基于GIS的城市慢行交通系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)方法研究*（交通）
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基于GIS的城市慢行交通系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)方法研究*（交通）
趙 迪 邵敏華
（同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上海201804）
摘要提出能反映慢行系統(tǒng)連續(xù)性的2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)——單路徑連續(xù)度和系統(tǒng)總體連續(xù)度，給出
基于GIS(地理信息系統(tǒng))的三步驟慢行系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)方法：首先建立研究范圍的道路交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；而后確定該范圍內(nèi)的有效慢行出行OD對(duì)，選擇出行路徑；最后，計(jì)算各慢行OD對(duì)的權(quán)重，對(duì)系統(tǒng)連續(xù)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法可以用來評(píng)價(jià)慢行系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及慢行系統(tǒng)的規(guī)劃方案，較之前的問卷調(diào)查法更為準(zhǔn)確。并且以上海某鎮(zhèn)為例對(duì)該評(píng)價(jià)方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
關(guān)鍵詞 GIS單路徑連續(xù)度 系統(tǒng)總體連續(xù)度
慢行交通系統(tǒng)是指為人們利用慢行交通方式出行提供的慢行交通通道和相關(guān)設(shè)施，以及為人們由慢行交通方式換乘到其他交通方式提供的銜接通道和相關(guān)設(shè)施的系統(tǒng)。目前對(duì)于慢行交通系統(tǒng)的評(píng)價(jià)從評(píng)價(jià)目的上來說主要有2個(gè)方面：①對(duì)慢行交通系統(tǒng)的某一組成部分評(píng)價(jià)，如誘導(dǎo)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)等；②對(duì)慢行交通系統(tǒng)某一特性的評(píng)價(jià)，如慢行交通友好性、慢行系統(tǒng)美觀性、慢行安全等。如肖紅波在對(duì)城市綜合交通系統(tǒng)評(píng)價(jià)時(shí)按照綜合性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可比性、可操作性等原則，建立了城市綜合交通系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；在此基礎(chǔ)上運(yùn)用層次分析法和模糊集合變換原理，確定評(píng)價(jià)對(duì)象所屬等級(jí)。吳瑕采用層次分析法，建立基于AHP約束錐的慢行交通系統(tǒng)規(guī)劃DEA模型對(duì)中小城市慢行交通系統(tǒng)規(guī)劃模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。張貴和陸振波在對(duì)慢行交通的友好性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，建立“目標(biāo)-準(zhǔn)則-指標(biāo)”層次結(jié)構(gòu)模式，采用層次分析法分析各指標(biāo)的權(quán)重，建立友好性評(píng)價(jià)模型。
從以上研究中，不論基于何種目的，采用何種評(píng)價(jià)方法，慢行系統(tǒng)連續(xù)性都是評(píng)價(jià)慢行交通系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。李清波等通過研究指出，慢行系統(tǒng)連續(xù)性對(duì)慢行交通系統(tǒng)的影響最大，慢行設(shè)施其次，慢行環(huán)境所占比例最低。在城市慢行交通系統(tǒng)的評(píng)價(jià)過程中，重視慢行系統(tǒng)的連續(xù)性，這不僅能夠滿足出行者的要求，也能降低機(jī)非沖突率，保證慢行安全。
