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地铁对于城市公共出行可达性影响的数量化分析——以武汉地铁二号线为例 绪论
研究背景及意义
城市公共交通的产生是城市发展的必然产物,是城市赖以生存的重要基础设施之一。随着城市化进程的不断推进,机动车数量的不断增加,道路负荷日益加重,城市交通拥挤,道路堵塞等现象越来越严重,严重地困扰着城市居民的日常生活和出行,智能交通系统的开发与实施是有效解决城市交通问题的根本途径。
地理信息系统的定义和优点(Geogr即hicInformationSystem简称GIS)在交通中的应用就是交通GIS(Geographi。InformationSystemforTransportation,即GIS一T),它以交通地理数据为基础,在计算机软硬件支持下,实现对交通地理信息的管理和分析。
对城市公共交通系统的现状和存在的问题进行调查、客观分析,做出正确有效的评价,是提高公共交通系统服务能力和服务水平的前提。传统的公共交通系统评价一般采用纸质地图或CAD制图,这些方法存在着不可避免的弊端。当公交线路和站点变化时,在纸质地图上进行修改不容易;CAD虽然绘图方便,但其不是数据库,无法存储大量的属性数据。而传统的计算方法在进行评价时也会遇到一些难题,有些指标难以计算,如公交站点覆盖率。应用GIS技术,可以方便直观的进行城市公交信息管理,凭借其空间分析功能,正确、方便、快捷的计算分析评价指标,有着传统评价方法无法比拟的优势,为城市公共交通系统的规划、实施、评价、改进提供有效的支持和帮助。
武汉市是一个流动人口密集的地区，因此机动车多且增长速度快，交通流量与日俱增。而武汉市市内山体湖泊众多，且受到铁路分隔的影响，导致城区路网布局存在结构性缺陷，交通量集中在以跨江、跨河桥梁为中心的主干道以及与之相关联的联通道上，非过江通道成为影响交通通行的最大断头路，车流易于集中，难以疏散，通达性脆弱，稍有异常情况，极易造成堵塞。因此，武汉一方面应建设必要的大桥或隧道，另一方面应把重点放在快速大容量轨道交通建设上。目前，武汉市轨道交通1号线和地铁2号线已建设完成，也取得了预期的效果。地铁的建设配合公交网络的使用，大大地改善了武汉交通的整体性能。为了更加直观和科学地表现武汉地铁二号线对交通系统的改善作用，我们团队引入GIS城市地理信息系统来分析武汉市公共交通可达性，希望为市民的日常出行提供便利，为今后武汉交通发展提供参考，并为地铁站点周边公共资源的优化配置提供更加科学的依据。
国内外研究现状
GIS在交通中的应用
交通地理信息系统是地理信息系统技术在交通领域的推广和应用。一般认为,GIS一T是在传统GIS的基础上,加入几何空间网络概念及线的叠置(1ineoverlay)和动态分段(dynamiesegmentation)等技术,并配以专门的交通建模(transportationmodeling)手段而组成的专门系统。由于交通本身所具有的动态性、复杂性,使得GIS技术在交通领域的应用与其它领域相比具有很大的差异,这也使得GIS一T被强化为一个专用名词。
从1988年美国公路运输协会(AASHTO)在GIS一T会议上发表一系列的论文开始,GIS被用
作一种平台来显示交通基础设施,比如道路、桥梁的数据。在城市交通方面,规划师、政策制定者意识到了GIS的重要性。Spear和Lakshmanan于1998年概括了GIS在交通方面的几个应用:交通需求预报(Gol1edge,1998);基于行为的交通分析(Goodehild,1998);公共交通规划与市场分析(Raeea,1998):交通与土地利用规划(YouandKim,1998);交通小区设计(You,1997):交通安全评价(AffumandTaylor,1997);公共交通设施分析(Neill,1992);数据属性与交通网络表示(Sutton,1997)。1991年Antonie指出地理编码、叠置、缓冲和线路数据结构是公共交通的几个主要特征。Hoi和Kim在1994年利用GIS数据库来开发公共交通网络;Choi和Jang曾发表了关于基于需求模型的公共交通网络的论文。洛杉矶都市交通委员会研究建立了企业级的公交GIS系统,服务于交通规划、运营计划、运营管理以及效益评价。PengZhongren较为系统的研究了如何建立适合公卒企业的GIS系统。`”96年美国联邦公共交通管理局还专门发布了`适用于公共交通的地理信息系统国家规范》,通过规范公交Gis数据,以推动GIS技术在公共交通中应用。美国在基于Gls的公交规划应用与研究方面处于世界前列,己将Gis技术广泛应用于交通走廊的选择、规划方案的比选、公交线路的分析以及电话询问服务等领域,并开发出了TransCAD软件。美国、日本、加拿大、英国、法国、韩国等国家都投入了较大的人力和物力从事智能公共交通系统研究,并已取得了显著的成果,建立了一种在对公交网络优化的基础上,运用系统工程理论将交通流诱导技术、差分GPS定位技术、GIS及地图匹配技术、公交运营优化与评价技术、计算机网络技术、数据库技术、通信技术、电子技术、智能卡技术等先进技术科学集成,形成集智能化调度、公交电子收费、信息服务、网络通信于一体的先进的公共交通规划管理系统。其中的公共交通优化与设计子系统对公交线网布局、线路公交方式配置、站点布置、发车间隔确定、票价的制定等进行优化和设计,从规划方面提高公交服务水平。
目前我国各大、中城市的公交管理部门运用先进的科技手段改造传统的公交信息管理和网络规划模式。如南京市建立了公共交通基础信息系统,对南京市公交网络的服务水平进行了科学地评价,诊断出了公交网络中服务水平薄弱的区域,对指导南京市公交网络布局规划起到了重要的作用。杭州、上海、北京、大连等几座大城市已在部分公交线路上建成了公共交通规划系统和公交车辆跟踪调度系统,并实现了计算机辅助规划管理,提高了公共交通的服务水平,吸引了大量客流。
由于GIS在交通应用领域所存在的种种困难,再加上公交网络自身的复杂性,GIS在公交领域的应用发展一直很缓慢〔2`,。由于我国与国外的城市交通发展阶段、交通组成、居民出行特征等均有较大的不同,简单的引进国外的研究成果必然会产生较大的误差,而系统的修正与调整绝非易事。国内很多学者和科研单位对基于GIS的公交规划技术做了大量的基础性工作。如东南大学对公交网络的GIS表示技术、公交乘客出行路径选择模型、公交信息系统标准化等进行了深入的研究工作,武汉大学对公交实体的详细表达及最优路径搜索、同济大学对公交线网服务面积的计算方法等均进行了大量的研究工作。
李红涛〔25,在“基于GIS的城市公交网络服务水平聚类分析”一文中基于GIS技术选取了人口密度、线网密度、站点覆盖率和万人拥有公交营运线路长度四个聚类因子,对城市公交线网服务水平进行聚类分析,寻找城市中公交服务较弱的地区。
陈少沛〔26]分析了GIS技术在公交线网规划中的应用,提出了基于GIS的城市公共交通线网辅助规划模型设计、开发及应用的研究。
李石科〔27]提出了一种基于GIS的计算机辅助道路选线的新方法,并针对城市道路规划量化手段的不足,提出了以道路路网密度、道路面积密度和交通可达性为主要评价指标的城市规划路网评价模型。
吕北岳〔2s1探讨了基于Gls技术的交通规划辅助决策系统的功能需求和系统设计,提出了基于GIS技术的交通地理数据的组织和管理方法和流程。
