乌鲁木齐市交通设施空间布局及优化对策研究

阿也提古丽·斯迪克 张凤娇 王凯江 计克勤 王晓旋

摘 要：文章利用交通设施的POI数据，以乌鲁木齐市为研究区域，选取地铁站、公交站和停车场作为研究对象，采用文献查阅法、标准差椭圆法、核密度分析法，结合GIS空间分析功能，对乌鲁木齐市现有交通设施空间布局特征进行研究。研究结果表明：乌鲁木齐市公交站点的总体空间分布呈现出“一核向多核”发展的趋势。从高核密度值分布的区域来看，区域中心核密度最高，并由中心逐渐向外发散；地铁站呈现出“带状”集聚分布，其中1号线区域核密度值最高，并由此向外发散，距离1号线区域越远核密度越低；停车场呈现出“核心—外围”核密度从低到高的圈层式结构，区域中心核密度最高，并由内向外逐级递减。

关键词：交通设施；空间布局；标准差椭圆分析；核密度分析；乌鲁木齐市

中图分类号：F252；U121文献标志码：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.12.020

Abstract： The paper uses the POI data of transportation facilities， takes Urumqi City as the research area， selects subway stations， bus stations and parking lots as the research objects， uses the literature reference method， standard deviation elliptical method， nuclear density analysis method， and combines the GIS spatial analysis function to study spatial layout characteristics of existing transportation facilities in Urumqi City. The research results indicate that the overall spatial distribution of bus stops in Urumqi shows a trend of "one core to multiple cores" development. From the distribution of high nuclear density values in the region， the center of the region has the highest nuclear density， gradually diverging outward from the center. The subway station presents a "strip" clustering distribution， with the highest nucar density value in the area of Line 1， which diverges outward. The farther a subway station is from the area of Line 1， the lower the nuclear density is; The parking lot presents a circular structure with a "core periphery" density ranging from low to high， with the highest core density in the center of the area gradually decreasing from the inside out.

Key words： transportation facilities; space layout; standard deviation ellipse analysis; nuclear density analysis; Urumqi City

0    引    言

自改革开放以来，我国社会经济迅速发展，工业化和城市化进程快速推进，然而伴随着城市的快速扩张，城市交通问题也随之出现，出行供需不平衡、交通拥堵、交通安全和环境污染等问题日益凸显[1]。城市交通设施空间布局优化是城市规划发展的重要组成部分，合理的交通设施空间布局对于缓解交通问题和促进城市发展具有重要意义[2]。但城市原有的交通设施空间布局已经不能应对当下交通问题以及满足未来城市规划发展的需要，因此研究城市交通设施空间布局的时空演变、挖掘其中存在的问题、优化空间布局具有重要的现实意义。

乌鲁木齐市是新疆维吾尔自治区的政治、经济、文化和交通中心，也是第二亚欧大陆桥经济带上重要的节点城市。近年来，随着人口的增长、社会经济的发展和居民生活水平的提高，乌鲁木齐的交通问题越来越突出。首先，李静通过研究乌鲁木齐市交通运行和拥堵指数指出乌鲁木齐城市主干道道路堵塞问题依旧十分严重，交通道路网的密度亟待提高[3]。然后，刘强等通过研究乌鲁木齐市道路和公共交通系统提出乌鲁木齐城市公共交通运行未成体系，公共交通运行体系需要优化完善[4]。这些研究都表明乌鲁木齐市现有的交通设施及其布局并不足以应对当前的交通问题。截至2021年年末，全市民用车辆保有量为138.98万辆（同比增长10万辆），全市拥有公交营运线路237条（数量与上一年保持一致），城市公交车辆为4 523台（同比增长65台）。每万人仅对标11台公交车辆，上年度为16台（同比下降5台）。乌鲁木齐日益增长的人口和车辆数量给城市交通系统造成了极大的压力。此外，由于冬季天气影响出现的道路结冰、路面湿滑等情况，更加剧了乌鲁木齐的交通问题。因此，优化乌鲁木齐市交通设施空间布局刻不容缓。当前与乌鲁木齐交通相关的研究以公共交通和轨道交通较多，而基于乌鲁木齐市交通设施空间布局的研究却相对较少。例如马瑞睿从智慧公交管理问题出发，研究了乌鲁木齐的智慧公交交通运行及其存在的问题[5]。赵雪针对乌鲁木齐的交通问题研究了政府推动地铁建设中遇到的问题并提出了相應的优化建议等[6]。因此，本文以乌鲁木齐市为主要研究区域，基于乌鲁木齐市城市交通设施的POI数据，采用标准差椭圆分析和核密度分析方法研究乌鲁木齐市交通设施的空间布局，找出其中问题，并提出相应的对策优化方案，以期为乌鲁木齐市交通规划提供决策依据。

