摘要
TOD发展模式赋予城市轨道交通更多功能，从而赋能城市高水平发展，优化空间格局。文章试图在“3D”规划原则的基础上，构建一套评价山地城市轨道交通站点TOD效能的指标体系。以重庆市中心城区为例，通过融合使用传统数据和新数据，采用机器学习算法，从密度、多样性、设计和效益四个维度进行基础评价，再从综合排序分析和综合聚类分析两个方面进行综合评价。结果表明，TOD效能较高的站点集中分布在内环以内，多位于城市核心区的成熟商业中心和商务集聚区附近；因多样性和设计维度的指标对聚类模型的贡献度不高，基于密度和效益两个维度的评价指标，将站点分为三种类型：“高密度—高效益”“中密度—中效益”“低密度—低效益”。未来，研究应获取更广泛的数据资源，纳入更多的评价指标，构建更加完善的评价指标体系。

作   者

李继珍   重庆市规划设计研究院，自然资源部国土空间规划监测评估预警重点实验室，空间规划大数据应用重庆市工程研究中心高级工程师

彭震宇   重庆市规划设计研究院，空间规划大数据应用重庆市工程研究中心助理工程师

王   英   重庆市规划设计研究院，自然资源部国土空间规划监测评估预警重点实验室，空间规划大数据应用重庆市工程研究中心工程师

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研究背景

公共交通导向发展（Transit Oriented Development，TOD）这一设计概念由美国建筑师彼得·卡尔索尔普（Peter Calthorpe）于1993年提出，后在日本、新加坡以及中国香港等地得到很好的运用与推广。TOD发展模式作为城市绿色交通和可持续发展的理想模式，旨在通过协调土地利用与交通发展之间的关系，解决城市交通拥堵、环境污染、城市无序蔓延等问题。轨道交通作为城市公共交通的主动脉，具有经济、环保、高效等优势，是TOD中功能最强的交通方式。轨道交通站点是轨道交通与城市空间融合发展的重要载体，而效能是目标的达成程度，评价站点TOD效能是了解城市轨道交通TOD发展模式建设现状的重要参考和数据支撑。

目前，TOD评价研究主要围绕TOD建设指导原则、“3D”规划原则、“节点—场所”模型等相关理论进行扩展与应用。如罗伯特·塞维罗（Robert Cervero）等学者在密度（Density）、多样性（Diversity）、设计（Design）“3D”规划原则的基础上，增加交通换乘距离（Distance to Transit）和目的地可达性（Destination Accessibility），形成“5D”规划原则。丁孟雄基于“3D”规划原则建立开发强度、多样性和设计的准则层，结合用地、出行、社会、环境等分类选取相关指标构建TOD评价指标体系，对南京地铁迈皋桥站周边区域进行评估。张舒沁从用地、出行、经济、环境及社会五个维度出发，结合北京市的实际情况及指标之间的重复性筛选指标，建立北京市TOD发展成效评价指标体系。为更全面评价里斯本轨道交通站点的TOD效能，韦尔（Vale）将站点地区的城市设计特征（如“宜步行性”指标）整合到“节点—场所”模型中。万琛基于“节点—场所”模型，试图添加“联系”维度，以测度引导要素，利用层次分析法构建评价TOD发展水平指标体系，并以杭州市和上海市的部分区域作为案例区进行实证研究。滕丽等将TOD内涵和“5D”规划原则转化为可计算指标，通过整合“节点—场所—联系”三维模型和耦合度模型，建立评价TOD站域空间效能的评价指标体系，定量地测算广州市地铁TOD站域的空间效能和协调度。尽管学者们在TOD评价方面已取得较为丰富的研究成果，但采用新数据和新技术的研究较少，且研究对象多为平原城市，对山地城市的适用性和推广性不高。

