0 引言
轨道交通网的布局立足于交通的需求与城市空间资源的调配规律，现有的城市普遍存在交通换乘设施与交通发展需求不匹配，交通空间与产业空间分割、分散甚至冲突的现象。在我国城市化进程不断加速的关键时期，立足于科学合理的交通供需评估，进一步完善轨道交通网及其配套设施的布局，是提升我国城市化质量的有效途径。
在城市轨道交通建设初期，交通基础设施的布局直接关系到各站点的运营和使用效率，但现实暴露出许多问题：部分站点位于城市核心区，其强大的引力在空间上体现为更多的产业集聚与空间支持，具备大范围调控城市要素的能力;而部分站点位于新区或建成区比例相对较少的区域，各类需求与城市功能出现不匹配或不协同，造成一定程度上的资源浪费;轨道交通换乘设施布局不完善，无法引领更多的出行潜力融入轨道交通体系。因此，在城市轨道交通发展新趋势下，交通需求与交通整合应该更为紧密的结合，规划思路与方法应该更有针对性地为供需评估提供依据，最终实现交通供需平衡的目标。
发达国家的轨道交通系统已基本发展成熟，对其的研究从早期的空间分布和资源配置问题转移至使用绩效评估及人身安全等问题上，具有代表性的研究有：Geertman和Ritsema(1995)基于GIS和空间潜力模型法对交通网络通达性进行评估[1];Raveau等(2010)基于换乘时间、成本、目标地点等因素的评估提出交通换乘路线模型[2];Kumar和Parida(2011)基于交通换乘多种模型的数据分析，建立由五种重要的安全因素所构成的交通换乘评价模型[3];Gordon等(2013)基于服务成本体系对公交、城际铁路、摆渡和地铁的换乘进行评价[4]。
针对交通供需问题，国内学者的研究实践集中于对西方学界概念的引介上，目前针对交通网络通达性的评估主要有等值线法、距离法、空间句法和基于GIS的空间分析法等，具有代表性的有：陈明星、沈非等(2005)引入空间句法理论,提出通达能力与集成程度两个新的变量,将空间句法模型用于城市交通网络的定量化实证研究[5];程昌秀、张文尝等(2007)结合地铁转换次数的特点,采用空间句法中平均深度值的形态分析变量,对2008年北京市各地铁线路的可达性做了量化的评价[6];陈少沛(2013)在评价轨道交通网络空间连通性的基础上，应用ArcGIS平台的反距离权重插值方法生成等值线图，勾画出整体网络的通达性空间格局，并阐述其空间特征[7]。
总而言之，当前国内部分城市轨道交通发展模式出现问题，公共交通供给效率低下，交通供需评估方法的深化迫在眉睫。本文通过空间句法模型计算各站点空间整合能力，基于GIS-AHP模型评估各区域对轨道交通的需求，考虑现实要素，对城市轨道交通供需特征进行探讨(图1)。
图1 城市轨道交通供需矛盾评估框架
Fig.1 The framework of evaluation between supply and demand of urban rail transit
1 杭州轨道交通一号线空间整合度分析
1.1研究准备
本文选用了2013年杭州地图，提取城市主次干道数据，在DepthmapX软件中运行Convert功能，将数据进行Axial转换，得到当前杭州的空间轴线图。点击Tools功能下的Point/Axial/Convex按钮，选择Run Graph Analysis，将半径设置为n、3、6、9，同时设置距离权重，生成杭州城市轴线模型。
1.2全局空间轴线分析
本文选取K=n代表全局空间整合度，以此代表杭州城市空间交通网络布局。K=n，即全局空间整合度，可以理解为是一个关于1/(Total Depth)的函数。在这个函数中，深度值(Total Depth)代表了从任意一个空间前往所有空间的步数(Depth)的多少，故全局深度值越高，整合度越差。整合度基于空间内在结构自组织规律，其认为在城市空间系统演变的过程中，该机制促使并干预了现有空间的构成，即路网与社会活动变迁的空间逻辑。整合度衡量了一个空间吸引到达交通的潜力，即可达性。
1.2.1全局空间轴线特征
