基于GIS的城市空间布局与轨道交通的协调发展研究

冯红霞，李 成，张生瑞

(1.长安大学 公路学院，陕西 西安 710054;2.西安建大城市规划设计研究院，陕西西安 710055;3.长安大学建筑学院，陕西西安 710054)

城市空间布局与轨道交通相互适应，才能共同促进、协调发展，轨道交通运营成功的城市，其城市空间布局与线网布局必然是相互协调的。在以往的研究成果中，以轨道交通对城市空间布局的影响的成果较多［1-5］，而以城市空间布局进行轨道交通线网研究的成果较少［6］，对城市空间布局与轨道交通线网的互动关系进行分析，特别是研究城市空间布局对城市轨道交通的需求分析，为城市轨道交通的线网规划提供建议，是本文研究的重点内容。

1 城市空间布局对城市轨道交通的需求机理

城市轨道交通是伴随着城市空间布局的不断扩展而出现的。当城市规模发展到一定阶段时，交通出行距离扩大，必须以轨道交通引导城市空间发展。

城市空间布局由城市功能区分布决定，而这些城市功能区就是城市轨道交通的主要吸引源。

从产生源上看，随着居住密度的增加，对轨道交通需求强度会越来越大，当居住密度高过一个临界值时，就必须设置轨道交通站点和与之相适应的线路;从交通吸引源头上看，随着就业岗位数、就学岗位数、公共服务设施服务人口数的增大，对轨道交通的吸引率也会越来越大，当设施服务人口数达到一个临界值E时，就必须设置轨道交通站点和与之相适应的轨道交通线路。

因此引入一个轨道交通吸引度的概念，设Vd为城市某一大型功能区对轨道交通的需求强度，当交通吸引点的规模与Vd有一个相关性，当Vd＞E时，就需要设置轨道交通线路。Vd可以用吸引或产生的人口密度表示。

2 城市空间布局交通吸引度因素集

城市空间布局由不同的功能区组成，影响Vd的主要功能区有大型居住区、工业区、商务行政办公区、公共服务设施功能区和交通集散中心等，另外根据城市自身的特殊性，还可能包括文物、旅游景区、教育园区等特殊功能区(如表1)。

表1 交通吸引率较大的城市功能区Tab.1 Function Area with High Traffic Attraction Rate

3 基于GIS的城市空间布局与轨道交通互动关系

3.1 交通需求强度随距离变化特征

在进行交通需求强度的研究中，应先对城市总体空间布局进行研究，按照不同类型的因素提取城市主要功能区，计算人口和就业岗位密度，对规模和密度较大的区域进行交通吸引强度分析。

在进行对地铁需求的调研中，以功能要素的中心点对地铁的需求度最大，在300 m步行出行范围内，其需求度是相同的，500 m出行范围内递减速度较小，500 m以外递减速度增大，需求强度随距离变化见表2。

表2 各因素随距离变化的需求强度变化Tab.2 Demand Intensity Change with Distance Change

3.2 GIS的叠加分析与缓冲分析的结合技术

首先利用GIS的缓冲分析技术，测算以规划区内的要素面多边形的中心点作为缓冲中心，对轨道交通的需求度随着离中心距离变远而逐渐减小，然后各因素叠加得出总体的轨道交通需求强度分析图。

3.3 轨道交通对城市空间布局的引导作用分析

城市轨道交通可以支撑城市空间结构的发展，在发展城市副中心的同时，能够保障原有中心区的繁荣，使得土地利用的高密度和集约化成为可能，解决城市交通的拥堵问题。对城市空间结构的支撑作用明显，因此，与城市空间布局相适应的轨道交通能够促进城市发展，保障城市良好运行。利用GIS的叠加技术对规划的轨道交通线网与城市空间布局进行耦合分析，可以发现轨道交通与城市空间布局的协调关系，及时对不协调因素进行调整。

4 实证研究

选取西安市轨道交通线网规划为研究案例，对城市空间布局进行分析和定量化研究，最终得出推荐的轨道交通线路。

4.1 大西安空间布局

《西安市国际化大都市规划》中提出形成“一个核心城市、3个副中心城市、8个新城，指状分布，协同发展”的功能布局结构，如图1所示。

图1 大西安城市空间结构Fig.1 Urban Spatial Structure of Xi'an

4.2 城市大型功能布局分布

从城市大型生产、生活、游憩、公共服务设施、交通枢纽上分析功能布局对城市轨道交通的需求强度。

大型生产区布局规划:包括高新区、经济开发区、航天产业基地、阎良航天产业基地在内的四大国家级开发区;咸阳高新技术产业开发区、户县沣京工业园、蓝田工业园等七大省级开发区，以及高新区草堂科技产业基地、渭北工业园等若干大型工业园区。

大型公共服务设施布局规划:重点包括大型行政办公、商业、文教、体育、医疗卫生等为主的功能分布位置(如图2)。

图2 大型公共设施Fig.2 Large Public Facilities

大型游憩设施布局规划:包括“四带七区”的旅游空间格局:帝陵文化风光带、四大遗址文化带、古都历史文化带、秦岭华山生态带;八水观光区、皇城商贸游憩区、曲江文化休闲带、临潼旅游度假区、秦宫文化观光区、咸阳城市游憩区、宗教文化体验区。

大型生活区布局规划:从大西安格局分，大型居住区主要分布在主城区、3个副中心和8个新城。主要涉及居住密度较高的城区人口(如图3)。

图3 大型居住区Fig.3 Large Resident Area

4.3 大西安城市空间布局与轨道交通线网的互动关系研究

1)大西安城市空间布局对轨道交通线网的需求度研究及推荐线路

通过分析大西安主要功能布局规划，利用GIS对功能区进行叠加分析，得出基于城市功能区的轨道交通线网需求线路(见图4)。

图4 与空间布局相适应的轨道交通线网Fig.4 Trail Traffic Network Appropriate to Spatial Arrangement

2)规划轨道交通线网与空间结构耦合关系

规划轨道线路与规划的城市空间布局进行耦合，其耦合度较高(见图5)，说明规划的轨道交通线网与城市空间布局相协调，可以促进城市空间布局的发展。

图5 规划线网与空间布局耦合分析图Fig.5 Buffering Analysis of Planning Network and Spatial Arrangement

5 结语

本文利用ArcGIS技术对轨道交通线网结构和城市空间布局进行了互动关系研究，并以西安市为例，提出了与城市空间布局相适应的轨道交通线网结构，并将规划线网与城市空间结构进行了耦合分析。本文将定性与定量分析相结合，为轨道交通与城市空间布局的合理性提出了建议。但是，用地功能对交通的吸引量的定量化研究是一个相对复杂的过程，需要通过大量的调查研究和模型分析得出，在进一步的研究中可着重深化。

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