基于GIS的城市轨道交通与土地复合利用研究———以南京为例【摘要】在分析南京市轨道交通建设发展背景和特点的基础上,利用ＧＩＳ方法提取南京轨道交通1号线沿线2000ｍ效应场内的居住用地、公共设施用地、工业用地,特别是商业金融业用地信息,并基于廊道效应理论对2002年上述用地进行了综合比较,进而探讨南京市轨道交通建设对城市土地利用空间分异的潜在影响,旨在从空间角度研究轨道交通线路与沿线土地利用的相互关系。【关键词】轨道交通;土地利用;廊道效应;南京市1 引言 面对我国大城市的扩散和都市区的形成,快速交通系统建设是实现有控制发展的有效手段[1],轨道交通的大规模建设必将对城市土地利用产生深刻影响。南京市提出要在2010年建成“十字放射”形的轨道交通骨架,在新街口交汇,向河西新城区贯通,并向东山、仙林和江北三个新市区延伸。到达江宁的轨道交通1号线南延工程将争取在2010年前付诸实施。2010年至2020年,南京将全面推进以轨道交通为骨干的公交优先发展战略,建设形成“井字放射”形轨道交通网。南京轨道交通1号线将形成南京主城区中轴线的快速轨道交通走廊,线路贯穿南京主城区的中心腹地,把城市中心区商业、金融、文化、综合服务等繁华区及对外交通出口等客流集散点连接起来,同时连接南北两个工业区,是南京南北线客流走廊的骨干交通线。 本文以南京市轨道交通建设为例,选取南京轨道交通1号线作为研究对象,旨在从空间角度研究轨道交通1号线沿线土地利用的空间分异情况,以求得更为合理的城市土地利用模式打破传统的功能分区结构,使线路走向与城市发展方向相结合,轨道交通建设与高强度土地开发相结合,以利用发展轨道交通的机遇,引导大城市空间的合理发展。2数据来源与研究方法2.1数据来源 依据建设部城市用地分类标准[2],参考南京市实地调查成果,利用2002年土地利用图、2002年修整的南京市总体规划图、美国Ｌａｎｄｓａｔ7地球资源卫星ＥＴＭ数据(2001年)、2002年江苏省南京市城市建设用地遥感分析数据、南京市社会经济统计数据。选取2002年的土地利用状况是因为其基本代表了轨道交通1号线建设中土地利用变化情况,能较好地体现轨道交通建设与土地复合利用的情况。2.2 研究方法2.2 1 轨道交通的廊道效应 1990年代杰夫等人在对美国俄州大都市空间扩展分析时提出了城市廊道效应的概念[3];宗跃光(1998)把城市廊道分为人工廊道和自然廊道,并指出廊道效应是指交通廊道产生的各种自然、经济、社会综合效应,由此决定了影响交通用地价值的类型和强度;而且廊道效益由中心向外逐步衰减,遵循距离衰减率[4]。周俊、徐建刚(2002)以上海市轨道交通明珠线为例对轨道交通的廊道效应与城市土地利用进行了分析[5]。 Ｆｏｒｍａｎ(2000),宗跃光①等人研究了交通廊道影响区的范围,认为交通廊道周围的因子受影响区是由各种规则型和不规则型区域共同组成的。穿越型(Ａ)、分离型(Ｂ)和偏离型(Ｃ)3种映射关系(见图1),利用映射区与交通廊道的空间关系来研究交通对城市用地斑块的影响,交通廊道用地没有被映射到的部分应该视为与农业用地价值相同[6]。
