毕业论文-基于GIS的城市轨道交通对沿线交通可达性的影响研究

PAGE基于GIS的城市轨道交通对沿线交通可达性的影响研究——以福州市轨道交通1号线为例资源工程学院11级测绘工程【摘要】近年来,为适应城市发展的需要，福州城区着手轨道交通设施的建设。为了解轨道交通对城市交通状况是否具有改善作用，需要对其影响程度进行调查分析。本文围绕福州市轨道交通1号线的典型路段和站点，利用GIS软件的地图数字化和空间分析功能对研究区线路的数据进行处理，分析轨道交通沿线的交通区位现状及公交可达性的评价。通过对比1号线开通前后的交通状况，表明轨道交通对沿线交通可达性具有促进作用。【关键词】城市轨道交通；GIS；交通可达性

目录1.引言 11.1研究背景 11.2研究目的和意义 11.3轨道交通1号线概况 12.数据资料 12.1数据来源 12.2数据预处理 13.以火车站-斗门站为例研究1号线对交通区位的影响 33.1站点附近交通区位的现状分析 33.2斗门站附近居民出行方式调查分析 44.1号线对公交可达性的影响 44.1公交可达性及评价方法 44.2以火车站到达西湖站为例的公交可达性评价 54.3可达性变化率评价 65.结语与展望 75.1结语 75.2展望 7致谢语 8参考文献 9PAGE111.引言1.1研究背景当前，伴随经济社会的高速发展，城市化水平的提高，人口压力不断增大，地面交通的负担也在日益加剧。轨道交通作为一种大容量、快捷、安全、环保的新型交通工具，逐步走入人们的视野。追溯到上个世纪末，国家着手在部分城市建设轨道交通设施。其中，福州市作为全国“十二五”规划落实的主要城市之一，发展重心落实到优势交通，益于城市发展。根据《福州市城市综合交通规划(2010-2020)》提出，福州交通发展的最终选择应以公共交通为主，构建集约化紧凑型的交通体系。同时借助自身优势，致力于实施沿海战略，打造以“一中心区三轴线八新城”的城市空间格局。结合《海西规划》进一步推动轨道交通建设工作，实现格局的部署。1.2研究目的和意义轨道交通可以有效地缓解交通的负担，提高沿线交通可达性，降低乘客的出行时间成本。可达性指通过一定类型的某种交通工具从某一区域到达目的区域的便利程度，反映出空间实体之间克服距离障碍进行交流的难易程度，表达了空间实体之间的疏密关系[1]。结合互联网数据，借助GIS技术对福州轨道交通1号线沿线的交通状况进行分析，研究1号线对沿线交通可达性的影响，预测轨道交通建成后对交通区位和公交可达性的改善状况。1.3轨道交通1号线概况福州市轨道交通1号线连接南北城区，全长29.2km，北起新店北部秀峰路，南至东部新城。其中包括地下段24.55km，高架线段4.0km，敞开段0.65km。全线共设24座车站，其中地下2层站17座，地下3层站3座，高架3层站4座。最大站间距为1.896km，最小站间距为0.869km2.数据资料2.1数据来源本研究所采用的数据是通过稻歌V2.2软件截取关于福州市城区的街道地图，空间分辨率为1.192.2数据预处理在ArcMap中添加福州市城区的街道地图作为数字化底图。参考互联网中关于福州市轨道交通1号线的资料分别建立站点和线路图层，之后在站点图层中标记出每个站点的位置。再在线路图层中将各点用线连接，并在属性表中添加站点名、线路名。对轨道交通1号线站点周围500m范围内做缓冲区，将缓冲区范围内的道路分成主干路、次干路和支路三个等级，并分别使用不同粗细和不同的颜色样式在底图中标记，构成1号线沿线交通线路图，如图1所示。统计站点附近各等级道路数量，计算各站点道路密度[2]，并得出1号线沿线总体道路密度为6.82km/km2,见图2。图1轨道交通1号线沿线交通线路图图2轨道1号线各站点500m缓冲区道路密度3.以火车站-斗门站为例研究1号线对交通区位的影响3.1站点附近交通区位的现状分析福州站地处晋安区华林路终段，作为福建地区最大的客运枢纽站之一，每年旅客发送量可达1300万人次。但是，随着城市的发展，人口的增加、车流量不断增多，福州站至斗门附近的道路时常发生交通滞留的状况，对进出火车站的客流造成严重的不便。1号线建成后，轨道站点的设置是否会对附近的交通状况产生影响。因此，需要对站点附近交通区位的条件进行研究。以站点500m缓冲区内三个等级的道路作为影响因素赋予不同权重，对主干路、次干路、支路的250m缓冲区，依次赋值3、2、1。通过ArcGIS叠加分析，得到1-2、3-4、5-6三个范围数值，分别对应三级区位、二级区位、一级区位，数值越大交通区位条件越好，见图3；对斗门站点图3叠加分析处理后的交通区位图4斗门站500从图3中可以看出，斗门站点周围的交通区位条件明显优于其他区域，而火车站交通区位条件一般。根据《城市道路交通规划设计规范》，人口数量在200万以上的城市三级道路总体密度应满足5.0-6.6km/km2之间的要求。2.2中显示，1号线沿线总体道路密度为6.82km/从图4中看出，斗门站附近有3条主干路，5条次干路，5条支路；次干路的分布较离散，主干路承担的交通压力大；支路主要作为街巷连接居民点，用于居民进出，无法分担主干路大量的车流。而且，调查过程中，发现该地区居民主要的出行方式为步行与私人机动车，客流与车流混合汇入干路当中，将会加重目前道路堵塞的状况，也给居民的出行造成不便。火车站道路数量少，附近仅1条次干路与其支路用于引导车流通行。