基于ArcGIS 的城市公交可達(dá)性評(píng)價(jià)方法

■鄧興婷

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福州 350004）

城市公共交通是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的社會(huì)公益事業(yè)。 優(yōu)先發(fā)展公共交通是緩解城市交通擁堵、提升人民群眾生活品質(zhì)、構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的戰(zhàn)略選擇[1]。 本文主要通過分析城市公交可達(dá)性評(píng)價(jià)方法，提出提高公交出行分擔(dān)率的思路和對(duì)策，推動(dòng)城市公交可持續(xù)發(fā)展。 眾多研究表明，公交車站所在節(jié)點(diǎn)的人們可借助公交網(wǎng)絡(luò)到達(dá)公交系統(tǒng)覆蓋的任何區(qū)域，但這僅反映了“可以達(dá)到”，人們并不會(huì)因此選擇公交出行。事實(shí)上，由于公交線路的長(zhǎng)度、線路的非直線系數(shù)、運(yùn)行速度、發(fā)車頻率、擁擠程度，甚至換乘次數(shù)等因素，都會(huì)導(dǎo)致不同公交車站可達(dá)性的巨大差異[2]。 因此單純用覆蓋域或者覆蓋率表現(xiàn)城市公交可達(dá)性均存在一定局限性，需要更加系統(tǒng)更加直觀地反映城市各個(gè)區(qū)域的公交可達(dá)性，即本文提出的城市區(qū)域公交可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1 城市區(qū)域公交可達(dá)性評(píng)價(jià)方法

本文選擇莆田市為研究區(qū)域，將中心城區(qū)劃分為55 個(gè)小區(qū)， 不同小區(qū)公交可達(dá)性評(píng)價(jià)按照以下思路進(jìn)行，評(píng)價(jià)方法技術(shù)路線如圖1 所示。 （1）建立城市公交可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系， 由站點(diǎn)覆蓋率指標(biāo)、線網(wǎng)覆蓋域指標(biāo)、服務(wù)水平指標(biāo)構(gòu)成，建立區(qū)域公交可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模型[3]；（2）基于ArcGIS建立莆田市公交數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)包含線路、站點(diǎn)、客流量等各種屬性數(shù)據(jù)；（3）對(duì)莆田市中心城區(qū)進(jìn)行小區(qū)劃分，根據(jù)可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)模型計(jì)算各小區(qū)可達(dá)性值；（4）利用ArcGIS 對(duì)中心城區(qū)不同小區(qū)公交可達(dá)性進(jìn)行可視化分析，并得出結(jié)論。

圖1 城市區(qū)域公交可達(dá)性評(píng)價(jià)方法技術(shù)路線

2 公交可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模型

公交可達(dá)性即乘客從小區(qū)內(nèi)部乘坐公交車到達(dá)目的地的便利程度[4]。 通常影響便利程度的主要因素包括乘客步行距離、候車時(shí)長(zhǎng)、公交車到達(dá)目的地耗時(shí)及最短路徑長(zhǎng)度、乘客換乘次數(shù)以及乘坐舒適度，這里舒適度主要指車內(nèi)擁擠程度。 以上與便利程度相關(guān)的指標(biāo)通常與公交線網(wǎng)的布局、公交站點(diǎn)位置以及發(fā)車頻率、準(zhǔn)點(diǎn)率等息息相關(guān)。

