基于空间句法的西安地铁网络拓扑结构分析

崔 敏， 曹荣林， 蒋 伟

(南京大学地理与海洋科学学院， 江苏 南京 210093)

0 前 言

图1 西安地铁近期规划图(来源：http://xian.abang.com/od/xianlv you/a/xianditie.p1,htm)

空间句法产生于20世纪70年代末，由Hillier及其领导下的工作小组首次提出并使用[1]，它是一种关于建筑与城市空间解析的系统理论，强调任何一个城市系统都存在相互联系的自由空间和空间物体，人们对自由空间的认识决定于其形态结构，从而反作用于空间行为.近年来，人们已通过空间句法模型，构建城市空间结构网络拓扑关系，分析空间形态演变规律，评价交通网络构建的合理性[2-5].目前，国内大部分学者对交通网络的研究是从分形角度考虑交通结构和特征，侧重于从宏观角度进行大尺度研究，难以应用于城市内部复杂的交通网络，基于分形理论的城市交通网络分维数只能提供很少有价值的信息.因此，本文依托空间句法原理，运用Arcview3.3和axwoman3以及spss统计分析软件，对城市交通网络拓扑结构进行定量分析，从微观角度对其剖析，旨在解决城市交通网络的设计问题，以期得到新的启示和突破.

1 基于空间句法的西安地铁网络拓扑结构分析

城市交通网络结构在城市发展中占有至关重要的地位，对城市空间形态的演变起着骨架性作用，交通网络结构的智能度高低，反映了空间形态的关联性强弱以及空间演变的合理性趋势.

1.1 研究区概述

西安作为举世闻名的世界四大文明古都之一，是中国历史上最大的都城，当今的西安又是中国中西部重要的中心城市，随着快速的城市建设发展，作为重要支撑体系的交通系统也开始大规模的改建和完善.

1994年，西安市人民政府在《西安城市总体规划(1995～2010)》中，首次正式提出兴建4条地铁线路，1999年获得国务院的批复；2004年，在重新编制的《西安市城市快速轨道交通线网规划》中，西安市政府将地铁线路增加到6条.图1所示为西安地铁近期规划图.

1.2 研究方法介绍[6]

空间句法将空间的相互联系抽象为连接图，再按图论的基本原理，对轴线或特征点各自的空间可达性进行拓扑分析，最终导出一系列的形态分析变量[7].

表1 空间句法量化指标[8]

1.3 西安地铁线路网络拓扑结构分析

以图1为基础，在Arcview3.3中用轴线表示地铁线路，其基本原理是：首先画一条最长的轴线来代表一条地铁线路，然后画第二长的轴线与第一线相交，直至整个地铁线路图由一系列轴线相连接，所画的轴线图称作轴线地图.然后，运行axwoman3插件中的DOIT工具，得到地铁网络拓扑结构的一系列形态分析变量数据，将获得的变量数据通过SPSS13.0统计分析软件，选取全局整合度(Integration)和局部整合度(Integration_3)的数据进行相关性分析.以西安市地铁网络拓扑结构为例，得出的全局整合度和局部整合度的相关性系数为0.951(如图3所示)，说明地铁网络拓扑结构的智能度很高，交通网络空间整体性强，地铁线路网络结构绩效突出.

图2 智能度拟合曲线 图3 全局整合度与局部整合度相关性(智能度)

由图4可以看出，贯穿南北的地铁2号线以及东西向1号线城区路段的全局整合度和局部整合度均较高，1号线穿越西安城区的东西，通过市区最繁华的地区和人口最稠密的地区，同时，线路连接主城东西轴和上城西客运站、西安客运站、康复路批发市场、长乐路客支站、半坡客运站等大型客流集散点和长途客运枢纽,且2号线位置为西安市南北向主客流走廊，线路将郑州至西安高速铁路北客站、张家堡广场、城市中心北大街及钟楼、南郊省体育场、小寨商业文化中心、西安国际展览中心、长安区等大型客流集散点串联起来，沿途分布有张家堡客运站、城北客运站、明德门客运站等长途客运枢纽.由此可知二号线与一号线构成轨道交通线网中的十字骨架，是线网中的骨干线，利用十字轴向发展模式拉大城市骨架，引导城市向外围伸展，支撑城市空间发展多元化，最终促进城市空间形态合理演变.

