數(shù)據(jù)分析在快速路規(guī)劃中的應(yīng)用
——以山東淄博市為例

張琪勝

[上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

交通規(guī)劃一般需要進行準(zhǔn)確詳實的交通調(diào)查工作，以把握城市的現(xiàn)狀交通特征及規(guī)律。傳統(tǒng)方法需要進行精確的調(diào)查樣本設(shè)計，經(jīng)過“調(diào)查方案設(shè)計—調(diào)查人員培訓(xùn)—組織交通調(diào)查—基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總處理—數(shù)據(jù)分析”的復(fù)雜流程，時間周期較長，成本較高[1]。隨著移動互聯(lián)大數(shù)據(jù)時代的到來，城市交通數(shù)據(jù)不斷迸發(fā)，大數(shù)據(jù)分析也因其全面性、準(zhǔn)確性、便捷性、實時性、經(jīng)濟性等特點得到交通規(guī)劃領(lǐng)域的關(guān)注。大數(shù)據(jù)分析在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析、出行時空分布、職住分布、交通運行態(tài)勢識別、擁堵溯源等方面得到良好的應(yīng)用，這為城市交通規(guī)劃的前期分析和初步方案形成提供了新的思路和手段[2]。

本文以手機信令數(shù)據(jù)、導(dǎo)航地圖應(yīng)用程序接口爬蟲數(shù)據(jù)為基底，研究大數(shù)據(jù)分析在城市交通規(guī)劃中的應(yīng)用，并以淄博市快速路網(wǎng)規(guī)劃為例，驗證其適應(yīng)性。

1 數(shù)據(jù)分析流程及方法

1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

城市交通大數(shù)據(jù)是指由城市交通運行管理直接產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、城市交通相關(guān)的行業(yè)和領(lǐng)域?qū)氲臄?shù)據(jù)，以及來自公眾互動提供的交通狀況數(shù)據(jù)構(gòu)成的，用傳統(tǒng)技術(shù)難以在合理時間內(nèi)管理、處理和分析的數(shù)據(jù)集[3]。不同類型的數(shù)據(jù)和相同類型但獲取渠道不同的數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)往往不同。手機信令數(shù)據(jù)和導(dǎo)航地圖網(wǎng)站接口數(shù)據(jù)因其廣泛易得的特點適用于對城市交通特征的分析。本文以這兩類數(shù)據(jù)為研究對象簡述其結(jié)構(gòu)特征。

手機信令數(shù)據(jù)一般指CS域信令，具有BSC切換、位置更新、開關(guān)機和位置區(qū)切換等信令[4]。其捕捉數(shù)據(jù)以基站為基礎(chǔ)，用戶手機終端途徑基站覆蓋范圍時則被記錄，按照一定規(guī)則處理后可以得到出行數(shù)據(jù)、駐留數(shù)據(jù)等。以出行數(shù)據(jù)為例，其包含字段見表1。

表1 手機信令出行數(shù)據(jù)字段屬性（聯(lián)通信令）

導(dǎo)航地圖接口數(shù)據(jù)是指百度地圖、高德地圖等向開發(fā)者提供的地圖應(yīng)用編程接口調(diào)用后返回的數(shù)據(jù)。一般包括起訖點間各種交通方式的時間、距離、速度、坐標(biāo)點串、費用等數(shù)據(jù)。以高德Web服務(wù)API駕車路徑規(guī)劃接口為例，返回數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高德地圖駕車路徑規(guī)劃AP I返回數(shù)據(jù)參數(shù)結(jié)構(gòu)

由于各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，一般需設(shè)計不同的獲取手段、分析流程和分析算法。

1.2 數(shù)據(jù)分析流程及算法

手機信令數(shù)據(jù)普遍應(yīng)用于居民出行特征識別中，如時變特征、產(chǎn)生吸引特征、職住分布特征、OD分布特征、通道選擇特征等[5]。手機信令數(shù)據(jù)分析的流程一般需經(jīng)過數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析等步驟，以聯(lián)通手機信令數(shù)據(jù)為例，其分析流程圖如圖2所示。時變、產(chǎn)生吸引、OD分布、通勤分布等特征的分析算法，在運營商提供初步處理后的數(shù)據(jù)時，僅需要按條件從數(shù)據(jù)庫中篩選數(shù)據(jù)即可。

