带型城市空间形态界定及其干线道路特征

赵洪彬

(中国城市规划设计研究院，北京100037)

带型城市空间形态界定及其干线道路特征

赵洪彬

(中国城市规划设计研究院，北京100037)

特殊的空间形态、稀缺的贯通性轴向道路资源以及高度混合的内外交通导致带型城市面临独特的交通问题。从城市空间形态角度出发，采用聚类分析法分析中国657个设市城市，据此界定带型城市为建成区长宽比大于3的城市。并对带型城市(组团)的交通需求、路网布局、道路级配进行梳理，发现带型城市贯穿性长轴干线道路的数量、等级、分布对带型城市规模、形态以及交通组织具有重要作用，是带型城市路网规划的核心。最后，提出带型城市常用的三轴干线路网布局模式及相应的道路等级，可作为带型城市路网规划的参考依据。

交通规划；带型城市；空间形态；聚类分析；干线道路；路网布局

0 引言

带型城市起源于线形城市(Linear City)。1882年，西班牙工程师索里亚·玛塔(ArturoSoriayMata)提出线形城市的概念，指沿交通运输线布置的长条形建筑地带，城市平面布局呈狭长带状发展。带型城市设计的关键是城市交通，以交通干线作为城市布局的主脊骨骼，各要素紧靠交通轴线聚集[1]。然而，当时的线形城市过于理想，随着城市空间不断延长，加之交通方式速度较低，沿交通干线组织城市活动造成出行时间不断攀升。最终，交通成本过高的线形城市难以为继，城市空间形态又回到自然生长的团状发展模式。

中国的带型城市发展缺乏理论引导，大多受地形条件制约而自发形成。占中国国土面积2/3的山地地区分布着相当数量的城市。据统计，中国288个地级以上城市中，有167个位于山地地区，约占58%，其中带型城市约占山地城市的70%[2]。这些山地城市在城镇化过程中规模不断扩张，一些城市受到地形制约，原先自然生长的团状形态在山地、河谷的限制下，逐渐变为狭长带状。

中国带型城市这种自发的由团到带的发展历程，往往忽视交通轴线对城市的重要作用，导致城市初期已经成型的适用于团状形态的道路网络在带状形态下难以适用。中国带型城市面临的一些共性交通问题包括：城市内部主要发展方向的市内交通与过境交通高度混合，难以组织；生活性功能与交通性功能相互干扰，拥堵严重[3-5]。在同等规模的带型城市和团状城市中，前者的这些交通问题往往暴露得更早且更严重[3]。针对带型城市的交通问题及其出现的时机，相关研究提出一些规划措施。例如，带型城市主干路的等级应该略高于一般城市[6]，带型城市主干路、次干路的比例应比一般城市小[7]。然而，这些研究往往受制于带型城市狭长带状的模糊定义，类型化研究困难，结论基于城市个例，定性为主，缺少量化，难以应用于带型城市的道路规划工作。

本文从城市形态分析入手，以样本城市建成区的空间形态为基础，运用聚类分析方法界定带型城市。依据空间形态的分类准则，选择带型、团状样本城市，分别对其城市基本特征、空间形态特征、道路交通特征进行分析对比。最后，基于带型城市的道路网络以及交通需求特征，对常见带型城市干线道路网布局及道路等级提出建议。

图1 呈狭长带状形态的山地城市Fig.1 Hilly citiesw ith belt-shaped form

1 中国城市空间形态特征

厘清城市边界对判定城市空间形态有重要意义。美国在全国性质的城市特征研究中对城市边界的划定主要依据人口密度指标[8]。中国由于缺乏此类数据，并不能依据人口密度确定城市边界。因此，本文采用城市建成区范围作为城市的近似边界，根据谷歌地球卫星图片数据，人工识别城市建成区(谷歌地球卫星图片中灰色地带)后，对建成区范围进行描绘，并将其面积与《中国城市建设统计年鉴2012》中数据进行核对后确定边界(见图1)。据此对中国657个设市城市的空间形态进行梳理。在获取城市建成区范围后，参考城市的道路走向，测量出建成区的长度和宽度。对于多组团且组团间距较远的城市，将其各个组团建成区空间进行分别测量，最终获取679个城市(组团)的基本数据(见表1)。

