重庆风暴手绘——城规设计理论之北京地区交通对城市空间形态的影

文章编号:049420911(2007)1220059203中图分类号:P208　　　　　　文献标识码:B

北京地区交通对城市空间形态的影响研究

侯　敏,朱荣付

(中国地质大学土地科学技术学院,北京100083)

A Study of the Influence of T raff ic in Beijing on U rban Morphology

HOU Min ,ZHU Rong 2fu

摘要:城市交通道路的布局对城市的空间形态具有重大影响,对城市的发展方向也起着重大的引导作用。以到道路交通的通达度

为自变量,城市化状态为应变量,代入多变量逻辑回归模型,计算各交通因子对城市空间形态影响系数,揭示各种交通对城市空间形态影响的大小,为道路规划提供决策参考。

关键词:逻辑回归模型;交通;城市空间扩展

收稿日期:2007210222

作者简介:侯　敏(19542),女,辽宁大连人,副教授,主要研究方向为测绘科学与城市规划。

一、引　言

交通是城市的基本骨架,是城市空间扩展的主要内在适应性因素[1],其对城市空间结构和城市扩展的巨大影响引起国内外众多学者的关注。文献[2]分析了北美地区自19世纪以来四种交通出行方

式下城市形态及城市内部格局的演变。文献[3]总结美国过去几十年公路和轨道交通对土地利用影响的经验,认为由于当地政治、社会、经济等条件的影响,交通建设并不一定有利于城市土地的开发[3,4]。文献[5]研究轨道交通对旧金山湾地区城市化的影响,研究表明站点位置的设置直接影响周边土地的开发,并指出轨道交通对城市化的影响不是自发的,需要政府土地政策的支持。

国内研究主要是从公共交通、轨道交通、高速公路、水运等交通模式的角度描述不同交通模式对于城市空间形态的影响[6～11];此外,文献[12]从道路等级、道路密度及地形特征等三个方面研究道路格局对城市土地利用的影响。文献[1]通过空间分析指出环路是过去几十年北京地区城市化的主要区域,线状交通系统对城市化的过程产生一定的影响。

综合上述研究,发现国内外大多数研究主要通过对现有交通与城市化关系的描述,定性地分析交通与城市空间形态的关系,阐述城市空间形态变化的原因。本文研究北京城市空间扩展的机理,从定量的角度分析不同交通对城市空间形态变化的影响能力,为城市空间形态可控参数的研究提供新的研究方法,为交通规划提供决策参考。

二、研究方法

1.研究区概况

北京市城乡差异较大,鉴于城市空间的完整性、郊区空间扩展方式的雷同性及数据处理和分析工作量的庞大性,我们选择其中最具代表性的三个区域

进行研究,具体是中心城区(北京城市总体规划)、通州区和密云县。研究区在空间上呈现从中央城区、城市边缘区到外围地域的明显圈层变化,体现出大都市区的特征;在经济上具有从城区、城乡过渡区到远郊区县的明显过渡,映射出人类活动由强到弱的梯度变化;在功能上包含了城市核心区、发展新区和生态涵养区,表现出北京城市发展战略。这三个区域能很好地代表北京城市空间形态扩展的状况。

北京市交通网络发达,道路为环状和放射线相结合的布局,主要交通干线由地铁1号线、2号线、5号线和13号线,环路(二～六环),八达岭高速、机场高速、京津塘高速等8条高速,京山、京九、京广等10条铁路干线,101,102,103等11条国道和多条省

道组成。

2.数据制备

本文采用的数据有1995年和2005年两时段SPO T 遥感影像数据,2005年北京交通道路数据(包括环路、地铁站点、高速公路出入口、火车站、国道及省道),北京区县行政区划数据、北京城市总体规划中心城区划数据(2004～2020年)及数字高程模型(DEM )。

由于研究区域内各区的自然条件、交通条件及

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城市发展方式、发展速度的差异,城市扩展的机理不同,我们需要对其分区分析。数据处理主要包括:①统一坐标系;②对1995年和2005年两时段遥感影像数据进行监督分类,获取两时段城市化用地和非城市化用地;③分别计算研究区内到各种交通道路的通达度;④对DEM 进行表面分析获得坡度值;⑤考虑数据的可操作性和细部精确度,将所有数据离散成100m ×100m 大小的格网。

