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      基于多源大數據的軌道交通站域街道品質多維評價分析

      發布時間:2020-11-20 10:23所屬分類:路橋建設加入收藏

      摘 要:為了科學測度、準確評價站域街道的空間品質并實現有效優化,選取成都市73個地鐵站域,以街道網絡、POI(point of interest)、街景圖片等多源大數據

        摘 要:為了科學測度、準確評價站域街道的空間品質并實現有效優化,選取成都市73個地鐵站域,以街道網絡、POI(point of interest)、街景圖片等多源大數據為支撐,運用機器學習、sDNA分析(spatial design network analysis)等技術,構建了以便捷性、功能性與舒適性為核心的評價體系,進行站域街道空間品質的大規模定量評價,并針對不同等級的站點提出了導控策略。結果表明,在城市整體層面,68.03%的站域街道評分低于中等水平,街道功能性與舒適性普遍較好,便捷性較差;在站域層面,街道空間品質呈現出南高北低、西高東低、內高外低的分布特征。研究使人本尺度的分析精度、站點尺度的分析深度和城市尺度的分析廣度得以兼顧,有助于創建高效的城市管理動態反饋機制。

        關鍵詞:市政工程;多源城市數據;軌道交通;站域街道;評價體系;空間品質

      軌道交通論文

        1 研究背景與局限

        1.1 規劃層面的建設需求

        仍處于快速發展階段的中國軌道交通建設,使得軌道交通站點逐步成為城市發展新的觸媒點(catalytic point)。城市空間與群體行為在新的出行方式下相互作用、動態演化,產生了諸如站域空間(站點影響域)等“城市新空間”。站域空間承載著人口與經濟要素的頻繁集散與流通,對周邊城市空間具有輻射與帶動作用,并通過促使相關功能和空間的整合,引導后續建設項目“多米諾骨牌式”推進[1]。快速城鎮化時期,城市設計的“技術體系供給”與“時代需求局限”之間出現錯配,由此衍生出城市設計本土化的諸多問題[2],站點帶動效應不強、空間資源浪費、交通功能與城市功能融合較差等問題凸顯。此外,缺乏統籌規劃使得軌道交通與其他交通方式之間銜接不暢,存在時空隔離,導致域內行為主體聯動低效。

        街道空間不僅包括街道本身,還涵蓋與街道相接的對街道活力有直接影響的建筑底層商鋪、開敞空間、服務設施等[3],故良好的站域街道空間品質有助于緩解站域的交通壓力[4],實現站點地區的功能整合,刺激周邊業態的發展,形成良好的站域風貌。隨著改革由增量改革向存量改革的過渡,存量時代的到來給城市設計“再出發”提供了肥沃的土壤[2],已建成區域的更新優化將成為城市建設未來的主攻方向[5],如何科學測度、準確評價站域街道空間品質進而實現有效優化成為研究的重點和難點。

        1.2 人本導向的品質需求

        相較于其他街道空間,站域街道作為重要的交通節點,側重于與步行、騎行及常規公共交通間的多模式換乘,承載著更多的人群集散和持續的交通流動。與此同時,共享街道、綠色出行與慢行交通等的回歸,使得街道空間規劃和導控由功能性和美學性向以人為本的生活性和休閑性轉變,催生了街道空間品質提升的新需求。從使用者角度而言,交通工具多樣化、換乘方式復雜化與出行需求個性化都對站域街道空間提出了更高的要求。實現站域街道空間的品質評估亟需一套綜合評價方法,既能協助實現更高效的宏觀規劃,也能實現更精準的微觀設計指引,助力系統集成、協同優化,創建高效的城市管理動態反饋機制。

        13 研究進展與局限

        對于街道空間品質的研究主要從環境心理學、環境行為學等視角展開,分別著眼于使用者感知行為和街道空間環境特征2個重要的主客觀維度[3],2個維度的相關理論奠定了空間品質測度的方法論基礎。街道空間品質的量化測度與評價通常包括3種主要方法:1)基于實地調研和調查問卷[6];2)基于訪談記錄和步行行為觀察;3)基于新技術手段的大數據測度[7-9]。其中新數據與新技術研究分辨率高、覆蓋范圍廣,一定程度上增加了以主觀經驗為主的街道品質評價的客觀性[10],并為大規模街道空間品質精細化測度提供了可能,使得空間品質研究的廣度不斷擴展、深度不斷提升、維度愈加多元。整體來看,現有對于街道空間品質的相關研究多為“引介-應用”模式,扎根于當代發展實際、社會文化背景和城市治理體系的方法框架并不清晰,具體類型的街道空間在城市意象營造和提升城市活力方面的作用被普遍低估,鮮有將研究對象聚焦于軌道交通站域的街道品質。