然而，以往對(duì)慢行交通連續(xù)性的研究中，研究人員多傾向于選擇問卷的形式，基于調(diào)查得到的居民慢行路徑選擇數(shù)據(jù)，對(duì)城市慢行交通的連續(xù)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種方式需要發(fā)放大量的調(diào)查問卷，且只能對(duì)慢行系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果也不一定準(zhǔn)確。為此，本研究提出基于GIS的城鎮(zhèn)慢行交通系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)方法。
1評(píng)價(jià)指標(biāo)量化
慢行系統(tǒng)連續(xù)性是指慢行出行者從出發(fā)到抵達(dá)目的地是否連續(xù)。提出慢行系統(tǒng)連續(xù)
性計(jì)算公式
由于此公式?jīng)]有對(duì)微觀和系統(tǒng)整體的連續(xù)度加以區(qū)分，且在計(jì)算整體連續(xù)度的時(shí)候沒有考慮慢行出行需求量的影響，不能較全面地反映慢行系統(tǒng)連續(xù)性水平。因此本文對(duì)其公式加以改進(jìn)，提出以下2個(gè)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)連續(xù)性進(jìn)行衡量。其中
2 三步驟慢行系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)方法
三步驟慢行系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)方法包括基于GIS的道路交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立、慢行交通出行OD對(duì)與路徑選擇的確定、評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定3個(gè)步驟。
2.1 基于GIS的道路交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立
為了更加準(zhǔn)確、直觀地分析展示研究范圍內(nèi)的慢行交通狀況，首先通過數(shù)據(jù)收集整理、現(xiàn)場踏勘調(diào)研等方式，對(duì)研究范圍內(nèi)的道路網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面梳理，并基于地理信息系統(tǒng)建立了道路交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，以方便地實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的交互訪問。其中屬性數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)了包括路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系（如路面、上下游交叉口等）、路段靜態(tài)信息（如道路等級(jí)、長度、有無慢行車道等）等屬性數(shù)據(jù)。
慢行交通GIS數(shù)據(jù)庫的建立為慢行出行OD的路徑選擇提供了良好的計(jì)算和直觀展示條件。
2.2有效慢行交通出行OD對(duì)確定與路徑選擇
根據(jù)慢行交通連續(xù)性的定義，本研究根據(jù)用地性質(zhì)、道路網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行慢行交通小區(qū)的劃分，獲得評(píng)價(jià)范圍內(nèi)慢行交通的產(chǎn)生點(diǎn)和吸引點(diǎn)。
在條件允許的情況下，慢行出行者總是傾向于選擇最短路徑。因此評(píng)價(jià)最短路徑的連續(xù)性可以反映研究范圍內(nèi)慢行系統(tǒng)的連續(xù)性。據(jù)此，本研究將研究范圍內(nèi)所有慢行交通產(chǎn)生點(diǎn)和吸引點(diǎn)全排列，根據(jù)最短路徑原則，分配到現(xiàn)有道路網(wǎng)絡(luò)中，得到各慢行出行OD所經(jīng)路徑的慢行車道長度以及道路總長度Li，以此作為慢行連續(xù)性評(píng)價(jià)的依據(jù)。
值得注意的是，根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》，步行的合理出行距離是1.5 km，自行車的合理出行長度是6～10 km，超過這個(gè)范圍人們幾乎不會(huì)選擇慢行出行方式。本研究對(duì)最短路徑超過1.5 km的步行出行方式和最短距離超過6km的自行車出行方式的OD組合不予考慮，只研究在此范圍內(nèi)的有效慢行出行OD對(duì)。
2.3慢行OD對(duì)權(quán)重的確定與連續(xù)度計(jì)算