(1)多中心形态初现，呈现较明显的分区。在如图2所示的杭州城市轴线地图中，以主城—萧山—临平—下沙构成了城市结构主骨架，其核心骨架仍然由西湖所支配。更多的道桥建设加强了分中心与主城的联系，但更加稳定的城市交通网形成仍然需要一定时日。
(2)在轨道交通沿线区域中，各中心与主城的关联程度表现为整合度的空间差异。全局整合度在空间上表现出了明显的变化，其中主城轨道交通站点空间平均整合度为0.6155，萧山平均整合度为0.5462，临平—下沙平均整合度为0.4252(表1)。根据整合度的颜色变化也可以看出，主城与萧山的融合快于另外两个分中心。
图2 杭州城市全局轴线模型(K=n)
Fig.2 An analyzed map illustrating the urban area of Hangzhou (K=n, global integration)
表1 各区域轨道交通站点空间整合度列表
Tab.1 Spatial integration of regional rail station
1.2.2全局空间特征内涵
(1)城市多中心体系特征明显。从整合度差异空间分布中不难看出，杭州城市空间系统正处于生长发展期。在各个层级中出现集成轴的数量不一现象，说明城市多中心的发展程度将会呈现时序性的变化。副中心，尤其是临平—下沙的空间整合度较低，意味着该地区的发展潜力有待进一步的挖掘。值得注意的是，分中心与主城的空间连接关系非常明显，表明主城对分中心的影响辐射逐渐增强。
(2)主城在全局空间的发展中占据了主导地位。杭州在近十年来有着迅速的发展，特别是伴随着“钱塘江时代”的来临，萧山区的城市化水平得到了极大的提升，但钱塘江两岸的城市空间结构与肌理仍有待发展。该结论对于大多数城市空间结构具有一定的普适性，即由于传统城市区位的影响，城市空间系统内部要素仍然倾向传统空间聚集，而处于次要地位的新核因其自身网络并未完全成熟，故在传统极核处继续维持区域空间系统的中心。
1.3局部空间轴线特征
本文选取K=3代表局部空间整合度。颜色鲜艳部分为各分区主体路网结构。在局部空间轴线分析中，我们可以比较局部空间的集成能力，从更加小的视角探讨区域整合度的差异。
1.3.1局部空间轴线特征
(1)局部整合度的变化呈现了各分区的中心地带区位、整合度数值差异与空间发展形态。从图3中可以发现，主城、萧山、临平和下沙各自的中心区域分别显现，其中主城表现出更大面积与更高等级的高整合度空间。局部整合度的构成方式与各分区的空间形态极其相似，体现出空间限制对城市发展的制约与影响，如萧山的三角形态、下沙的半圆形态等。
(2)局部高整合度区域与轨道交通一号线联系紧密。相比于全局整合度，局部整合度更能体现出轨道交通一号线在未来对各地区资源整合的牵引作用。发展最快的分区中心被组织在一起，沿线的联系空间发展潜力巨大。若要整合余杭、三墩和西溪方向的发展潜力，则需等待其他轨道交通线路的修建。
图3 杭州城市局部轴线模型(K=3)
Fig.3 An analyzed map illustrating the urban area of Hangzhou (K=3, local integration)
1.3.2局部空间特征内涵
(1)分区中心整合度变化凸显，但受到限制因素影响。在局部轴线模型中，整合度等级划分更加明显，说明主城与分区在各自的城市发展演变过程中都体现了各自的空间自组织功能。受到其他限制因素的影响，如空间制约、设施配置等，各分区中心体现了非常具有特色的空间形态，这也为未来的分区研究提供了一定的参考。
(2)轨道交通一号线的牵引作用在总体上表现为对局部的影响大于对全局的影响。相比全局轴线模型，局部轴线模型更好地体现了分区中心与主城通过轨道交通很好地联系在一起，同时，主城在全局与局部中的集成吻合度很高，表明其空间结构在发展过程中，始终保持了与整个空间系统较好的协同性。
1.4智能度分析
为了更好地研究局部空间与全局空间的整合度，通过DepthmapX中的Scatter Plot功能，选取K=n为横轴，K=3为纵轴，进行全局智能度的计算;选取K=6为横轴，K=3为纵轴，进行局部智能度计算。从散点图中可以更加直观地看出两种模型的整合度空间分布情况，并且可以通过相关系数(R)的对比得知两种模型的空间集成能力强弱。