3.方法介绍

多变量逻辑回归模型作为一种离散选择模型,是交通模式选择、区位选择等研究领域的重要方法。本研究的核心采用该模型,对影响城市空间扩展变化的主要因子进行回归计算,获得不同因子对城市空间形态影响的大小。具体数学表达式如下:

p =

exp (α+β1x 1+β2x 2+β3x 3+…+βm x m )1+exp (α+β1x 1+β2x 2+β3x 3+…+βm x m )

(1)

式中,p 表示城市化状况(城市化为1,非城市化为0);x 1,x 2,x 3,…,x m 表示到各种交通的通达度;参

数α为常数,与参数1,β2,β3,…,βm 同为待求的

回归系数。

4.回归过程

将离散化的数据在空间精确配准后进行叠加获得整个格网的完整数据信息(见图1),使得每个格网具有空间状态以及坡度、交通通达性等方面的属性。并采用多变量逻辑模型来拟合和校准每个格网状态变化与一系列属性变量之间的函数关系。一般来说,坡度大于15°的地区不会发生城市化,我们在模拟之前筛选出坡度小于15°的格网数据代入社会科学统计软件包(Statistical Package for the Social Science ,简称SPSS )进行回归分析

,对结果进行自变量的多重共线性诊断、自变量的显著性检验、模型参数的检验及模型的拟合优度检验等校准,得到准确的自变量回归系数,并除以对应区域的最大值,得到交通影响系数。

图1　格网数据

三、结果分析

1.中心城区

中心城区是北京城市的主体,是北京交通最发

达的地区。由分类结果统计北京中心城区城市面积增加占总增加面积的40.3%,是在过去几十年中城市空间扩展最为迅猛的区域。影响中心城空间发展形态的道路主要有环路、高速公路、地铁、铁路、国道及省道等道路因子。通过逻辑回归计算,获得交通因子对中心城城市扩展影响系数,如图2所示。

图2　中心城道路影响系数柱状图

回归计算获得的影响系数在0～1之间分布,数值越大则影响越大。观察图2可以清晰地发现环路的系数为1.0,是影响中心城空间形态最大因子,其次是高速公路、地铁及火车站,其系数分布在0.7左右,它们与环线一起共同推动着城市空间的扩展。国道的影响较小,约为0.22,而省道对中心城区空间形态影响可忽略不计。

在环路的巨大影响下,北京城市空间以原有城区为基础,充分利用原有基础设施资源,呈环状近似均匀地向四周蔓延,形成了北京城市的基础形态。与此同时受地铁1号线、高速公路出入口的影响,北京城市空间形态沿交通干线向外延伸凸起呈指状扩展。在西北方向的八达岭高速、东北的机场高速,东西向的地铁1号线、东南的京津塘高速、南部的京开高速及西南的京石高速等的影响下(国道与高速平行),北京城区空间伸出七个触角,并沿轴向向外延伸。受地铁13号线的影响,北部的回龙观、北苑、天通苑等卫星城镇在过去几年中以惊人的速度增长,现已成为北京最大的生活居住区。火车站主要影响北京西南城的发展,城市建设围绕丰台、北京南站、石景山南站等站点向周边扩展,最终与中央城区连成一片。国道和省道位于中心城的边缘,其对城市扩展影响相对较小,主要促进周边城镇的缓慢增长,随着北京城市的扩展,相信其对未来中心城区的影响将不断增大。

2.通州区

通州区位于北京市东南部,地处永定河、潮白河

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冲积平原,地势平坦,自西北向东南倾斜,坡度最高为6.38°。通州区是北京公路网络最发达的郊区县,其境内干线主要有六环路(通州段2002年通车),京哈、京沈、京津塘高速,京通快速,102和103国道及多条省道。

通过逻辑回归计算,经检校后得到各个变量影响系数,见图3

。

图3　通州区道路影响系数柱状图

由图3观察,影响通州城市空间扩展的道路与

中心城区相同,但其影响大小却有所区别。除了影响系数为0.01的影响能力微乎其微的火车站外,其他五种道路的影响系数相差不大。省道和国道处于第一集团,影响系数分别为1.0和0.98,其次是地铁、环路和高速公路,系数在0.75上下。