圖2 聯(lián)通手機信令數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)流程

導(dǎo)航地圖接口數(shù)據(jù)則主要應(yīng)用于交通態(tài)勢提取、可達性分析等方面。其分析流程可以概括為構(gòu)造—調(diào)用—存儲三個步驟。具體而言，首先根據(jù)手機信令或其他手段得到的時變特征判別早晚高峰時段，在此時段內(nèi)，基于接口規(guī)則構(gòu)造鏈接地址，調(diào)用地址后得到返回的時空數(shù)據(jù)，然后存儲于數(shù)據(jù)庫中。值得注意的是，為了保證爬取數(shù)據(jù)的時間跨度在合理范圍內(nèi)，需采用多線程爬蟲提高爬取速度（IO密集型程序）。

2 案例分析

淄博市地處山東省“四縱五橫”綜合運輸通道濟青通道和濱臨通道的交匯處，是溝通全省“一群兩心三圈”區(qū)域布局和“三區(qū)”建設(shè)的橋梁紐帶，在新發(fā)展格局中具有重要鏈接作用。目前，淄博主城區(qū)及組群間缺失骨架快速路，城市交通以主干路為主，組群間以干線公路串聯(lián)，過境交通、貨運交通干擾日漸嚴(yán)重，組群間骨干聯(lián)系通道高峰時段擁堵顯著。為分解交通需求層次、縮短城市時間距離、完善內(nèi)外交通銜接、擴大城市輻射力，需要對快速路體系進行規(guī)劃研究。

2.1 出行時間分布

出行時間分布表征不同時段出行量的相對比例。為降低疫情影響，體現(xiàn)出行特征的一般規(guī)律，選取2020年11月份聯(lián)通手機信令數(shù)據(jù)進行分析。通過篩選出行時間屬性判斷淄博市居民出行時間分布，如圖3示。結(jié)果顯示，早高峰時段為7:00—8:30，晚高峰時段為16:00—17:30，高峰小時比例約為10.03%，此外在11:30和13:30出現(xiàn)兩個較小的峰值，為午高峰時刻。

圖3 交通量比例時變圖

2.2 可達性分析

可達性分析反應(yīng)各地至核心點的出行時耗。以淄博市人民政府為核心點，以500 m×500 m網(wǎng)格為尺度，獲取早晚高峰時段的可達性,如圖4所示?？梢钥闯?，高峰時段，張店內(nèi)部至核心點的行駛時間部分大于30 min，外圍組群至核心點的時耗大于30 min，與綜合交通規(guī)劃中提出的相鄰組群30 min通達，五區(qū)一縣1 h覆蓋的目標(biāo)相距較遠(yuǎn)，與主城提質(zhì)增容、交通快速通達的城市工作思路相背，因此需要提升各組群與張店之間的通行時效。

圖4 淄博市高峰時段可達性

2.3 通勤分析

在淄博市域范圍內(nèi)，以手機信令數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)為校驗，分組群研究職住分布情況，如圖5所示。研究結(jié)果顯示，不同組群呈現(xiàn)出不同的職住特征。淄川、周村、桓臺、臨淄這類與張店核心區(qū)相鄰的組群呈現(xiàn)內(nèi)部為主、張店為輔的通勤特征，博山、高青、沂源這類外圍組群則基本是內(nèi)部通勤，與張店聯(lián)系較弱。以桓臺為例，其內(nèi)部通勤比例為79%，至張店通勤比例為19%，其他組群比例為2%。這表明張店周邊組團與張店之間的交通需求較大，但通道時效性相對較差，因此，需要提升張店區(qū)的可達性。