1    研究区概况与数据来源

1.1    研究区概况

本文研究区域为乌鲁木齐市行政区域。乌鲁木齐为新疆维吾尔自治区首府，下辖七区一县，是中国西北部重要的中心城市。

1.2    数据来源

本文研究所需数据包含两个方面，分别是DataV.GeoAtlas地理数据和POI数据。DataV.GeoAtlas地理数据通过阿里云可视化地图平台获取地理矢量数据，并运用ArcGIS 10.6加载Load DataV.GeoAtlas File模块进行数据解析处理，包括乌鲁木齐市道路交通矢量数据、乌鲁木齐市城市轨道交通矢量数据及行政区划边界等。POI（Point of Interest）数据，即地理信息“兴趣点”数据，由高德地图开放平台API接口获取，并利用Python软件进行数据解析与提取，包括乌鲁木齐市城市轨道交通站点数据和站点出入口数据等。

2    研究方法

本文首先要采集乌鲁木齐市的公交站点、停车场和地铁站的POI数据，将获取的POI数据进行进一步清洗，并将清洗后的数据导入GIS中，然后利用标准差椭圆法和核密度估计法研究分析乌鲁木齐市停车场、公交站点和地铁站等交通设施空间分布的方向特征和空间集聚特征，具体方法如下所述。

2.1    标准差椭圆法

标准差椭圆法是以圆心、长轴、短轴、方位角为参数，定量描述空间要素分布特征的一种空间统计方法。椭圆的长半轴代表地理要素的主要发展方向，短半轴代表地理要素的次要发展方向。长短半轴的差值越大（扁率越大），说明数据的方向性越明显；短半轴越短，表明数据呈现的向心力越明显；反之，短半轴越长，表明数据的离散程度越大。

2.2    核密度估计法

核密度估计法常被用于反映点要素空间分布的相对集中程度，其计算结果能够表现出距离核心越近的区域所受中心辐射值越大的特征。通过对交通设施分布的POI数据进行分析研究，可以得到交通设施的空间分布聚集情况。

3    结果分析

3.1    交通设施的方向分布特征

为体现乌鲁木齐市近年来各类交通设施的数量、分布方向以及目前的发展情况，本文采用标准差椭圆法分别对乌鲁木齐市2018—2022年所拥有的地铁站点、公交站点、停车场三大类交通设施点进行分析。图1分析结果显示：2018年乌鲁木齐市的各类交通设施整体分布方向都呈现高度集中分布趋势。其中，地铁站点主要分布在新市区、头屯河区、沙依巴克区、天山区和水磨沟区这五个城区交互的中心地带，其他地区分布数量较少，在米东区、达坂城区以及乌鲁木齐县内没有分布。其主要原因是在乌鲁木齐市“十三五”规划蓝图中，计划在这期间将乌鲁木齐建设成区域现代化综合交通枢纽，使乌鲁木齐市正式步入轨道交通时代，而同期乌鲁木齐市才正式开始规划建设城市地铁。2018年，全市仅有地铁一号线建成投入使用，而其他线路尚在规划中。较于地铁站的高度集中分布状态，2018年乌鲁木齐市停车场和公交站点设施分布则比较分散，无论从拥有数量还是从分布范围上看都显得比较宽泛，在新市区、头屯河区、沙依巴克区、天山区、水磨沟区以及米东区中大面积分布，少量站点零星分散于达坂城区和乌鲁木齐县。出现这种现象的主要原因是城市公共交通是居民出行最主要的交通方式，因此其无论从数量还是分布范围上都要比地鐵站广泛。