近年来，随着重庆市的战略地位不断提升，作为典型的山地城市，如何在城市快速发展中有效解决交通问题，避免土地资源浪费，已成为重庆市发展面临的主要难题之一。“十四五”期间，重庆市轨道交通线网运营及在建里程将突破1000km，轨道TOD开发正进入全面推进时期。因此，本文试图基于“3D”规划原则，构建评价山地城市轨道交通站点TOD效能的指标体系，以重庆市中心城区为例，通过多源数据和机器学习算法进行实证探讨，更科学、合理地了解轨道交通站点TOD的发展成效，进而充分发挥轨道交通在城市发展中的作用，引导城市空间合理布局，实现城市的可持续发展。

02

研究方法

2.1  评价范围

TOD模式主要以地铁、公交干线等枢纽站点为中心，以400~800 m为半径，打造具有高密度、多功能混合和城市活力的节点，形成高效、集约、舒适、绿色的城市空间。因此，轨道交通站点TOD效能的评价范围通常是以站点400~800m（约5~10分钟步行距离）为半径覆盖区域。但是山地城市地形复杂，简单地以站点为中心，按照指定距离为半径计算缓冲区，所得到的覆盖区域与站点实际服务的区域偏差较大。因此，本文采取最短路径分析、地图导航路线规划等反映实际交通时间的方法，以站点为起点，以15分钟步行可达范围作为评价范围。

2.2  TOD效能评价指标体系

TOD效能的评价，除了关注站点本身TOD规划设计情况外，还需关注TOD模式产生的效益。因此，基于“3D”规划原则，本文从密度、多样性、设计和效益四个维度，构建“3D+E”的山地城市轨道交通站点TOD效能的指标体系，具体指标及含义见表1。

表1  山地城市轨道交通站点TOD效能评价指标体系

Tab.1 Evaluation index system of TOD performance of rail transit stations in mountainous cities

资料来源：笔者自绘

密度指在站点周边进行高密度开发，促进站点地区紧凑发展，提高公共交通使用频次。TOD模式也要求人口高密度，这样才能吸引提供各种服务和设施的商户，促进经济蓬勃发展。本文从服务人口和开发强度两个方面展开，其中服务人口包括居住人口和工作人口。

多样性指轨道交通站点周边的商务办公、商业服务业、居住、休闲、娱乐等各项功能混合布局。一方面，可有效减少居民基于生活服务的出行次数和距离；另一方面，多元化使用场景可提升地区活力和吸引力。借鉴生态学中衡量生物多样性的辛普森指数（Simpson Index），来表征轨道交通站点周边用地类型的多样性。辛普森指数取值为0~1，值越高，表示站点用地类型的多样性越好。基于第三次全国国土调查中的土地利用数据，依据公园与广场用地、商业服务业设施用地、城镇住宅用地、工业用地、物流仓储用地和科教文卫用地这六种主要的用地类型，计算站点的辛普森指数，计算公式如下：

式中，D_s表示某个轨道交通站点周边用地类型的辛普森指数，N_i表示某个站点步行15分钟可达范围内第i类用地的面积，N表示某个站点步行15分钟可达范围内六类用地的面积总和，n取值为6。

设计指通过合理的设计，确保在高密度条件下地区的可达性和良好的环境，用于衡量轨道交通站点对居民使用的友好度。站点的出入口作为联系轨道交通与城市功能空间的必经之路，其设计直接反映站点与城市的联系紧密程度。出入口数量越多，与周边功能衔接越好，站点的服务范围越大，居民的步行体验越好。因此，本文采用出入口数量和站点出入口最小包络凸多边形面积两个指标，分别从数量与质量层面衡量出入口布局是否便民。

效益包括内部效益和外部效益。内部效益指TOD模式有利于提升轨道交通客流量，外部效益指通过推动站点周边及沿线商业发展与土地开发，改善周边物业的可达性和居民出行的便捷性，从而产生外部经济效益，如提升周边房地产价值等。因此，本研究从客流情况和周边房价两方面展开，其中周边房价包括成交均价和成交量两个指标。

