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      基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的城市公共交通站點(diǎn)可達(dá)性研究
      ——以宿州市埇橋區(qū)為例

      2022-02-13 02:03:40朱述美李小芳
      宿州學(xué)院學(xué)報 2022年12期
      關(guān)鍵詞:公交站點(diǎn)公交站宿州市

      李 龍,朱述美,李小芳

      1.安徽師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院,安徽蕪湖,241000;2.宿州學(xué)院管理學(xué)院,安徽宿州,234000

      關(guān)于可達(dá)性相關(guān)探究開始于古典區(qū)位論,后來學(xué)者逐漸將其視作研究交通成本的重要因素。由于相關(guān)著作的不斷出現(xiàn),針對可達(dá)性的概念、體系和方法開始涌現(xiàn),研究范圍也由開始的區(qū)位論延伸到地理空間、區(qū)域和交通規(guī)劃等領(lǐng)域。交通可達(dá)性的理念也在這個時期出現(xiàn),研究方法也發(fā)生了轉(zhuǎn)變,從單一的可達(dá)性計算方法到綜合的可達(dá)性度量模型[1-2],以及后來衍生一些多維度組合模型[3]。

      伴隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),國內(nèi)大都市交通出行問題逐漸顯現(xiàn),各種公共設(shè)施的空間布點(diǎn)也被視為區(qū)域交通規(guī)劃的重點(diǎn),其中不乏一些學(xué)者開始以公共設(shè)施當(dāng)作可達(dá)性研究的重要案例,有從不同尺度范圍對公共交通可達(dá)性進(jìn)行實(shí)證研究[4-6];也有從可達(dá)性模型搭建角度評價不同公共交通方式可達(dá)性水平[7-8],進(jìn)而提出公共交通優(yōu)化舉措;還有一些學(xué)者將研究重點(diǎn)聚焦到可達(dá)性衡量指標(biāo)體系的篩選[7,9]、可達(dá)性計算方法的評價等方面[10-12]。

      公共交通作為城市交通的重要組成部分,是促進(jìn)城市發(fā)展的重要手段,持續(xù)影響著城市空間結(jié)構(gòu)演化、各種產(chǎn)業(yè)布局、城市居民生活等方面。從可達(dá)性的角度出發(fā),思考和解決公共交通發(fā)展中的問題,對于城市發(fā)展和交通規(guī)劃的協(xié)調(diào)統(tǒng)一有著深遠(yuǎn)的意義。文本以宿州市埇橋區(qū)公共交通路網(wǎng)和公交站為研究對象,選取核密度估計和加強(qiáng)平均旅行時間等方法,計算城市公交站點(diǎn)可達(dá)性,客觀、真實(shí)反映宿州市埇橋區(qū)公共交通可達(dá)性現(xiàn)狀,以期為提高公共交通可達(dá)性,完善公共交通網(wǎng)絡(luò)提供理論參考。

      1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)與方法

      1.1 研究區(qū)域概況

      宿州市埇橋區(qū)處在安徽省東北部,北臨江蘇省,位于黃淮平原中部,地理坐標(biāo)北緯33.63°,東經(jīng)116.98°,市總面積2 868平方千米,是全國最大的縣級區(qū)。目前,埇橋區(qū)下轄12個街道、24個鎮(zhèn)(鄉(xiāng))和1個管理行政區(qū)。截至2020年11月,常住人口174.3萬人。本文選取宿州市埇橋區(qū)作為研究區(qū)域(圖1),區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有公交線路37條,公交站臺(點(diǎn))520個,線路總長度624.7公里。

      圖1 研究區(qū)域圖

      1.2 數(shù)據(jù)來源

      文本采用的空間邊界和路網(wǎng)數(shù)據(jù)來自2020年安徽省宿州市埇橋區(qū)地圖;公交站點(diǎn)數(shù)據(jù)源自于宿州市公共交通公司官網(wǎng)數(shù)據(jù)和宿州市埇橋區(qū)公交站點(diǎn)POI興趣點(diǎn)(point of interest,POI)等相關(guān)資料。通過ArcGIS 10.2軟件將研究區(qū)域地圖進(jìn)行矢量化,將交通路網(wǎng)導(dǎo)入并統(tǒng)一進(jìn)行坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換為WGS1984,構(gòu)建研究區(qū)域地理數(shù)據(jù)庫,主要包括路網(wǎng)交通數(shù)據(jù)和公交站點(diǎn)數(shù)據(jù)。