图4 杭州全局与局部轴线模型的智能度散点模型
Fig.4 Scatters of the urban area of Hangzhou (global integration & local integration)
通过图4我们可以发现，轴线模型之间的散点模型差异明显，其中全局散点图的斜率明显小于局部散点图，表明在当前时段，局部空间的发展速度要优于全局空间的发展，只有当局部空间发展到一定的阶段，才会出现两者发展速度大致相似的情况。
全局轴线模型的智能度为0.2914，局部轴线模型的智能度为0.8478，该结果表明杭州全局集成能力较弱，区域差异大;局部轴线的集成能力较强，已形成一定的分中心，说明了空间外部的他组织机制与自组织机制[8]统一推进城市空间变迁仍需要一定的时间。
1.5站点空间整合度统计及评价
在杭州全局与局部空间轴线模型的特征及内涵的基础上，本文进一步选取地理空间距离各轨道交通站点最近的路段，通过求平均值(采用全局轴线模型，即K=n)反映各站点空间整合情况(表2)。
杭州全局空间发展机制对轨道交通站点周围空间整合度的影响是“自上而下”。“自上而下”指的是城市产业空间、活动空间的集聚存在一定的区域差异，任何一个城市片区都无法摆脱大的空间肌理或是突破原有的空间结构与社会秩序。故采用全局轴线模型计算结果代表轨道交通站点在空间中的可达性。
轨道交通站点的设置对杭州局部空间发展的影响是“自下而上”的。“自下而上”表现为轨道交通线路突破了局部的空间限制，使城市功能呈线性展开，缓解了大量产业集中布置的局面。值得注意的是，在现有交通路网基础上计算的空间整合度，仅代表了近期(5年)或中期(10年)城市空间的可达性。随着时间的推移，新的城市区域会不断缓解旧城拥挤的压力，各区域空间整合度必然会发生一定的变化，在此变化上还需调整换乘设施、产业布局、开发强度等。
表2 轨道交通站点空间整合度与平均深度
Tab.2 Spatial integration and average depth of rail station
2 GIS-AHP在轨道交通需求的空间分布特征中的实际运用
2.1空间模型构建及其主要影响因素设置
本文认为经济圈层结构、空间要素配置以及社会活动要素对于轨道交通的需求产生重要影响，同时这些因素在空间上表现为人口密度、建成区比例、大学数量等。GIS-AHP方法以AHP法为平衡手段，根据各要素重要性不同，予以综合分析，确定各因素的权重(表3);基于GIS平台，通过建立杭州轨道交通使用需求模型，实现对多因子的空间分析，力求避免主观臆断以得到更为精确与客观的分析结果。
表3 杭州市轨道交通空间需求因素及其权重
Tab.3 Factors affecting spatial demand with weights of rail station
2.2权重确定与详细方案生成
详细方案的生成采用计量经济分析法中的AHP法。AHP法，即层次分析法，其将问题层次化、条理化，并构建结构模型，根据不同的层次关系确定各元素权重。对于轨道交通需求空间分布模型的指标体系，笔者确定了目标层外另设定两个层次，第一层包括经济圈层结构、空间要素配置、社会活动要素三个因素;第二层为各一级因素下所对应的影响因子。AHP法在在本文中的构建步骤为：(1)构建轨道交通需求空间分布模型;(2)构造判断矩阵，通过因素两两比较确定权重;(3)进行一致性检验;(4)调试修正后，得出合理的指标权重。
将各因子基础数据录入GIS中，在对数据采取密度、缓冲区、栅格化、反距离权重等计算方法后，将各因子进行重分类(皆为10个层级)，即依据各个因子的相应要求，对样本进行评价，按其重要性程度或影响力大小予以一定的赋值。在得到重分类计算结果后，将各因子依据AHP法得出的权重，进行地理代数计算，结果如表4所示。
表4 轨道交通站点空间整合度与需求度
Tab.4 Spatial integration and demand of rail station
图5 杭州市轨道交通需求模型构建流程与结果
Fig.5 Modeling process and conclusion of evaluation
