基于 POI 数据的地铁站点周边商业分布特征及形成机制研究—— 以天津地铁 5 号线为例

梁 静

（天津师范大学地理与环境科学学院，天津 300387）

1 引言

兴趣点（POI）、百度热力图、手机信令等多源数据近几年在城市研究中得到广泛应用。POI数据具有数量多和精准度高双重优势，是一种能够基于微观视角探讨城市功能的数据。POI数据是研究城市发展的重要数据，有助于深入分析城市空间结构和未来发展趋势，国内POI数据主要应用于划分城市功能区，识别城市中心及不同产业分布特征等方面。

近年，我国城市轨道交通得到快速发展。根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通2020年度统计分析报告》到2020年底，我国已有45个城市开通城市轨道交通，总运营线路达到7969.7 km，其中地铁占78.8%。城市轨道交通是城市交通的重要组成部分，研究城市轨道交通站点周边商业的分布特征对未来城市交通规划及产业布局具有重要意义。

目前，国内有很多学者针对轨道交通与城市商业的关系或轨道交通对商业业态的影响进行相关研究。林耿等学者以广州3条地铁线为例探究地铁开发对商业空间的影响，得出地铁建设可加强商业的中心地位，促进沿线商业发展的结论。索超等学者采用百度POI数据，探究沪宁沿线高铁站点周围商业空间的分布特征，得到站点受客流规模及城市空间结构的影响，并将站点分为紧邻核心、轴状、组团、飞抵外延4种类型的结论。杨斌等学者以西安63个地铁站点为例，研究发现周边商务服务和生活服务的数量变化呈显著正相关。陈余山、李梓滨等学者以福州地铁1号线3个站点为例，对近5年其周边服务业进行分析，得到地铁开通引起服务业数量显著增长且规模逐渐扩大， 服务业集聚主要受产业属性及地铁建设影响的结论。周妍等学者以杭州主城区为例，基于百度POI商业设施的分类数据探究其与轨道交通的耦合关系，并分析其内在联系。但绝大部分研究关注开发时间较早、发展相对成熟的轨道交通站点，较少关注近年来轨道交通的发展及站点周边商业的分布。本文依据获取的POI数据，以天津地铁5号线为例，运用核密度分析法、平均最近邻分析法探究地铁站点周边商业分布特征，并用统计产品与服务解决方案（SPSS）统计分析定量评价周边商业布局的影响因素，其研究结果对于天津市产业布局及公共交通发展具有重要意义。

2 研究区概况及研究方法

2.1 研究区域概况

天津市，简称“津”，全市包括16个区，面积11966.45 km2。2020年，天津市常住人口1386.6万人，地区生产总值达到14083.73亿元。截至2020年5月，天津市已开通地铁线路6条，总里程233 km。目前在建地铁7条，预计2021年 — 2025年开通试运行。本文以天津地铁5号线为研究对象。地铁5号线起北辰科技园北站，至李七庄南站，全程35 km，途径天津市6个行政区，共设立28个地铁站点，其中8个车站属于换乘站，如图1所示。天津地铁5号线在2005年首次进入城市总体规划范围内，2012年开始动工，2018年底正式开通（不包括北辰科技园北站和李七庄南站），现已全线开通。

根据彼得·卡尔索尔普提出的以公共交通为导向的发展模式（TOD）理论，公共交通站点的影响范围为步行5～15 min以内的距离，半径范围大约400～800 m。《城市轨道沿线地区规划设计导则》中将轨道交通站点附近范围分为2 类：300 ～500 m距离范围为站点影响的核心区，500 ～800 m距离范围为站点影响区。依据上述理论，本文选取地铁站点周围800 m距离的范围为站点的影响范围。

2.2 研究数据

依据高德地图平台采集的2015和2020年天津市POI数据，基于高德地图的分类，本文选取包括餐饮服务、购物服务、金融服务、生活服务和体育休闲服务5类有关商业的数据，如表1和图2所示。底图数据包括天津地铁线路图及天津市行政区划图。首先选取天津地铁5 号线及地铁站点进行数据导出，其次将POI数据导入地理信息系统（Arcgis）中，对站点800 m影响范围内周边商业数据进行筛选、提取，然后运用缓冲区分析，分别以站点周围200 m 、400 m、600 m和800 m建立缓冲区，探讨其周边商业分布的特征，最后对其进行核密度分析，分类探讨地铁建设前后商业分布的变化。

