基于GIS的哈爾濱市118路公交站點選址優(yōu)化

于夢鴿

(哈爾濱師范大學(xué))

0 引言

自改革開放以來，中國城市的城市化建設(shè)進程的速度不斷地提升，每個城市居民的出行都在城市交通體系中.盡管如今城市地下軌道交通的建設(shè)日趨完善，是大部分的城市居民出行的首選出行方式，但地面交通系統(tǒng)仍然是城市交通系統(tǒng)中的重要組成部分，對改善城市交通以及保護環(huán)境有著不可取代的作用.地面交通中，城市公交是最為普遍的一種交通工具，是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分，它方便快捷、覆蓋范圍大，但受交通情況影響較大.因此，城市公交站點的選址是否合理對城市交通系統(tǒng)的發(fā)展也是一個極其重要的影響因素.

近年來，已經(jīng)有許多學(xué)者對公交站點的選址進行了研究.最早Rodrigo Fernandez對公交站點所具有的各種交通系統(tǒng)的能力和設(shè)計提出了自己的建議，認為公交站點的詳細建模與設(shè)計可以改善公交系統(tǒng)的運行[1].隨后Chien Steven I分析和討論了公交路線路段的各種參數(shù)對最優(yōu)停車位置的影響[2].后來Eom D又收集了公交站點附近發(fā)生的車輛與行人的交通安全事故的數(shù)據(jù)，計算出正確的公交站點位置距離[3].裴玉龍的研究是關(guān)于設(shè)置在沒有交通信號燈的交叉路口附近的公交站點對沒有交通信號燈交叉路口的通行能力所產(chǎn)生的影響，并與公交站點的選址位置進行對比分析，演練出適宜設(shè)置公交站點的推理計算公式[4].另外王行漢利用緩沖區(qū)分析功能對江蘇省淮安市清河區(qū)的城市公交站點選址進行研究，綜合多種影響因素，得出了合理的選址位置[5].而到目前為止中國在城市公交車總站場的選址及布局設(shè)置等領(lǐng)域的研究還比較稀少，公交站點的布局通常采取人工方法，還沒有形成一個較為成熟、系統(tǒng)、科學(xué)的研究理論體系.

因此，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對城市交通系統(tǒng)中公交站點的選址進行研究分析能夠更加直觀的看到人口分布情況以及交通道路情況等信息綜合對分析過程的影響.這種方法不僅獲取信息速度較快，可以迅速的對所需要的數(shù)據(jù)進行處理，同時可以降低決策者的難度、提高選址研究分析的效率與精度，該文以哈爾濱市118路公交為例，對公交線路的公交站點選址進行研究分析，以促進城市公共交通的的合理發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義.

1 研究區(qū)概況

哈爾濱市位于黑龍江省中南部，是黑龍江省省會.全市共有編碼公交線路306條，公交運營線路總長度達到6984 km，黑龍江省哈爾濱市118路公交車全長約為16.4 km，起點為九站公交首末站，終點為軋鋼街，共有公交車站27個，如圖1所示.118路公交運行線路經(jīng)過哈爾濱市多個重點區(qū)域，包括商業(yè)區(qū)、火車站、醫(yī)院、學(xué)校、公園等多種場所.

圖1 118路公交運行線路及公交站點

2 研究方法

空間分析功能是地理信息系統(tǒng)最主要的功能，它是關(guān)于地理空間現(xiàn)象的研究.采用空間分析方法的主要目的是在于提取所需地理信息、傳輸?shù)乩硇畔⒁约昂侠肀憩F(xiàn)地理信息，使所處理的地理信息能夠清晰并直觀的體現(xiàn)出來[6].空間信息的查詢與量算、緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑分析、空間差值等功能構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)空間分析的基本功能，其中該文所采取的主要方法是緩沖區(qū)分析與疊加分析的方法，運用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能對118路公交的運行線路、站點選址進行優(yōu)化.通過對站點選址的優(yōu)化從而達到減少多余公交站點、增加必要公交站點以方便更多乘客為目的，提升118路公交的運行效率以及乘客乘坐公交車的舒適度.

2.1 緩沖區(qū)分析

在地理信息系統(tǒng)中，最重要以及最基本的空間操作功能之一是緩沖區(qū)分析.緩沖區(qū)分析的基本原理是指根據(jù)需求在所要處理的點實體、線實體、或面實體周圍建立緩沖區(qū)域，該緩沖區(qū)域的寬度是根據(jù)用戶所需的實際情況來建立.另外，還可以根據(jù)既定的多個緩沖區(qū)距離生成多個嵌套的緩沖區(qū)多邊形，有利于用戶針對不同的距離采用不用的處理方法.該文所采取的是矢量緩沖區(qū)建立的方法，即以點狀實體為圓心，以緩沖區(qū)距離為半徑繪制圓，形成圓形區(qū)域.