表1 样本城市(组团)数据汇总Tab.1 Statisticsof sample cities(clusters)

现状数据表明，中国城市的城区面积、建成区面积、长度和宽度等多项数据极差较大，这与城市人口规模差异较大有关。本文依据城区人口规模进行分类分析(见表2)。结果表明，随着城区人口规模的降低，城区面积、建成区面积、长度和宽度等数据均相应减小。300万人口规模以上的城市建成区长度与宽度数据极差较小，300万人口规模以下的城市极差较大，特别是建成区宽度数据，最小值较低，个别城市不足1 km。此外，建成区长度与宽度之比也呈现相似情况，300万人口规模以上城市的长宽比范围在2以内，300万人口规模以下城市的长宽比范围最大达13.571。这说明中国城市，尤其是城区人口规模在300万人以下的城市，空间形态多样。

图2表明中国有大量城市建成区长度、宽度小于10 km，约占77.5%。图3表明城市在长度和宽度均小于7 km的形态中分布更加密集，同时发现确实存在一些狭长城市。图3中直线的斜率表示长宽比，用K表示。

2 带型城市空间形态界定

为了界定带型城市的阈值，基于建成区长宽比[9]对空间形态再次进行划分。由图3可知，有大量城市聚集在斜率为1～2的夹角范围内，即长宽比为1～2，这视为一种城市空间形态；除此之外仍有一定规模的城市聚集在斜率大于2的夹角范围内，即长宽比大于2，这视为另一种城市空间形态。

通过SPSS对建成区长宽比数据进行频率分析，也得出了较为接近的结论。图4中长宽比为1.0～2.5的数据频率大幅度下降，并且在2.5～7.0这一段保持平稳，最后在大于7.0之后保持更低的水平。

图2 样本城市(组团)建成区长度与宽度频率分布Fig.2 Frequency of length and w idth of urban built-up areas in sample cities(clusters)

图3 样本城市(组团)建成区空间形态分布Fig.3 Distribution of spatial formsof urban built-up areas in sample cities(clusters)

表2 不同人口规模下样本城市(组团)数据汇总Tab.2 Statisticsof sample cities(clusters)by population

再通过SPSS对建成区长宽比数据进行聚类分析，将样本数据按照长宽比分为2类、3类和4类，得出相应的类别分界值(见表3)。其中出现频率较高的分界值均值有3.12和6.96，表明以此为分界值的分类属于常见大类，其余的分界值是对大类的细化。为方便后续分析，本文将分界值取整定为3和7。

图4 样本城市(组团)建成区长宽比频率分布Fig.4 Frequency of length-width ratio ofurban built-up areas in sample cities(clusters)

表3 样本城市(组团)建成区长宽比聚类分析Tab.3 Clusteranalysisof length-w idth ratio of urban built-up areas in sample cities(clusters)

最终，基于建成区长宽比的聚类分析和直方分析，并结合建成区空间形态分布，认为中国的城市空间形态依据建成区长宽比可以分为3类。这3类空间形态以建成区长宽比3和7为阈值。建成区长宽比在[1,3]范围内为团状形态，在(3,+∞)范围内为带状形态；带状形态又可分为带状I型和带状II型，其建成区长宽比范围分别为(3,7]和(7,+∞)。将形态呈团状的城市称为团状城市，将形态呈带状的城市统称为带型城市①。根据分类阈值界定出79个带型城市(组团)。

3 带型城市特征

3.1 城市基本特征

按照带型城市与团状城市建成区的划分标准，在城区人口规模均小于300万人的样本城市(组团)中挑选各项数据较为完整的29个带型城市和93个团状城市(组团)(见表4)。

表4数据表明，带型城市在同等城区人口规模下：建成区面积均小于团状城市，主要是受地形限制所致；道路里程及道路网密度大都低于团状城市；机动车保有量及人均出行次数均低于团状城市；居民平均出行时间高于团状城市，这与其形态狭长密不可分。

