地铁对福州主城区空间格局的影响

黄偎+祁新华

摘 要：地鐵作为现代城市轨道交通规划的重要组成部分，是重塑城市空间格局的手段之一。本文运用ArcGIS和SPSS软件进行绘图和均值分析，建立时间通达性矩阵并且计算地铁的时间通达性系数，从空间规模、中心体系、功能布局来探索福州地铁1～5号线建成后对主城区空间格局的潜在影响。结果显示：地铁建成后，福州主城区的空间规模将扩增且空间形态将向东部和南部拓展，并形成五类通达性空间差异等级区；城市同心圆结构模式将强化，城市中心将适度转移；城市商业布局将因地铁枢纽站点的影响而形成不同等级的商圈，但在地铁对住宅功能布局方面的影响相对于商业圈层较弱，需要参考更多影响因子。

关键词：地铁；通达性；空间格局；主城区；福州市

中图分类号：K901 文献标识码：A

0 引言

城市公共交通是城市空间布局的骨架，而作为公共交通的主干线之一的轨道交通，其强大的运输能力保证了大型城市人口的有效流动。国内外关于轨道交通对城市空间结构影响的研究主要从城市结构演变、土地利用、城市用地布局、轨道交通通达性与城市空间格局关系等方面进行分析。从城市结构演变的角度，不同发展的时期，城市重大公共交通与空间结构存在互为基础、循环反馈的发展机制[1]。其中，通过对轨道交通的布局规划，对于促进城市空间由单中心向多中心进行转变、形成多中心发展模式和缓解单中心城市的发展问题有重要影响。例如徐璐认为轨道交通的发展是促使南京城市空间不断外扩的重要因素，也是城市中心转移和增多的关键[2]。郝世英等人基于台北交通轨道发展与城市空间演变的规律，发现两者关系紧密[3]。从土地利用的角度，国外学者通过到站点距离与相应的住宅价格构建回归模型，来探究轨道交通对于土地利用的实际影响。土地利用和交通交互是一个动态的过程，包括空间和时间两个系统之间的变化，Roukouni等指出并不是轨道交通能一直保持对周边土地来带正面效应[4]。Bae等以韩国首尔地铁5号线为例，发现了地铁在开通后三年对周边住宅价格的正面影响效益不再显著[5]。此外，轨道交通也并不是对所有的用地类型的影响都相同，在一定条件下，商业用地的利用影响是比住宅用地类型大[6]。Aran等通过特征价格模型来探索轨道交通对于房地产的影响[7]。Topalovic 等认为正确的交通规划对于城市零售业空间的形成与发展的影响重大[8]，Guerra则侧重于轨道交通对中心区零售商业的活力研究[9]。城市轨道交通研究中最为普遍的就是对地铁的研究，其高可达性、大运载量、运行速度快等特点使其成为现代城市交通发展中典型代表，其中评估地铁所产生的效应方法也是多样的。周群等对传统的空间句法进行改进，对不同时期地铁站点可达性进行评估，为空间布局的合理性提供有效参考意见[10]。王宇渠等利用栅格分析方法计算不同地铁站点可达性程度的差异性，并且通过回归模型来探究地铁站点客流与商业业种空间结构的相关关系[11]。Dziauddin等在轨道交通发展的背景下研究地铁对房地产和地价的影响[12]。

福州作为21世纪海上丝绸之路战略枢纽城市之一，交通是与外界沟通的最重要渠道之一，除了区域之间的交通规划架构以外，城市内部公共交通建设也是提高城市竞争力的有力承接方式，地铁作为最佳的现代交通工具之一，能大量地节省地面用地，提高城市用地集约度，降低居民通勤成本，是实现公共交通可持续发展的有力助推器，因此研究地铁建设对福州城市空间格局的影响可以很好地评估城市竞争力。本研究以正在规划建设的福州地铁为例，探讨其对空间格局产生的影响，希望能为城市规划与建设提供参考依据。