2.2 疊加分析

疊加分析也叫疊合分析，是將兩層或多層地圖要素進行疊加產(chǎn)生一個新的要素圖層的過程，新要素包含原來的兩層或多層要素所包含的屬性.根據(jù)操作方法的不同，疊加分析分為：擦除分析、更新分析、交集取反、空間連接、聯(lián)合分析、識別分析以及相交分析.該文采用的是聯(lián)合分析、相交分析的方法.

2.3 專題圖層

在地理信息系統(tǒng)中，點、線、面都可以作為空間實體體現(xiàn)在同一圖層中也可每個圖層單獨顯示，分圖層顯示不僅能表達各個空間實體的位置及拓撲關(guān)系，也能在后續(xù)的研究分析中根據(jù)空間實體的專題特征形成區(qū)域人口分布等專題地圖.

3 公交站點選址的影響因素研究分析

對公交站點選址進行研究分析時建立緩沖區(qū)的操作過程其實簡單的來看也就是在構(gòu)建空間模型，構(gòu)建空間模型可以把真實存在的事物轉(zhuǎn)化為軟件中抽象的表達，在抽象化的過程中，它去除了次要因素，保留了現(xiàn)實實體中最重要的特征，從而創(chuàng)建出能夠解決地理問題和模擬地理過程的模型[7].對研究區(qū)域的人口密度、公交站點站距、道路情況、交通流量等多方面因素進行綜合研究分析，對公交站點選址進行科學(xué)的規(guī)劃，能夠為未來城市的發(fā)展提供更好的建設(shè)基礎(chǔ).

3.1 人口密度

人口密度的定義為在單位土地面積內(nèi)所包含的居民數(shù)量.在對公交站點的選址進行研究分析時，需要考慮所選研究區(qū)域周邊的居民住宅區(qū)、大中小學(xué)校、醫(yī)院、超市、商場以及公司企業(yè)等對公交站點選址的影響[8].在這些人口密度相對大的區(qū)域范圍內(nèi)適宜設(shè)置公交站點，但同時從城市發(fā)展的角度來看，人口密度大的區(qū)域也不宜設(shè)置過多的公交站點，以免造成交通堵塞等問題的出現(xiàn).相反地，人口密度小的區(qū)域也不應(yīng)該不設(shè)置公交站點，設(shè)置公交站點能夠給該區(qū)域提供便利的交通條件.

3.2 公交站點站距

通常衡量城市規(guī)模的大小以城市常住人口為標準，可將城市劃分為7個類別.由于政治、經(jīng)濟、文化、地理位置等影響因素，每個城市都有自己獨特的發(fā)展特點.因此在對城市公交站點站距進行研究分析時，需按照該城市的城市規(guī)模及發(fā)展空間來進行實際操作.對于地域比較廣闊、城市規(guī)模較大的城市來說，其公交站點的站距間隔可以設(shè)置的相對小一些、公交站點數(shù)多一些.而對于城市規(guī)模較小、人口密度較大的城市來說，其公交站點的站距間隔可以設(shè)置的相對大一些、公交站點數(shù)少一些[9].

3.3 道路情況

道路情況是空間分析中不可缺少的一部分，道路情況主要考慮的是公交站點與道路交叉口的距離.公交站點離道路交叉口越近越方便乘客，但公交站點的選址不合理，如在道路交叉口設(shè)置公交站點，既易對行駛到公交站點附近的其他車輛造成安全威脅，又易發(fā)生交通堵塞等現(xiàn)象.考慮到安全和交通流暢問題，一般要求公交站點距離道路交叉口30～50 m.

3.4 交通流量

道路上公交車輛的流量分布狀況是公交站點選址的依據(jù)之一，公交車在公交站點停靠與啟動會給道路上其他機動車帶來一定的干擾，容易造成交通堵塞等問題.因此，為了不加劇交通堵塞問題，交通流量過大的路段不適宜進行公交站點選址.

3.5 其他因素

在進行結(jié)果分析時，需要認真地考慮實際情況可能會帶來的影響，盡管是依照理論，但最后得到的結(jié)果可能也會存在一定的不足，這時則需根據(jù)實際生活情況重新對研究分析的結(jié)果進行改正與修訂[10].如設(shè)置紅黃綠交通信號燈是為了調(diào)節(jié)交通，確保車輛與行人的安全，提高道路交通效率，但是如果在紅黃綠交通信號燈處設(shè)置公交站點，這種設(shè)置既會對道路上的車輛和行人的安全造成一定的威脅，也會造成交通秩序的混亂，影響道路的正常交通狀況.