图4 全局整合度与局部整合度

1.4 西安地铁重要站点可达性分析

表2 起始站、换乘站的可达性

可达性不仅仅体现在交通线路整体拓扑关系上，从微观的角度，交通换乘也是影响出行时间和金钱耗费的主要原因.因此，不仅每条地铁线路的可达性各不相同，同一条地铁线路上面不同站点之间的可达性也有较大的差异.

本文选取了6条地铁线路的起始站点、换乘点共计30个站点进行分析，利用深度值推算出各站点的可达性指标，并按照可达性从大到小的顺序排列，计算结果如表2所示.

根据表2，位于西安城墙内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：北大街、五路口的可达性最好，韦曲科技产业园曲、韦曲南、会展中心、雁南路的可达性最差.同时，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.

位于地铁1号线上的北大街、五路口有较高的可达性，西安地铁线路规划充分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.然而位于地铁2号线上的钟楼、小寨以及位于地铁4号线上的大差市同样是交通需求旺盛的地区，它们的可达性却并不高，其主要原因在于地铁3、4、6号线的连接度不高，换乘点较少.而城东北方向甚至没有换乘点，这严重限制了地铁分流东北部交通流量的作用.另外，作为城市对外集散中心的火车站，只有一条地铁线路通过，并且不是换乘点，可达性较差，难以满足火车站高人流量对交通的需求.

2 西安地铁交通与常规公交的整合研究

城乡统筹、城际协作、一体化的交通线网规划对于区域可持续发展具有重要意义，因此，城市轨道交通线网规划要在考虑充分发挥地铁作用的前提下，尽力将地面常规公交线网整合运作[9]，实现“方便换乘、点对点、门到门”的交通服务.

以西安公交线网为基础，采用上述相同的空间句法原理和方法对西安常规公交线路进行网络拓扑结构分析，分析结果如图5所示.

图5 西安公交线路整合度

与上述地铁拓扑结构分析相比较，常规公交线路的全局整合度与地铁线网全局整合度相似，均是在北大街、五路口、大差市沿线的可达性最好，虽然这在一定程度上分担了地铁线路部分客流，但是对于地铁可达性较差的韦曲科技园区、纺织城、长安副中心，常规公交并没有起到弥补作用.

由此推论，地铁与地面常规公交线网整合主要从协调合作的角度出发，在轨道交通沿线适当取消重合较长的常规公交线路，反设在地铁线路服务半径外的地区，弥补地铁的服务盲区；为快速疏解客流，地铁出入口应尽量设置在常规公交枢纽站，方便交通方式换乘，实现点对点的交通服务.同时，在城市繁华地段，单靠地铁交通难以完全承担大流量客运，常规公交同时要起到分流辅助作用，但应注意重合段不宜过长，避免浪费交通设施.

3 结束语

通过对西安地铁线路网络拓扑结构的分析， 总结了地铁规划线路以及重要站点的分布特征和可达性.在此基础上，分析了当前常规公交线路发展存在的问题，提出轨道交通与常规公交整合建议，同时作为本文研究的技术支撑，空间句法的实证研究不仅可定量分析城市交通网络的设计问题，而且对于探讨交通方式结构具有重要意义.但是，由于轨道交通与地面交通研究的空间层次不同，不能将地铁轴线与常规公交线路简单叠加分析，只能从各自效应出发进行主观逻辑推导，因此分析结果表达还不够清晰，有待于进一步研究.

参考文献

[1] Peter C，Dawson. Space syntax analysis of central inuitsnow houses[J]. Journal of Anthropological Archacology,2002,(21):460-468.

[2] 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,(6)：49-56.

[3] 周 祥.地铁建设对城市空间发展的影响初探[J].山西建筑，2006,(7)：22-23.

[4] 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,(3)：39-42.

[5] 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,(12)：49-52.

[6] 傅搏峰 ,吴娇蓉,陈小鸿.空间句法及其在城市交通研究领域的应用[J].国际城市规划，2009,(24)：79-83.

[7] Hiller B, Hanson J. The Social Logic of Space[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1984:46-48.

[8] 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]. 地球信息科学，2007，(12)：31-35.

[9] 郭 琴.西安市地铁二号线走廊轨道与地面公交整合研究[D].西安：长安大学硕士研究生学位论文，2009.