2.2 2 土地利用信息提取方法 本文利用廊道效应原理,基于缓冲区分析和空间叠置分析提取了南京市轨道交通1号线两侧的土地利用信息。 缓冲区分析是ＧＩＳ空间分析的基本方法,即通过空间中的某一对象影响范围波及到周边一定距离范围内的区域,通过给定的宽度值划出这个影响区域,再统计区域内的一定特征。空间叠置是指两个地图数据库直接的复合关系分析,整个过程表现为对应空间上以一幅地图的多边形为工具对另一幅地图上的多边形实施裁剪工具的地图多边形属性的全部内容。 利用上述数据提取了南京市中心城区2002年的土地利用数据,具体方法如下:利用Ｍａｐｉｎｆｏ的编辑功能,参考南京市轨道交通线网规划图,在解译出的2002年土地利用图上标出轨道交通1号线以及所有轨道交通站点。研究表明:轨道交通站点地区的土地利用情况受到轨道交通线的影响最大[7]。因此以轨道交通站点为圆心,做500ｍ的缓冲圆,可以发现,各个站点的吸引圈基本连成一片,500ｍ以上的吸引圈已连绵成带状。因此以1号线为中心线,分别以500ｍ(相当于步行换乘吸引图)、1000ｍ、1500ｍ、2000ｍ(自行车换乘吸引图)为半径建立缓冲区,通过各缓冲区之间的分割,得出0-500ｍ、500-1000ｍ、1000-1500ｍ、1500-2000ｍ四个具有共同中心、宽度为500ｍ的带形区域。 将以上矢量数据转为Ａｒｃｉｎｆｏ8 3的ｃｏｖｅｒａｇｅ格式,在Ａｒｃｉｎｆｏ8 3环境下利用外挂的空间分析模块(ＳｐａTIAｌＡｎａｌｙｓｔ)的叠加分析(Ｏｖｅｒｌａｙ)功能进行叠置运算,得出各缓冲带内各种土地利用类型的面积,进而求得其在相应缓冲带内的面积比重,通过对各环带数据的对比分析得出研究结论。3南京城市轨道交通建设与土地复合利用3.1 廊道效应影响下的主要功能用地空间分异 在研究轨道交通1号线沿线土地利用的空间分异时,选取居住用地、公共设施用地、工业用地、商业金融业用地等4种主要的城市用地类型进行统计分析,尤其对公共设施用地中的商业金融业用地进行深入分析,原因是以上用地分别代表了城市的居住和产业功能,因此它们可被称为城市的主要“功能用地”[8]。对上海、广州等地的分析表明:轨道交通沿线土地利用的空间分异,轨道交通对城市公共设施用地和居住用地的吸引最明显,并且随着距离增大有逐步衰减的趋势,轨道交通对工业用地有明显的排斥作用[5,7]。按照上述的数据提取路线,得到了轨道交通1号线两侧不同规模的效应场内土地利用空间分异的情况(表1、图2)。
3.1 1 居住用地 就整个轨道交通沿线的土地利用变化情况来说,轨道交通对城市居住用地的吸引最明显,2002年,居住用地表现出明显的廊道效应,从轨道交通线向两侧其用地比例逐渐减少。内圈层的居住用地比重达22 90%,500-1000ｍ、1000-1500ｍ和1500-2000ｍ效应场内居住用地比重分别降为20 08%、19 84%、17 45%。轨道交通1号线经过人口密集的主城区,在规划的远期随着沿线可达性的提高以及公交与轨道交通站口换乘枢纽的完善,轨道交通线可以有效疏解旧城人口。3.1 2 公共设施用地 按照建设部城市用地分类标准,本次提取的公共设施用地包括商业金融业、行政办公用地等,轨道交通1号线对公共设施用地的吸引非常明显,公共设施用地的廊道效应趋势表现最为明显。虽然2000ｍ效应场内居住用地占优势,但其公共设施用地的面积比重也很突出。2002年,在0-500ｍ效应场内,公共设施用地比例占缓冲带总面积的19 31%,与居住用地的比例已经非常接近;在轨道交通沿线2000ｍ的范围内,公共设施用地占缓冲带总面积的12 22%,而相应的居住用地却占到19 97%。可见由于轨道交通1号线经过的地区主要是受中央路和中山路等的影响,已经吸引了大量的居住用地在此聚居;按照廊道效应理论以及国内其他城市的经验,轨道交通线建成后,由于其沿线区位优越,必将刺激公共设施用地的增加。