与其他区域不同的是该地区交通因子的影响系数之间差别不大,这说明通州地区路网发展比较平衡。由于地处郊区,省道和国道对通州城市空间的扩展影响较大,不仅促进城区周边地区沿道路轴向增长(东北和东南两方向),也促进远离城区的乡镇点状扩展(主要在省道交接地区);地铁八通线的开通加速东南方向的城市化,南北走向的六环则拉动通州城区的东移;虽然通州是北京高速公路数最多的区县,但在众多道路中(除火车站)其对城市扩展的影响却是最小,仅京哈高速促进了城区东北的发展。

3.密云县

密云县位于北京市东北部,为北京市远郊区县之一。呈三面环山、中部低缓、西南开口的簸箕形。境内交通线路较少,主要干线有101国道、2条铁路和多条省道。

将数据代入计算校准得到的变量系数见图4。由图4可见,影响密云城市空间扩展的道路因子按影响能力由高到低的顺序排列,依次是101国道、省道、铁路,其中,影响系数为1.0的国道的影响独占鳌头,相比之下影响系数为0.6的省道和0.5的铁路对密云城市化的影响较小,说明该地区道路发展不平衡,城市空间扩展方式单调

。

图4　密云县道路影响系数柱状图

密云城区扩展主要沿101国道向西南方向延伸。经缓冲区分析,过去10年45.9%的城市空间增长发生在国道1000m 的缓冲区内。密云城区空间扩展的另一特征是沿省道向南北方向扩展,同时受火车站的影响,北部发展快于南部。在上述道路的综合影响下密云城市空间形态逐渐发展成三角形。

四、结　论

通过上述分析,得到如下结论:

1.各种交通是影响北京城市空间形态变化的重要因素。交通通过多种作用机制促进城市形态的发展变化,它直接牵引城市空间扩展方向,决定了城市形态的发展,促使城市区域结构的空间演化和城市规模的扩大。在环路、地铁、高速等道路的影响下北京城市主要按环状和指状两种方式蔓延。

2.不同交通道路对北京城市空间形态变化影响力不同,中心城区主要是受环路、高速、地铁和铁路的影响,而郊区则主要受国道和省道的影响。

随着2008年奥运会的到来,北京将建设更多的交通线路。备受瞩目的北京六环2005年年底已基本全线通车。中心城受此影响将加速环形扩展,城市将继续按照“摊大饼”的形势向外蔓延。通往西苑、天通苑、顺义、亦庄、黄村及丰台的地铁正在建设中,一旦建成将加速周边城镇的发展,郊区的顺义、通州、亦庄和大兴受此影响将加速发展。可以预见未来北京城市空间将呈手掌状,并且指端粗大。此外,建设中的京承、京平高速将交通欠发达的怀柔、密云、平谷和中心城区紧密连接起来,这将大大促进该区域的旅游、娱乐业的发展,进而带动城市空间的扩展。

参考文献:

[1]　何春阳,史培军,等.北京地区城市化过程与机制研究

(下转第65页)

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鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应搜索算法。采用遗传算法,Sunlight 软件可对于任意指定的地块范围按照一定的日照约束条件进行计算处理,通过优化与筛选,得到满足日照约束条件的拟建建筑物的大致体量与形状,使此地块发挥最大的作用,此结果对于辅助规划设计和设计省地型建筑具有较大的实用意义。

五、结束语

建筑物日照分析对于城市规划、房屋建筑、建筑审批、居民选择合适的住房均有重要的意义。日照分析系统可以为城市规划设计、小区规划设计及建筑设计的日照时间、日照面积及建筑阴影、日照区变化的建筑规划设计提供科学准确的依据。同时还可以对旧城改造、居民挡光纠纷提供准确的日照分析。数码城市GIS技术为城市规划设计与管理提供了更加方便、快捷的技术手段,增加了信息量,提高了分析问题和解决问题的能力。数码城市GIS中的日照分析还是一个正在发展的课题,还有许多方面有待我们去深入研究。随着数码城市各种技术的逐步完善和在城市与管理中的应用,相信必将带来城市规划设计与管理的重大变革。

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