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TOD效能评价结果

3.1  研究区域

重庆市是全国最早发展轨道交通的城市之一。近年来，重庆市加快城市轨道交通建设，不断提升轨道的便捷性和可达性，客运量逐渐提高，已成为市民出行的重要方式。2021年，重庆市轨道交通线网日均客运量达300.6万乘次，同比增加71.2万乘次，增幅为31%。

本文以《重庆市城乡总体规划（2007—2020年）》（2011年修订）确定的中心城区216个轨道交通站点为研究对象，具体为轨道交通1、2、3、4、5、6、9、10号线，以及环线（“八线一环”）已运营、正在建设的站点。以216个站点步行15分钟可达范围作为研究范围（图1），评价中心城区轨道交通站点TOD效能。

图1  研究范围示意图

Fig.1  Schematic diagram of study area

资料来源：笔者自绘

3.2  数据采集处理

本文数据来源：一是基于2019年9月百度慧眼设备数据，计算每个轨道交通站点步行15分钟可达范围内的居住人口和工作人口；二是基于2019年重庆市中心城区第三次全国国土调查土地利用数据，计算站点步行15分钟可达范围内城镇建设用地面积，以及公园与广场用地、商业服务业设施用地、城镇住宅用地、工业用地、物流仓储用地和科教文卫用地等主要用地类型的面积；三是基于2020年重庆市中心城区建筑物普查数据，计算每个站点步行15分钟可达范围内的总建筑量；四是运用Python编程，调用高德地图API接口，获取每个站点已开通出入口的POI数据；五是运用Python编程，调用高德德图API接口，获取2019年中心城区公交线路数据；六是基于2019年3月轨道交通站点IC卡刷卡数据，统计每个站点的日均客运量；七是运用Python编程，从链家网站获取2019年重庆市中心城区二手房成交数据，为避免房屋用途不同造成的影响，仅保留房屋用途为普通住宅的数据，在此基础上统计每个站点步行15分钟可达范围内的成交均价和成交量。

3.3  TOD效能基础评价结果

根据构建的评价指标体系，分别从密度、多样性、设计和效益四个维度，对重庆市中心城区轨道交通站点的TOD效能进行基础评价分析。

3.3.1 密度

密度维度从服务人口和开发强度两个方面展开。服务人口包括居住人口和工作人口。重庆市中心城区轨道交通站点步行15分钟可达范围内的居住人口较多地分散在内环以内站点附近；工作人口则集中分布在观音桥、杨家坪、朝天门、沙坪坝、石桥铺等成熟商圈周边及产业园区附近。覆盖居住人口超过平均值的站点数量为90个，占比为42%；覆盖工作人口超过平均值的站点数量为68个，占比为31%。服务人口排名前十的站点均分布在内环以内。覆盖居住人口最多的站点为南坪，其次为七星岗和万寿路；覆盖工作人口最多的站点为观音桥，其次为临江门和较场口。服务人口集聚不足的轨道交通站点仍较多，主要为内环以内沿江区域站点，以及内环以外的大部分站点。部分沿江区域的站点受到大山大水的天然阻隔，基于减少拆迁成本等方面的考虑，设置于桥头或滨江地区，仅有一半区域处于有效覆盖面积内，如黄花园大桥站、大溪沟站等，使得服务人口天然不足。

土地开发强度指建设用地总量占区域面积的比例，本文采用的容积率指标计算公式如下：

式中，FAR表示每个轨道交通站点的容积率，Sc表示基于建筑物普查数据计算的每个站点步行15分钟可达范围内的总建筑量，SL表示基于第三次全国国土调查土地利用数据计算的每个站点步行15分钟可达范围内的城镇建设用地面积。