1 研究区概况

福州市位于福建省东部沿海，闽江下游的沿岸地区，介于北纬25°15′到26°39′，东经118°08′到120°31′之间。福州市总面积12，154 km2，其中包括有五个市辖区、五个县，两个县级市，一个经济区（图1）。福州市是海峡西岸的重要港口城市，2014年12月12日成为中国自由贸易试验区的片区，随后又提出建设21世纪海上丝绸之路战略枢纽城市，福州不仅加强了对外的区际联系，近年来更重视其腹地的城市规划建设。福州的五个市辖区分别是晋安区、马尾区、台江区、鼓楼区、仓山区，其南半部是典型的河口盆地，盆地四周被群山环绕，其海拔多在600～1000m之间，地形总体起伏不大，是福州城市建设和经济发展的核心区。根据晋安区人民政府网的数据显示，2008年晋安区辖分为3个街道、4个镇、2个乡，但是北部和东部地区多为山区，社会经济发展的重心多在福州三环路以内的南部和西部地区。为了研究和认知的便捷性，本文选择福州市台江区、仓山区、鼓楼区、晋安区三环以内的部分为研究区，也是福州的主城区，总面积约为222 km2（图1） 。

根据《福州市城市快速轨道交通建设规划》可以得知，目前规划的线网由9条轨道交通线路组成，一共有215座站点，其中换乘站26座，全部长度约为338.12 km，2009年12月福州地铁1号线正式动工，2016年建成通车，剩余线路将在2030年左右修建完成。主城区内主要分布的是地铁1～5号线，网络线路主要为“有环放射式”结构，而且这五条线路规划较为明确，站点分布和线路走势都比较清晰（图1）。因此本次研究内容是针对地铁1～5号线路建成后对主城区空间格局的影响进行的。

2 研究方法与数据处理

2.1 研究方法

基于ArcGIS的软件平台，根据福州地铁网提供的福州市地铁规划设计图作为原始空间数据图，选取若干个均匀分布的参照点进行空间配准，之后将基础空间数据进行高斯克吕格投影和北京1984坐标进行变换，编辑绘制的矢量化地铁规划图作为下一步研究分析的底图。

首先，通过对福州各个地铁站点进行缓冲区分析，模拟地铁建成之后主城区空间发生的规模变化和形态演变。其次，使用通达性来定量分析地铁对城市空间结构的影响。在一定的交通条件下，通达性是一个地方到达另外一个地方的容易程度，并且能够表示两个地方的紧密程度，若将一个活动放在其中一个地区，则通达性是一个非常重要的考量[13]。地铁的网络性使其具有大容量、分布广的运输特点，因此在采用拓扑度量法来判断地铁网络中各个站点的通达程度的基础上，本文借鉴杨涛等的时间通达度矩阵和陈少沛构造的时间通达度系数来模拟地铁对于城市空间结构模式的影响[14，15]。由于福州地铁1～5号线尚未全部建成，各个站点之间的最短到达时间不能完全获取，因此本次研究通过ArcGIS的测距功能对绘制的地铁规划图上的各个站点之间的距离进行多次测量取平均值，再通过计算得出最终的时间通达性矩阵，即：endprint

其中n是地铁网络的站点总数，tij 表示从站点i到站点j所需的最短时间。通过站点之间所需的最短时间的累计叠加，将站点i的时间通达度Ti 定义为：

Ti数值越小，说明i站点的通达性水平越高，但是为了更直观地比较各个站点的通达性水平，以Ti的平均值作为基准，定义地铁站点的时间通达度系数，即：

求出的Mn越小，则表明该站点的时间通达度越好，那么在地铁网络线路中的中心性也就越强，对城市空间的影响效果则越大。再使用ArcGIS软件对每个站点的Mn值进行克里金插值，绘制地铁时间通达性系数的等值线图，探索地铁对福州城市空间结构模式和中心转移的影响研究。

