GIS空間分析方法在公交站點選址中的應用

張菲菲，許劍輝，解新路

（汕頭大學土木工程系，廣東汕頭 515063）

GIS空間分析方法在公交站點選址中的應用

張菲菲，許劍輝，解新路

（汕頭大學土木工程系，廣東汕頭 515063）

根據(jù)交通規(guī)劃中交通流量、道路狀況、人口分布等相關(guān)因素和最佳站距公式確定的站距，通過 GIS的緩沖區(qū)分析、疊加分析及克里金插值等空間分析方法，以形象、易于理解、可視化方式表現(xiàn)出來，從而確定公交線路中公交站點的位置，為交通規(guī)劃提供一種方法。

公交站點；GIS；最佳站距；選址；空間分析

公交站點是城市基礎設施的重要組成部分，合理布局公交站點，對滿足公交車輛?？俊⒊丝统鲂行枨?、財政支出等，具有十分重要的現(xiàn)實意義[1]。而在公交站點布局規(guī)劃時，由于影響因素眾多，目前站點的布局一般都是采用人工的方法來實現(xiàn)。但是由于問題的復雜性，得到的結(jié)果往往不太客觀與合理[2]。

地理信息系統(tǒng)（GIS）具有很強的空間數(shù)據(jù)處理和分析能力，它不僅能處理交通問題的空間和非空間數(shù)據(jù)，而且還提供了許多空間分析手段。因此，GIS成為城市交通規(guī)劃中有力的工具。目前，利用GIS在公交站點選址方面的研究還比較少，有相關(guān)學者做過基于最優(yōu)站點數(shù)公式和GIS的站點選址，但此方法所得站點間距太大，不符合實際情況。以2009年汕頭市的相關(guān)交通數(shù)據(jù)為例，結(jié)合國內(nèi)最佳公交站距公式，利用GIS技術(shù)對其進行處理和分析，提出一種新的公交站點選址方法。

1 研究方法

1.1 影響公交站點選址的相關(guān)因素

影響公交站點選址的相關(guān)因素很多，主要考慮以下四點：

1）兩相鄰站點間的距離。這是制約公交站點選址的最基本條件之一。我國《城市道路規(guī)劃設計規(guī)范》GB50220-1995中建議市區(qū)公共汽車與電車（普通線路）的合理站距為500m～800m[3]。

2）道路兩側(cè)人口分布。公交站點宜設置在人口密度相對較大的地方。但是，同時從公交引導城市發(fā)展（TOD）的角度來說，人口過于密集的地方只需設站以保證現(xiàn)有需求，不宜增設過多；而對于公交線路通過的某些地區(qū)，目前人口較為稀少，但有發(fā)展?jié)摿Γ瑒t宜設置公交站點以給該地區(qū)提供便利的交通條件，吸引人流遷徙。

3）道路狀況。主要考慮交叉口和不同路段寬度、車道數(shù)對設站的影響。站點越靠近交叉口對乘客越方便，但考慮安全和交通流暢，一般應離開交叉口30m～ 50 m[3]。為減少公交車停駛對其他機動車的影響，道路路段寬度大，車道數(shù)多的地點比寬度窄、車道數(shù)少的地點更適宜設置公交站點。

4）交通流量。路段上公交流量的分布狀況是公交站點選址的重要依據(jù)。公交車的停駛會給其他機動車帶來一定的干擾，尤其是在未設置港灣式公交?？空镜穆范危仔纬山煌ㄆ款i，因此，若路段交通狀況原本就比較擁擠，則不宜設置公交停靠站給其“雪上加霜”[4]。

1.2 國內(nèi)最佳公交站距公式

設置公共交通站點的原則為方便乘客和節(jié)省乘客出行時間。國內(nèi)利用乘客步行到站與離站時間、乘車時間之和最短的原理，推得最佳站距公式為[5]：

式中，d為站距/m；v步為乘客步行平均速度/m/s；L乘為乘客平均乘距/m；t站為站點?？繒r間/s。求出最佳公交站距后，在具體設置站點時，還應根據(jù)沿線用地性質(zhì)進行合理布置。

1.3 基于GIS選址的空間分析方法

1）專題圖層。在GIS中，公交系統(tǒng)中的點、線、面都可以作為空間實體，分圖層顯示，不但能表達各空間實體的位置及拓撲關(guān)系，如公交站點和公交線路在路網(wǎng)中的位置，與道路的拓撲關(guān)系，也能夠根據(jù)實體的專題特征生成如區(qū)域人口分布、道路狀況和交通流量等專題圖。

2）緩沖區(qū)分析。緩沖區(qū)分析則是對一組或一類地物按緩沖的距離條件，建立緩沖區(qū)，來識別某一地理實體或空間物體對其周圍地物的影響。在優(yōu)化站點選址時，可以在站點周圍建立緩沖區(qū)，作為選擇下一個站點的距離限制條件。

3）柵格疊加分析。柵格數(shù)據(jù)的疊加分析主要通過柵格之間的各種運算來實現(xiàn)。如對具有相同坐標系的人口分布，道路狀況和交通流量專題圖進行柵格化，再利用柵格數(shù)據(jù)疊加分析，計算得到結(jié)果就是各個因子對公交站點選址的綜合影響圖層。

4）克里金插值?？死锝鸩逯凳墙⒃诎胱儺惡瘮?shù)理論分析基礎上的，是對有限區(qū)域內(nèi)的區(qū)域化變量取值進行無偏最優(yōu)估計的一種方法[6]。克里金方法對于正態(tài)分布的擬合最好，如對于區(qū)域內(nèi)滿足正態(tài)分布的人口樣點數(shù)據(jù)，可以利用克里金插值生成區(qū)域人口密度分布圖。