      1.3 主要研究方法

      借助ArcGIS 10.2軟件中成本距離算法,計算研究區(qū)域內(nèi)任意公交站到其他區(qū)域花費(fèi)時間最少通勤時間,然后結(jié)合公式(3),計算區(qū)域內(nèi)任意公交站的平均旅行時間,即可達(dá)性。道路等級和地表類型實(shí)際差異都會導(dǎo)致到達(dá)公交站時間區(qū)別。借鑒前人智慧結(jié)晶,根據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H情況,確定了出行時間成本值的計算公式。公式表達(dá)如下:

      (1)

      其中,V為不同地表類型的設(shè)定速度。

      結(jié)合實(shí)際情況,根據(jù)《中華人民共和國公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB-2003)》中不同等級道路通行速度,得出文中最后時間成本值如表1所示[13]。

      表1 不同交通方式和土地類型的時間成本值

      1.3.1 核密度指數(shù)

      核密度指數(shù)用來分析公交站點(diǎn)空間分布狀態(tài)。原理是以區(qū)域內(nèi)每個樣本點(diǎn)為圓心,選取一定長度的半徑產(chǎn)生圓,柵格單元密度值隨著距離圓心的距離增大而減小,也就是圓心位置密度值最大,邊界距離處密度值為零。具體計算公式如下[13]:

      (2)

      其中,k(·)為核函數(shù);h>0為帶寬;x-xi為估計點(diǎn)x到樣本點(diǎn)xi的距離。

      1.3.2 加權(quán)平均旅行時間

      為進(jìn)一步探究公交站點(diǎn)可達(dá)性的空間分異規(guī)律,嘗試用研究區(qū)域內(nèi)每個公交站點(diǎn)到其他任意公交站點(diǎn)可達(dá)性的加權(quán)平均值來反映該公交站的空間可達(dá)性,也就是公交站點(diǎn)的加權(quán)平均旅行時間[13]。

      (3)

      其中,i、j是研究區(qū)域內(nèi)任意兩個公交站點(diǎn);Tij是研究區(qū)域內(nèi)i公交站到達(dá)另一個公交站j花費(fèi)最少通勤時間;n是研究區(qū)域內(nèi)公交站點(diǎn)總數(shù);Ai是區(qū)域內(nèi)i公交站點(diǎn)的平均旅行時間。Ai數(shù)值越小,則說明研究區(qū)域內(nèi)i公交站到其他公交站花費(fèi)的時間成本越少,換句話說可達(dá)性就越好。

      2 結(jié)果分析

      2.1 公交站點(diǎn)空間分布

      為了更加形象展示宿州市埇橋區(qū)公交站空間分布規(guī)律,利用ArcGIS 10.2軟件中的核密度分析模塊,分析研究區(qū)域公交站分布特征。結(jié)果如圖2所示,宿州市埇橋區(qū)520個公交站空間分布集聚特征突出,整體上呈現(xiàn)“一主一副兩軸”的“十”字型框架?!耙恢鳌笔侵腹徽究臻g分布集聚中心在埇橋區(qū)的主城區(qū)內(nèi)。主城區(qū)內(nèi)路網(wǎng)密集,商貿(mào)發(fā)達(dá),人流量大,公交站設(shè)置間距較小,空間分布密度相對較大?!耙桓薄奔垂徽究臻g分布次級中心,該片區(qū)域主要集中在埇橋區(qū)的東部,宿州馬鞍山現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)(宿馬園區(qū))內(nèi)部,高鐵宿州東站附近,宿馬園區(qū)未來將是宿州城市副中心,該片區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施完善,城區(qū)建設(shè)初現(xiàn)規(guī)模,各種產(chǎn)業(yè)園區(qū)林立,集聚了大量人流、物流。而宿州東站作為宿州及周邊縣區(qū)出行的重要交通樞紐,為了加強(qiáng)市區(qū)與宿馬園區(qū)、宿州東站空間聯(lián)系,方便市民出行,埇橋區(qū)開通了5條公交線路,分別是K1路、K2路、27路、29路和37路,共計124個公交站點(diǎn)?!皟奢S”分別是沿G206、S407(符離大道)南北軸線,其中符離大道既是連接宿州與徐州的城際快速通道,又是串聯(lián)皇藏峪旅游景區(qū)等五大旅游景區(qū)的旅游廊道,沿線設(shè)置了12處公交站。G206是貫穿宿州南北的交通走廊,兩條線路都是加快宿州發(fā)展的交通大動脈。沿G343(宿州大道)、S303東西軸線,宿州大道是加強(qiáng)市區(qū)與宿州東站和宿馬園區(qū)空間互動的通勤要道,開通了4條公交線路。S303貫穿城區(qū)東西,連接G344和S306,穿過主城區(qū)最繁忙路段之一的汴河路,沿途也開辟了多條公交線路。

