基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的城市等時(shí)交通圈研究

王 會(huì)，曾志鏵，楊衛(wèi)軍，郭 亮，何華貴

（1.廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060；2.廣東省城市感知與監(jiān)測預(yù)警企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510060）

等時(shí)交通圈是以城市某點(diǎn)為中心，以同種交通方式經(jīng)過相同時(shí)間可覆蓋的區(qū)域。由于缺乏可評(píng)價(jià)的手段，等時(shí)交通圈在過去是一種可達(dá)性的意象表達(dá)，隨著互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)與GIS的發(fā)展，現(xiàn)在多以基于路網(wǎng)、考慮限制車速、路段通行性等因素加權(quán)計(jì)算的方法所得。等時(shí)交通圈，可用以研究城市中心與鄰近區(qū)域的緊密聯(lián)系程度，而不同時(shí)段劃分的等時(shí)交通圈所覆蓋的區(qū)域面積，也可用于反映城市交通設(shè)施“供給側(cè)”的綜合服務(wù)能力。

國內(nèi)關(guān)于等時(shí)交通圈的研究多集中在近幾年，區(qū)域多集中于東部發(fā)達(dá)城市。此前已有眾多學(xué)者在區(qū)域分析中對(duì)時(shí)間、空間維度及時(shí)空關(guān)系進(jìn)行了深入的研究，提出時(shí)距、等時(shí)圈、時(shí)空圈、經(jīng)濟(jì)圈等重要概念。研究者們認(rèn)為多時(shí)空交通圈的多層次性，往往能夠用于評(píng)價(jià)研究中心的空間可達(dá)性程度和對(duì)周邊地區(qū)的輻射作用。

陳卓[1]提出運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析與成本加權(quán)距離集成算法，計(jì)算出定量界定交通圈，并以此為基礎(chǔ)，提出一小時(shí)交通圈內(nèi)部圈層的劃分方法和軌道交通服務(wù)指數(shù)。伍笛笛[2]重點(diǎn)分析了時(shí)空圈基本特征及劃分的指標(biāo)和方法，將時(shí)空圈分為近距離時(shí)空圈（公共交通3h時(shí)距內(nèi)）和遠(yuǎn)距離時(shí)空圈（公共交通3h時(shí)距以上），并進(jìn)一步提出一小時(shí)、兩小時(shí)、三小時(shí)時(shí)空圈，不同時(shí)空圈對(duì)應(yīng)居民日常生活的不同經(jīng)濟(jì)活動(dòng)行為也有所 不同。

基于傳統(tǒng)的GIS空間分析方法采用網(wǎng)絡(luò)分析加權(quán)距離算法計(jì)算等時(shí)交通圈，數(shù)據(jù)缺乏時(shí)效性，且往往權(quán)重取決于經(jīng)驗(yàn)值，無法真實(shí)反映實(shí)際情況。本文以廣州為研究區(qū)域，以基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)作為支撐，繪制出實(shí)時(shí)可靠的等時(shí)交通圈，并在此基礎(chǔ)上研究對(duì)比各種出行方式不同時(shí)段的等時(shí)交通圈的圈層形態(tài)和覆蓋面積，著力分析廣州市的交通擁堵問題，立足于粵港澳大灣區(qū)核心地位，從大局思維出發(fā)，提出廣州市一體化交通發(fā)展策略，改善出行環(huán)境，發(fā)揮交通樞紐作用，加快基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通，暢通大灣區(qū)“四面八方、四通八達(dá)”的戰(zhàn)略通道[3]，如圖1所示。

圖 1 等時(shí)交通圈示意圖

1 數(shù)據(jù)源與研究方法

1.1 研究區(qū)域

從廣州市城市發(fā)展中心歷史變遷的角度考慮，選定北京路（北京路地鐵站）、環(huán)市東（淘金地鐵站）、珠江新城（珠江新城地鐵站）3個(gè)地點(diǎn)作為研究中心，另外選取廣州南站、廣州火車站、廣州東站、廣州白云機(jī)場4個(gè)交通樞紐作為研究中心，基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)求取廣州市等時(shí)交通圈，以出行時(shí)間、出行方式、研究中心為變量，計(jì)算平高峰以及各種交通方式下的等時(shí)交通圈[4]，如表1所示。