表1 商业POI数据划分及数量变化 个

2.3 研究方法

（1）核密度分析法。以点要素为基础，以固定半径进行探索，计算点在周围范围的密度，得到一个密度值连续的表面，不同的核密度值表示目标的空间分布特征。

式（1）中，s表示点要素；f（s）表示s的核密度值；n表示在距离h范围内目标s的要素数；h表示搜索半径；k表示空间距离权重；dsi表示POI点i与s间的距离。

（2）平均最近邻分析法。平均最近邻分析主要研究要素的分布特征，分为集聚分布、随机分布和分散分布，通过其最近邻的平均距离与假设随机分布的距离进行比较得出结果。若结果＜1，属于集聚分布；若结果 ＞1，属于分散分布。

（3）标准差椭圆法。标准差椭圆法主要通过对椭圆的长轴、短轴、旋转角和面积4个因素的分析得出地理要素的空间分布格局。长轴表示地理要素的主要发展方向，短轴表示地理要素的次要发展方向，旋转角明确分布的方向趋势，面积确定离散程度。

3 周边商业空间布局特征

3.1 地铁站点周边商业空间布局

基于2015年和2020年天津市商业POI数据，如图3和图4所示，从空间角度来看，5号线张兴庄站、月牙河站、幸福公园站、下瓦房站、西南楼站、体育中心站和凌宾路7个地铁站周围商业布局数量较多。通过计算2020年主要地铁站点周边各类商业的平均最近邻指数，得到各平均最近邻指数小于1，表明地铁站周边商业存在明显的集聚分布特征。对比2015年，其周边商业集聚特征有所提高，结论表明，地铁建设可促进周边商业进一步集聚。

根据图3的核密度分析对比图可知，2020年地铁站点影响范围内商业的核密度值对比2015年显著增加，如餐饮类，其核密度最高值从116.85增加到169.13；生活服务类核密度最高值从41.28增加到77.34。不同商业类型集聚特征有所差异。

从空间分布来看，核密度高值主要位于幸福公园站、下瓦房站和西南楼站。其商业基础较好，地铁建设后，核密度值显著增加。除此之外，地铁建成后，体育中心站也发展为核密度高值，核密度值增长幅度较大，逐步发展成新的商业中心。整体商业分布从地铁建设前的点状聚集到地铁建成后的商业片状集聚，其商业集聚特征更加明显。

3.2 轨道交通修建前后周边商业空间变化

从POI数量来看，餐饮类POI数量从2015年的1057个增长到2020年的2024个，增长数量最多，地铁的修建对餐饮类商业影响最为显著；购物服务类POI数量从80个增加到111个，金融服务类POI数量从354个增加到589个；生活服务类POI数量从1209个增加到1293个；体育休闲类POI数量从257个增加到591 个，地铁站点影响范围内各商业类型POI数量都有所增长。从空间上看（图5），下瓦房地铁站和西南楼地铁站POI数量增长最显著，商业点更加密集，商业布局范围逐步扩大。结果表明地铁的建设有利于商业业态的发展。

对比2015和2020年主要地铁站周边商业标准差椭圆的变化图，如图6所示，前后标准差椭圆发生明显的变化，幸福公园站、下瓦房站和体育中心站变化比较显著。标准差椭圆的长轴表示地理要素的主要发展方向，2020年地铁站周边商业标准差椭圆的长轴趋向地铁线的方向，结论表明，商业的发展方向与地铁线路的方向较为一致。

4 影响商业空间分布的因素

4.1 地铁可达性

运用缓冲区分析，分别以主要地铁站周边200 m、400 m、600 m和800 m建立缓冲区，整理得到0～200 m、200～400 m、400～600 m、600～800 m这4个区间地铁建设前后商业POI数量变化，得到距地铁站点不同距离对商业业态的影响图，如图7所示，部分站点0～200 m区间商业数量增加最为显著，部分站点200～400 m商业数量增加最为显著。对于周边商业基础较好的地铁站点，0～200 m增长数量较多，对于商业基础较弱的地铁站点中间圈层商业数量增长最快，因此，对于不同等级的交通站点，地铁可达性对商业业态的影响也有所差异。