通过分析2022年乌鲁木齐市交通设施的方向分布特征可以发现，乌鲁木齐市交通设施整体方向分布呈“西北—东南”格局，这表明2022年乌鲁木齐市的交通设施主要分布趋向为西北—东南轴，围绕新市区、头屯河区、沙依巴克区、天山区和水磨沟区呈现出高度集中的分布态势，并且向西北和东北方向均有扩散。其中，乌鲁木齐市公交站点的椭圆长轴与短轴长度相近，扁率较小，方向性不明显，大致呈西—东方向分布；停车场与地铁站的椭圆长轴远大于短轴，方向性明显，呈西北—东南方向分布。

通过比较2018—2022年乌鲁木齐市交通设施的方向特征可知，乌鲁木齐市交通设施发展方向与《乌鲁木齐市总体规划（2011—2020年）》中提到的“南控、北扩、先西延、后东进”的空间发展格局高度一致。随着乌鲁木齐市被确立为丝绸之路经济带核心建设区，并且凭借位于亚洲中心这一优越地理位置，作为交通枢纽和我国对外开放经济文化交流的重要门户，在未来，乌鲁木齐市“两横两纵、五环十五射”的城市道路骨架将不断强化，全方位多模式的一体化综合交通枢纽将不断完善，市民的出行将更加方便快捷。

3.2    交通设施的空间集聚特征

3.2.1    乌鲁木齐市公交站点的空间集聚特征

城市公共交通是城市交通规划的动脉系统，而公交站点作为一种依附于城市道路的空间实体，其设置的合理性将直接影响城市居民的出行便利程度。本文选取的乌鲁木齐市公交站点数量为1 976个，其中沙依巴克区398个、天山区259个、水磨沟区253个、米东区254个、新市区460个、头屯河区243个、达坂城区15个、乌鲁木齐县94个。如图2所示，乌鲁木齐市的公交站点主要集中分布在沙依巴克区、天山区、水磨沟区、新市区、头屯河区这五个中心城区，而距市中心较远的米东区、达坂城区和乌鲁木齐县的公交站点数量相对较少。乌鲁木齐市的公交站点总体呈现出以一个高度集中的核心为主、多个中度集中核心为辅的“核心—卫星”式空间分布特征。具体表现为：市中心区域核密度值最高，为乌市公交站点的核心；在此核心之外还有多个中度集聚的区域作为次级中心。乌鲁木齐市公交站点的总体空间分布呈现出“一核向多核”发展的态势，从高核密度值分布的区域来看，乌鲁木齐市公交站点的核心区域由天山区、水磨沟区和沙依巴克区向新市区和头屯河区等区域发散，符合乌鲁木齐市“乌昌一体化”的战略构想。

3.2.2    乌鲁木齐市停车场的空间集聚特征

停车场指的是供各种机动车和非机动车停放的露天或室内场所，是城市交通体系的重要组成部分。本文获取的乌鲁木齐市停车场的数量为3 429个，其中沙依巴克区902个、天山区588个、水磨沟区491个、米东区289个、新市区1 030个、头屯河区98个、达坂城区15个、乌鲁木齐县16个。乌鲁木齐市的停车场主要集中分布在沙依巴克区、天山区、水磨沟区、米东区和新市区，头屯河区、达坂城区和乌鲁木齐县，分布数量较少，且较为分散。乌鲁木齐市的停车场空间集聚特征总体呈现出“核心—外围”核密度值从高到低的圈层式结构，具体表现为：停车场主要集聚于市中心，该区域的核密度值最高，并由此向外逐级递减，且受到乌鲁木齐市人口分布的影响，外围边缘区域均呈点状分散分布。结合乌鲁木齐市“双轴、一城、一区、两群、多点”的空间结构规划，乌鲁木齐市停车场的空间分布特征趋向于从“核心—外围”的单中心集聚分布转变为“多中心组团式”空间分布。