同等城区人口规模下，带型城市承担的道路需求压力远不如团状城市(见表5)，然而其交通问题却出现得更早且严重[3]。以＞100～300万城区人口规模城市为例，团状城市仅以1.07倍的道路供给承担了2.70倍的道路需求。可见造成带型城市交通问题的主要原因不是道路设施供给，可能与路网布局形态有关。

3.2 空间形态特征

由于城市空间形态对路网布局影响较大，因此对79个带型城市(组团)的空间形态进行进一步分析。

中国90%的带型城市建成区范围长度较大，为2.9～18.0 km；而宽度则相对较小，为0.7～3.5 km(见表6和图5)。较小的城市宽度为该方向上城市道路的分布留下较少的可能性，尤其是干线道路，从而造成交通的路径选择相对较少，容易导致多种交通功能的汇集。而团状城市的路网，城市道路在各个方向上分布均匀，可选择路径相对较多。例如，同样是面积为16个单位的矩形，4×4形态下对角线两端点间的可选择路径有70种，而2×8形态下对角线两端点间的可选择路径只有45种(见图6)。

3.3 道路交通特征

在交通需求方面，带型城市的交通需求受制于空间形态，跨区域的长距离交通较多，除此之外还有中心区的短距离交通，期望线呈带状，具有明显的方向性(见图7a)。而团状城市交通需求以城市的向心交通为主，期望线呈团状，没有显著的方向性(见图7b)。

在道路设施方面，大多数城市的道路网络呈棋盘式布局，干线道路与支线道路的两极结构较为清晰，干线道路里程比例明显高于支线道路，在道路交通组织中承担重要作用。相同城区人口规模下，带型城市各级道路里程比例与团状城市并无明显差异(见表7)。

带型城市具有明确的轴向交通需求，但由于可选择路径较少，城市交通汇集在少量干线道路上，形成极大的交通压力，而团状城市则不同。从需求角度，带型城市干线道路的重要性应远高于团状城市，在道路级配、路网布局上应呈现差异性，是城市道路规划的核心。然而在现状两类城市的道路网络特征中并未体现这种差异，这是带型城市特殊交通问题的根本原因。

4 带型城市干线道路特征

4.1 城市干线道路网络特征

通过对两类城市特征的对比，带型城市由于特殊的交通需求，干线道路的核心作用更为明显，其布局往往形成带状方格网(见图8)，具有清晰的路网轴线，且贯穿性的长轴干线道路一般为1～3条，这与之前带型城市空间宽度为1～4 km的数据相吻合。正如之前提到的，这几条为数不多的贯穿性长轴干线道路上汇集了带型城市大量交通且出行距离长短不一，功能差异巨大，对整个路网的交通集散起重要作用。

表4 小于300万人样本城市(组团)按人口规模分类基本数据Tab.4 Sample cities(clusters)w ith a population less than 3million

表5 不同人口规模下两类城市道路交通供给需求密度对比Tab.5 Ratio of road supply-demand density between two typesof cities

表6 样本带型城市(组团)建成区长度与宽度Tab.6 Length and w idth of urban built-up areas in belt-shaped sample cities(clusters)km

图5 样本带型城市(组团)建成区长度与宽度频率分布Fig.5 Frequency of length and width of urban built-up areas in belt-shaped sample cities(clusters)

图6 不同空间形态的可选路径Fig.6 Available route between two spatial forms

图7 城市交通期望线对比Fig.7 Desire linesofurban traveldemand

带型城市路网布局，采用单轴、双轴、三轴贯穿性干线道路的城市居多，占91%，其中最为常见的是三轴和单轴，而采用四轴干线路网布局的带型城市仅有7个(见表8和图8)。随着带型城市贯穿性长轴干线道路数量逐渐增多，城区人口、建成区面积、建成区长度、建成区宽度数据均同步增长。这主要是由于带型城市贯穿性长轴干线道路对整个城市的空间和交通起重要的支撑作用，长轴干线数量越多，干线道路网络能够承载的城市空间越大，相应的城区人口越多，建成区的长度和宽度也随之增加，可以承载更多的交通需求。