為了系統(tǒng)清晰地表達(dá)中心城區(qū)不同小區(qū)公交可達(dá)性的差異，本文將影響公交可達(dá)性的相關(guān)指標(biāo)系統(tǒng)分為3 大類，分別是站點(diǎn)覆蓋率、線網(wǎng)覆蓋域、服務(wù)水平， 具體的可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1 所示。 其中站點(diǎn)覆蓋域主要反映該小區(qū)公交站點(diǎn)覆蓋程度，體現(xiàn)乘客到達(dá)公交站點(diǎn)的便捷程度，包含公交站點(diǎn)300 m 半徑覆蓋率、公交站點(diǎn)500 m 半徑覆蓋率以及公交站點(diǎn)密度指標(biāo)[5]。 線網(wǎng)覆蓋域反映乘客從該小區(qū)到達(dá)其他小區(qū)可選擇的公交線路以及該線路到達(dá)目的地需要的換乘次數(shù)及路徑長(zhǎng)度，包含公交線網(wǎng)密度、公交線路網(wǎng)比例、公交線路非直線系數(shù)、公交線路重復(fù)系數(shù)指標(biāo)。 服務(wù)水平反映乘客在公交站點(diǎn)的候車時(shí)間、公交車輛擁擠程度以及乘客到達(dá)目的地的準(zhǔn)點(diǎn)率，包含公共交通乘客滿意度、早晚高峰時(shí)段公共交通平均擁擠度、公共交通正點(diǎn)率、公交專用車道設(shè)置比率指標(biāo)[6]。

表1 城市區(qū)域公交可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

為了將各小區(qū)公交可達(dá)性進(jìn)行量化，將一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)根據(jù)其對(duì)可達(dá)性影響程度賦予權(quán)重，同時(shí)用打分法量化可達(dá)性指標(biāo)，將各小區(qū)指標(biāo)的計(jì)算值劃分為5 類， 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)從低到高分別為1～5 分。各小區(qū)公交可達(dá)性計(jì)算模型表達(dá)式如下：

式中：Di為小區(qū)i 公交可達(dá)性量化值，Ti為小區(qū)i 站點(diǎn)覆蓋率指標(biāo)，Ri為小區(qū)i 線網(wǎng)覆蓋域指標(biāo)，Li為小區(qū)i 服務(wù)水平指標(biāo)，Wt、Wr、Wl分別為站點(diǎn)覆蓋率、線網(wǎng)覆蓋域、服務(wù)水平的權(quán)重占比。

3 基于ArcGIS 的公交數(shù)據(jù)庫(kù)搭建

建立公交數(shù)據(jù)庫(kù)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括社會(huì)人口經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、綜合交通數(shù)據(jù)、公交線路數(shù)據(jù)、公交站點(diǎn)數(shù)據(jù)以及公交客流數(shù)據(jù)等。 主要通過部門訪談、跟車調(diào)查、問卷調(diào)查等調(diào)研方式獲取相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[7]。ArcGIS 公交數(shù)據(jù)庫(kù)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，各種數(shù)據(jù)涵蓋的數(shù)據(jù)類型如表2 所示。

表2 ArcGIS 公交數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)類型

4 基于ArcGIS 的公交可達(dá)性評(píng)價(jià)

4.1 莆田公交現(xiàn)狀

（1）線路分布

莆田市中心城區(qū)公交線路沿主要道路干線呈現(xiàn)帶狀多組團(tuán)的空間布局，中心城區(qū)公交覆蓋率較為密集，支路和城市邊緣公交覆蓋率較低。 莆田市公交線路現(xiàn)狀分布見圖2。 公共交通線路網(wǎng)密度是指每km2城市用地面積上有公共交通線路經(jīng)過的道路中心線長(zhǎng)度， 其大小反映居民接近線路的程度。 根據(jù)計(jì)算， 莆田市中心城區(qū)公交線網(wǎng)密度為2.57 km/km2，建成區(qū)公交線網(wǎng)密度為1.97 km/km2。

圖2 莆田市公交線路現(xiàn)狀分布圖

（2）線路長(zhǎng)度

截至2021 年5 月，莆田市公交線路（不含旅游線路和定制線路）總長(zhǎng)2559 km，平均線路長(zhǎng)度23.5 km。其中，莆田市公交線路超過12 km 的線路共89 條，占比82%，超過25 km 的線路共43 條，占比39%。 據(jù)調(diào)查，濟(jì)南市平均線路長(zhǎng)度為16.5 km，福州市平均線路長(zhǎng)度為18.1 km，南昌市平均線路長(zhǎng)度為18.6 km。與這些城市相比較，莆田市的平均線路長(zhǎng)度在這些城市中是最長(zhǎng)的。 從總體上看，莆田公交線路長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，特別是長(zhǎng)線路占比較高，雖然直達(dá)線路有助于吸引客流，但過長(zhǎng)的線路容易增加線路運(yùn)營(yíng)成本，司乘及公交車輛周轉(zhuǎn)率較低。