在站点步行15分钟可达范围内，开发强度整体呈现出“内高外低、南高北低”的态势（图2）。其中，商圈周边的轨道交通站点开发强度较大，如渝中区解放碑商圈周边的朝天门、小什字、临江门和较场口等，南坪商圈附近的工贸、南坪和万寿路，江北区观音桥商圈附近的观音桥等。在216个轨道交通站点中，开发强度高于步行15分钟等时圈范围整体开发强度的共有106个，占比为49%。部分交通枢纽站点由于特定用途，其步行15分钟可达范围的开发强度较低，如江北机场T3航站楼、江北机场T2航站楼及重庆西站等。此外，开发强度较低的站点主要分布在轨道交通线路的末端，如六号线支线（国博线）二期末端的沙河坝和复兴等。

图2  站点步行15分钟可达范围开发强度空间分布图

Fig.2 Spatial distribution map of development intensity within 15 walking minutes distance from the stations

资料来源：笔者自绘

3.3.2 多样性

在216个轨道交通站点中，仅有196个站点被现状土地利用数据覆盖，根据这196个站点的辛普森指数值，采用自然间断点分级法，将站点分为混合度高、混合度较高、混合度中等、混合度较低、混合度低五种类型（图3）。混合度高的站点共有46个，占比为23.47%。如10号线的上湾路站，其周边用地覆盖六大类，且比例分布较为均匀。混合度较高和混合度中等的站点数量分别为57和46个，占比分别为29.08%和23.47%。混合度较低和混合度低的站点数量相对较少，分别为31个和16个，分别占总数的15.82%和8.16%。如5号线的人和站，其周边仅有城镇住宅、科教文卫和商业服务业设施三类用地，且城镇住宅用地的占比高达84.38%，导致周边用地结构单一且分布不均匀。

图3  站点步行15分钟可达范围辛普森指数空间分布图

Fig.3 Spatial distribution map of Simpson index within 15 minutes walking distance from the stations

资料来源：笔者自绘

3.3.3 设计

基于重庆市中心城区2020年现状运营的174个轨道站点的出入口数据，进行设计维度评价。出入口数量（图4a）最多的5个站点为较场口、小什字、环山公园、大坪、三亚湾，均为商业、休闲娱乐功能集中型站点，分别有13、11、10、9、9个出入口；出入口最少的站点为黄花园站，仅有1个出入口。最小包络凸多边形面积（图4b）最大的站点为江北机场T2航站楼，共有8个出入口，面积为12.8hm²，可连通航站楼出发区、到达区及外围商业区。换乘型站点出入口设计优于非换乘型站点，前者平均站点出入口数量为6.7个，后者为3.8个；换乘型站点的最小包络凸多边形面积均值为非换乘型站点的2.9倍。在换乘型站点中，碧津站的出入口数量为2个，其余均为4个以上。

图4  站点出入口数量（a）、出入口最小包络凸多边形面积（b）的空间分布图

Fig.4 Spatial distribution maps of the number of entrance and exits (a) and minimum envelope convex polygon (b)

资料来源：笔者自绘

3.3.4 效益

效益维度主要从客流情况和周边房价两个方面展开。轨道交通站点每日承载的客流量，是体现其重要性、服务能力及直接经济效益方面的重要指标。基于2019年3月轨道交通站点IC卡刷卡数据统计，正在运营的160个站点日均客流量为2.45万人次。从站点日均客流量空间分布来看（图5），客流量较高的站点主要分布在城市核心商圈和商务集聚区，如观音桥、小什字、沙坪坝、南坪等，以及换乘枢纽附近，如红旗河沟、两路口、重庆北站南广场、冉家坝等。由于运营里程短，开通站点少，且经过的区域多为工业园区，离郊区的人口密集区较远，4号线站点的客流量一直较低，如太平冲、黑石子和保税港等。北部郊区的部分站点由于入住人口较少，客流量也较低，如王家庄、曹家湾和黄茅坪等。