最后在研究城市功能布局变化的预测中，主要针对住宅功能和商圈功能的布局变化进行探究。地铁网线中的枢纽站点是重要的节点，在换乘枢纽以及站点周边容易形成集聚的枢纽商业空间，这对于城市的商业格局有着重构作用，特别是对城市零售业的影响较大[16]。本文以研究区内的枢纽站点为对象，以1000米（人步行平均速度为每小时4km，下车后15分钟能到达的范围）作为枢纽站点对商圈的最大辐射半径，利用公式[17]，即：

其中R是商圈辐射半径，a1～a9为各个影响因素的权重，x1～x9为影响商圈辐射半径的因素，本文只针对其中的交通便利性这一因素对其影响进行探究，而交通便利性选择时间通达性系数作为影响指标，式中Mn'为研究区内枢纽站点中最小的时间通达性系数，Mn为任意枢纽站点的通达性系数。其次研究地铁对于研究区内城市住宅功能布局上，房价是体现住宅布局范围变化的直观因素。地铁的规划布局会改变沿线土地的利用状况，沿线土地向高收益的土地类型转变，影响用地价格的经济效益[18]。利用百度地图测距功能，随机抽取地铁周边楼盘，测量其到最近站点的距离，之后再利用SPSS统计软件对2015年6月与2016年6月的地铁沿线楼盘房价进行配对样本t检验分析，分析地铁建设对于福州城市功能格局的影响情况。

2.2 数据来源

本次研究的地铁规划底图来源于福州地铁官网，是2012年最新修编的福州市轨道交通规划线网示意图，于2014年6月9号在官网发布。由于地铁还未完全开通，规划设计还在进行，因此在地铁官网查阅的相关站点个数与地图有不符的地方，本次研究全部以福州地铁官网的地铁规划图为准。

2007年9月，福州市政府批复同意了《福州市轨道交通网络规划》修编，由于地铁的规划建设计划早已展开，地铁对于周边楼盘的选址和建设都已有影响，在研究地铁对周边住宅功能布局影响的过程中，选择的对象均为2007年或2007年后修建的楼盘。在确定1、2号线附近楼盘之后，用地图的测距功能分别对确定好的楼盘到1、2号线站点的最近距离进行测定，数据保留整数，随后从福州相关房产网查询楼盘的价格和建造时间这两类数据。由于福州3～5号线还在规划中，而1、2号线的站点分布和线路走向已经规划完毕，因此选择福州地铁1、2号线对其周边站点附近楼盘价格进行分析。随后对2007年后福州地铁1、2号线周边的各55个楼盘价格数据进行处理，将一些偏差较大的离群值剔除，1号线剩下50个有效数据，2号线剩下54个有效数据。

3 结果与分析

3.1 城市空间规模

城市的空间规模可以分为城市地域规模和城市人口规模。福州全市陆地总面积为11968km2，其中五个市辖区总面积为1043km2，城镇化率64.8%。使用ArcGIS软件进行面积测算，得出本次研究区面积为222km2，占福州市陆地总面积的1.85%。从城市人口规模方面来分析，根据2010年第六次全国人口普查结果显示，研究区常住人口为193.48万人（表1），占福州市常住人口的27.19%。从城市的人口密度来看，研究区的城市人口密度为8715人/km2，可见研究区的人多地少的城市问题突出，主城区发展细针密缕，布局呈填缝式发展明显。

城市规模与地铁网线的分布是相互作用的两个要素，地铁网线的增加会带来人口流动和城市经济的转移，从而发生不同规模的城市空间扩张，这需要更完善的交通公共设施来维持人们生活的有序进行和城市的稳定发展。结合国内外研究结论，针对福州城市空间规模的基本特点，通过ArcGIS软件制图对福州地铁各线路进行绘制半径为500m和1000m缓冲区，由于500m内的影响力大于500～1000m，因此对地铁线路500m缓冲区内赋值为2，500m～1000m的缓冲区影响力赋值为1，其中换乘站翻倍，建立缓冲区后，最后对缓冲区进行赋值叠加（图2）。在地铁线路的主导下，整体发展状况是以地铁中几大换乘站为极点，形成几条向外围辐射的城市廊道，图中缓冲区的显示范围将是未来研究区内城市潜在扩张的区域，空间形态上是向南部推进和东部扩展，这与2009年～2020年福州市城市总体规划的要求是相承接的。