慢行交通需求量的預(yù)測方法有很多，如四階段法、基于活動(dòng)鏈的需求預(yù)測模型、出行率法、經(jīng)驗(yàn)預(yù)測法等等。由于本研究只需要得到慢行產(chǎn)生點(diǎn)和吸引點(diǎn)的慢行交通發(fā)生和吸引量，因此僅需要計(jì)算交通生成量，根據(jù)交通方式劃分原則獲得慢行交通需求量即可。
2.3.1慢行需求量預(yù)測
本文采用類別生成模型，對(duì)居住用地基于人均交通出行強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，對(duì)于非居住區(qū)域采用基于用地性質(zhì)的交通出行率進(jìn)行預(yù)測。
將計(jì)算結(jié)果代入式(4)，得到各個(gè)慢行出行OD對(duì)的出行需求量權(quán)重屆。
2.3.2連續(xù)度計(jì)算
在獲得各個(gè)慢行出行OD對(duì)的經(jīng)過路徑長度和慢行出行需求量權(quán)重之后，根據(jù)單路徑連續(xù)度計(jì)算公式
，和系統(tǒng)總體連續(xù)度計(jì)算公式
=∑(
)，計(jì)算連續(xù)度。結(jié)合具體情況，對(duì)結(jié)果加以分析。
3應(yīng)用實(shí)例
以上海某鎮(zhèn)慢行交通系統(tǒng)情況為例對(duì)慢行交通連續(xù)性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說明。
3.1 基于GIS的道路交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立
通過資料收集整理和現(xiàn)場調(diào)研，本研究建立的上海某鎮(zhèn)道路交通空間和屬性數(shù)據(jù)庫，圖1和圖2是該鎮(zhèn)慢行通道的設(shè)置情況。
3.2慢行交通交通小區(qū)劃分與路徑選擇結(jié)果
結(jié)合交通小區(qū)的劃分原則和慢行交通系統(tǒng)特性，將該鎮(zhèn)劃分成交通小區(qū)，見圖3。
根據(jù)最短路徑原則，在GIS中獲得各OD對(duì)經(jīng)過路徑的路段名、路徑全長、人行道和非機(jī)動(dòng)車道長度。結(jié)果見表1。
獲得各OD對(duì)最短路徑信息之后，按照步行出行總長度不超過1.5 km和自行車出行總長度不超過6 km的原則，對(duì)OD對(duì)進(jìn)行篩選，獲得有效慢行出行OD對(duì)。
3.3慢行系統(tǒng)連續(xù)性計(jì)算結(jié)果
3.3.1 單路徑連續(xù)性評(píng)價(jià)
根據(jù)公式
，將上海某鎮(zhèn)范圍內(nèi)所有慢行出行OD的連續(xù)度進(jìn)行計(jì)算，得到的連續(xù)度分布情況見圖4和圖5。
3.3.2 系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)
根據(jù)
=∑（
），計(jì)算上海某鎮(zhèn)非機(jī)動(dòng)車道的系統(tǒng)連續(xù)度是0. 867，人行道的系統(tǒng)連續(xù)度為0. 916 6。
3.3.3評(píng)價(jià)結(jié)果分析
從以上2種評(píng)價(jià)結(jié)果可以知道：上海某鎮(zhèn)慢行系統(tǒng)總體連續(xù)性較好，非機(jī)動(dòng)車道的系統(tǒng)總體連續(xù)度為0.867，人行道的系統(tǒng)總體連續(xù)度為0.916 6；從微觀上看，擁有完整連續(xù)慢行通道的慢行出行OD對(duì)比例并不高，非機(jī)動(dòng)車道單路徑連續(xù)度僅有48.18%，人行道單路徑連續(xù)度雖然較高，但連續(xù)度大于0.8的慢行出行OD對(duì)也僅占61.73%。
這說明，上海某鎮(zhèn)的路徑連續(xù)度能較好地滿足大多數(shù)人的慢行出行需求，但是對(duì)有慢行出行需求的路徑來說慢行通道并不連續(xù)完整。實(shí)際中，連續(xù)度差的路線給人們的出行帶來很多的不便，并且存在安全隱患。因此，在需要的路段設(shè)置人行道和非機(jī)動(dòng)車道，保證人們出行的便利性，是十分重要的。
4結(jié)語
慢行交通系統(tǒng)連續(xù)性評(píng)價(jià)是慢行系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的重要組成部分。本文提出了單路徑連續(xù)度和系統(tǒng)總體連續(xù)度2個(gè)新指標(biāo)，運(yùn)用三步驟評(píng)價(jià)方法對(duì)慢行系統(tǒng)的連續(xù)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)問卷調(diào)查法調(diào)查樣本量需求大和調(diào)查結(jié)果不準(zhǔn)確的缺陷，此外建立的空間和屬性數(shù)據(jù)庫也可為日后的慢行系統(tǒng)研究提供良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
