轨道交通站点周边土地容积率确定方法研究——基于重庆轻轨鸳鸯站的实证分析

张 巍 龙成平

(重庆大学建设管理与房地产学院,400045,重庆∥第一作者,教授)

轨道交通站点周边土地容积率确定方法研究
——基于重庆轻轨鸳鸯站的实证分析

张 巍 龙成平

(重庆大学建设管理与房地产学院,400045,重庆∥第一作者,教授)

轨道交通站点周边土地容积率确定对土地价值影响重大。从TOD(交通引导发展)的基本理念出发,建立了以最大化土地增值、提升轨道交通客流、最优环境品质、土地最优均衡利用等四个目标为决策目标,以轨道交通站点周边土地容积率为决策变量的多目标决策模型,定量分析轨道交通站点周边土地的合理容积率。以重庆轻轨3号线鸳鸯站为例,对其周边土地容积率进行重新测算,并根据求解结果,建议适当提高开发强度,加强土地合理有效利用。

轨道交通; 土地利用; 多目标决策; 容积率

Author′s address School of Construction and Real Estate Management,Chongqing University,400045,Chongqing,China

轨道交通作为一项社会公共服务设施,具有明显的正外部效益[1],不仅可以优化城市交通空间结构,缓解城市交通拥堵、环境污染等问题,而且促进沿线土地价值快速增长。然而,轨道交通建设投资巨大、投资回收期长、运营成本高,仅靠票价收入难以维持其长期发展。因此,在城市规划过程中,合理确定轨道交通站点周围土地开发强度,提高土地出让收入,对轨道交通可持续发展具有重要意义。

欧美国家对轨道交通周边土地开发强度研究起步较早。20世纪90年代初,美国设计师PerterCalthorpe提出了TOD(交通引导发展)设计理论,即利用公共交通的引导作用,提高周边土地利用效率[2]。接着Marya Morris(1996)[3]、Bernick and Cervero(1997)[4]、Kaneko and Fukuda(1999)[5]等学者对TOD模式进行了定性和定量研究。在国内,文献[6-8]提出了定性确定轨道交通站点周边土地开发强度的方法;文献[9-11]以TOD理论为基础建立多目标土地优化模型,进一步定量确定轨道交通站点周边土地容积率。然而,以上研究中没有考虑轨道交通沿线土地增值这一重要影响因素。本文以TOD理论为基础,重点考虑土地最大化增值,建立容积率确定的多目标决策模型,为城市规划人员提供参考。

1 轨道交通站点分类及其影响范围

1.1 站点分类

由于轨道交通沿线各站点处于不同的功能区,而各功能区用地结构具有差异性,因此有必要对轨道交通站点进行分类。轨道交通站点分类的方法有很多种,目前国内普遍认可的站点分类主要有节点导向和功能导向两种[12]。本文重点关注轨道交通站点周边接驳情况、周边土地开发情况及空间布局,因此将轨道交通站点划分为三种类型[13],如表1所示。

1.2 轨道交通站点对周边土地的影响范围

在轨道交通站点一定的影响范围内,内部土地的开发强度呈现圈层递减规律。划分轨道交通站点周边用地圈层,对于控制各圈层容积率具有较强的指导意义。欧美学者一般取500 m作为核心影响范围,800 m为最大辐射范围[14]。国内研究中,因具体城市和站点类型不同略有差异[15-17]。本文借鉴文献[18]的模式,将重庆市轨道交通辐射范围划分为三个圈层：核心影响半径200 m,为高密度开发区;主要影响半径600 m,为中密度开发区;最大影响半径1 000 m,为低密度开发区(如图1所示)。

表1 轨道交通站点按交通接驳方式分类

图1 轨道交通站点周边用地控制范围分区

2 轨道交通站点周边土地容积率确定方法模型

2.1 模型构建

2.1.1 决策变量

采用商业用地和居住用地在不同的密度开发区内的容积率作为决策变量。

2.1.2 目标函数

根据TOD理论,轨道交通站点周边土地的高强度开发有两种较明显的效益,一是经济效益,二是客流效益[19]。但是，高密度开发使土地周围环境品质下降,因此需要补充绿地和公共设施用地来营造社区环境。同时,站点周边土地利用的均衡程度也反映了土地空间的利用情况。基于以上四方面的考虑,建立以下4个目标作为本模型的目标函数。

2.1.2.1 目标Ⅰ:土地增值最大化

(1) 轨道交通对土地价值的影响。土地增值受到外部因素和内部因素的影响[20]。外部因素主要有:城市规划调整用地属性和土地开发强度,提高土地收益;完善城市交通设施,提高地块的通达性,从而提高土地价值。内部影响因素主要为通过改造和利用土地,使土地价值提升。城市轨道交通使土地增值属于外部影响因素,主要原因有以下三点:①轨道交通改变区域的可达性,从而使地块的区位优势发生变化;②城市规划受到城市交通规划的影响,轨道交通周边土地集约化、高密度开发已成为共识;③轨道交通促进了沿线经济发展,使站点周边地块形成互补效应,不断吸引商业、娱乐、文化等配套设施聚集。

