蒋 伟, 周卫军



基于空间句法的长沙地铁线路规划可达性评价

蒋 伟, 周卫军

(湖南农业大学 资源环境学院, 湖南 长沙, 410128)

结合空间句法的原理和GIS技术对长沙地铁规划线路的交通可达性进行了量化分析, 通过可达性指标, 指出长沙市城市远景轨道交通规划(2030)中所潜在的问题, 并提出相关建议. 规划地铁线路应强调组团的作用, 适当增加地铁各干线换乘点, 建设环状地铁路网; 通过加强组团间的联系, 带动整体城市的发展, 避免交通过于集中城市老中心.

空间句法; 地铁线路; 可达性

长沙轨道交通又叫长沙地铁, 于2009年正式动工建设, 一期工程有轨道交通1号线和2号线, 2号线计划于2013年正式运营. “十二五”规划中长沙将建成轨道交通1—6号线, 未来总共将建成10条轨道线. 其中, 轨道交通1号线及2号线成“十”字在河东五一广场相交, 轨道3号线及4号线在大河西先导区成“×”形相交. 到“十二五”末, 长沙轨道交通通车里程将超过130 km, 成为中国修建地铁最快的城市. 图1为长沙市城市远景轨道交通规划(2030), 系作者根据长沙市城乡规划局公布的《长沙市城市总体规划(2003-2020)》(2010年修订)中轨道交通规划图绘制, 本文研究所用20个站点标注在图1中.

图1 长沙市城市远景轨道交通规划(2030)

20世纪70年代末, 英国伦敦大学巴里特学院的比尔·希雷尔、朱列涅·汉森和他们的同事提出了空间句法的概念. 这是一种关于城市与建筑空间解析的系统理论, 它指出在任何城市系统中, 都存在着互相联系的自由空间与物体[1]. 本文依托空间句法原理, 运用Arcview3.3和axwoman3软件, 以长沙地铁为例分析其交通网络结构设计的合理性, 通过可达性指标, 从微观角度剖析地铁各重要站点的可达性, 旨在解决地铁交通线路的设计问题.

1 研究方法

通过空间分割方法, 空间句法可以导出对应的连接图, 从连接图可以导出一系列的形态分析变量. 空间句法模型有以下几个形态变量: 控制值、连接值、深度值、集成度及可理解度[2].

1.1 连接值(Connectivity)

连接图中某节点邻接的节点数为该节点的连接值, 在实际的城市空间系统中, 若某个空间的连接值越高, 则表示其空间渗透性越好.

1.2 控制值(control value)

若假设某个系统中每个节点的权重为1, 则某节点从其邻接的节点分配到的权重为[1/(的连接值)], 那么与直接相连的所有节点的连接值倒数之和就是所具有的权重, 它表示节点间的相互控制程度, 因此称之为节点的控制值.

1.3 深度值(Depth Value)

在连接图中, 两个邻接节点间的距离称为一步, 从某一节点到另一节点的最短路程(即最少的步数)为这两节点间的深度值. 系统中的某个节点到其他节点间的最短路程的平均值称为该节点的平均深度值.= (∑×)/(－1), 式中为深度值;为该深度值上的节点个数;为节点总数.

深度值是空间句法理论中最重要的概念之一, 表达的是节点在拓扑空间上的可达性, 同时也表示节点在空间系统中的便捷度.

1.4 集成度(Integration Value)

P. Steadman改进了计算方法, 他剔除了系统中元素数量的干扰, 采用相对不对称的方法(relative asymmetry)将平均深度值标准化, 公式为:= 2(－1)/(－2), 式中为统一标准化后的平均深度值. 为了与实际意义呈正相关, 定义的倒数为集成度(即可达性指标).

整体集成度表示某节点与整个系统内所有其他节点联系的紧密度; 局部集成度是表示某节点与其附近几步内节点的联系紧密程度. 现在通常采用三步或十步范围, 称之为“半径—3集成度”或“半径—10集成度”. 本文取半径—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间内局部层次结构特征的局部变量, 而整体集成度描述的是空间内整体层次上结构特征的整体变量.