        定焦于站域街道空間,當前關于軌道交通站域步行空間的研究成果豐碩,多為以實地調研和問卷訪談方式進行的實證類研究,完整的研究體系尚未成型。TOD理論最早開始對站域步行空間的探索,該理論的設計要點之一就是建設“步行友好”的站域社區環境,以減少私家車的使用[11-12]。隨著研究的深入,諸多成果被概念化為5Ds:即高密度、混合的土地利用以及行人優先的設計(density, diversity of landuse, pedestrian-oriented design,簡稱3Ds),目的地可達性和至公共交通的距離(destination accessibility and distance to transit,簡稱2Ds)[13-14],其中設計(design)即為舒適的步行環境和便捷的換乘空間設計。在TOD理論指導下,各國專家學者對站域步行空間設計進行了深入的研究[15-16]。陳泳等[17]對上海的3個軌道交通站點進行研究,發現便捷度既是影響站域宜步行環境的關鍵指標,也與街道空間品質顯著相關。同時,有學者對站域的慢行空間、公共空間品質進行了有益探討[18-19]。段婷等[20]通過對天津近郊區地鐵站域慢行環境進行滿意度問卷調查,發現路面寬度、綠化景觀和服務設施等更易影響慢行環境的滿意度。

        整體來看,當前對于站域街道空間的相關研究還存在一定的局限性。研究對象多針對具有突出特點的站點,局限于單一因素的步行和慢行環境建設研究,淡化了不同行為主體的多元化需求。此外,現存研究在研究方向上多側重于步行、慢行可達性與步行空間使用效率,以現場調研、問卷訪談為主的研究方法難以獲取大范圍街道空間屬性數據,缺乏對宏觀城市形態變量與微觀城市空間要素的綜合考量。此外,對于站域街道空間的相關研究尚未形成普適化的評價指標體系,各指標及評價因子間也多有重疊。

        本文通過對站域街道空間的研究以期探求如下問題:1)如何大規模測度站域街道空間品質?2)各評價維度之間是否相關?3)不同層級的站域街道各維度空間品質究竟如何?

        2 站域街道品質多維度評價方法

        2.1 對象界定

        當前,成都大力實施多樣化軌道交通發展模式,推進以TOD理念為主導的軌道交通站域土地的綜合開發,為研究提供了豐富的素材。本文選取成都市三環內的73個地鐵站點(地鐵線網圖見圖1),其所在線路通車較早,站域內建成環境較為完善、街道空間形態生長相對成熟。基于《成都市軌道交通場站一體化城市設計導則》的基本要求與成都市軌道交通發展的現實情況,綜合考慮站點周邊城市功能、服務范圍、交通產業等要素,將軌道站點分為4個層級,即城市級、片區級、組團級和一般級。為方便宏觀視角下進行對比分析,本文采用“同心圓類”界定站域范圍[21],如圖1所示。即以站點為圓心劃定緩沖區,選取緩沖區內的街道,研究范圍包含街道兩側建筑或構筑物圍合而成的三維空間[3]。

        2.2 研究框架與技術路線

        研究步驟包括數據收集、多維度評價、實證分析與針對性提升策略4個階段(見圖2)。

        2.2.1 數據收集

        首先對成都市三環內的相關數據進行收集、處理。

        1)OSM數據:路網和建筑基礎數據來源于OSM地圖(https://www.Openstreetmap.org),經路網拓撲處理得到街道中心線。

        2)POI數據:POI興趣點于2019-11-10在Amap上抓取,通過調用應用程序編程接口,在成都市三環內共獲得了336 906個POI數據。

        3)街景圖片:本研究基于路網數據,以經緯度為參數,每間隔60 m在道路網格上生成采樣點,通過HTTP URL調用百度地圖的API,設置視點位置坐標、視線水平和垂直的角度,最終生成每個樣本點的街景圖片。本研究中視線的垂直角度為0°,水平角度抓取0°,90°,180°和270°,即平行于道路的前后左右4張街景圖,以保證各采樣點的全視角觀察,最終從抓取的23 750個采樣點上采集到95 000張街景圖片(圖片的分辨率為1 280*70)。

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