qū)域延伸至天城路，新包含了火車東站站、九和路站2個站點(diǎn)；鳳起路附近的區(qū)域南退至鳳起路，而北側(cè)一直向西延伸到了文二西路、古墩路沿線，包含了文新路站、學(xué)院路站、沈塘橋站等站點(diǎn)。對于接近中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有25個，范圍在前一期的基礎(chǔ)上主要向東擴(kuò)展至4號線途經(jīng)區(qū)域，主要包括婺江路、富春路、錢江路、新塘路等區(qū)域，新包含了新風(fēng)站、慶春廣場站、錢江路站、市民中心站等站點(diǎn)；向南擴(kuò)展至錢塘江南岸，主要包括江南大道、奔競大道等沿線區(qū)域，新包含了錢江世紀(jì)城站、博覽中心站2個站點(diǎn)。該階段，環(huán)城西路、莫干山路等道路沿線區(qū)域是兼具中間中心度和接近中心度雙優(yōu)勢的區(qū)域。

3) 第三期。對于中間中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有27個，主要集中分布在三個區(qū)域：東部主要為天城路、九和路和九沙大道沿線區(qū)域，包含了火車東站站、客運(yùn)中心站等站點(diǎn)；南部為建設(shè)三路與市心北路沿線區(qū)域，包含建設(shè)三路地鐵站；中西部為西湖大道、延安路、天目山路和建國北路等沿線區(qū)域，包含了城站站、古蕩站等站點(diǎn)。中西部的集聚區(qū)域最大。對于接近中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有59個。范圍進(jìn)一步向四個方向擴(kuò)展：向西至學(xué)院路、玉古路沿線；向北至大關(guān)路和西文街沿線；向東至秋石高架路、塘工局路沿線；向南到亞運(yùn)村、杭州奧體博覽城等區(qū)域，新包含了玉古路站、御道站等站點(diǎn)。該階段，延安路、莫干山路、建國路、文二路、曙光路、西湖大道、天城路等道路沿線區(qū)域是兼具中間中心度和接近中心度雙優(yōu)勢的區(qū)域。

4) 第三期調(diào)整。對于中間中心度，新規(guī)劃加入的機(jī)場快線，在城市東南部的錢江路和杭甬高速公路沿線形成了新的高/高集聚區(qū)域，主要包括了御道站、蕭山高教園站等站點(diǎn)。對于接近中心度，高/高集聚的站點(diǎn)共有63個，區(qū)域范圍主要向東西方向進(jìn)一步擴(kuò)大。該階段、延安路、莫干山路、學(xué)院路、天城路、錢江路、杭甬高速公路等道路沿線是兼具中間中心度和接近中心度雙優(yōu)勢的區(qū)域。

第三期及調(diào)整階段的中心度優(yōu)勢區(qū)域與“杭州市數(shù)據(jù)開放平臺”公布的杭州市地鐵客流量居前的站點(diǎn)所在區(qū)域高度吻合。

3 結(jié)語

1) 地鐵站點(diǎn)客流量與站點(diǎn)中心度指標(biāo)的關(guān)系。地鐵站點(diǎn)客流量與地鐵站點(diǎn)中心度指標(biāo)具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，且以中心度指標(biāo)為自變量的回歸方程，對解釋地鐵站點(diǎn)客流量具有統(tǒng)計學(xué)意義。近當(dāng)期的軌網(wǎng)站點(diǎn)中心度指標(biāo)對地鐵站點(diǎn)客流量的解釋性最強(qiáng)，可部分預(yù)測地鐵站點(diǎn)客流量。

2) 軌道交通優(yōu)勢區(qū)域的時空變化。

時間維度：同一站點(diǎn)在不同建設(shè)周期的中心度指標(biāo)均存在顯著差異。隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)建，具有中心度優(yōu)勢的站點(diǎn)不是一成不變的，其往往具有大客流量的特征。隨著站點(diǎn)數(shù)量的增加，站點(diǎn)的中間中心度和接近中心度均值都逐漸降低，但前者的離散程度在逐漸增大，而后者基本保持不變。這表明中心站點(diǎn)的絕對控制作用在逐漸下降，而相對控制優(yōu)勢在逐漸增大，所在區(qū)域逐漸向城市區(qū)域中心演化。第三期調(diào)整中新增的機(jī)場快線對于提升整體軌網(wǎng)的中心度指標(biāo)起到了顯著作用。

空間維度：站點(diǎn)中間中心度和接近中心度在總體上均呈現(xiàn)東西南北四側(cè)低，中部區(qū)域高的分布趨勢。對于中間中心度，部分站點(diǎn)(例如火車東站站)的相對優(yōu)勢變得更加顯著。對于接近中心度，在第三期調(diào)整階段城市西部區(qū)域顯著高于其他方向，將會成為杭州的重要發(fā)展區(qū)域。各階段站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在空間上均呈現(xiàn)顯著的高值集聚特征。對于中間中心度，高值集聚區(qū)與兩個城市區(qū)域(鳳起路和延安路交叉口、火車東站區(qū)域)有緊密聯(lián)系；對于接近中心度，高值集聚區(qū)以鳳起路和延安路交叉口為源點(diǎn)，呈不斷向周邊各方向擴(kuò)張的趨勢。上述區(qū)域與地鐵客流量居前的站點(diǎn)所在區(qū)域高度吻合。

筆者綜合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與空間格局分析方法，為分析城市軌道交通優(yōu)勢區(qū)域的時空變化特征提供了有效的定量分析途經(jīng)，有助于前瞻性地認(rèn)識地鐵規(guī)劃對于城市空間格局演化的作用。但由于地鐵站點(diǎn)客流量不僅受到站點(diǎn)中心度指標(biāo)的影響，還會受到例如城市功能、用地性質(zhì)、發(fā)展階段等諸多因素的影響，因此確定影響因素，揭示各因素間的作用關(guān)系和空間異質(zhì)性特征，是今后需要深入研究的課題。另外，在大部分城區(qū)范圍內(nèi)，軌道交通建設(shè)要晚于城市建設(shè)，因此，在認(rèn)識軌道交通優(yōu)勢區(qū)域時空變化的基礎(chǔ)上，如何與現(xiàn)有城市空間和道路網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生協(xié)同作用，進(jìn)一步優(yōu)化出行模式和促進(jìn)公共健康也是未來的重要研究方向。