3.2.3    乌鲁木齐市地铁站的空间集聚特征

地铁站是为城市轨道交通系统提供铁路列车停靠的地方，用以搬运货物和旅客乘车。本文获取的乌鲁木齐市地铁站数据包括乌鲁木齐市目前正在运营的地铁1号线和其他正在建设还尚未投入使用的2、3、4号线。通过分析得出乌鲁木齐现有的地铁站途经新市区、水磨沟区、沙依巴克区和天山区四个区，共124站。总体来看，乌鲁木齐市地铁站呈带状集聚分布状态，具体表现为：地铁1号线区域核密度值最高，并由此向外发散，距离越远，核密度值越低，受乌市地铁交通体系的影响也就越小。结合乌鲁木齐市交通规划体系中的地铁规划可知，乌鲁木齐市地铁站发展趋势是以地铁1号线为主干，构建“十字交叉”型的网络，覆盖乌鲁木齐市的中心城区，并连接乌鲁木齐周边交通设施相对薄弱的区域。

3.3    乌鲁木齐市2018—2022年交通设施空间分布特征对比分析

由图2乌鲁木齐市交通设施分布和密度分析情况可知，乌鲁木齐市公交车站、地铁站和停车场等交通设施热点集聚于市中心，并呈现出由中心向外围扩散的趋势，2018—2022年，乌鲁木齐四年的交通设施热点均集中于市中心，外围区域并无热点聚集。2022年交通设施热点最为密集的是沙依巴克区、天山区、水磨沟区与新市区以及各区的交汇位置，相较于2018年更加密集，交通设施集聚情况更加显著。公交车站热点区域开始向米东区扩散，地铁站的热点区域则向沙依巴克区与水磨沟区扩散，停车场热点区域向新市区扩散。交通设施冷点则集中在市区周边的区县中，交通设施的密集度从市区中心向周边区县逐步递减，其中公交车站和停车场呈现散点分布特征。2018年冷点分布广泛，其在米东区、乌鲁木齐县和达坂城区最为密集，头屯河区、新市区、沙依巴克区、天山区和水磨沟区冷点分布较少。2022年相较于2018年并无明显变化，周边区县的冷点集聚区域依旧集中。

交通设施热点不显著区域（热点区域与冷点区域的交汇处）呈现向周边区域扩散的趋势，2018—2022年交通设施热点不显著区域分布于中心城区外围，主要呈现圈层结构。2018年交通设施不显著区域分布在新市区、沙依巴克区、天山区和水磨沟区内，乌鲁木齐县、达坂城区和米东区内分布较少。2022年不显著区域呈现明显扩散趋势，公交车站明显向米东区、乌鲁木齐县等地扩散。地铁站并无过多变化，停车场不显著区域分布增加，在新市区最为密集。

4    结    论

本文基于POI数据，利用标准差椭圆法和核密度分析法对乌鲁木齐市的城市交通设施空间布局特征进行了研究，并得出了如下结论。

4.1    标准差椭圆分析的结果显示

乌鲁木齐市交通设施整体方向分布呈“西北—东南”格局，乌鲁木齐市的交通设施点主要分布趋向为西北—东南轴，且在西北—东南走向上分布更加密集，围绕新市区、头屯河区、沙依巴克区、天山区和水磨沟区呈现出高度集中的分布态势；公交车站方向分布与总体交通设施分布格局基本一致，大致呈西—东方向分布；停车场与地铁站的方向性分布明显，呈西北—东南方向分布。

4.2    核密度分析的结果显示

乌鲁木齐市的公交站点、停车场和地铁站等交通设施的空间分布将向西北方向的新市区、头屯河区和东北方向的甘泉堡工业园区等地拓展；从整体来看，乌鲁木齐市的公交站点总体呈现出“一核向多核”的发展状况，即以一个高度集中的核心为主，多个中度集中核心為辅的“核心—卫星”式的空间分布集聚特征。乌鲁木齐市的公交站点主要集中分布在沙依巴克区、天山区、水磨沟区、新市区、头屯河区这五个中心城区。从高核密度值分布的区域来看，乌鲁木齐市公交站点的核心区域从天山区、水磨沟区和沙依巴克区向新市区和头屯河区等区域发散；乌鲁木齐市的停车场空间集聚特征总体呈现出“核心—外围”密度从高到低的圈层式结构，主要集聚于市中心，并由此向外逐级递减，在外围边缘区域均呈点状分散分布。乌鲁木齐市的停车场主要集中分布于沙依巴克区、天山区、水磨沟区、米东区和新市区，在头屯河区、达坂城区和乌鲁木齐县等区域分布数量较少，且较为分散；乌鲁木齐市地铁站发展趋势是以地铁1号线为主干，构建“十字交叉”型的网络，覆盖乌鲁木齐市的中心城区，并连接乌鲁木齐周边交通设施相对薄弱的区域。就乌市交通现状来看，随着乌鲁木齐市人口数量的增加，人们对便捷出行的交通需求越来越迫切，乌市现有的城市交通设施体系已经无法满足乌鲁木齐市城市居民的需求，需要进行进一步的建设、完善与优化。

4.3    存在的问题

乌鲁木齐市各区域的交通设施空间分布还存在不均衡的问题。受到人口、地形、经济、政策等一系列因素的影响，乌鲁木齐市的交通设施主要集中分布在新市区、水磨沟区、天山区、沙依巴克区和米东区这五个城区，其都位于城市的中心地带，而乌鲁木齐市外部城区的交通设施相对不够完善，造成了空间上分布的不均衡。这种不均衡的空间布局给部分城市居民的出行造成了困扰，也暴露了乌鲁木齐市当前城市交通规划体系的不足；轨道交通线路不够发达。目前，乌鲁木齐的轨道交通只有一条线路在运行，其余线路仍在建设中，尚未实现轨道交通网络化。

4.4    对策建议

乌鲁木齐市可以适当增加外部城区的交通设施数量，建设新的道路以缓解交通压力，使乌鲁木齐市城市交通设施空间分布达到相对均衡状态；着力发展轨道交通。以城市轨道交通为中心，综合常规公共交通工具为辅助，从而构建出成熟的网络化公共交通系统。城市轨道交通作为快捷舒适大运量的低碳环保公共交通工具，凭借其安全、稳定、便利等优点成为居民出行的重要交通方式，极大地减少了私家车使用量。着力发展轨道交通不仅能有效地减轻城市地面道路交通出行压力，还能够缓解交通拥堵，节约土地资源，减少交通污染。

参考文献：

[1] 汪光焘．中国城市交通问题、对策与理论需求[J]．城市交通，2016，14（6）：1-9.

[2] 马俊来．城市道路交通设施空间资源优化研究[D]．南京：东南大学，2006.

[3] 李静．乌鲁木齐市交通拥堵指数的分析[D]．西安：长安大学，2018.

[4] 刘强，高佩文．乌鲁木齐市城市道路与公共交通系统规划方案分析与研究[J]．工程建设与设计，2022（18）：75-77.

[5] 马瑞睿．乌鲁木齐市智慧公共交通管理问题研究[D]．乌鲁木齐：新疆大学，2021.

[6] 赵雪．乌鲁木齐市政府推动地铁建设中的问题及对策研究[D]．乌鲁木齐：新疆大学，2019.