图5  站点日均客流量空间分布图

Fig.5 Spatial distribution map of daily average passenger flow of stations

资料来源：笔者自绘

从站点周边的房价来看，站点步行15分钟可达范围内的成交量为12977套，占中心城区总成交量的55.46%，成交均价为每平方米13523元，比中心城区成交均价高2.52%。站点二手房成交量（图6a）和成交均价（图6b）的空间分布显示，南坪、工贸、体育公园站点周边的成交量最多。二手房成交市场较活跃的站点主要集中分布在环线及环线以内区域，多为商业中心、交通枢纽和多轨交汇等区域；环线外的北部重光、西部大学城、南部学堂湾和东部邱家湾等站点的成交量也较多。二手房成交均价较高的站点分散在环线内外区域，总体呈“北高南低”的分布态势，CBD区域的大剧院和江北城站点的成交均价最高。

图6  站点步行15分钟等时圈二手房成交量（a）与成交均价（b）空间分布图

Fig.6  Spatial distribution maps of transaction volume (a) and price of second-hand houses (b) within 15 minutes walking distance from the stations

资料来源：笔者自绘

3.4  TOD效能综合评价结果

3.4.1 综合排序分析

在216个轨道交通站点中，仅160个站点在各维度均有数据覆盖。因此，基于160个站点在基础评价中各项指标，采用主成分分析方法，提取方差贡献率达80%以上的所有主成分，将不同主成分指标的方差贡献率作为权重，根据不同主成分指标的单项得分和权重，计算站点的综合得分，进行综合排序分析。结果显示（图7），综合得分较高的站点主要集中分布在内环以内，多位于城市核心区的成熟商业中心和商务集聚区附近。内环以外区域，除重光、北碚、微电园和江北机场T2航站楼等个别站点的综合得分较高外，其他站点的综合得分均较低。

图7  站点TOD效能评价综合得分空间分布图

Fig.7 Spatial distribution maps of comprehensive score of TOD performance evaluation

资料来源：笔者自绘

表2为综合得分排名前十位和后十位的站点。综合得分较高的10个站点几乎均为成熟商圈周边站点，其中除临江门、工贸和嘉州路外，其余7个站点均为换乘站。综合得分最高的小什字站，作为1号线和6号线的换乘站，出入口数量多达11个，兼顾朝天门商圈、解放碑和洪崖洞景点、长江索道等的人群输送需求。综合得分较低的10个站点均位于内环以外区域。

表2  站点TOD效能评价综合得分排序

Tab.2   Comprehensive score ranking of TOD performance evaluation

资料来源：笔者自绘

3.4.2  综合聚类分析

轨道交通站点TOD发展建设除关注宏观层面站点TOD效能的分析、比较和排序外，更注重全面综合均衡发展。综合排序分析只能反映轨道交通站点TOD效能的高低，无法衡量站点TOD效能在不同维度的具体表现。因此，本文使用K均值聚类算法对站点进行类别划分，进一步探索站点TOD发展的结构性特点及存在的问题。