圖5 毗鄰核心區(qū)組群通勤分布

就張店內(nèi)部而言，呈現(xiàn)出“職集中，住分散”的格局。早高峰時段，通勤交通從四面八方匯聚于淄博站、美食街、火炬廣場等商辦集中區(qū)域，交通壓力顯著。交通產(chǎn)生吸引源集中于濟青高速—原山大道—昌國路—淄東鐵路所圍合區(qū)域，主要分布于柳泉路、金晶大道、南京路、世紀(jì)路、中潤大道、聯(lián)通路、新村路沿線。因此，考慮到現(xiàn)狀交通擁堵狀況，主城核心區(qū)域需要形成保護環(huán)，增強關(guān)鍵路段承載力，分離過境交通，優(yōu)化到發(fā)交通，緩解內(nèi)部交通壓力。

2.4 通道分析

根據(jù)職住分布，分析各組群與其他組群的聯(lián)系，研究組群間主要通道，如圖6所示?；概_約有18.6%的居民至張店工作，其主要通道為金晶大道和柳泉路，通道流量約占總體流量的76%；周村約有10.2%的居民至張店工作，其主要通道為張周路、聯(lián)通路、人民路和昌國路，通道流量約占總體流量的84%；淄川約有8.1%的居民至張店工作，其主要通道為柳泉路—張博路，通道流量約占總體流量的79%；臨淄與西側(cè)工業(yè)區(qū)聯(lián)系最為緊密，主要通道為辛化路，工業(yè)區(qū)現(xiàn)狀缺少貫通性干道連接，臨淄與張店區(qū)聯(lián)系主要依靠臨淄大道，通道流量約占總體流量的68%。

圖6 周邊各組群至張店主要通道比例情況

2.5 快速路網(wǎng)規(guī)劃策略

快速路網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的確定需要綜合考慮城市空間布局、用地情況、地形條件等各種因素。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析，淄博市組群交通呈現(xiàn)以張店為中心的放射狀分布，適合構(gòu)建以“環(huán)+射”為主的復(fù)合型快速路系統(tǒng)布局。針對環(huán)射結(jié)構(gòu)，其布局策略包括：構(gòu)建優(yōu)質(zhì)高效的中心城區(qū)快速路保護殼，建立主城區(qū)與組群間的放射快速通道。

（1）構(gòu)建優(yōu)質(zhì)高效的中心城區(qū)快速路保護殼

淄博市各區(qū)縣中，張店區(qū)出行量最大，處于核心地位。因此，非常有必要在城市核心區(qū)域構(gòu)建快速交通環(huán)線，形成核心交通保護殼，分離區(qū)間中長距離過境交通，緩解內(nèi)部交通壓力。張店核心區(qū)交通源主要集中在青銀高速—原山大道—昌國路—淄東鐵路所圍合區(qū)域。因此，可以考慮以原山大道—昌國路—寶山路—魯泰大道作為核心內(nèi)環(huán)。此外，在內(nèi)環(huán)保障核心區(qū)交通的基礎(chǔ)上應(yīng)擴大城區(qū)交通快速環(huán)的規(guī)模，構(gòu)建主城區(qū)層面的交通保護殼，進一步提升中心城區(qū)交通承載力，優(yōu)化城區(qū)交通品質(zhì)，同時可作為核心內(nèi)環(huán)外圍的交通緩沖圈，分離外圍組群間的交通。

（2）建立主城區(qū)與組群間的放射快速通道

根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析：對于張店—臨淄，推薦利用臨淄大道，將其提升，作為射線快速路；對于張店—淄川，應(yīng)優(yōu)先考慮將柳泉路—張博路作為射線快速路；對于張店—桓臺，應(yīng)優(yōu)先考慮將金晶大道作為射線快速路；對于張店—周村，推薦將張周路提升，作為射線快速路。

需要說明的是，以上策略或建議僅依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為理論上的較優(yōu)通道，未來規(guī)劃情況、實際實施可行性則另需論證。

3 結(jié) 語

基于數(shù)據(jù)分析的手段可以有效地輔助城市快速路系統(tǒng)的規(guī)劃。本文基于地圖網(wǎng)站數(shù)據(jù)、手機信令數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)分析城市交通特征、通勤分布、主要通道選擇等方面，為淄博市快速路系統(tǒng)方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐。