基于POI數(shù)據(jù)與ArcGIS空間分析技術(shù)的城市公交站點現(xiàn)狀容量評價方法

姚光遠

摘 要：基于通過百度地圖API提取的興趣點（POI）數(shù)據(jù)，結(jié)合城市道路網(wǎng)與人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，借助ArcGIS平臺的空間分析能力，提出了一種城市公交站點現(xiàn)狀容量評價的方法。以洛陽市整個中心城區(qū)為案例，通過分析評價，找出了公交站點乘客容量集中的地區(qū)，以此結(jié)果可以指導(dǎo)公共交通線網(wǎng)規(guī)劃、站點規(guī)劃以及幫助優(yōu)化各線路發(fā)車頻率，以實現(xiàn)社會資源的最大化利用。

關(guān)鍵詞：興趣點；公交站點；洛陽市

城市公交站點的優(yōu)化布局有助于提高公共交通的可達性，能夠合理分配公共交通服務(wù)資源，降低車輛的空載率，提升公交服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，使社會資源得到最大化的利用，提高居民的生活水平和幸福感，而公交服務(wù)的便利反過來又會刺激周邊區(qū)域人口的聚集，提高站點服務(wù)范圍內(nèi)的人口容量。傳統(tǒng)的站點規(guī)劃方法根據(jù)人口集聚的區(qū)域與出行的主要流向，采用市級樞紐站、一般樞紐站、一般首末站、一般中途站的分級方法，根據(jù)城市結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，在運營過程中根據(jù)主管判斷進行調(diào)整，很難做到精細化設(shè)計。本文所提出的基于興趣點（POI）數(shù)據(jù)以及現(xiàn)狀路網(wǎng)與人口數(shù)據(jù)的公交站點現(xiàn)狀容量評價方法可以對現(xiàn)狀站點乘客容量進行更加科學(xué)的評價，并識別需求與供給不匹配的區(qū)域，以便于優(yōu)化調(diào)整公交站點布局，具有一定的客觀性和可操作性。

一、相關(guān)研究

在公交站點服務(wù)區(qū)域研究、站點布局評價、布局優(yōu)化方法等方面，許多學(xué)者已經(jīng)積累大量的研究成果，例如李苗裔等人通過提取高德地圖路網(wǎng)數(shù)據(jù)與導(dǎo)航數(shù)據(jù)對全國各大城市的公交站點的服務(wù)范圍及站點周邊建設(shè)用地類型進行了識別；朱鯉通過對上海市現(xiàn)狀各級公交站點的功能與客流流向的梳理，對公交站點進行了評價；劉環(huán)宇等人建立了公交運營費用最優(yōu)模型、乘客出行時間成本最小模型、票價收入最優(yōu)等多個數(shù)學(xué)模型，用于評價公交站點的社會福利最大化程度；孟慶艷等人通過對上海市公交站點分布與人口分布特征討論了城市公交設(shè)施布局與人口空間分布的關(guān)系。

二、評價方法與影響因素選擇

公交站點的現(xiàn)狀容量不僅與居住人口有關(guān)，商業(yè)網(wǎng)點、行政辦公聚集區(qū)域等，作為居民出行的主要吸發(fā)源同樣對站點容量有著較大的影響，同時，區(qū)域的交通便利性也是影響乘客出行的主要因素之一。因此，本文所討論的現(xiàn)在容量評價方法將各類影響因素均進行了量化，通過疊加分析來確定站點服務(wù)范圍現(xiàn)狀乘客的真實容量。

隨著地理信息技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合百度地圖提供的數(shù)據(jù)開放API，利用ArcGIS的空間分析技術(shù)，使大數(shù)據(jù)的獲取與分析變得更加的便捷高效。本文所描述的方法，提取了百度地圖的公交站點，根據(jù)交通出行吸發(fā)源的特征選取了一系列影響因素作為評價指標(biāo)，在對站點服務(wù)范圍進行分區(qū)后，通過把各影響因素的空間分析結(jié)果進行疊加分析，最終對各站點的服務(wù)范圍內(nèi)乘客容量做出了量化的評價結(jié)果。

由于公交站點與人口的空間分布、居民的出行特征、交通起止點分布（OD分布）、道路網(wǎng)可達性等因素相關(guān)性較大，因此提取了百度地圖居住區(qū)、商業(yè)網(wǎng)點、辦公地點等POI信息，整理了統(tǒng)計年鑒中人口統(tǒng)計信息，梳理了城市現(xiàn)狀道路網(wǎng)信息，作為評價的影響因素。

三、服務(wù)能力評價

（一）數(shù)據(jù)的獲取與處理

1.興趣點（POI）數(shù)據(jù)的獲取與處理

目前，百度地圖、高德地圖、騰訊地圖等地圖公司均為開發(fā)者提供了API接入服務(wù)，可以調(diào)取其開放的各類型數(shù)據(jù)。本文借助第三方軟件對百度地圖POI數(shù)據(jù)進行提取，并利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具進行坐標(biāo)糾偏與轉(zhuǎn)換，最終得到包含坐標(biāo)、名稱、位置描述等一系列信息的數(shù)據(jù)集。將公交站點、居住區(qū)、商業(yè)網(wǎng)點、辦公地點分別導(dǎo)入ArcGIS軟件中，將坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為西安80投影坐標(biāo)系。