2 基于GIS的公交站點選址優(yōu)化分析過程

2.1 數(shù)據(jù)來源與入庫

以汕頭市區(qū)金平區(qū)和龍湖區(qū)為例，基本數(shù)據(jù)包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)包括區(qū)界圖、道路圖，街道辦事處圖層。屬性數(shù)據(jù)包括交通流量、道路狀況、人口與土地面積數(shù)據(jù)。其中交通流量數(shù)據(jù)為汕頭市區(qū)2009年線網(wǎng)高峰小時流量數(shù)據(jù)；道路狀況主要是道路寬度；人口與土地面積數(shù)據(jù)以街道辦事處為統(tǒng)計單元。運用ArcGIS建立汕頭市圖形屬性一體化數(shù)據(jù)庫。

2.2 數(shù)據(jù)處理

1）數(shù)據(jù)量化。交通流量小，道路狀況好，城市的一般車速越大，站點應建得越多，量化等級的級別也越高。對采集到的交通流量、道路寬度數(shù)據(jù)進行量化，各量化為6個等級，具體如表1、表2所示。

表1 交通流量及量化

表2 道路狀況及量化

2）柵格化。根據(jù)以上量化指標，對原矢量數(shù)據(jù)進行柵格化，如圖1、圖2所示，柵格化數(shù)據(jù)用于疊加分析。

圖1 交通流量柵格圖

圖2 道路狀況柵格圖

3)人口密度圖層。由各個街道辦事處所對應人口和區(qū)域面積計算對應的人口密度值，采用克里金插值，生成的人口密度表面。一般人口越密集，?？繒r間越大，站點應建得越少；反之人口過于稀少，也不應設置更多站點。與交通流量、道路狀況分類等級對應，將人口密度表面進行柵格重分類，劃分12類，并將前后對稱的兩類各合并成一類，重分類結(jié)果如圖3所示，分類等級如表3。

表3 人口密度及量化

圖3 人口密度重分類圖

3)柵格疊加。將以上得到的交通流量、道路狀況、人口密度的柵格圖，進行疊加，得到這 3個影響因子共同作用的柵格圖（見圖4）。

圖4 柵格疊加圖

2.3 站點選址

現(xiàn)以39路（汕頭大學-陽光海岸住宅小區(qū)）為例，來進行線路的站點選址。依據(jù)公式（1），結(jié)合實際情況，取v步為1m/s，L乘為9 000m，t站為20 s。計算得d最佳為600m。

首先以公交線路的起點汕頭大學為中心，沿前行方向分別以500 m和800 m繪制圓弧，形成環(huán)形緩沖區(qū)，選取緩沖區(qū)內(nèi)量化值最大的點作下一個站點，若緩沖區(qū)內(nèi)出現(xiàn)最大量化值相等的點，那么就取距離上一個點為600 m的點為站點；再以尋找到的站點為新的起點，重復上述步驟，直到公交線路終點，如圖 5為39路公交站點設計總圖。

圖5 39路公交站點設計總圖

由圖5可以觀察得到，利用該方法設計的39路的公交站點個數(shù)為24個，這些站點在道路交叉口附近都有分布，非常方便乘客換乘、過街，而且比較現(xiàn)有的39路，少了6個站點，這樣不僅減少了乘客在站點?？繒r的延誤時間，也減少了公交車輛的營運成本，因為車輛以正常車速行使和停站兩種情況下，二者單位時間的油耗及輪胎的損耗不同，后者較前者大。因此，利用該方法進行公交線路站點選址是比較合理的。

3結(jié)語

本文通過 GIS空間分析方法將交通規(guī)劃中交通流量、道路狀況、人口分布等相關(guān)因素和最佳站距公式確定的站距，以形象、易于理解、可視化方式表現(xiàn)出來，進而對公交站點進行選址，得出比較合理直觀的結(jié)果。這是對GIS技術(shù)在交通規(guī)劃中的應用中的一個探索。

當然，本文還有不足，如對于交通流量、道路狀況、人口分布等因素的相關(guān)關(guān)系，以及它們在站點選址時所占的權(quán)重，并沒有多加考慮。另外，本文只是研究單線路上的站點選址，如何在GIS中利用更加高效的方法對整個交通路網(wǎng)的站點進行選址，還有待進一步的研究。

[1] 王江.城市公交站點間距優(yōu)化方法研究[J].交通世界,2009 (2)：76-78

[2] 謝華.基于優(yōu)化理論和GIS空間分析技術(shù)的公交站點規(guī)劃方法[J].武漢理工大學學報:交通科學與工程版，2004，28(6)：907-910

[3] 周榮沾.城市道路設計[M].北京：人民交通出版社,1999

[4] 倪潁.基于GIS的公交站點選址優(yōu)化方法研究[R].第三屆中國·同舟交通論壇--公共交通與城市發(fā)展學術(shù)研討會，上海，2006.

[5] 蔡軍.最佳公交站距取值范圍的探討[J].城市公共交通，2004 (6)：4

[6] 劉湘南.GIS空間分析原理與方法[M].北京：科學出版社,2008

Application of GIS Spatial Analys is to bus Station Locations Choosing Using

by Zhang Feifei

In this paper,according to the factors associated with traffic flow, road conditions,population distribution and station distance calculated from the formula of the best station distance,the GIS buffer analysis,overly analysis and Kriging interpolation method had been used,and an approach to fix bus station locations in the line had been app lied.This app roach used a very intuitive,intelligible,visualized way to represent the factors in the transportation p lanning.

bus station,GIS,the best station distance,location choosing,spatial analysis （Page:118）

P208

B

1672-4623(2011)01-0118-03

2009-12-01

張菲菲，碩士，研究方向為基于GIS的城市建設與減災工程。