4.2 人口密度

人口也是影响商业分布的重要因素。商业的快速发展离不开人口密度的增长。随着城市交通的快速发展，人口热区往往与交通站点呈正相关性，人口密度随站点等级的不同也存在不同的分布特征。地铁的快速发展提高商业的活跃度，促进人流对商业区的渗透，驱动商业集聚分布。人口密度的增长对商业集聚分布既具有驱动作用也具有限制作用，一方面，人口密度的增长可促进周边商业的集聚，另一方面，当人口增长密度达到临界值时，会对周边商业集聚会产生抑制作用。因此不同等级交通站点，人口密度对商业的集聚作用不同。

4.3 生活基础设施

选取地铁站点影响范围内的公共设施、风景名胜、医疗保健、政府机构和科教文化5类POI数据作为生活基础设施数据。运用皮尔逊相关分析，对商业POI数量变化与各生活基础设施数量变化计算相关性，相关系数检验值小于0.05，则定义两个数量集具有显著相关性。

如表2所示，商业数量变化与公共设施及风景名胜数量变化相关系数分别为0.71和0.7，且相关系数检验值均小于0.05，由此可见，公共设施和风景名胜等生活基础设施的变化与商业数量变化具有显著正相关性。同时，地铁的发展也会带动公共设施、风景名胜、医疗保健、政府机构和科教文化等POI数量的增长，综上所述，生活设施的逐步完善，将带来人口数量的增长，从而促进周边商业的进一步发展。

表2 商业变化与各生活基础设施变化相关性

5 结语

本文基于POI数据，以天津地铁5号线为例，运用核密度分析法、标准差椭圆法探究天津地铁站点周边商业分布特征，并定量评价周边商业分布的影响因素，得出以下结论。

5.1 结论

天津地铁5号线中核密度高值主要位于幸福公园站、下瓦房站和西南楼站，后增加体育中心站。其商业基础较好，地铁建设后，核密度值也显著增加，由此可见地铁建设可促进周边商业进一步集聚。整体商业分布从地铁建设前的点状聚集到地铁建成后的商业片状集聚，其商业集聚特征有所变化。不同商业类型集聚特征存在空间差异。

从POI数量来看，地铁建成前后其影响范围内各商业类型POI数量都有所增长，且餐饮类POI数量增长最多，地铁的快速建设促进各种商业的发展，其中对餐饮类商业影响最为显著。标准差椭圆的变化图表明地铁建成后商业的发展方向与地铁线路的方向较为一致。

地铁可达性、人口密度、生活基础设施等因素都会对地铁周边商业分布产生影响。地铁可达性依据地铁站点等级的不同对商业业态的影响有所差异。人口密度的增加可提高商业活跃度，促进站点周边商业集聚分布，持续增长也会带来负反馈作用。商业数量变化与公共设施和风景名胜数量变化具有显著正相关性，生活设施的完善有利于地铁周边商业的发展。

5.2 不足及展望

由于POI数据具有时效性，POI数据获取受限，因此本文以天津地铁5号线为例，选取2015年和2020年POI数据进行分析研究。天津地铁1号、2号和3号线发展成熟，其地铁的规划建设对商业业态的影响更加显著，未来可持续关注地铁的规划建设，选取更多数据进行不同线路的对比，进一步完善数据，增加结论的完整性。文中人口密度对商业分布的影响只是基于已有结论描述，后续可通过获取百度热力图对地铁站点实时人口流量定量分析，继续探究人口因素对周边商业业态的影响。

2020年天津全市地铁在建里程228 km，市中心同步建设地铁线路7条，对周边商业进一步产生影响。随着地铁的快速发展，其对周边商业业态的影响是持续的，未来应长期关注地铁建设对周边不同产业及土地利用的影响，为未来天津市交通规划提出可行性建议。