2.3结果划分及评估
(1)根据图5可以得到，表现出强烈需求的区域主要集中于主城区(需求平均值：7.56)，在全局上呈圈层分布，即以主城区为圆心越向外延展，轨道交通需求度越低。轨道交通需求度最高的区域主要集中分布在湖滨街道、潮鸣街道等老街道内。因其人口密度、商务密度在区域内占据了绝对的优势，且毗邻西湖景区，分布有齐全的配套设施，建成区比例在1号线沿线中占有最高的比例，其对于轨道交通的高需求结论不言而喻。
(2)萧山方向的轨道交通需求(需求平均值：6)较临平—下沙分区(需求平均值：4.8)更为明显，证明了萧山在杭州南岸纵深发展工业中心的主导作用，同时也说明了钱江新城这一新核心的崛起所带来强大的引力在空间上已有所体现。随着轨道交通网的逐步发展以及钱江新城、江南城的不断成熟，此分区对轨道交通的需求仍然存在大幅度的上升空间。临平—下沙的轨道交通需求呈现弱势，源于其产业资源的过度竞争导致恶性发展链的蔓延;另一方面，其居住环境、空间品质较差，人口难以融入住区，导致了大量配套的流失。
(3)距离商圈较远、自身商业发展缺乏活力、空间要素配置不健全和社交场所不配套等原因导致了城市边缘区及主城部分地区对轨道交通需求较低，但这些地段强大的轨道交通潜力不容忽视，轻轨与地铁的无缝对接，能兼顾轨道交通需求较少的区域。利用多种方式相互配合，提高区域运输能力，是一种解决供需矛盾，完善轨道交通体系的有效途径。
(4)轨道交通1号线的线路规划对城市融合的趋势有了一定的考虑。大型交通基础设施的规划与建设离不开政策的引导，这也在一定程度上体现了未来城市发展方向的趋势。目前杭州轨道交通一号线通过解决大区域到大区域之间的问题来满足交通需求。从全局看，这条线路实现了几个分区和主城的点对点连接，拉近其之间的联系;从局部看，这条线路串联了商圈、火车站、学校等重要城市节点，在最大程度上实现了公共资源的共享。
3 结合现状认知对供需矛盾的解读
图6 供需误差简化模型
Fig.6 Simplified model of error between supply and demand
图7 杭州市轨道交通整合度和需求度
Fig.7 Spatial integration and demand of rail transport
通过上述计算我们仅得到需求度与整合度的数值，并未探讨两者之间的实质关系。如图6所示，我们假设P与Q两站点之间存在一定数量的站点，该段线路的整合度呈线性下降，需求度呈线性上升。若未经现状的反馈调节，过高或过低的需求判断都会影响结果，造成供需误差与站点误差。
本节基于对现状的认知分析，探讨图7中函数交点与差值的科学性与现实意义，修正轨道交通需求空间模型，并通过修正后的模型反向评估现状，从而在理论模型的基础上挖掘规律、评估现状。经过本节的案例介绍与一系列评估分析，本文认为图7中的供需关系符合客观实际，具有一定价值。
3.1需求度小于整合度：以七堡站为例
七堡站位于火车东站和汽车客运中心两大交通集散点之间，是主城往返下沙的必经之路。其周边建成区比例少，多为农田和未建设用地。以站点为中心的1000米范围内，新开盘住区与供于出租的房源极少，未形成一定商业规模。固定与流动的人口较少，对于轨道交通有着较小的需求度。但其位于下沙与主城联系最紧密之处，具有得天独厚的地理区位优势。从全局看，其通往各区域的平均交通成本较低，有着较高的整合度，故存在供大于求的情况。
3.2需求度大于整合度：以龙翔站为例
龙翔站位于杭州市主城区最繁华的延安路上，紧邻湖滨、武林商圈，与工联精品服饰城无缝对接，属地上地下纵向空间一体化开发模式。其周边分布有湖滨银泰、解百、西湖时代广场、龙翔服饰城等大型购物中心，为其汇集大量人流提供了有利条件。建成比例高、开发强度合理、配套基础设施完善等因素都是造成该站点轨道交通需求度较高的重要原因。同时在多重因素作用下，已有的公交换乘线路、道路路网建设显得捉襟见肘，原有的空间组织并不能满足新时期的交通要求，故存在供小于求的情况。
3.3需求度等于整合度：以江陵站为例
