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基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究*(交通)

 基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究*(交通)

                                 邵敏华

             (同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

摘要提出能反映慢行系统连续性的2个评价指标——单路径连续度和系统总体连续度,给出

基于GIS(地理信息系统)的三步骤慢行系统连续性评价方法:首先建立研究范围的道路交通基础数据库;而后确定该范围内的有效慢行出行OD对,选择出行路径;最后,计算各慢行OD对的权重,对系统连续性进行评价。该方法可以用来评价慢行系统的现状以及慢行系统的规划方案,较之前的问卷调查法更为准确。并且以上海某镇为例对该评价方法进行详细描述。

关键词  GIS单路径连续度  系统总体连续度

    慢行交通系统是指为人们利用慢行交通方式出行提供的慢行交通通道和相关设施,以及为人们由慢行交通方式换乘到其他交通方式提供的衔接通道和相关设施的系统。目前对于慢行交通系统的评价从评价目的上来说主要有2个方面:①对慢行交通系统的某一组成部分评价,如诱导系统、网络系统化设计等;②对慢行交通系统某一特性的评价,如慢行交通友好性、慢行系统美观性、慢行安全等。如肖红波在对城市综合交通系统评价时按照综合性、系统性、科学性、可比性、可操作性等原则,建立了城市综合交通系统评价指标体系;在此基础上运用层次分析法和模糊集合变换原理,确定评价对象所属等级。吴瑕采用层次分析法,建立基于AHP约束锥的慢行交通系统规划DEA模型对中小城市慢行交通系统规划模式进行评价。张贵和陆振波在对慢行交通的友好性进行评价时,建立“目标-准则-指标”层次结构模式,采用层次分析法分析各指标的权重,建立友好性评价模型。

    从以上研究中,不论基于何种目的,采用何种评价方法,慢行系统连续性都是评价慢行交通系统优劣的重要指标。李清波等通过研究指出,慢行系统连续性对慢行交通系统的影响最大,慢行设施其次,慢行环境所占比例最低。在城市慢行交通系统的评价过程中,重视慢行系统的连续性,这不仅能够满足出行者的要求,也能降低机非冲突率,保证慢行安全。

    然而,以往对慢行交通连续性的研究中,研究人员多倾向于选择问卷的形式,基于调查得到的居民慢行路径选择数据,对城市慢行交通的连续性进行评价。这种方式需要发放大量的调查问卷,且只能对慢行系统现状进行评价,评价结果也不一定准确。为此,本研究提出基于GIS的城镇慢行交通系统连续性评价方法。

1评价指标量化

    慢行系统连续性是指慢行出行者从出发到抵达目的地是否连续。提出慢行系统连续

性计算公式

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)1097.png 

    由于此公式没有对微观和系统整体的连续度加以区分,且在计算整体连续度的时候没有考虑慢行出行需求量的影响,不能较全面地反映慢行系统连续性水平。因此本文对其公式加以改进,提出以下2个指标对系统连续性进行衡量。其中

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)1207.png 

2  三步骤慢行系统连续性评价方法

    三步骤慢行系统连续性评价方法包括基于GIS的道路交通基础数据库的建立、慢行交通出行OD对与路径选择的确定、评价指标权重的确定3个步骤。

2.1  基于GIS的道路交通基础数据库的建立

    为了更加准确、直观地分析展示研究范围内的慢行交通状况,首先通过数据收集整理、现场踏勘调研等方式,对研究范围内的道路网络基础数据进行了全面梳理,并基于地理信息系统建立了道路交通基础数据库,以方便地实现空间数据与属性数据的交互访问。其中属性数据库存储了包括路网拓扑关系(如路面、上下游交叉口等)、路段静态信息(如道路等级、长度、有无慢行车道等)等属性数据。

    慢行交通GIS数据库的建立为慢行出行OD的路径选择提供了良好的计算和直观展示条件。

2.2有效慢行交通出行OD对确定与路径选择

    根据慢行交通连续性的定义,本研究根据用地性质、道路网络的相关数据,进行慢行交通小区的划分,获得评价范围内慢行交通的产生点和吸引点。

    在条件允许的情况下,慢行出行者总是倾向于选择最短路径。因此评价最短路径的连续性可以反映研究范围内慢行系统的连续性。据此,本研究将研究范围内所有慢行交通产生点和吸引点全排列,根据最短路径原则,分配到现有道路网络中,得到各慢行出行OD所经路径的慢行车道长度以及道路总长度Li,以此作为慢行连续性评价的依据。