可理解度用来描述局部变量与整体变量之间的相关度. 希列尔指出, 建筑与城市空间我们都很难从原地立刻体验它, 必须通过在系统中的运动观察, 头脑中才会一部分一部分地还原, 建立起整个空间系统的图景.

可理解度是指所看到的一个空间的局部结构, 是否有助于还原建立起整个空间系统的图景, 即能否引导其理解整个空间结构. 如果一个连接值高的空间系统, 集成度也高, 也是一个理解性好的空间系统.

以上的这些变量定量地描述了空间系统中节点之间、节点与整个空间结构之间的关系, 也定量地描述了整个空间结构的整体特征[3].

2 空间句法在城市路网规划中的运用

2.1 空间句法分析的原理流程

本文采用基于GIS平台Arcview下用宏语言Avenne开发的副本Axwoman插件进行计算, 计算结果显示在View窗口中, 按整合度值的不同, 从大到小用粗细不同的线条序列表示[4], 研究流程如图2所示.

图2 空间句法分析流程

以长沙市城市远景轨道交通规划(2030)为基础(图1), 在Arcview3.3中用手绘轴线表示地铁线路的走向, 其基本原理为: 沿着规划图的地铁线路, 首先画出一条最长的轴线, 然后画与之相交的第二条轴线, 直至整个地铁线路规划图由一系列轴线连接组成, 所画的轴线图称作空间句法轴线分析图(图3). 然后, 运行Arcview3.3下axwoman3模块中的DOIT, 得到地铁空间句法分析方法下一系列形态分析变量数据[5], 部分数据示意如图4所示, 具体分析结果见表1).

表1 各起始站、换乘站的可达性指标

图3 长沙规划地铁空间句法可达性分析

图4 长沙地铁形态分析变量数据

2.2 长沙地铁可达性评价

人们乘坐地铁时更关心的是换乘次数, 而不是实际距离. 因为每次换乘都会造成金钱和时间的耗费[6]. 空间句法可达性评价是一种适于按线路单一票价计费的地铁评价方法, 其评价方法更关注节点间空间转换的次数, 与人们对可达性的理解是一致的[7].

本文主要对集成度进行分析, 集成度越高可达性越好. 图1中显示集成度最高的路段是市中心地铁1号线五一广场、长沙火车站; 集成度较高的有去黄花机场的地铁9号线, 以及2号线河西CBD梅西湖段等. 这些路段具有较高整合度, 可达性较好, 聚集的交通流量也较大. 这些路网交通最集中的路段被称为集成核, 这些集成核不仅是联系城市中心和周边各个地区的纽带, 而且也是城市内部人们活动最为活跃的地带, 但同时也是容易形成交通高峰的地方.

用SPSS13.0统计分析软件, 对获得数据中的整体集成度(Integration)和局部集成度(Integration_3)进行相关性分析[8]. 检验样本数为152, 得到整体集成度和局部集成度的相关系数为0.729, 双侧近似值小于10-4. 按双侧检验, 检验水准0.01, 该相关系数具有统计学意义, 说明地铁网络拓扑结构的智能度不高, 交通网络空间整体性不强, 地铁线路网络结构绩效有待改善.

以长沙市城市远景轨道交通规划(2030) (图1)为例, 选取了1号、2号、3号、4号地铁线起始站点、换乘点共计20个站点进行分析, 并按照可达性从小到大的顺序排列, 计算结果如表1所示.

由表1可知, 位于城市老城区的站点可达性普遍较高, 而位于城市远郊的站点可达性较低. 五一广场站、长沙火车站、万家丽广场站、车站路站可达性最好; 北二环路站、汽车北站、万家丽路站、星沙大道站的可达性最差. 同一条地铁线上的换乘点可达性并不相同, 主要原因是基于空间句法的可达性评价从整体上考虑了与换乘点连接的各线路的连接度(connectivity), 各换乘点的可达性是各条线路连接度的综合叠加.