3.1 3 工业用地 与居住用地和公共设施用地的变化趋势相反, 从轨道交通线向外,工业用地面积比重并没有表现出明显的廊道效应。2002年,工业用地面积比重是所有用地中比重最低的,到规划期内,居住用地比例更是大幅度降低。0-500ｍ和500-1000ｍ的靠近轨道交通线的缓冲带内的工业用地比重为5 94%和6 25%。而在1000-1500ｍ效应场内,工业用地所占比例有所上升,占到10 62%。主要是因为北部片区1号线所经过的路线周围分布着金陵石化公司化工厂、南京化纤厂、南京电瓷厂等数家大型企业;而南部小行站点附近也有压缩机厂、高速齿轮厂等企业,因此造成了在此缓冲带内工业用地比例相对偏高;而在大于1500ｍ的缓冲带内这种增加趋势才有所缓和。3.1 4 商业金融业用地 商业金融业是公共设施用地中非常重要的组成部分,轨道交通建设对其影响最为明显。轨道交通沿线可达性较高,人流、物流流量较大,轨道交通沿线的地价一般高于同等地块用地的价格,轨道交通建设对商业金融业的用地吸引力较大,因此商业金融业用地的空间分异情况对于收回线路投资具有非常大的作用[9]。2002年商业金融业用地2000ｍ效应场内其比例占到公共设施用地的39 72%,而且商业金融业用地与前三种功能用地的变化模式均不相同,从轨道交通中心线到2000ｍ效应场圈层内,商业金融业用地的面积比重变化的绝对值并不大。2002年,0-2000ｍ效应场内的比重分别为8 84%、5 67%、2 68%、2 74%,但从图2中可以明显看出,从轨道交通线向外表现出非常明显的廊道效应。3.2 城市主要功能用地廊道效应的模拟 根据缓冲带主要功能用地面积比重的变化特征,对居住用地、公共设施用地、工业用地、商业金融业用地面积比重变化曲线进行了对数模拟,分别求得各曲线的数学表达式与相关指数(Ｒ2值),并对曲线向前(2000ｍ外圈层)预测下一个缓冲带的居住用地变化趋势,模拟结果见表2。
以轨道交通1号线为中心,在2002年居住用地、公共设施用地、商业金融业用地表现出非常明显的廊道效应,其比重随距离增加而逐步递减,尤其是商业金融业用地,对数模拟曲线Ｒ2检验值达到了0 9568,居住用地和公共设施用地亦表现出极高的检验值,其Ｒ2检验值分别达到0 9254和0 9355,但是工业用地空间距离分异变化不大。公共设施用地在轨道交通线建设前后,其空间分异趋势变化异常强烈,不仅是其比重不断增加,而且由中心向外递减的趋势已经很明显,在规划中,轨道交通对公共设施用地尤其是商业金融业用地吸引作用明显,空间分异水平进一步强化。在规划的远期,工业用地已经基本从主城区尤其是轨道交通线周围疏散到外围片区,因此其面积比重变化趋缓,随距轨道交通线向外逐渐递减的距离分异现象已经不明显。3.3 主城中心区等距线分析 主城中心区是主城的核心,各交通片区与中心区的空间距离不同,联系紧密度不同,产生的交通量和选用的交通出行方式亦不同。 以主城新街口、鼓楼、山西路为中心带,分别绘就1、3、5、7、10ｋｍ的中心区等距线后可见,主城中区、玄武湖片区均覆盖在3ｋｍ等距线范围内;西片生活区、樱驼村片区、南片北部与铁北西部有较大比例进入5ｋｍ等距线范围内。这些片区与主城中心空间距离较近,与中心区的联系也较紧密。其他如城东、城南南部、铁北东部、河西工业区及紫金山片区与中心区距离已达7-10ｋｍ。可见,主城河西工业区、城东及铁北东部等几大就业岗位密集片区与中心区距离最远,这些地区的交通可达性和易达性是实现其用地规划的前提和首要条件。轨道交通1号线建成后,加强了铁北片区、城南南部片区和河西工业区与城市中心的联系,缩短了各片区之间的时间距离;同时规划中的轨道交通6号线建成后,就业岗位密集的城东片区通达性也大大提高。上下班高峰期中心片区与外围几个片区间的潮汐式交通将得到有效缓解,老城区与周边地区的联系通道极大畅通(图3)[10]。