（3）線路非直線系數(shù)

非直線系數(shù)是指道路起訖點(diǎn)間的實(shí)際交通距離與兩點(diǎn)間空間直線距離之比。 莆田市公交線路平均非直線系數(shù)為1.30。 其中，35 條線路的非直線系數(shù)大于1.4，占公交線路總數(shù)的29%，有6 條線路的非直線系數(shù)超過了2.0。 非直線系數(shù)大說明公交線路繞行嚴(yán)重，會(huì)增加乘客的出行時(shí)間成本。

（4）公交站點(diǎn)覆蓋率

城市公共汽（電）車交通覆蓋率按一定的車站服務(wù)半徑計(jì)算，是指城市公共汽（電）車交通覆蓋面積與城市建成區(qū)面積之比。 GB/T51328-2018《城市綜合交通體系規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》[5]里要求城市公共汽電車的車站服務(wù)區(qū)域，以300 m 半徑計(jì)算，不應(yīng)小于規(guī)劃城市建設(shè)用地面積的50%； 以500 m 半徑計(jì)算，不應(yīng)小于90%。 根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前莆田市中心城區(qū)公交站點(diǎn)500 m 覆蓋率為100%， 公交站點(diǎn)300 m 覆蓋率為60.4%。

4.2 交通小區(qū)劃分

交通小區(qū)是規(guī)劃調(diào)查的基本單元，也是交通需求預(yù)測(cè)的基本單元。 為了區(qū)域公交可達(dá)性分析的需要及更好地利用已有調(diào)查資料、相關(guān)規(guī)劃和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)交通小區(qū)的劃分原則，將莆田市中心城區(qū)劃分為55 個(gè)交通小區(qū)， 作為進(jìn)行公交可達(dá)性分析的基本單元。 莆田市規(guī)劃區(qū)各交通小區(qū)劃分如圖3所示。

圖3 莆田市交通小區(qū)劃分

4.3 基于ArcGIS 的公交可達(dá)性計(jì)算

分別計(jì)算55 個(gè)交通小區(qū)公交站點(diǎn)覆蓋率、公交站點(diǎn)密度、公交線網(wǎng)密度、公交非直線系數(shù)等各二級(jí)指標(biāo)值，得到指標(biāo)計(jì)算值后，根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為各項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)打分， 通過可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表，計(jì)算公交站點(diǎn)覆蓋率、線網(wǎng)覆蓋域、服務(wù)水平權(quán)重值，根據(jù)區(qū)域公交可達(dá)性計(jì)算模型得出各交通小區(qū)公交可達(dá)性量化值如表3 所示。

表3 莆田市各交通小區(qū)公交可達(dá)性量化值一覽表

以ArcGIS 為可視化分析工具， 對(duì)莆田市各區(qū)域公交可達(dá)性進(jìn)行可視化評(píng)價(jià)。 根據(jù)各小區(qū)可達(dá)性量化值對(duì)其設(shè)置不同顏色，更加直觀地展示現(xiàn)狀莆田市不同區(qū)域公交可達(dá)性的差異性，如表4、圖4～5所示。