江陵站位于江南大道和江陵路交叉口，是萧山区与主城区连接的重要节点。其与主城区的近江站仅相隔一条钱塘江的宽度，江对岸的钱江新城即杭州未来几年着重打造的新城市核心。其楼盘、综合体、写字楼相比钱塘江西北岸，规模和影响力稍显劣势。此处位于主城与萧山连接最紧密之处，无论从全局或是局部出发，空间结构、路网建设和地理区位都决定了其吸引交通的能力较好。所以，适中的人口基数、良好的道路状况、配套的换乘体系决定了这一站点供需平衡的状态。
4结语
分析表明，轨道交通空间供需关系的量化能够通过空间句法与地理信息系统的结合来实现。同时经过现状的评估分析，计算结果以及因子权重设置得以修正与调整。本文从新的角度构建了交通供需关系的逻辑方法，但仍然存在许多不足之处，特别随着轨道交通网络的进一步建设，空间组构关系将发生巨大变化，初期结论的时效仍然处于中短期的范围。
本文认为，在探讨规划交通供需特征后，在一定方向、深度上，完善轨道交通换乘体系，如快速公交布置、自行车租赁增加、公交线路调整等方法，平衡各区域的交通供需关系。具体内容涉及明确换乘系统的方向和数量、空间产业布局的深度开发和调整，从而全面提升城市轨道交通运营水平与效益。
[参考文献]
[1]Geertman S C M, Ritsema Van Eck J R. GIS and models of accessibility potential: an application in planning[J].International Journal of Geographical Information Systems,1995(1):67-80.
[2]Raveau S, Muñoz J C, De Grange L. A topological route choice model for metro[J]. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 2011, 45(2): 138-147.
[3]Kumar P, Kulkarni S Y, Parida M. Security perceptions of Delhi commuters at Metro-bus interchange in multi modal perspective[J]. Journal of Transportation Security, 2011(4): 295-307.
[4] Gordon C, Mulley C, Stevens N, et al. Public–private contracting and incentives for public transport: Can anything be learned from the Sydney Metro experience?[J]. Transport Policy, 2013(27): 73-84.
[5]陈明星,沈非,查良松等.基于空间句法的城市交通网络特征研究——以安徽省芜湖市为例[J].地理与地理信息科学,2005(2):39-42.
[6]程昌秀,张文尝,陈洁等.基于空间句法的地铁可达性评价分析——以2008年北京地铁规划图为例[J].地理信息科学,2007(6):31-35.
[7]陈少沛.城市轨道交通网络通达性度量与空间特征分析——以广州市为例[J].地理与地理信息科学,2013(3):109-113.
[8]张目.1843年以来黄浦江滨水空间变迁与产业发展机制的关系——基于城市滨水空间的双重组织机制研究[J].城市规划学刊,2012(5):11-20.
[作者简介]
吴一洲(1981-)，男，浙江杭州人，浙江工业大学建筑工程学院副教授，博士，研究方向为城市土地利用与规划;陈雪玮(1992-)，女，安徽合肥人，浙江工业大学城乡规划与人居环境设计研究中心助理工程师，研究方向为城市管理与规划设计;朱嘉伊(1991-)，男，浙江丽水人，浙江工业大学城乡规划与人居环境设计研究中心助理工程师，研究方向为城市土地利用与交通规划
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