从表1可以看到, 位于地铁1号线上的市中心五一广场站、人民路站有较高的可达性; 重要的交通枢纽长沙火车站、车站路站也有较高的可达性. 说明长沙地铁线路规划考虑到了重要地段的交通需求, 与现状道路流量的实际状况相当吻合.

2号线经过的岳麓山大学城, 4号线经过的北部以市政府为中心的河西CBD城市副中心, 以及南部4号线经过的坪浦组团同属于交通旺盛地区, 且随着城市的扩展, 交通联系越来越密切, 更需要交通的便利条件. 中心发散式的主干线地铁规划加强了这些城市边缘地区与城市中心的联系, 利于城市边缘地区与城市中心的交流. 然而位于长沙河西地区的地铁可达性并不高, 其主要原因在于地铁2、3、4号主干线的连接度不高, 换乘点较少, 西南和西北甚至没有换乘点. 长沙地铁规划布局呈中心发散式, 中心城区地铁线路密度过大, 不仅造成交通运力的浪费, 投资的增大, 并且城市继续沿单核心的模式发展, 不利于城市各组团的均衡发展. 另外由于湘江河流的天然限制作用, 长沙城市形态呈带形发展, 在规划中的3号、4号地铁线都沿着河西湘江两岸布设, 限制了地铁的大运量功能的发挥, 使得地铁的服务半径被缩小至湘江一侧.

3 建议

1) 规划地铁线路应强调组团的作用, 综合发挥高星组团、金霞组团、星马片区、黄榔组团、空港组团、暮云组团、坪浦组团、河西片区的作用, 适当增加地铁各干线换乘点, 建设环状地铁路网, 分散人流, 加强组团间的联系, 带动整体城市的发展, 避免交通过度集中于城市老中心.

2) 合理布设中心区地铁网密度, 减少重复投资, 避免运力的浪费.

3) 城市地铁线路不宜过于靠近江边发展, 应该服务于有广大居民的居民区、商务区、大学院校等有着迫切需求大运量交通的地区, 发挥地铁大运量的优势, 方便人们出行, 带动整体城市交通运行的效率, 促进城市发展.

4 结论

本文以长沙地铁为例, 运用空间句法理论和GIS技术, 对规划中长沙地铁主要换乘站点和起始点的可达性进行了量化分析, 长沙主要交通枢纽五一广场站, 长沙火车站都有较高的可达性. 但市中心站点密集造成重复投资, 浪费资源, 城市边缘区域之间换乘不便, 过度依靠老城区发展而忽视了新城区之间的联系. 为此, 长沙地铁线路的规划当从整体出发, 避免延续城市的单核心发展模式, 协调稳定各区域发展, 使建成后的地铁运营效益最大化.

[1] Peter C, Dawson. Space syntax analysis of Central Inuit snow houses[J]. Journal of Anthropological Archaeology, 2002, 21: 460-468.

[2] 张愚, 王建国. 再论“空间句法”[J]. 建筑师, 2004(6): 33-45.

[3] 袁奇峰, 郭晟, 邹天赐. 轨道交通与城市协调发展的探索[J]. 城市规划汇刊, 2003, 24(6): 49-56.

[4] 周祥. 地铁建设对城市空间发展的影响初探[J]. 山西建筑, 2006, 32(13): 22-23.

[5] 陈明星, 沈非. 基于空间句法的城市交通网络特征研究[J]. 地理与地理信息科学, 2005, 21(2): 39-42.

[6] 郑晓伟, 权瑾. 基于空间句法的西安城市网络拓扑结构优化研究[J]. 规划师, 2008, 24(12): 49-52.

[7] 杨林红, 石晓娜. 空间句法分析在城市路网规划中的运用[J], 四川建筑, 2010, 30(3): 4-5.

[8] 段进, 比尔希列尔. 空间研究3-空间句法与城市规划[M]. 东南大学出版社, 2007. 98-100.

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

蒋伟(1987-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为GIS在城市规划中的应用. E-mail: 345349039@qq.com

(责任编校:江 河)