      圖2 宿州市埇橋區(qū)公交站核密度圖

      表2 宿州市埇橋區(qū)公共交通站點(diǎn)分布

      分鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道來看,公交站點(diǎn)空間分布不均衡,內(nèi)部異質(zhì)性明顯,呈現(xiàn)出以市中心為核心的距離衰減規(guī)律,集聚中心主要在西關(guān)街道中北部和三八街道交界地帶,該片區(qū)域集中了拂曉大道、銀河二路、人民路等多條交通主干道,而且小區(qū)密布,人口密度大,加上中國建設(shè)銀行、宿州一小(環(huán)宇校區(qū))、宿州市政務(wù)中心等各種配套設(shè)施齊全,人流量巨大,設(shè)置了多處公交站臺。具體來看,公交站點(diǎn)主要布局在主城區(qū)范圍內(nèi),站臺數(shù)量達(dá)到了292個,占比54.5%;其中三八街道數(shù)量最多,布有86個站臺,占比16.50%。距離主城區(qū)地理位置越遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道公交站越少,尤其是公交線線路尚未涉及的邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn),如埇橋區(qū)南部的大營鎮(zhèn)、永鎮(zhèn)等,東北部褚蘭鎮(zhèn)、解集鄉(xiāng)、時村鎮(zhèn)等。影響公交站臺空間分布的原因除了公交路線、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、人口分布等外,還有一個客觀原因就是行政區(qū)劃面積,像金海街道和宿州馬鞍山現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū),雖然地理位置沒有靠近主城區(qū),人口密度不及主城區(qū)的三八街道等區(qū)域,但是這兩個街道(園區(qū))行政區(qū)劃面積廣闊,客觀上也影響了公交站的空間分布。

      2.2 公交站可達(dá)性空間分異

      2.2.1 總體空間可達(dá)性分析

      基于宿州市埇橋區(qū)綜合交通路網(wǎng),以520個公交站作為初始點(diǎn),計算公交站到全區(qū)任意地方可達(dá)性值,進(jìn)而借助ArcGIS 10.2軟件進(jìn)行可達(dá)性空間分布特征可視化表達(dá),結(jié)果如圖3所示。宿州市埇橋區(qū)公交站可達(dá)性在空間分布上具有以下特征:(1)可達(dá)性分布是以公交站點(diǎn)為圓心的圈層結(jié)構(gòu),越靠近公交站,可達(dá)性越好,反之可達(dá)性較差;(2)可達(dá)性較好的區(qū)域整體上表現(xiàn)出“以中心城區(qū)為核心,向外呈現(xiàn)條帶放射狀”,且中心城區(qū)具有連片成面的趨勢,南北條帶和東西條帶也表現(xiàn)出空間合并態(tài)勢,尤其是東西條帶合并傾向更加突出;(3)可達(dá)性最差的區(qū)域主要集中在埇橋區(qū)東北部,出現(xiàn)了可達(dá)性塌陷地帶,其次是東南和西南部;(4)可達(dá)性對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)依賴性較強(qiáng),即路網(wǎng)密度越大、等級越高的區(qū)域,公交站點(diǎn)的空間可達(dá)性就越好。反之,可達(dá)性越差。