表 1 研究方案矩陣

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

如圖2、3所示，本文首先對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，全部轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系（平面），將廣州市劃分為1000×1000m的規(guī)則格網(wǎng)，利用百度地圖API服務(wù)獲取7處研究地點(diǎn)到每個(gè)格網(wǎng)的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗處理，計(jì)算時(shí) 空圈[5]。

圖 2 技術(shù)路線

圖 3 廣州市格網(wǎng)示意圖

1.3 研究方法

不同等時(shí)交通圈反映不同的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)特征。半小時(shí)等時(shí)交通圈，反映研究的城市流量中心輻射范圍。在半小時(shí)等時(shí)交通圈覆蓋范圍內(nèi)的區(qū)域，屬于研究中心的輻射地區(qū)，一般情況下被認(rèn)為是城市CBD的核心范圍。具體表現(xiàn)為高層建筑密集、大型企業(yè)集聚、公交軌道站點(diǎn)密布、道路整潔且路網(wǎng)密度高[6]。

一小時(shí)等時(shí)交通圈也被稱為通勤圈，主要以通勤式的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)為主。通勤指從居住地往返工作地的交通行為，是連接生活與工作的紐帶。隨著城市化和交通工具的發(fā)展，居住地和工作地分離的現(xiàn)象愈加顯著；“職住分離”現(xiàn)象意味著通勤距離和通勤時(shí)間增長。2018年《極光大數(shù)據(jù)》調(diào)查顯示，中國工作人群平均單次通勤時(shí)間在45 min左右，因此經(jīng)濟(jì)活動(dòng)個(gè)體更傾向于在此范圍內(nèi)選擇居住和工作地點(diǎn)。一小時(shí)等時(shí)交通圈，能夠反映城市職住平衡發(fā)展的水平，是改善城市通勤狀況的參考[7]。

兩小時(shí)等時(shí)交通圈的主要經(jīng)濟(jì)活動(dòng)類型為商務(wù)，表現(xiàn)為一日往來的短期商務(wù)政務(wù)交流活動(dòng)。以全天出行時(shí)間為10h計(jì)算，除去往來近4h的車程及午餐午休1h外，留有辦事時(shí)間5h。

1.4 等時(shí)交通圈面積

等時(shí)交通圈面積是本次論文關(guān)注的重要研究指標(biāo)，等時(shí)交通圈面積指的是固定時(shí)間內(nèi)等時(shí)交通圈覆蓋的區(qū)域面積，主要有半小時(shí)、一小時(shí)和兩小時(shí)。等時(shí)交通圈反映交通設(shè)施“供給側(cè)”的綜合服務(wù)能力，融合了交通可達(dá)性評(píng)測中的時(shí)間、空間、程度三個(gè)維度，是城市空間結(jié)、布局設(shè)施、管理等因素與需求綜合作用的結(jié)果呈現(xiàn)[8]。等時(shí)交通圈面積分析的維度包括：

1）面積值：反映基于可達(dá)性的城市交通狀況和發(fā)展腹地水平。

2）自駕平峰時(shí)段與高峰時(shí)段的面積比值：反映研究區(qū)域擁擠影響程度。

3）高峰時(shí)段自駕與公共交通方式的面積比值：體現(xiàn)覆蓋水平上公交優(yōu)先的相對(duì)水平，比值越小，公共交通相對(duì)優(yōu)勢(shì)越明顯。

2 結(jié)果分析

2.1 等時(shí)交通圈面積值

從自駕等時(shí)交通圈面積值來看，平峰時(shí)段半小時(shí)等時(shí)交通圈面積廣州南站和廣州白云機(jī)場分別達(dá)到 564 km2和496km2，高峰期雖然有一定程度的減少，但仍然能夠達(dá)到332 408km2，反映了城郊兩地交通狀況最好，通行速度最快。廣州市城市中心五地比較而言，廣州火車站平峰期驅(qū)車半小時(shí)及一小時(shí)覆蓋的面積最廣。廣州東站表現(xiàn)最差，反映出周邊路況較差，車行速度較慢，原因是其作為大型交通樞紐，平高峰期均有大量旅客，人流量大，另外也有管理效果不佳的因素。北京路由于建設(shè)年限已久，道路寬度、破損程度影響了車行速度，造成堵塞。而從高峰期來看，環(huán)市東在城市中心五地中的綜合情況最好，廣州東站依然表現(xiàn)不佳，其次是珠江新城和 北京路[10]，如表2所示。

