基于GIS的校園共享單車租賃點(diǎn)布局評價

張吉祥，袁占良，林孝松，程 植

(1.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶400074；2.河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454003；3.重慶交通大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，重慶400074)

1 引言

近年來，隨著GIS的發(fā)展，越來越多的規(guī)劃部門正在使用GIS技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工規(guī)劃和管理方法。同樣，由于GIS技術(shù)可用于解決規(guī)劃和管理問題，大學(xué)校園公共服務(wù)設(shè)施的布置成為GIS應(yīng)用的一個新方向[1，2]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者正在利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)或輔助工具配置城市公共設(shè)施的位置和空間布局，使整體空間結(jié)構(gòu)公平合理。Samli Asbi等[3]通過空間分析對西蘇拉威西馬穆朱市衛(wèi)生設(shè)施展開分析，并成功獲取公共設(shè)施最佳選址。王雷等[4]以池州市主城區(qū)為例，采用GIS 網(wǎng)絡(luò)分析對公共自行車租賃點(diǎn)的空間布局進(jìn)行評價，分別使用服務(wù)區(qū)分析方法和鄰近設(shè)施分析方法計算公共自行車租賃點(diǎn)的服務(wù)范圍以及模擬居民點(diǎn)和公交站點(diǎn)到達(dá)鄰近租賃點(diǎn)的出行路徑；石鵬飛等[5]利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)集，通過最小阻抗模型和最大覆蓋模型的對比研究，在城市規(guī)劃選址中獲取最短路徑；白俊等[6]利用網(wǎng)絡(luò)分析對校園共享單車停車點(diǎn)選址進(jìn)行綜合評價。為完善選址，提出建設(shè)性優(yōu)化方案，劉亞蕓[7]利用空間分析補(bǔ)充了網(wǎng)絡(luò)分析中選址的局限性，對公共停車場展開研究。盡管已有許多專家學(xué)者對于公共設(shè)施選址布局問題展開了研究，但我國對于共享單車租賃點(diǎn)的選址問題仍處于探索階段，現(xiàn)有的共享單車租賃點(diǎn)選址和布局評價方法多以數(shù)學(xué)模型為主，而應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行空間分析相對較少。

以河南理工大學(xué)為研究區(qū)域，綜合運(yùn)用緩沖區(qū)分析、核密度分析以及網(wǎng)絡(luò)分析中的路徑分析方法，對校園內(nèi)共享單車租賃點(diǎn)布局進(jìn)行評價，為校園共享單車管理提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究數(shù)據(jù)與研究方法

河南理工大學(xué)位于河南省焦作市，校園地形整體比較平坦；學(xué)校占地面積3800 余畝，全日制在校學(xué)生達(dá)36000 人。研究使用道路數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)通過掃描矢量化獲??；校園內(nèi)的共享單車租賃點(diǎn)通過在線地圖(7MA app)結(jié)合實(shí)地考察方式獲取，共計包含45 個租賃點(diǎn)和1295 輛共享單車信息。

緩沖區(qū)是圍繞地理要素一定寬度的區(qū)域。地理要素通常抽象為點(diǎn)、線和面，其主要基于點(diǎn)、線和面進(jìn)行[8～10]。圍繞租賃點(diǎn)要素展開緩沖區(qū)分析可以直觀地看到最佳服務(wù)半徑范圍內(nèi)的建筑物。

核密度熱力圖可用于統(tǒng)計某一區(qū)域內(nèi)現(xiàn)象或事物在某一時間內(nèi)的熱度，并實(shí)現(xiàn)直觀可視化[11]。本文從3 個典型時間段入手，分別是：①學(xué)生集中上課時間；②夜晚學(xué)生歸寢時間；③周末多數(shù)學(xué)生外出時間。通過調(diào)查不同時間段租賃點(diǎn)車輛分布情況，并將統(tǒng)計數(shù)據(jù)利用空間分析中的核密度分析實(shí)現(xiàn)可視化制圖，從而對現(xiàn)有租賃點(diǎn)布局合理性進(jìn)行評價。

網(wǎng)絡(luò)分析是運(yùn)籌學(xué)模型中的一個基本模型，其根本目的是研究、籌劃一項網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運(yùn)行效果最好。本文通過網(wǎng)絡(luò)分析獲取并統(tǒng)計校園建筑物距其最近租賃點(diǎn)距離，從而判斷是否需要規(guī)劃新的共享單車租賃點(diǎn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 租賃點(diǎn)覆蓋范圍緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)分析能夠較為直觀地觀測租賃點(diǎn)最佳服務(wù)范圍內(nèi)的學(xué)校各個區(qū)域。對校園內(nèi)建筑進(jìn)行標(biāo)注，并通過點(diǎn)的緩沖區(qū)分析，建立以租賃點(diǎn)為中心，指定距離為100 m的緩沖區(qū)(圖1)。通過圖1可以看出：學(xué)生公寓附近租賃點(diǎn)基本上能夠完全覆蓋；校園西部的測繪學(xué)院、土木學(xué)院等多個學(xué)院都處于租賃點(diǎn)最佳覆蓋范圍內(nèi)，校園東部的建筑學(xué)院、材料學(xué)院覆蓋效果一般；文科綜合樓、一號教學(xué)樓的部分出口處無法在100 m內(nèi)找到租賃點(diǎn)，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周邊則是缺乏租賃點(diǎn)。