      圖3 宿州市埇橋區(qū)公交站可達(dá)性分布圖

      為準(zhǔn)確展現(xiàn)埇橋區(qū)公交站可達(dá)性空間分布規(guī)律,把5 min作為衡量尺度,將公交站可達(dá)性切分成10個不同的時間區(qū)間,不同時間區(qū)間用不同顏色的條帶展示,形成了不同色帶的可達(dá)性圈層空間分布圖,結(jié)果如圖3所示。然后根據(jù)組成不同色帶的柵格數(shù)量在全部柵格數(shù)據(jù)集的占比來表示不同時間區(qū)間到達(dá)面積在整個研究區(qū)域總面積的占比情況。整體上看,宿州市埇橋區(qū)公交站空間可達(dá)性較好,平均可達(dá)性是16.2 min,即區(qū)內(nèi)任意地方到最近的公交站所花費(fèi)的最少時間為16.2 min。不同時間區(qū)間可達(dá)性內(nèi)部差異顯著??蛇_(dá)性在15 min以內(nèi),占比約是22.3%,即約在22.3%的區(qū)域,尋找最近的公交站點(diǎn)需要用時15 min,值得注意的是這個區(qū)域還需要在具體的地理位置,但此處僅僅從面積占比情況來反映公交站可達(dá)性的內(nèi)部差異。可達(dá)性在30 min以內(nèi),占比約是44.6%,還未達(dá)到總面積的一半。需要特別提出的是公交站可達(dá)性超過45 min的區(qū)域面積占比約33.1%,這些區(qū)域影響整個埇橋區(qū)公交站的平均可達(dá)性。

      2.2.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道可達(dá)性分析

      在圖3的基礎(chǔ)上,借助ArcGIS 10.2軟件空間統(tǒng)計分析工具,計算鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道微觀層面的宿州市埇橋區(qū)公交站可達(dá)性,結(jié)合自然間斷點(diǎn)分級法(jenks),將可達(dá)性分為好、較好、一般、較差和差五大類,結(jié)果如圖4所示。由圖4可見,基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的埇橋區(qū)公交站可達(dá)性空間分布差異較大。整體上看,公交站可達(dá)性好的地域主要還是集中在中心城區(qū)及周邊部分區(qū)域,南至金海街道,北達(dá)汴河街道,西連西二鋪鄉(xiāng),東至宿州馬鞍山現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū),大體呈現(xiàn)出東西較寬,南北稍窄的片區(qū),分布的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道達(dá)到17個,約占40.5%,說明埇橋區(qū)公交站整體可達(dá)性較好。再來看屬于可達(dá)性較好區(qū)域的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道,該類型分布的區(qū)域呈現(xiàn)出“大分散、小集聚”的特征,大體分散在中心城區(qū)的北、東、南三個方向,按照方位不同局部集聚成北部片區(qū)、東部片區(qū)和南部片區(qū)三個片區(qū),北部片區(qū)是符離集鎮(zhèn)、夾溝鎮(zhèn)、曹村鎮(zhèn)和宿州埇橋經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)四個區(qū)域,北部片區(qū)擁有連接徐州市的快速通道符離大道,開通了k902城際公交。東部片區(qū)主要是灰谷鎮(zhèn)、蒿溝鄉(xiāng)和苗安鄉(xiāng)三個鄉(xiāng)鎮(zhèn),該片區(qū)域有多條公交線路穿過或是靠近交通干道,可達(dá)性較好。南部片區(qū)由兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道開發(fā)區(qū)組成,分別是宿州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北楊寨行政管理區(qū)和桃園鎮(zhèn),該片區(qū)有G206貫穿南北,開通了7路、36路公交車,沿途設(shè)置多個公交站點(diǎn),可達(dá)性較好。公交站可達(dá)性屬于一般水平的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道分布在西南部,沿大店鎮(zhèn)、蘆嶺鎮(zhèn)、大澤鄉(xiāng)鎮(zhèn)、蘄縣鎮(zhèn)和永鎮(zhèn)鄉(xiāng)形成了西南部的集聚片區(qū),除此之外,在中心城區(qū)的北部還零散分布著三個鄉(xiāng)鎮(zhèn),分別是桃溝鄉(xiāng)、順河鄉(xiāng)和夾溝農(nóng)場。公交站可達(dá)性較差的區(qū)域主要集中在六個鄉(xiāng)鎮(zhèn),依次是楊莊鄉(xiāng)、欄桿鎮(zhèn)、支河鄉(xiāng)、永安鎮(zhèn)、時村鎮(zhèn)和大營鎮(zhèn),這六個鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離城區(qū)較遠(yuǎn),尚未開通直達(dá)市區(qū)的公交路線,交通不發(fā)達(dá)。公交站可達(dá)性最差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是褚蘭鎮(zhèn)和解集鄉(xiāng),同楊莊等六個鄉(xiāng)鎮(zhèn)一樣,相對于中心城區(qū)較遠(yuǎn),地理位置偏僻,到達(dá)最近公交站點(diǎn)的時間超過30 min,公共交通十分不便。