K均值聚类算法的原理简单，易于理解和方便实现，收敛速度快，是常用的聚类算法之一，其聚类效果的关键在于K值的选择。通过计算轮廓系数指标来评价聚类效果，轮廓系数的取值范围为[-1, 1]，值越大，表示聚类效果越好。以站点在密度、多样性、设计和效益四个维度的10项指标形成聚类数据集，通过计算K值取值为2~10时对应的轮廓系数，发现当K值为3时，轮廓系数最高。因此，将在各维度均有数据覆盖的160个站点分为三种类型。通过计算10项特征指标对聚类中心的贡献度（表3）发现，多样性维度的辛普森指数和设计维度的出入口数量、最小包络凸多边形面积这三项指标的贡献度较少，均小于5%。因此，基于贡献度较高的其他6项指标，绘制不同类型特征分析图，将站点分为三种类型（图8）。具体包括：第一，将服务人口多、开发强度高、客流量多、周边房价较高的站点划分为“高密度—高效益”型，共21个，占比为13.13%，多位于发展成熟的核心区。如商圈周边的小什字、沙坪坝、观音桥、南坪等，交通枢纽红旗河沟路、两路口等，多轨交汇的冉家坝、大龙山等。第二，将服务人口较多、开发强度较高、客流量较多、周边房价较高的站点划分为“中密度—中效益”型，共116个，占比为72.5%，分散分布在环线内外区域。如成熟居住区大石坝、人和、大竹林等，产业园区光电园、微电园等，外围区域发展迅速的中央公园板块的中央公园、鹿山等，照母山板块的重光、湖霞路，西边的大学城和东边茶园等。第三，将服务人口少、开发强度低、客流量少、周边房价较低（或无房价数据覆盖）的站点划分为“低密度—低效益”型，共23个，占比为8.12%，主要分布在外围北部区域。如4号线沿线的唐家沱、太平冲、寸滩等，机场周边的江北机场T2航站楼和江北机场T3航站楼等，悦来板块的悦来、高义口、国博中心等。外围的南部区域仅刘家坝、金家湾及西部的赖家桥为“低密度—低效益”型。

表3  不同特征指标的贡献度

Tab.3  Contribution of different characteristic indicators

资料来源：笔者自绘

04

结论与讨论

本文结合山地城市地域特色，以轨道交通站点步行15分钟可达范围作为评价范围，基于“3D”规划原则，引入效益维度，构建“3D+E”的TOD效能评价指标体系，包含6个一级指标、9个二级指标。以重庆市中心城区为例开展实证探索，针对中心城区216个站点，分别评价其TOD效能在密度、多样性、设计、效益四个维度的具体表现，再利用主成分分析法和K均值聚类算法，对站点进行综合排序分析和综合聚类分析。综合排序分析发现，中心城区成熟商圈和商务区周边的站点TOD效能较高，如小什字、较场口、观音桥等站点，内环外围区域大部分站点的TOD效能较低；综合聚类分析可反映站点在不同维度的表现情况，各站点在多样性和设计维度的差距不明显。因此，将站点分为高密度—高效益、中密度—中效益和低密度—低效益三种类型。

面向国土空间规划背景，建议从以下三个方面提升重庆市中心城区轨道交通站点的TOD效能。第一，针对不同类型的站点，实施差异化TOD开发策略。对于成熟的核心区内站点，TOD效能整体较高，应结合站点自身特征，有针对性地进行“针灸式”优化改造，通过对特定地区的小尺度介入，分地块、小片区、逐步改造和更新；对于外围新发展区内的站点，TOD效能整体较低，多为“低密度—低效益”型站点，要坚持规划先行，远近期结合，优先完善教育、医疗、娱乐等公共服务配套设施的建设，调整建设时序，吸引人口迁移，促进站点地区有序、紧凑发展，增强轨道交通在引导城市空间结构发展中的作用，提高站点在密度、效益等维度的效能。第二，以国土空间总体规划为基础，与TOD相关专项规划充分衔接，根据站点所在区域的规划功能分区，通过轨道交通形成网络或廊道范围内的功能混合，培育分区主导功能，提高站点在多样性维度的效能。第三，坚持以人为本的理念对站点进行合理设计，注重步行区域的友好性和休闲区域的美观性，加强轨道交通与常规公交的衔接，扩大轨道交通的辐射吸引范围，从而提高站点在设计维度的效能。

大数据、人工智能和移动互联网等新一代信息技术的应用，为TOD效能的评价提供新的研究视角。本研究成果可为重庆市轨道交通建设和TOD实施提供技术支撑，为山地城市轨道交通站点TOD效能评价研究提供理论补充。但受到数据收集渠道的限制，本文构建的评价指标体系还存在一定缺陷，评价的维度还不够全面，未来应积极获取更广泛的数据源，纳入交通需求管理和交通环境设计等相关指标，不断优化和完善评价指标体系。