4.2 城市干线道路交通特征

对代表性较强的六盘水市干线道路交通量进行分析(见图9)，发现带型城市虽然形态为带状，但在交通需求上大多还是以中心聚集为主，这与带型城市的发展历程密不可分，带状形态下依旧留存初期团状阶段的城市布局和交通特征。

结合现有带型城市交通需求特征、不同条数贯穿性长轴干线的带型城市数量分布及城市的基本特征，总结中国带型城市发展的共同路径：

1）最初沿单一国(省)道进行单轴线对称式生长，并形成团状或梭形城市形态，交通需求特征也与团状城市无差异。

2）随着城市发展受到两侧空间的制约，城市空间在狭长方向进行突破，中轴线所服务的城市内部交通越来越多，与过境交通和城市长距离交通存在极大干扰。因此在城市两侧修建新的贯穿性长轴干线来满足交通需求，带状形态初步形成。

3）随着狭长的城市空间不断被填充，交通需求压力越来越大，凭仅有的几条长轴干线远远难以满足。在此情况下，规划中依旧采用修建城市环路这类常见于团状城市的规划手段来应对带型城市交通问题，是对带状形态导致交通聚集这个根本原因的忽视。

4.3 城市干线道路布局级配

从带型城市贯穿性长轴干线道路的数量与带型城市规模、交通需求正相关的关系可以看出，带型城市生长对于贯穿性长轴干线道路依赖性很强。然而带型空间宽度的限制导致无法修建过多过密的贯穿性长轴干线，最终导致城市多种交通功能在仅有的几条贯穿性长轴干线道路上汇集，供不应求，难以分离。

因此，为了缓解带型城市这种特殊形态带来的交通问题，引导带型城市走出团状城市交通模式的影响，实现带型城市顺畅的轴向交通移动，应超前建设高等级的贯穿性长轴干线道路，并做好贯穿性长轴干线道路之间的功能分配。

以典型的三条贯穿性长轴干线带型城市为例，应确保最高等级的轴线位于城市一侧，并主要服务于过境交通，不对两侧用地服务，可以是高等级公路；第二等级的轴线位于城市另一侧，服务于城市内部长距离交通，适当为两侧用地服务，可以是快速路或者交通性主干路；第三等级的轴线应位于城市中央，为两侧用地服务，应是生活性主干路(见图10)。规模较小的带型城市可相应减少贯穿性轴线数量或者降低道路等级；规模较大的带型城市可适当增加贯穿性长轴干线或者采用其他交通方式(例如轨道交通、BRT等)以形成复合交通轴线。

5 结论

图8 带型城市贯穿性干线道路系统示例Fig.8 Axialarterial roadway system in belt-shaped cities

表7 小于300万人样本城市(组团)按人口规模分类道路基本数据Tab.7 Statisticsof roadway system by population scale in sample cities(clusters)w ith a population less than 3million

表8 按贯穿性长轴干线道路数量分类的样本带型城市数据汇总Tab.8 Statisticsof belt-shaped sample cities(clusters)by numberof axialarterial

本研究从城市空间形态角度，采用聚类分析法将建成区长度与宽度之比大于3的城市定义为带型城市。特殊的空间形态、狭窄的城市宽度，导致干线道路尤其是贯穿性长轴干线道路，对带型城市的交通集散有重要作用，是路网的核心。然而，现有针对带型城市道路交通的规划工作依旧采用团状城市主导下的“环形+放射”设计思想，导致带型城市难以形成高效的轴向交通移动，无法摆脱交通的向心性，交通组织越发困难。为此，本文提出了符合常见带型城市的三轴干线路网布局模式，针对过境交通、市内中长距离交通和市内短距离交通的特点在空间上予以分离，功能上进行疏解。以贯穿性长轴干线为基础，构建高级别、差异化的干线道路网络来鲜明地服务于带型城市轴向的各类交通需求，解决带型城市多种交通功能混合、难以组织、轴向交通系统压力大、易发拥堵等常见问题。城市道路网络规划中，符合分类标准的带型城市可以应用这种路网布局模式进行规划，提早布局建设高等级道路设施。