(2) 目标函数表达式。研究轨道交通沿线土地的增值效应,就是要在其他条件相同时测算轨道交通周边三个圈层内土地增值的平均值。比较的对象应是轨道交通周边土地与相同品质下无轨道交通经过的地块。由于条件限制,本文用房产价格增值替代土地增值。以房产价格来表征土地增值的表达式为:

(1)

式中：

Z1——衡量土地增值的指标；

Pi,r——居民区单位建筑面积房产增值百分比;

Pi,b——商业及办公区单位建筑面积房产增值百分比;

Xi,r——居住用地容积率;

Xi,b——商业、办公用地容积率；

Li,r——居民区地块面积,取100 m2;

Li,b——商业及办公区地块面积,取100 m2;

i——不同圈层地块,i=1表示圈层1,i=2表示圈层2;i=3表示圈层3。

2.1.2.2 目标Ⅱ:轨道交通客流最大化[21]

要达到轨道交通客流最大化，就要考虑到站点周边土地的综合应用,布局商业用地,以保证早高峰时段的客流;布局住宅田地，以保证晚高峰时段的客流;布局商业和娱乐设施用地,保证除早晚高峰外的客流。其表达式为:

(2)

式中:

Z2——衡量交通运量的指标,m2·次/人;

Ki,r——居民区轨道交通客运分担率,%;

Ki,d——商业及办公区轨道交通客运分担率，%;

Ti,r——居民区人口日均出行次数，次/人;

Ti,r——商业及办公区人口日均出行次数，次/人;

其他参数同上。

2.1.2.3 目标Ⅲ:环境品质最优化[11]

采用公共服务设施、公用设施、道路与交通设施、绿地和道路广场用地面积之和与居住和商业办公用地的总建筑面积的比值来表征环境品质优劣。比值越大,表明环境越优。函数关系为:

(3)

式中:

Z3——衡量环境品质的指标；

LA——公共服务设施用地面积，取100m2;

LS——道路与交通设施用地面积，取100m2;

LU——公共设施用地面积，取100m2;

LG——绿地与广场用地面积，取100m2。

2.1.2.4 目标Ⅳ:土地均衡利用最优化

利用信息熵来确定土地利用均衡度的模型。信息熵是信息论中的重要概念,用以表征系统的混乱程度,如果系统规则并服从一定秩序,则该系统的信息熵较小[22]。因此,信息熵能用来量度土地的丰富度和复杂程度。其表达式为：

(4)

式中：

Z4——轨道交通站点土地利用利息熵；

S——站点1 000m范围内的占地面积。

2.2 约束条件

(1) 容积率范围约束。根据轨道交通站点周边土地利用的特点,高密度开发已经成为共识,但过高的容积率会影响环境品质,因此对于容积率应有一个上下限的约束。文献[6]从香港、深圳和上海等城市站点周边土地开发强度出发,结合重庆市特点，确定了主城区站点周边地块的理想容积率范围值,如表2所示。本文以此为容积率的上下限。

表2 重庆市轨道交通不同区位的交通站点周边土地理想容积率范围值

(2) 土地利用条件的限制。土地性质主要受到轨道交通站点分类的影响。中心型站点,商业和办公用地与居住用地面积之比较大;居住型站点,商业和办公用地与居住用地面积之比较小。本文以满足不同类型站点某种需求下的需求系数来表征不同用地比例。

式中:

α——居住型站点需求系数;

β——中心型站点需求系数。

(3) 符合轨道交通站点周边土地利用特点。轨道交通站点对周边土地建设具有强烈的吸引作用,尤其是对于商业型和居住型用地。轨道交通站点周边土地利用强度表现出与站点距离越近,土地开发强度越高的特点，因此容积率应满足以下要求:

2.3 模型求解

直接求解有约束的多目标规划问题比较困难,往往将多目标转换成单目标求解。常用的方法有加权法、ε-约束法、最小-最大法等。本文采用加权法将多目标转化为单目标，再利用MatlabR2014a软件实现求解。

3 应用研究

3.1 用地现状分析

重庆轻轨3号线鸳鸯站位于两江新区金开大道中部,北接园博园,南至金童路。本文以车站周边龙帆路、鸳鸯路、金渝大道、金开大道围成的114 hm2区域(见图2)为实证研究对象。该区域有以下特点:①居住用地占主导,整个区域内居住用地占比为86.35%,属于典型的居住型站点(见图3);②容积率偏低,研究区域内土地容积率最大约为3.95,最小为0.5;③提升地区品质的文化休闲用地较缺乏。因此,该区域的规划重点是提高土地容积率,适当加强土地混合利用。