      圖4 宿州市埇橋區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道公交站可達(dá)性分布圖

      就整個研究區(qū)域而言,可達(dá)性水平處于好和較好檔次的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道有26個,約占總數(shù)的61.9%,說明宿州市埇橋區(qū)公交站在鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道維度的可達(dá)性整體較好。在一般及以下的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道有16個,約占總數(shù)的38.1%,表示還有部分區(qū)域需要進(jìn)一步完善基礎(chǔ)路網(wǎng)設(shè)施,增設(shè)相應(yīng)的公交站點(diǎn)。

      3 結(jié) 論

      宿州市埇橋區(qū)公交站空間分布集聚特征突出,呈現(xiàn)“一主一副兩軸”的“十”字型框架結(jié)構(gòu)?!耙恢鳌笔侵腹徽究臻g分布集聚中心,主要在埇橋區(qū)的主城區(qū)內(nèi),這也是埇橋區(qū)最大集聚中心,超過300個公共交通站點(diǎn)分布在主城區(qū),約占全部交通站點(diǎn)的59.8%;“一副”即公交站空間分布次級中心,該片區(qū)域主要集中在埇橋區(qū)的東部,公共交通站點(diǎn)約50個,數(shù)量不多,分布區(qū)域面積較小,空間集聚特質(zhì)明顯;“兩軸”分別是沿G206、S407(符離大道)南北集聚軸和沿G343(宿州大道)、S303東西集聚軸,兩軸集中了超過50%的公共交通站點(diǎn)。南北集聚軸和東西集聚軸的交叉點(diǎn)是公交站空間分布的集聚中心,即“兩軸”的交叉點(diǎn)演化成了“一主”。

      從鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道層面分析宿州市埇橋區(qū)公交站點(diǎn)空間分布發(fā)現(xiàn)其不均衡性和內(nèi)部異質(zhì)性明顯,呈現(xiàn)出以市中心為核心的距離衰減規(guī)律,集聚中心主要在西關(guān)街道中北部和三八街道交界地帶。

      宿州市埇橋區(qū)公交站可達(dá)性在空間分布上具有以下特征:①可達(dá)性分布是以公交站點(diǎn)為圓心的圈層結(jié)構(gòu)且對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)依賴性較強(qiáng);②可達(dá)性較好的區(qū)域整體上表現(xiàn)出“以中心城區(qū)為核心,向外呈現(xiàn)條帶放射狀”,中心城區(qū)具有連片成面的趨勢,南北條帶和東西條帶也表現(xiàn)出空間合并態(tài)勢;③可達(dá)性最差的區(qū)域,即可達(dá)性塌陷地帶,主要分布在埇橋區(qū)東北部。

      基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的宿州市埇橋區(qū)公交站可達(dá)性整體較好,約61.9%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道公交站可達(dá)性屬于較好及以上水平。但內(nèi)部差異較大,埇橋區(qū)東北部和西南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道公交站可達(dá)性相對較差,尤其是地理位置不佳的褚蘭鎮(zhèn)和解集鄉(xiāng)公交站可達(dá)性最差。

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