4 结语 在轨道交通线正式运营之前,探讨城市轨道交通与沿线土地利用的复合利用,以对交通沿线的土地利用提出前瞻性建议,具有指导性意义。本文以南京市轨道交通1号线建设为例,利用ＧＩＳ手段提取了轨道交通1号线周围2000ｍ缓冲带内的土地利用信息,通过对轨道交通沿线居住用地、公共设施用地、工业用地和商业金融业用地分异情况的定量分析,指出轨道交通建设对周边土地利用的潜在影响,以更好地促进轨道交通建设与周边土地的复合利用,以求得更为合理的城市土地利用模式,使得轨道交通建设与高强度土地开发相结合。但是由于轨道交通线路在建设之中,土地利用空间分异也是受多种因子的综合影响,现实中还有很多不确定性,因此本文的讨论与建议还处于方法探讨层面,还需要大量的实证研究。【注释】①宗跃光,孟伦.“通过障碍估价法”与交通用地估价,2002.【参考文献】[1]潘海啸.快速交通系统对形成可持续发展的都市区的作用研究[Ｊ].城市规划汇刊,2001[4]:43-46.[2]中华人民共和国建设部.城市用地分类与规划建设用地标准[Ｍ].北京:中国计划出版社,1991.2-11.[3]ＥｄｗａｒｄＪ,ＳｈａｕｌＫ,ＨｏｗａｒｄＬ.Ｇａｕｔｈｉｅｒ.ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓＢｅｔｗｅｅｎＳｐｒｅａｄ＿ａｎｄ＿ｂａｃｋｗａｓｈ,ＰｏｐｕｌａｔｉｏｎＴｕｒｎａｒｏｕｎｄａｎｄＣｏｒｒｉｄｏｒＥｆｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅＩｎｔｅｒ＿ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎＰｅｒｉｐｈｅｒｙ:ＡＣａｓｅＳｔｕｄｙ[Ｊ].ＵｒｂａｎＧｅｏｇｒａｐｈｙ,1992,13[6]:503-533.[4]宗跃光.城市景观生态规划中的廊道效应研究———以北京市区为例[Ｊ].生态学报,1999,19[2]:145-150.[5]周俊、徐建刚.轨道交通的廊道效应与城市土地利用分析-以上海市轨道交通明珠线(一期)为例[Ｊ].城市轨道交通研究,2002[1]:77-81.[6]ＦｏｒｍａｎＲ,ＤｅｂｌｉｎｇｅｒＲ.Ｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｏａｄ＿ｅｆｆｅｃｔｚｏｎｅｏｆａＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ(ＵＳＡ)ｓｕｂｕｒｂａｎｈｉｇｈｗａｙ[Ｊ].ＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＢｉｏｌｏｇｙ,2000[14]:36-46.[7]惠英.城市轨道交通站点地区规划与建设研究[Ｊ].城市规划汇刊,2002[2]:30-33.[8]姜鲁光、聂晓红、刘恩峰.基于ＧＩＳ的济南市城市土地利用空间结构分析[Ｊ].经济地理,2003,23(1):70-73.[9]潘海啸、惠英.轨道交通建设与都市发展[Ｊ].城市规划汇刊,1999[2]:12-17.[10]杨涛.城市交通:新世纪的挑战与对策[Ｍ].南京:东南大学出版社.2001.