圖1 租點(diǎn)緩沖區(qū)分析

3.2 租賃點(diǎn)車輛核密度分析

對不同租賃點(diǎn)共享單車數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，由于租賃點(diǎn)數(shù)量較多且遍布學(xué)校的各個區(qū)域，在詳細(xì)統(tǒng)計時消耗的人力物力巨大[12，13]，因此通過實(shí)地調(diào)查與軟件線上查詢相結(jié)合的方法統(tǒng)計租賃點(diǎn)的實(shí)時車輛，最后將記錄的數(shù)據(jù)整合到一起，利用空間分析法制作核密度熱力圖。第一次車輛調(diào)查的時間為2021年5月10日17時前后(學(xué)生上課時間)，第二與第三次車輛統(tǒng)計的時間分別為13日22時(學(xué)生歸寢時間)和16日18時(周末時間)。

根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，通過核密度分析的方法實(shí)現(xiàn)不同時刻租賃點(diǎn)車輛密度可視化，分別獲得三個時段共享單車熱力圖(圖2)。

圖2 共享單車熱力圖

根據(jù)分析結(jié)果顯示，不同時段對于不同租賃點(diǎn)共享單車的熱力圖變化較大：①5月10日17時(圖2a)，該時間學(xué)生大部分都有課程，可以看出學(xué)校西部的學(xué)院樓區(qū)域共享單車密度最大，測繪學(xué)院門前車輛數(shù)達(dá)到峰值108 輛，土木學(xué)院車輛數(shù)達(dá)99 輛，學(xué)生公寓車輛數(shù)處于5～37 輛之間；②5月13日22時(圖2b)，校內(nèi)學(xué)生基本已回到學(xué)生公寓，此時共享單車主要集中于各個學(xué)生公寓，如蘭園三號公寓車輛數(shù)達(dá)到89 輛，其余學(xué)生公寓車輛數(shù)處于44～81 輛之間；③5月16日18時(圖2c)，當(dāng)日為周末，從分析中可以看出共享單車從學(xué)校的內(nèi)部區(qū)域流動到學(xué)校邊緣，距離西門較近的租賃點(diǎn)車輛數(shù)達(dá)117 輛，校園內(nèi)其他租賃點(diǎn)車輛處于0～54 輛，整體分布均勻。

3.3 就近租賃點(diǎn)距離網(wǎng)絡(luò)分析

根據(jù)緩沖區(qū)分析，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、一號教學(xué)樓區(qū)域共享單車租賃點(diǎn)覆蓋范圍不佳。測量工具測得實(shí)驗(yàn)樓到最近租賃點(diǎn)的路徑距離為54.6 m，路徑分析所得路徑距離為52.6 m，距離和為107.20 m，大于100 m最優(yōu)租賃距離。根據(jù)路徑分析結(jié)果，初步確定在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周邊規(guī)劃新的租賃點(diǎn)。

一號教學(xué)樓采用同樣的路徑分析來確定是否需要對其周邊規(guī)劃新的租賃點(diǎn)，一號教學(xué)樓周邊有兩個租賃點(diǎn)，分別對兩處點(diǎn)位進(jìn)行路徑分析。測量結(jié)果和路徑分析可得出：從一號教學(xué)樓到一號租賃點(diǎn)的距離為226.70 m，超過了100 m最佳租賃范圍。

通過路徑分析最終獲取不同距離范圍標(biāo)準(zhǔn)下對應(yīng)各建筑樓分布情況統(tǒng)計表(表1)。不難看出，各學(xué)院樓與學(xué)生公寓附近租賃點(diǎn)都位于最佳服務(wù)半徑之內(nèi)；學(xué)苑餐廳與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室附近租賃點(diǎn)距離處于100～150 m之間；一號教學(xué)樓到達(dá)最近的租賃點(diǎn)則大于150 m。

表1 不同距離范圍標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)各學(xué)院樓分布情況統(tǒng)計

4 結(jié)論與建議

利用緩沖區(qū)分析、核密度分析和網(wǎng)絡(luò)分析對校園共享單車租賃點(diǎn)布局進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：①校園內(nèi)36.17%的建筑樓距離小于30 m，95.74%的建筑樓小于100 m，租賃點(diǎn)整體布局情況較為合理；②部分建筑樓最近租賃點(diǎn)未能達(dá)到最佳覆蓋效果，如重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室距離最近租賃點(diǎn)107.20 m，學(xué)苑餐廳為102.96 m，一號教學(xué)樓達(dá)226.70 m；③校園東部附屬幼兒園處租賃點(diǎn)存在利用不高情況；④在學(xué)生集中上課期間，校園內(nèi)車輛分布極為不均。

針對分析所得結(jié)果提出以下建議[14,15]：①在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室門口北側(cè)30 m內(nèi)規(guī)劃新的租賃點(diǎn)，同時在一號教學(xué)樓西北角與學(xué)苑餐廳周邊布置新的租賃點(diǎn)；②撤去附屬幼兒園處租賃點(diǎn)或擴(kuò)大該租賃點(diǎn)的停車區(qū)域范圍。