    值得注意的是,根据《城市道路交通规划设计规范》,步行的合理出行距离是1.5 km,自行车的合理出行长度是610 km,超过这个范围人们几乎不会选择慢行出行方式。本研究对最短路径超过1.5 km的步行出行方式和最短距离超过6km的自行车出行方式的OD组合不予考虑,只研究在此范围内的有效慢行出行OD对。

2.3慢行OD对权重的确定与连续度计算

    慢行交通需求量的预测方法有很多,如四阶段法、基于活动链的需求预测模型、出行率法、经验预测法等等。由于本研究只需要得到慢行产生点和吸引点的慢行交通发生和吸引量,因此仅需要计算交通生成量,根据交通方式划分原则获得慢行交通需求量即可。

2.3.1慢行需求量预测

    本文采用类别生成模型,对居住用地基于人均交通出行强度进行预测,对于非居住区域采用基于用地性质的交通出行率进行预测。

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2168.png基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2169.png    

将计算结果代入式(4),得到各个慢行出行OD对的出行需求量权重届。

2.3.2连续度计算

    在获得各个慢行出行OD对的经过路径长度和慢行出行需求量权重之后,根据单路径连续度计算公式基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2268.png,和系统总体连续度计算公式基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2282.png=(基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2286.png ),计算连续度。结合具体情况,对结果加以分析。

3应用实例

    以上海某镇慢行交通系统情况为例对慢行交通连续性评价方法进行说明。

3.1  基于GIS的道路交通基础数据库的建立

    通过资料收集整理和现场调研,本研究建立的上海某镇道路交通空间和属性数据库,图1和图2是该镇慢行通道的设置情况。

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2439.png基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2440.png 

3.2慢行交通交通小区划分与路径选择结果

    结合交通小区的划分原则和慢行交通系统特性,将该镇划分成交通小区,见图3

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2504.png 

    根据最短路径原则,在GIS中获得各OD对经过路径的路段名、路径全长、人行道和非机动车道长度。结果见表1

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2563.png 

    获得各OD对最短路径信息之后,按照步行出行总长度不超过1.5 km和自行车出行总长度不超过6 km的原则,对OD对进行筛选,获得有效慢行出行OD对。

3.3慢行系统连续性计算结果

3.3.1  单路径连续性评价

    根据公式基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2683.png,将上海某镇范围内所有慢行出行OD的连续度进行计算,得到的连续度分布情况见图4和图5

基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2728.png基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2729.png 

3.3.2  系统连续性评价

    根据基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2752.png=∑(基于GIS的城市慢行交通系统连续性评价方法研究(交通)2756.png),计算上海某镇非机动车道的系统连续度是0. 867,人行道的系统连续度为0. 916 6

3.3.3评价结果分析

    从以上2种评价结果可以知道:上海某镇慢行系统总体连续性较好,非机动车道的系统总体连续度为0.867,人行道的系统总体连续度为0.916 6;从微观上看,拥有完整连续慢行通道的慢行出行OD对比例并不高,非机动车道单路径连续度仅有48.18%,人行道单路径连续度虽然较高,但连续度大于0.8的慢行出行OD对也仅占61.73%

    这说明,上海某镇的路径连续度能较好地满足大多数人的慢行出行需求,但是对有慢行出行需求的路径来说慢行通道并不连续完整。实际中,连续度差的路线给人们的出行带来很多的不便,并且存在安全隐患。因此,在需要的路段设置人行道和非机动车道,保证人们出行的便利性,是十分重要的。

4结语

    慢行交通系统连续性评价是慢行系统综合评价的重要组成部分。本文提出了单路径连续度和系统总体连续度2个新指标,运用三步骤评价方法对慢行系统的连续性进行评价。该方法弥补了传统问卷调查法调查样本量需求大和调查结果不准确的缺陷,此外建立的空间和属性数据库也可为日后的慢行系统研究提供良好的数据基础。

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