4 結(jié)果與分析

該文選取哈爾濱市118路公交為例進行研究分析.把選取的公交線路進行矢量化存入線圖層，則點圖層存放公交運行線路兩側(cè)如學(xué)校、醫(yī)院、商場、景點以及公園廣場等場所，并為其屬性添加字段存入每個場所的名字，通過標注要素表現(xiàn)出來[11]，矢量化操作后如圖2所示.

參照公交站點選址的影響因素，該文對所選數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理.一般以距醫(yī)院300 m、學(xué)校300 m、商業(yè)區(qū)420 m、景點500 m為最佳距離.將醫(yī)院、學(xué)校圖層以300 m為半徑建立緩沖區(qū)如圖3所示.將商業(yè)圖層以400 m為半徑建立緩沖區(qū)如圖4所示.將景點圖層以500 m為半徑建立緩沖區(qū)如圖5所示.

圖3 半徑為300 m的醫(yī)院、學(xué)校緩沖區(qū)

圖5 半徑為500 m的景點緩沖區(qū)

根據(jù)中國1995年頒布的《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》，文件中明確指出市區(qū)中乘客在決定選擇乘坐公交車時，需要500 m內(nèi)能夠找到最近的公交站點選擇乘坐公交車[12].從哈爾濱市的實際簡單的體驗與總結(jié)計算結(jié)果顯示，平均需要步行5 min乘客則可以從出發(fā)點找到最近的公交站點乘坐公交車，并且乘客到達下車的公交站點后，到達最終目的地還需走平均5 min.把成年人的步行速度看做平均4 km/h則乘客到達公交站點時或下車后離開公交站點到達目的地的平均距離接近700 m.那么在設(shè)置緩沖區(qū)半徑時，應(yīng)該以700 m為最大搜索范圍值，同時應(yīng)優(yōu)先搜索《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》中所規(guī)定的500 m以內(nèi)的搜索范圍值進行選址分析.

公交站點覆蓋的服務(wù)面積為300 m，將公交站點圖層以300 m為半徑建立緩沖區(qū)，并將各個圖層所建立的緩沖區(qū)與公交站點圖層疊加，生成多個疊加圖層并用不同顏色表示.

對緩沖區(qū)與疊加分析圖層進行簡單的處理與總結(jié)，公交站點中，其中多數(shù)公交站點的選址較為合理，建議更改的公交站點如圖6、7所示.

圖7 合并公交站點位置

5 結(jié)論與討論

根據(jù)實地考察與結(jié)果分析，哈站北廣場公交站點與哈站公交站點距離不足500 m，經(jīng)過相交分析，兩公交站點的相交范圍能夠同時服務(wù)兩點位置，但考慮到地處哈爾濱火車站，占地面積大、有南北兩個出站口、人口流動性大、人員密集，不認為有合并的必要性.哈站北廣場公交站點與哈一百公交站點距離超過1000 m，建議在其途中醫(yī)院數(shù)量多的位置，哈爾濱公安醫(yī)院、省商業(yè)醫(yī)院和黑龍江三精腎臟病專科醫(yī)院相交處新增加公交站點1.同時哈站公交站點與省實驗中學(xué)公交站點距離也遠大于1000 m，因此建議在其途中學(xué)校數(shù)量繁多、商業(yè)中心繁多和黑龍江省中醫(yī)醫(yī)院相交處新增加公交站點2，從而更方便周邊有需求乘客乘坐公交.

汽輪機廠公交站點與哈慈集團公交站點都毗鄰道路交叉路口，并且其距離僅有150 m，且該道路交叉路口北側(cè)路況較差容易發(fā)生交通擁擠，因此在其服務(wù)范圍相交的位置選擇新公交站點，將兩個公交站點合并為一個公交站點.同時，根據(jù)公交站點選址的影響因素，考慮到安全和交通流暢問題，合并后公交站點距離道路交叉口30～50 m.

該文以地理信息系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，利用ArcGIS軟件中的緩沖區(qū)分析與疊加分析操作功能，對黑龍江省哈爾濱市118路的公交站點選址進行簡單的模型構(gòu)建以及分析與討論，綜合列舉了公交站點選址研究分析人口密度、公交站點站距、道路情況以及其他影響因素對分析結(jié)果產(chǎn)生的影響，并根據(jù)哈爾濱市城市規(guī)模等進行推算，結(jié)合公交站點選址的基本原理和方法，以直觀形象、便于理解的表達形式得出了比較合理的公交站點選址位置，為完善該地區(qū)的城市公交體系提供了參考.在地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行公交站點的選址研究分析具有一定的客觀性、定量性、綜合決策分析的優(yōu)點，這項研究對黑龍江省哈爾濱市其他公交線路的公交站點選址與布局具有一定的參考價值和現(xiàn)實意義.