基于GIS的咸寧市公交系統(tǒng)可達性評價

黃達鋒　湯軍

[摘 要] 本文根據(jù)現(xiàn)有的文獻材料了解了可達性的常用度量方法，收集咸寧市公交系統(tǒng)有關數(shù)據(jù)，設計數(shù)據(jù)庫、屬性表設計、數(shù)據(jù)更新維護等建立了一個公交數(shù)據(jù)庫。以咸寧市城區(qū)公交線網(wǎng)作為研究，研究了公交線密度、非直線系數(shù)等四個評價指標，得出了粗略的評價。通過對比幾種可達性模型選取潛力模型為參考的計算方法，針對未知量求解引入了最短路徑，分析得出咸寧市城市公交系統(tǒng)需要改善。

[關鍵詞] 可達性；咸寧市；公交系統(tǒng)；評價指標

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 17. 068

[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）17- 0174- 02

1 研究背景及技術(shù)線路

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，越來越多的人開始擁有私家車，然而私家車越來越多，導致很多大中型城市出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象，如北京、廣州、上海等地出現(xiàn)擁堵的情況尤為重要，而一個城市交通的發(fā)展水平也是評價城市發(fā)展狀況的重要因素之一[1]。可以看出一個城市想要持續(xù)發(fā)展，首先要解決的問題就是道路問題也就是交通問題，所以如今，怎樣優(yōu)化和改善一個城市的公共交通的服務能力和水平，已經(jīng)成為當今城市交通研究的重要課題。本文的主要技術(shù)路線是：數(shù)據(jù)的收集，建立公交數(shù)據(jù)庫，對比模型，提出最新的研究方法，選擇最短路徑算法對可達性評價，最后對咸寧市公交提出幾點優(yōu)化[2]。研究路線如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)獲取與預處理

咸寧市主城區(qū)有公交線路近20條，公交站點180多個，公交車輛有170多輛，從當?shù)毓卉嚬菊{(diào)取公交車輛及相應站點信息[3-4]。在地理空間數(shù)據(jù)云下載咸寧市主城區(qū)圖。對路線和公交站點矢量化，地理坐標系統(tǒng)采用GCS_WGS_1984，創(chuàng)建Geodatabase。公交空間數(shù)據(jù)庫：包括需求分析和結(jié)構(gòu)設計。需求分析是空間數(shù)據(jù)庫的基礎。我們要了解數(shù)據(jù)庫建立的原因。結(jié)構(gòu)設計是關鍵，會得到一個空間數(shù)據(jù)模型。其實質(zhì)是將空間地理的信息用一定的組織模式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達出來。結(jié)構(gòu)設計包括概念設計、數(shù)據(jù)庫邏輯設計以及物理設計。數(shù)據(jù)錄入完成后就是數(shù)據(jù)的維護與更新了，要適時地對數(shù)據(jù)進行更新和維護。綜上可以設計出一個公交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫。

3 可達性分析

道路上各項比例是道路可達性評價的重要因素，查資料可得：不同的交通工具所占的面積不同?？梢钥闯龀鞘泄坏陌l(fā)展可以解決一些顯著的問題，比如城市擁堵，還有減少溫室氣體的排放。但是由于公交車不準點，等車時間長，車的速度不一等，因而很多居民不喜歡坐車外出，本文就是在此基礎上對咸寧市主要城區(qū)的公交系統(tǒng)做了公共交通可達性研究[5]。

3.1 公交線網(wǎng)指標評價

通過公交線網(wǎng)密度、非直線系數(shù)、站點的密度及重復系數(shù)的對比，咸寧城區(qū)密度網(wǎng)遠不夠，個人擁有的車輛也不夠，整體低于國家標準，如表1。

3.2 基于最短時間的可達性評價

可達性主要評價方法有：距離法、潛力模型法、等值線法、累積機會法、效用法等，本文主要應用了重力模型[6]。時間因素作為考慮的因素，可達性方法如下：

Aij=Wi /Tija（1）

在不考慮目的地和站點的活動范圍情況下，Aij值越大說明兩個站點之間可達性越高，Wi是站點權(quán)重，T是兩站點的最短時間。a參數(shù)取2，是兩站點的影響指數(shù)。

可達性一個站點到其他站點的總和時，計算公式為：

任意一條公交線上公交點總和為：

k 道路的可達性值為Lk，k道路上的站點可達性為Aki，n 是公交路線上站點的個數(shù)。

考慮到等車遇到的所有因素所以給出下面計算公式：T=票價×法定的年工作數(shù)×480/城市居民的人均年收入（min）。咸寧市2015年人均收入達到9 762元。代入公式計算得到T近似為13.7分鐘。要求其任意兩點的最短花費時間，我們假設：勻速行駛的公車；換乘時的步行距離不考慮；站點m到站點n有o次換乘可以到達的站點集合記為Uk；Tk（m，n）是m到n換乘k的最短時間，記T（m，n）為m到n的最短時間。去換乘最大為2的，則T（m，n）min，T0（m，n），T1（m，n），T2（m，n）。設路總數(shù)為L條，每個的發(fā)車為tb1，tb2，tb3，…，tbb分鐘，定義An（n=1，2，3，…，n）是公交車線路 n 經(jīng)過的公交站點所有的集合；k為轉(zhuǎn)乘站點、dm 為線路 m 總距離、tm 為總時間、dij為最短距離，則：

T0（m，n）=min{tmn+tmdij/dm}（4）

T1（m，n）=min{T0（m，k）+T0（k，n）}+t k∈CJ0（5）

T2（m，n）=min{T1（m，k）+T0（k，n）}+tkCJ1（6）

由上面三個公式可以得出m、n兩點最短距離，求出任意站點間的最短時間和公交線路的最短路徑。公交線路存在復雜性，Dijkstra 算法在這里不宜采用，公交站點之間的最短路徑采用了一種簡單算法來求出。思路主要是知道起點和終點，比較徑過各點的線路，搜尋出兩點之間的可能路線，比較各路徑的優(yōu)劣，最終確定最佳路徑。

4 結(jié) 語

本文通過計算可以得出結(jié)論：咸寧市的公交系統(tǒng)有待改進，如公交密度有待加強，增加公交車車輛，盡量減少乘客的換乘次數(shù)，以及降低線路的非直線系數(shù)，在一定程度上可以提高公共交通的運輸效率，使居民的出行更加方便。

主要參考文獻

[1]吳冀湘.淺議地理信息系統(tǒng)與空間數(shù)據(jù)庫建設[J].信息系統(tǒng)工程，2015（10）：46.

[2]巨偉. 城市交通規(guī)劃中交通可達性模型及其應用[J].清華大學學報：自然科學版，2009（6）：781-785.

[3]石飛，居陽.公交出行分擔率影響因素分析——基于南京主城區(qū)的實證研究[J].城市規(guī)劃，2015，39（2）：76-84.

[4]安實，崔文，王健.基于換乘時間窗的公交區(qū)域時刻表優(yōu)化方法[J].公路與汽運，2015（5）：57-61.

[5]張凡.基于可達性的西安古城區(qū)公交線網(wǎng)分層優(yōu)化研究[D].西安：西安建筑科技大學，2015.

[6]王國曉，王琳穎，李晨.城市公交線網(wǎng)優(yōu)化與評價方法探索[J].城市建設理論研究：電子版，2015，5（28）.