表2 自駕-等時(shí)交通圈面積/km2

在公共交通方面，整體上比較，平高峰時(shí)段對(duì)等時(shí)交通圈的面積影響不大，反映出廣州市城市中心公共交通運(yùn)力充足。與半小時(shí)圈而言，廣州市七個(gè)中心地點(diǎn)的等時(shí)交通圈明顯區(qū)分出4個(gè)檔次，環(huán)市東位于第一檔次，半小時(shí)等時(shí)圈覆蓋面積遠(yuǎn)大于其他地點(diǎn)。珠江新城與北京路居于第二檔次，廣州火車站與廣州東站居于第三檔次，廣州白云機(jī)場和廣州南站半小時(shí)圈覆蓋面積為零，處于第四檔次。廣州白云機(jī)場與廣州南站分別處于廣州市北部郊區(qū)和南部郊區(qū)，公交線路密度低，僅靠地鐵聯(lián)通，導(dǎo)致等時(shí)圈覆蓋范圍大大減少，這也能夠說明在公交服務(wù)空間覆蓋的廣度，而地鐵則更側(cè)重于遠(yuǎn)距離和效率，如表3所示。

表 3 公共交通-等時(shí)交通圈面積/km2

2.2 自駕平峰時(shí)段與高峰時(shí)段的面積比值

自駕平峰時(shí)段與高峰時(shí)段的面積比值，能夠反映研究區(qū)域擁擠阻塞影響程度[9]。比值越大，表示研究路段越擁堵。從半小時(shí)比值來看，珠江新城擁堵程度最為嚴(yán)重，比值達(dá)到5以上，其次是廣州東站，同樣在高峰期擁堵十分嚴(yán)重；除去白云機(jī)場與廣州南站兩地外，環(huán)市東高峰期的擁堵程度最小。從一小時(shí)比值來看，白云機(jī)場與廣州南站的路段情況依然是最暢通的，廣州火車站擁堵程度有所緩解，如表4所示。

表 4 自駕-平高峰等時(shí)交通圈面積比值

2.3 自駕與公共交通方式的高峰時(shí)段面積比值

自駕與公共交通在高峰期一小時(shí)覆蓋的面積比值，可以反映高峰期公共交通出行的優(yōu)勢(shì)性，比值越小，公共交通優(yōu)勢(shì)越明顯，人們選擇公共交通出行方式的意愿更強(qiáng)烈。從表3～4中可以看出，中心城區(qū)（北京路、珠江新城、環(huán)市東）的公共交通優(yōu)勢(shì)更加明顯。廣州白云國際機(jī)場和廣州南站地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，雖然路段暢通，但其公共交通設(shè)施的不足，導(dǎo)致其出行難以依賴公交、地鐵等公共交通出行方式，如表5所示。

表 5 自駕與公共交通-高峰等時(shí)交通圈面積比值

3 結(jié) 語

本文通過對(duì)比分析國內(nèi)外對(duì)于等時(shí)交通圈劃分的依據(jù)和評(píng)價(jià)方法，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，提出了新的等時(shí)交通圈計(jì)算方法，并以廣州市為研究區(qū)域，從等時(shí)圈交通面積、平高峰面積比值、自駕與公共交通面積比值三個(gè)維度出發(fā)，分析了廣州市的交通情況，對(duì)于廣州市交通發(fā)展有著一定意義。等時(shí)交通圈的精準(zhǔn)測度，利用交通出行策略的搭配組合，滿足不同情景的分析需求，為規(guī)劃分析提供科學(xué)客觀的數(shù)據(jù)支撐[11]。通過建立 15 min便民生活圈、45 min通勤圈、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)半徑等時(shí)空圈成果，打造以人為中心，有溫度的城市，有效支撐雙評(píng)價(jià)及國土空間規(guī)劃。