图2 鸳鸯站周边区域

图3 鸳鸯站周边用地比例

3.2 模型参数确定

(1) 轨道交通方式分担率。根据重庆轨道交通公司2014年年度报告，重庆轨道交通在公共交通日均客流运量的分担率为29.3%,2013年重庆公共交通出行比例为35%。因此重庆轨道交通方式分担率为Ki,r=Ki,b=29.3%×35%=10.26%。

(2) 交通出行吸引率(次/人)。由于数据获取的限制,模型中各类土地的交通产生量按照重庆市平均值计算,居住人口日均出行次数取2.21次,每个岗位产生的日出行次数取3.32次。即Ti,r=

2.21,Ti,b=3.32。

(3) 居住用地单位建筑面积价格增值百分比。根据城市轨道交通2013年经营年报,研究发现,3号线附近住宅在距离站点200 m半径范围内升值达到1 163元/m2,提升幅度为21.91%;在200～600 m范围内增值为1 160元/m2,增值幅度为12.73%;在600～1 000 m范围内增值幅度为10.36%。即P1,r=21.91%;P2,r=12.73%;P3,r=10.36%。

(4) 商业用地单位建筑面积价格增值百分比。根据重庆轨道交通公司对1、2、3、6号线周边商业价值的研究,利用线性回归模型,计算出居住型站点200 m以内商业增值幅度为26.47%,200～600 m范围内增值幅度为23.03%,600～1 000 m内增值幅度为16.95%。即P1,b=26.47%,P2,b=23.03%,P3,b=16.95%。

(5) 容积率上下限。鸳鸯站周边属于两江新区鸳鸯板块,为城市新区,由表2可得，其商业的容积率范围为4～7,住宅的容积率范围为1.5～4.5。

(6) 居住型站点住宅需求系数。居住型站点住宅的用地比例不少于总建筑用地面积的85%。即α=85%。

3.3 模型求解

鸳鸯站是典型的居住型站点,笔者认为，应以最大化土地增值和最优环境品质为重点,因此赋予这两个目标0.3的权重,另外两个目标的权重均为0.2。建立虚拟变量Z=0.3Z1，g+0.2Z2，g+0.3Z2，g+0.2Z4，g。其中，Z1，g、Z2，g、Z3，g、Z4，g分别为归一化处理后的目标函数取值。用MATLAB(R2014a)软件求得最优解为(4.5,4.3,4.1,6.8,5.4,4.6)。表3列出了该模型的其他非劣解。在实际决策过程中,决策者可根据现实需求,赋予各个目标参数不同权重,从而选择最优结果。

表3 鸳鸯站周边土地开发密度模型非劣解集

4 结语

轨道交通时代的到来打破了传统“摊大饼”式的城市发展模式,形成“多中心”敞开式的城市空间结构。而现有的城市规划中,由于城市土地利用规划与城市交通规划的脱节,导致轨道交通周边土地不能得到充分、有效利用。因此,本文在分析城市轨道交通对土地利用影响的基础上,构建了容积率确定的多目标决策模型。首先根据轨道交通对土地增值的影响，确定了最大化土地增值的目标;然后根据文献总结,确定了以最大化客流、最优环境品质及土地最优均衡利用为另外三个目标,并根据重庆市的特点及轨道交通周边地块容积率特点，构建了多目标的约束条件;最后简要分析了求解方法。

以重庆轻轨3号线鸳鸯站为例,对该方法进行了实证分析。首先通过分析鸳鸯站周边现有土地特点,建议规划应以适当提升容积率及加强土地混合利用为重点;然后查找相关的模型数据,利用MATLAB(R2014a)软件求得了理想容积率的解集。通过比较土地现有容积率与理想容积率,发现鸳鸯站周边土地尚未得到合理有效利用。

需要注意的是,本研究在多目标优化模型求解时,采用了将多目标转换为单目标的加权法,权重的确定具有一定的主观性,若能在目标函数求解中采用更符合实际的非线性形式,该方法模型将更加严谨。这是下一步研究的方向。

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Determinatoin of Floor Area Ratio Surrounding Rail Transit Station——A Case of Yuanyang Station on Chongqing Light Rail Transit

ZHANG Wei, LONG Chengping

The floor area ratio has great influence on the value of land surrounding rail transit station. On the basis of TOD theory, a multi-objective decision model is established to determine the floor area ratio from the aspects of maximizing the land value, encouraging transit system volume, promoting livable communities and balancing land use. Finally, taking Yuanyang Station on Chongqing light rail transit Line 3 as an example, the floor area ratio of the station surrounding land are re-determined. According to the results, methods of increasing the development density appropriately and strengthening the mixed land use are suggested.

rail transit; land use; multi-objective decision; floor area ratio

F 293.2

10.16037/j.1007-869x.2017.01.021

2015-03-22)