基于GIS的咸宁市公交系统可达性评价

黄达锋　汤军

[摘 要] 本文根据现有的文献材料了解了可达性的常用度量方法，收集咸宁市公交系统有关数据，设计数据库、属性表设计、数据更新维护等建立了一个公交数据库。以咸宁市城区公交线网作为研究，研究了公交线密度、非直线系数等四个评价指标，得出了粗略的评价。通过对比几种可达性模型选取潜力模型为参考的计算方法，针对未知量求解引入了最短路径，分析得出咸宁市城市公交系统需要改善。

[关键词] 可达性；咸宁市；公交系统；评价指标

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

[中图分类号] TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）17- 0174- 02

1 研究背景及技术线路

随着中国经济的快速发展，人民生活水平的提高，越来越多的人开始拥有私家车，然而私家车越来越多，导致很多大中型城市出现交通拥堵现象，如北京、广州、上海等地出现拥堵的情况尤为重要，而一个城市交通的发展水平也是评价城市发展状况的重要因素之一[1]。可以看出一个城市想要持续发展，首先要解决的问题就是道路问题也就是交通问题，所以如今，怎样优化和改善一个城市的公共交通的服务能力和水平，已经成为当今城市交通研究的重要课题。本文的主要技术路线是：数据的收集，建立公交数据库，对比模型，提出最新的研究方法，选择最短路径算法对可达性评价，最后对咸宁市公交提出几点优化[2]。研究路线如图1所示。

2 数据获取与预处理

咸宁市主城区有公交线路近20条，公交站点180多个，公交车辆有170多辆，从当地公交车公司调取公交车辆及相应站点信息[3-4]。在地理空间数据云下载咸宁市主城区图。对路线和公交站点矢量化，地理坐标系统采用GCS_WGS_1984，创建Geodatabase。公交空间数据库：包括需求分析和结构设计。需求分析是空间数据库的基础。我们要了解数据库建立的原因。结构设计是关键，会得到一个空间数据模型。其实质是将空间地理的信息用一定的组织模式在数据库系统中加以表达出来。结构设计包括概念设计、数据库逻辑设计以及物理设计。数据录入完成后就是数据的维护与更新了，要适时地对数据进行更新和维护。综上可以设计出一个公交网络数据库。

3 可达性分析

道路上各项比例是道路可达性评价的重要因素，查资料可得：不同的交通工具所占的面积不同。可以看出城市公交的发展可以解决一些显著的问题，比如城市拥堵，还有减少温室气体的排放。但是由于公交车不准点，等车时间长，车的速度不一等，因而很多居民不喜欢坐车外出，本文就是在此基础上对咸宁市主要城区的公交系统做了公共交通可达性研究[5]。

3.1 公交线网指标评价

通过公交线网密度、非直线系数、站点的密度及重复系数的对比，咸宁城区密度网远不够，个人拥有的车辆也不够，整体低于国家标准，如表1。

3.2 基于最短时间的可达性评价

可达性主要评价方法有：距离法、潜力模型法、等值线法、累积机会法、效用法等，本文主要应用了重力模型[6]。时间因素作为考虑的因素，可达性方法如下：

Aij=Wi /Tija（1）

在不考慮目的地和站点的活动范围情况下，Aij值越大说明两个站点之间可达性越高，Wi是站点权重，T是两站点的最短时间。a参数取2，是两站点的影响指数。

可达性一个站点到其他站点的总和时，计算公式为：

任意一条公交线上公交点总和为：

k 道路的可达性值为Lk，k道路上的站点可达性为Aki，n 是公交路线上站点的个数。

考虑到等车遇到的所有因素所以给出下面计算公式：T=票价×法定的年工作数×480/城市居民的人均年收入（min）。咸宁市2015年人均收入达到9 762元。代入公式计算得到T近似为13.7分钟。要求其任意两点的最短花费时间，我们假设：匀速行驶的公车；换乘时的步行距离不考虑；站点m到站点n有o次换乘可以到达的站点集合记为Uk；Tk（m，n）是m到n换乘k的最短时间，记T（m，n）为m到n的最短时间。去换乘最大为2的，则T（m，n）min，T0（m，n），T1（m，n），T2（m，n）。设路总数为L条，每个的发车为tb1，tb2，tb3，…，tbb分钟，定义An（n=1，2，3，…，n）是公交车线路 n 经过的公交站点所有的集合；k为转乘站点、dm 为线路 m 总距离、tm 为总时间、dij为最短距离，则：

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）

由上面三个公式可以得出m、n两点最短距离，求出任意站点间的最短时间和公交线路的最短路径。公交线路存在复杂性，Dijkstra 算法在这里不宜采用，公交站点之间的最短路径采用了一种简单算法来求出。思路主要是知道起点和终点，比较径过各点的线路，搜寻出两点之间的可能路线，比较各路径的优劣，最终确定最佳路径。

4 结 语

本文通过计算可以得出结论：咸宁市的公交系统有待改进，如公交密度有待加强，增加公交车车辆，尽量减少乘客的换乘次数，以及降低线路的非直线系数，在一定程度上可以提高公共交通的运输效率，使居民的出行更加方便。

主要参考文献

[1]吴冀湘.浅议地理信息系统与空间数据库建设[J].信息系统工程，2015（10）：46.

[2]巨伟. 城市交通规划中交通可达性模型及其应用[J].清华大学学报：自然科学版，2009（6）：781-785.

[3]石飞，居阳.公交出行分担率影响因素分析——基于南京主城区的实证研究[J].城市规划，2015，39（2）：76-84.

[4]安实，崔文，王健.基于换乘时间窗的公交区域时刻表优化方法[J].公路与汽运，2015（5）：57-61.

[5]张凡.基于可达性的西安古城区公交线网分层优化研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015.

[6]王国晓，王琳颖，李晨.城市公交线网优化与评价方法探索[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（28）.