从城市内部空间结构观察，通过图2的地铁线路缓冲区影响和福州市自然地形结合判断，福州的主城区发展趋向团块状发展，以鼓楼区、晋安区、台江区的交汇地带为团块中心，主城区外围的城市形态将向西南、西北方向有所延伸。阿隆索在竞租理论提出，运输设施和通达性的改善可以降低交通的运输成本，进而人们的出行方式将发生改变，从而导致土地使用向外进行扩展，这也是诱导城市形态和规模发生演变的重要因素之一。根据这个理论并且结合图3，发现鼓楼与晋安区的交汇地带，缓冲区的密集度最大，這缓冲区的密集带将成为福州城市土地扩张的集中区域，特别是晋安区的三环内部区域，基础设施相对落后，城市交通通达性较差，但是地铁的建设将改变周边地区人口的通勤方式，使得人们的出行半径扩大，彻底改变在这一地区的城市空间规模，使得二环以内的人流向三环区域进行转移。除了研究区内部的空间转移以外，依托地铁这一新兴运输载体，研究区城市空间规模将向周边新兴城区进行扩张。福州地铁2、3、4号线都向西进行延伸，跨越乌龙江到福州的东部新城、上街大学城、南屿-南通科学城、青口汽车城等，地铁1号线向研究区的东南部延伸的方向与马尾区相承接，这些地区都是福州的新区，但是由于与福州主城区存在距离差距，受到主城区的中心辐射影响较小，使得这些城区的基础设施和经济发展一直处于较为落后的地位，但是随着地铁线路的铺设，特别是地铁1、2号线是中心发散式的主干线，其线路的走势和站点的分布有利于加强主城区与新城区之间的联系，从而进一步利用两区之间区域联系，从而缓解研究区人口过密、土地面积狭小等的城市问题。endprint

另外从城市空间规模等级的角度来分析，使用ArcGIS软件在研究区上对时间通达度系数Mn值通过自然断点法将研究区划分成五大等级区（图3），第一等级区主要部分在二环路内，处于研究区的核心地位，其北半部交通基础设施完善，一直处于福州市中心地位的部分，但是南半部相对来说交通基础设施不够完善，这样一个内部不平衡的区域结合成城市的第一等级区，是需要区域进行长时间协调的。除了地铁的建设，南部还需要其相应公共交通网络设施的配套建设，使第一等级区成为福州城市空间的新一轮城市增长极。第二等级区是环绕第一等级区的外延部分，呈不完全闭合形态，内部还有一个第三等级区的小圈层和半包围状的第一等级区部分镶嵌在其内部。第二等级区跨度较大，并且内部空间结构较为复杂，公共服务设施有待强化。第三等级区的外延边界的Mn值为1，是地铁通达度指标的一个划分点，大于1的部分通达性系数都相对较差，第三等级区是研究区内部等级规模的一个分带。处于第四、第五等级区的地带已经达到了城市的边缘地带，通达性较差，在发展城市交通系统设施建设时，应该根据等级区的划分，分级配置，组织公共服务中心，形成更为完善的公共服务设施网络体系，这对于城市空间规模的影响是具有层级性的。

3.2 城市中心体系

福州的城市空间布局现状是呈现三个相对独立、中心性程度不一的空间团块，依次为鼓楼、台江、仓山。其中鼓楼区位于研究区的西北部，是福州市的政治、经济、文化的中心，金融服务、贸易、通信等新兴产业集聚的地区，基础设施相对完善，同时在这一辖区，保留着福州较多的历史文化古迹，例如三坊七巷、林则徐祠堂等，因此这一团块的中心性最强。台江区靠近闽江，是重要的商贸地带，而仓山区位于闽江南部，北部地区与台江相邻，商业贸易较为繁荣，而南部地区远离主城区，交通通达性较弱。

观察研究区内时间通达度系数绘制的等值线图（图4），可以发现1～5号线地铁建成后，时间通达性系数等值线图基本上是呈同心圆圈层结构分布，这和原先福州主城区的单中心结构是基本吻合。说明这五条线路的地铁修建以后，对强化城市的单中心结构起了一定影响，使得城市集聚更加明显。地铁交通网络的中心将出现在仓山区与鼓楼区沿闽江的相邻地带，其时间通达性系数值为0.75，是研究区内等值线圈的最小值，说明在这个圈层内将能形成新的城市集聚中心，并且以此为中心向四周辐射开来，逐层减弱。在等值线值为0.75这一核心圈层内，是金山大桥和尤溪洲大桥的横跨区，地铁1号线在两桥中间通过，加强了鼓楼区和仓山区的经济建设联系，进一步完善了金山新区的路网结构，有效缓解了过江的压力，释放了鼓楼区中心带来的人口和交通压力，为仓山区成为福州市新一轮的经济增长点奠定基础。研究区东部地区的两个小型半包围圈层，靠近化工路一带的等值线值为0.82，晋安区和台江区交汇的地带为0.86，这两地区带的时间通达性系数是比中心地区的圈层值大，其通达性较核心圈层弱了很多，尚且不能独立形成新的核心区。等值线值为0.82的半圈层主要位于鼓山新区内，而等值线值为0.86的半圈层处于福州市闽江北岸鳌峰片区，这两个区域都是属于福州城乡接合部地带，地铁的发展将为这两个区域带来生机。福州目前正处在海洋经济发展的转折时期，东区是福州经济的突破口，依托地铁和高速公路的公共网络系统，主城区东扩发展轴不断向沿海地区延伸，可见地铁的设计与福州城市总体规划的要求是相符合的。从城市中心的区位上来分析，原来的城市中心地区主要位于鼓楼区的五四路，而从通达性等值线图来看，由于地铁的影响，中心已经逐步向南转移，二环路西部将新出新的城市中心，这也与城市总体规划中的向南部推进一致，并且北部地区是文化古城所在，向闽江南部迁移，有利于旧城保护和进行新城建造。

3.3 城市功能布局

围绕着地铁站点和线路方向，土地利用强度和类型是不同的，一般而言，交通枢纽往往是带动周边经济增长和提升生活质量的关键之一，同时也能提升交通系统服务的多样性与可达性[19]。地铁流动性越大的站点，其商业集聚强度越高[20]，而地铁枢纽的客流量往往是各个站点客流占比的关键。通过绘制不同等级商圈图分析可知（图5），研究区内将形成六个影响力大小不同的商圈圈层，第一等级商圈将出现在仓山区的万达城市广场一带；在主城区内部，台江区的人口密度是最大的，并且区位又在鼓楼老牌商圈和仓山万达新兴商圈之间，地铁的建设使得人们的通勤方式发生转变，加大了仓山万达商圈的吸引力，使得位于鼓楼区东街口的旧商圈地位下降。但是位于第一等级商圈北部的宝龙城市广场这一商圈辐射半径将减小，因为“东扩、南进”的总规方针，导致处于比较不利位置的宝龙商圈的消费人群向南部的万达商圈和东部的几大商圈进行转移。同时在地铁1号线、2号线、4号线的交通换乘枢纽地带的老牌商圈下降到第二等级的商圈地位，五四路一带的老牌商圈由于一直处在城市同心圆结构的核心地带，随着城市化进程的加快，出现了公共基础设施滞后，交通堵塞、消费场所分散凌乱等城市问题，但随着地铁这一新城市元素的入驻，老牌商圈的发展将出现新的生机和新的消费增长点，周边商业格局将得到新一轮规划。

第三等级商圈将出现在连江北路与地铁二号线交界的这一地带，第五商圈位于地铁3号线和5号线的换乘站点，这两个地带目前为止还没有形成大型的商业商圈，区位优势也不明显，城市基础设施建设也相对较差，地铁建成后将改善其交通通达性，形成全新的经济集聚，改变了周边的土地类型和开发强度，提高城市的运行效率，发挥土地使用效能。第四和第六等级商圈将出现在东部新城，进东部新城处于远离主城的城乡接合部，基础设施不全，尤其是公共交通服务落后，但是地铁1号线和5号线的延伸，再加上火车南站和海峡会展中心的修建，海西国际物流商贸城也将在此落户，与东部长乐机场相连的机场高速公路的通车加大了交通网络服务设施的效率，地铁网线将位于市区的人流带动到这一周邊，刺激形成新的消费网点，全新的商业功能布局将会出现。

David等在其研究中发现城市的地块到地铁站点的距离与土地价格有着相关联系，不同的用地类型的影响效果也是各有不同[6]。影响居住用地类型价格的影响有多种，轨道交通对于居住用地价格的影响是通过改变其通勤时间和距离，从而降低居民的出行成本。本次研究对分别对1、2号线附近的楼盘的价格进行分析（图6），发现在距离站点1000米以内的楼盘房价随着距离的增大而不断降低，说明地铁对周边住宅用地影响程度最大的是1000米为半径的核心区域，在这个核心区内，其土地利用的开放强度最高。在1000米处，房价出现了一个断点，1000米以外的区域，房价随着距离的增大，开始随机变化，说明在1000米以外的区域，有其他的因素在影响着房价的变动。从表2可以发现，2015年6月与2016年6月房价相关系系数为0.771，并且显著性水平为0.00，说明相关性强。他们的均值差异都在1%水平上显著，说明地铁开通确实显著提高了房价。需要说明的是房价影响因素特别复杂，因而在一定程度上可能存在着偏误。endprint

4 结论与讨论

地铁是轨道交通系统中重要的运输工具，对于现代城市用地布局和扩展起着重要的作用，其高可达性的特点促使城市空间格局实现高速变化，并且能够配合其他公共交通运输设施形成高效的客运体系，从而改变城市人口流动的空间方向，提高城市运行效率。本研究以福州未建设完成的1～5号线地铁为例，对主城区内城市空间格局的转变进行探究。

第一，福州地铁的辐射影响力将促使主城区的空间面积扩大，总体城市形态上向东部和南部扩展，这和福州市城市总体规划的基本建设目标步伐一致，地铁建设可以缓解主城区内核心地带的人口密度过大和建设用地少的问题。由福州未来福州主城区将出现五种不同等级的轨道交通设施区域，为城市空间资源的分级配置提供了参考指标。

第二，未来的福州主城区将会维持同心圆结构，但是城市中心将会向南部的仓山区靠近闽江的地带进行转移。同时主城区东部也将形成新的两个城市增长点，但是中心性远远没有核心地带的强。

第三，地铁对于中心区的商业功能布局的影响体现在其新旧商圈的出现和转移，使得城市商业功能布局更加多元化，推动福州城市功能布局的空间重组。但是对于住宅功能布局的影响力度相对没有商业布局那么强，距离1000米左右的地区是住宅用地开发利用强度较大的地带。

地铁作为现代城市服务的新兴轨道交通工具，对于城市空间格局优化重组的影響力与日俱增，但是仅仅通过地铁的通达性作为城市空间格局的变化判断是远远不够的，本次分析是一个潜在影响力的探索，还需结合更多其他影响因素才能更准确的探索，并且在探索地铁对住宅功能布局方面的影响时，仅从房价角度来分析，缺乏综合性，在今后继续研究的过程中，需要结合更多的影响因子进一步探索下去。

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