表4 莆田市各交通小區(qū)公交可達(dá)性量化值一覽表

圖4 公交可達(dá)性量化值可視化過程圖

由圖5 可見，莆田市老城核心區(qū)、涵江區(qū)等人口密集的區(qū)域公共可達(dá)性水平較好，公共交通資源配置較為合理， 公交可達(dá)性水平值為3.34～5.31，約占莆田市中心城區(qū)面積的14.5%。 莆田市東橋、湄洲島北岸、東莊等區(qū)域公交可達(dá)性水平較低，公共交通資源配置相對(duì)匱乏，公交可達(dá)性水平值為0.3～2.34，約占莆田市中心城區(qū)面積的69.3%。莆田市中心城區(qū)公共交通可達(dá)性水平存在整體的不均衡性， 目前主要公共交通資源依舊集中在人口密集的老城核心區(qū)。 隨著新一輪國(guó)土空間規(guī)劃的實(shí)施，跨組團(tuán)聯(lián)系日益緊密， 城市公共交通分擔(dān)率及出行品質(zhì)與居民日益增長(zhǎng)的出行需要還存在一定差距，需根據(jù)各組團(tuán)土地利用規(guī)劃、人口規(guī)模及崗位對(duì)公共交通線路、站點(diǎn)、車輛配置及管理水平進(jìn)行優(yōu)化提升。

圖5 莆田市各交通小區(qū)公交可達(dá)性水平

5 公共交通改善對(duì)策

莆田是典型的帶狀組團(tuán)城市，東西長(zhǎng)20 km，南北長(zhǎng)近40 km。規(guī)劃城區(qū)空間結(jié)構(gòu)為構(gòu)建莆田主城、濱海城區(qū)兩大城區(qū)， 整體上形成以主城為核心、濱海城區(qū)為副中心，多片區(qū)帶狀延展的空間格局[8]。 為提高莆田市中心城區(qū)公交的可達(dá)性和便捷性，提升公共交通服務(wù)水平。 結(jié)合城市空間布局、發(fā)展特征、道路交通條件和公共交通需求，莆田市需構(gòu)建“以軌道交通和快速公交為骨架， 常規(guī)公交干線為主體，支線為補(bǔ)充，郊區(qū)線為外聯(lián)”的多元化公共交通網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行模式涵蓋軌道交通、快速公交、常規(guī)公交、微循環(huán)線、區(qū)間車等方式，積極發(fā)展商務(wù)班車、定制公交、社區(qū)公交、旅游觀光專線等多種形式的特色服務(wù)，提高城市公交的服務(wù)水平、吸引力與承載力，擴(kuò)大公交服務(wù)覆蓋范圍，更好地滿足上班、上學(xué)、旅游、購(gòu)物等多樣化出行需求。 此外，要加強(qiáng)公交與出租車等其他交通方式的主動(dòng)銜接和協(xié)調(diào)發(fā)展，擴(kuò)大公交服務(wù)廣度和深度。 規(guī)劃期內(nèi)力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)以下發(fā)展指標(biāo)：全方式出行公共交通分擔(dān)率達(dá)25%；公交車輛擁有量達(dá)7 標(biāo)臺(tái)/萬(wàn)人；居民單程公交出行最大時(shí)耗不超過50 min；新能源、清潔能源公交車輛比例超過100%；公交線網(wǎng)密度達(dá)3.2 km/km2，其中中心城區(qū)線網(wǎng)密度為3.5～4 km/km2、城市邊緣區(qū)線網(wǎng)密度為2～2.5 km/km2；努力提高公交線網(wǎng)的覆蓋率，力爭(zhēng)遠(yuǎn)期公交站點(diǎn)500 m 覆蓋率達(dá)100%，公交站點(diǎn)300 m覆蓋率達(dá)75%；公共交通乘客滿意度超過95%。

6 結(jié)論

本文綜合分析總結(jié)了影響城市公交可達(dá)性的站點(diǎn)覆蓋率、線網(wǎng)覆蓋域、公交服務(wù)水平3 大類指標(biāo)，建立了區(qū)域公交可達(dá)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。 利用公交可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模型對(duì)中心城區(qū)不同小區(qū)公交可達(dá)性進(jìn)行量化，得出莆田市中心城區(qū)55個(gè)交通小區(qū)公交可達(dá)性量化值， 利用ArcGIS 進(jìn)行可視化分析，從而更加清晰明確不同交通小區(qū)可達(dá)性差異化程度，根據(jù)莆田市國(guó)土空間規(guī)劃中中心城區(qū)土地利用規(guī)劃、人口規(guī)模預(yù)測(cè)及崗位分布等提出了莆田市公交改善對(duì)策及公交發(fā)展指標(biāo)。