2.城市行政區(qū)及路網(wǎng)數(shù)據(jù)的獲取與處理

本文所用行政區(qū)劃采用市民政局提供的行政區(qū)劃界限，洛陽市中心城區(qū)分為7個行政區(qū)，將行政區(qū)范圍導(dǎo)入ArcGIS軟件中并轉(zhuǎn)換為西安80坐標(biāo)系。

城市路網(wǎng)數(shù)據(jù)的獲取，是將控規(guī)全覆蓋路網(wǎng)進行拼合作為基礎(chǔ)，疊加最新衛(wèi)星影像圖，并結(jié)合現(xiàn)場實地勘探的方法，提取出現(xiàn)狀道路信息，并將中線層導(dǎo)入ArcGIS中并轉(zhuǎn)化為西安80坐標(biāo)系。

3.人口數(shù)據(jù)的獲取與處理

通過查閱最新的統(tǒng)計年鑒，提取其中各行政區(qū)的人口數(shù)據(jù)，在ArcGIS中利用屬性表的編輯功能，將人口數(shù)據(jù)添加至行政區(qū)圖層中對應(yīng)的行政區(qū)。

（二）評價模型的建立

1.公交站點服務(wù)分區(qū)的建立

公交站點服務(wù)分區(qū)的劃分主要從可達性與易達性兩方面進行區(qū)劃?？蛇_性即公交站點步行可達的范圍，本次研究根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》將站點周邊800米范圍內(nèi)劃為可達區(qū)域，利用分析工具中的“緩沖區(qū)”工具劃分出公交站點的可達范圍。易達性即在可達范圍內(nèi)，乘客會就近選擇更加易達的站點乘車，根據(jù)分析工具的特性，選擇泰森多邊形工具生成站點的易達范圍。利用空間處理工具將兩個范圍進行相交處理，最終得到公交站點服務(wù)分區(qū)。

2.單因子評價

交通吸發(fā)點評價方法主要是對幾類POI數(shù)據(jù)分別計算其在各服務(wù)范圍內(nèi)的分布情況進行統(tǒng)計。利用空間連接工具，統(tǒng)計出各服務(wù)范圍內(nèi)各類POI的數(shù)量，并通過分級作為幾類影響因素的評價結(jié)果。

交通通行能力評價方法是將現(xiàn)狀道路網(wǎng)數(shù)據(jù)與服務(wù)分區(qū)進行相交處理，并利用屬性表的計算幾何功能與字段計算功能，計算出各服務(wù)區(qū)域內(nèi)的道路網(wǎng)密度，并將其進行分級作為評價結(jié)果。

站點服務(wù)人口數(shù)量的評價方法是利用空間連接工具將各區(qū)的人口數(shù)據(jù)分解到各服務(wù)范圍分區(qū)內(nèi)，利用字段計算功能，計算出各服務(wù)分區(qū)內(nèi)人口容量，并將其分級作為服務(wù)人口數(shù)量評價結(jié)果。

3.評價結(jié)果疊加分析

在對各個單因子評價結(jié)果進行疊加計算之前，為消除評價指標(biāo)的量綱并消除數(shù)量級差別過大對結(jié)果產(chǎn)生的影響，采用歸一化公式■ 對評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進行歸一化處理。歸一化后的評價結(jié)果通過疊加分析工具，進行疊加，最終得到站點現(xiàn)狀容量的評價結(jié)果。

（三）站點現(xiàn)狀容量評價結(jié)果討論

根據(jù)圖二中疊加分析結(jié)果來看，洛陽市公交站點在中州路與九都路沿線、澗西區(qū)、洛南城區(qū)東南部附近現(xiàn)狀容量較大，與現(xiàn)實情況基本吻合。然而澗西區(qū)西部谷水區(qū)域與西環(huán)路區(qū)域，存在容量較大而現(xiàn)狀此區(qū)域為生態(tài)廊道以及城市外環(huán)路。分析其原因是人口數(shù)據(jù)是基于行政區(qū)進行統(tǒng)計的，當(dāng)本案例進行人口指標(biāo)分解時采用了單位密度法進行分解，而此區(qū)域現(xiàn)狀公交站點少，各站點服務(wù)范圍較大，甚至存在未覆蓋的情況，因此出現(xiàn)評價結(jié)果與現(xiàn)實不符的情況。改善此現(xiàn)象，可以通過收集更加細化的人口分布數(shù)據(jù)來消除此現(xiàn)象對評價結(jié)果產(chǎn)生的影響。

四、結(jié)語

本文提出了一種評價現(xiàn)狀城市公共交通站點服務(wù)容量的方法，此方法的評價結(jié)果可以更好地指導(dǎo)公交站點的優(yōu)化布局，并且可用于合理分配不同公交線路的發(fā)車頻率，也對公共交通線路選址有一定的指導(dǎo)作用。然而，由于POI數(shù)據(jù)的特性，該方法的評價結(jié)果的準(zhǔn)確度不盡理想，需獲取更加準(zhǔn)確詳實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以得到更優(yōu)的結(jié)果。

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作者單位：

洛陽市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司交通規(guī)劃研究中心