图9 六盘水市干线道路交通量Fig.9 Traffic flow of arterialsystem in Liupanshui

图10 三轴干线带型城市路网及用地布局模式Fig.10 The three-axial-arterialmodeand land use patterns for belt-shaped cities

注释

①本研究从空间形态上对传统的线形城市(或称带形城市)进行界定，完成从“形”到“型”的归类，因此为带型城市。

[1]孙施文.现代城市规划理论[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.Sun Shiwen.Modern Urban Planning Theories[M].Beijing:China Architecture&Building Press,2007.

[2]赵洪彬.带型城市道路干线系统特征与指标研究[D].中国城市规划设计研究院，2014.

[3]杨永春.中国西部河谷型城市的发展和空间结构研究[D].南京：南京大学，2003.

[4]杨永春.河谷型城市空间跨越式发展及其机制[J].兰州大学学报(自然科学版)，2007，43(2)：20-24.Yang Yongchun.Research on the Spatial Leap-Over Development and Its Mechanism in the Valley-City[J].Journal of Lanzhou University(Natural Sciences),2007,43(2):20-24.

[5]滕丽，杨永春.狭义河谷型城市交通问题研究：以兰州市为例[J].经济地理，2002，22(1)：72-76.Teng Li,Yang Yongchun.The Study on the Traffic Problems of Valley-City:A Case Study of Lanzhou City[J].Economic Geography,2002,22(1):72-76.

[6]杨永春.中国河谷型城市研究[J].地域研究与开发，1999，18(3)：61-65.Yang Yongchun.Research on the Valley-City of China[J].Areal Research and Development,1999,18(3):61-65.

[7]广晓平，马昌喜，汪海龙.河谷型城市道路交通研究[J].城市道桥与防洪，2006(6)：10-12，194.Guang Xiaoping,Ma Changxi,Wang Hailong.Study on Road Traffic in River-Valley Type of City[J].Urban Roads Bridges&Flood Control,2006(6):10-12,194.

[8]Federal Highway Adm inistration.Highway Functional Classification:Concepts,Criteria and Procedures[M].Washington DC:US Departmentof Transportation,1989.

[9]张小娟.带形城市空间结构的演变及发展模式[J].城乡建设，2013(2)：37-39.Zhang Xiaojuan.The Evolution and Development in Space Structure of Linear City[J].Urban and RuralDevelopment,2013(2):37-39.

Belt-Shaped Cities:SpatialForm s and Characteristics of the ArterialRoadway System

Zhao Hongbin
(ChinaAcademy of Urban Planning&Design,Beijing 100037,China)

The unique spatial forms,lack of axial road resources,and highly m ixed regional and urban transportation in belt-shaped cities have resultedmany transportation problems.Using data from 657 cities across China,this paper identifies the spatial formsof belt-shaped citiesbased on K-means cluster analysis method.These cities typically have a length-w idth ratio larger than 3 for urban built-up areas.By analyzing travel demand,roadway network layout,and roadway hierarchy in belt-shaped cities,the paper points out thataxial-arterial roadways'm ileage,hierarchy and layout plays an important role in the scale,spatial forms,and traffic organization of belt-shaped cities.Finally,the paper proposes a three-axial-arterialmode and corresponding roadway classification for belt-shaped cities.The findings can be used for urban transportation planning of otherbelt-shaped cities.

transportation planning;belt-shaped cities;spatial forms;cluster analysis;arterial roadway;roadway network layout

1672-5328（2017）04-0063-08

U491.1+2

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2017.0408

2016-02-16

赵洪彬(1989—)，男，河南孟州人，硕士，工程师，主要研究方向：城市交通规划、城市道路规划、城市轨道交通规划。E-mail:ttbeanbean@126.com