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

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。