目前，该路段采取单行道的措施来减少交通拥堵的情况。但通过实地考察，发现站前广场的交通情况比较复杂，接送车辆乱停车与营运车辆停靠点设置不当，占用主车道。整体车流的通行效率低下，高峰时期堵塞的情况仍有发生。私人机动车、公交车、进出站的客流共同交汇，极易产生严重的交通问题。通过分析，认为火车站-斗门站段的道路通行能力较差，道路密度分布失衡，容易造成集中时间内主要道路车流和人流量的激增，导致交通拥堵。3.2斗门站附近居民出行方式调查分析目前，轨道交通对其沿线交通区位的影响主要由客流出行方式的转化体现，通过吸引搭乘公交或者驾驶机动车的客流。在一定程度上，将减少地面上机动车的数量以及公交客流量饱和现象的发生。由于火车站附近多为流动客流，居民点较少，不确定因素较多。故以下仅针对斗门站附近居民进行意向调查，研究1号线建成后是否会改变该地区客流的出行方式。将斗门站附近居民日常出行方式分为步行、自行车、常规公交、私人机动车。调查方法为问卷形式，共调查100位居民，实收100份，调查结果见图5。图51号线开通后斗门站附近居民出行方式比例的转变调查结果显示，1号线建成后，斗门站居民日常出行方式的比例均发生明显下降，接近九成的居民会选择直接或间接搭乘轨道交通出行。其中，私人机动车出行比例的下降，将减少斗门附近居民点汇入干路的车流量，从而恢复支路分担主路车流的功能，减轻主路的交通压力。轨道站点设置在地下，斗门站周围500m区域内的居民可选择步行通过地下通道搭乘轨道交通，避免与地面车辆交汇，减少因随着轨道交通设施的逐步完善，将改变目前沿线交通拥堵的常态。通过转变客流的出行方式，将有效地解决该地区因人员密集、车流量饱和造成的交通问题，提高道路通行效率，改善交通区位的条件。通过地图的可视化，分析轨道站点的设置对周围交通区位的影响。并且，延伸至整条线路，如东街口、台江、三叉街等居民点密集、道路密度大的地区都可以应用斗门站的分析模式。1号线将南北火车站、汽车站等交通枢纽连接起来，形成高效、便捷的交通网络，在提高其交通可达性的同时，也为大量流动客流提供了更为便捷的交通出行方式。4.1号线对公交可达性的影响4.1公交可达性及评价方法公交可达性指线路中任意站点到其他站点的最短时间成本。本文对可达性评价的方法是通过GIS网络分析功能推算两点间最优路线，计算最短时间成本。参考黄晓燕等对可达性变化率的计算方法评价1号线对公交可达性的影响[3]。计算公式如下：(1)R表示可达性变化率，AP表示1号线建成前公交可达性的状况，AS表示1号线建成后公交可达性的状况。另外，需要对公交可达性评价过程提出以下假设：(1)忽略换乘等待的时间；(2)轨道站点与公交接驳设施距离不超过站点500m范围；(3)忽略换乘过程中轨道站点与公交接驳设施间步行的时间；(4)统计内容包括1号线任意两个沿线站点间的时间成本，以及任意沿线站点到达重点区域(商业中心和风景区)的时间成本。4.2以火车站到达西湖站为例的公交可达性评价根据福州公交线路，推算出火车站到达西湖站间最优公交路线。图6火车站到达西湖站间公交路线图从图6得出的A、B、C三条路线中，A段到达市卫生厅后需要步行前往目的地，而C段路线长且站点多，故选择B段作为最优路径，线路长4.6km。考虑到该段公交线路经过繁华路段及多个红绿灯十字路口，一般情况下公交运行平均速度为20km/h，站点停靠时长平均为0.25min，则平均花费的时间约为17min。轨道交通运行过程主要在地下区域，可避免来自地面上各种因素造成的交通问题，包括红绿灯等待。减少了不稳定因素造成的时间成本。城市轨道交通运行速度可达40km/h以上，考虑到停靠站点与进出站时需要减速，平均速度为36km/h，从火车站到达西湖站的搭乘选择可以通过1号线火车站点到达屏山站，目前火车站到达屏山站的距离约为3.6km，则搭乘所花费的时间为6min。到达屏山站后换乘公交前往，花费的时间约为13min。此模型可运用于相同类型路线的计算，因此需要对火车站到其他站点进行统计，见表1、2。表1火车站到重点区域(商业中心和风景区)的最短时间成本重点区域(商业中心和风景区)金鸡山公园西湖东街口(三坊七巷)于山（五一广场）乌山宝龙城市广场中亭街台江步行街学生街城市广场金融街万达广场1号线开通前时间成本/(min)131717202032373245441号线开通后时间成本/(min)1313816182020212331表2火车站到沿线站点的最短时间成本轨道站点斗门站树兜站屏山站东街口站南门兜站茶亭站达道站上藤站三叉街站白湖亭站葫芦阵站黄山站排下站城门站三角埕站胪雷站火车南站1号线开通前时间成本/(min)491117222429313437504548505460651号线开通后时间成本/(min)2668101214161820222426283032344.3可达性变化率评价通过4.2中表1、2统计数据的模式，对其他轨道站点进行统计，得出1号线开通后公交可达性变化情况。见表3。表31号线开通后公交可达性变化情况参数时间成本(未开通轨道交通)/(min)时间成本(开通轨道交通)/(min)变化程度/(min)变化率/(%)1号线沿线站点到沿线站点28.212.7715.4354.711号线沿线站点到重点区域25.8816.889.034.78表3中可以看出，1号线沿线站点到其他站点的变化率超出50%，变化程度明显；沿线站点到重点区域的变化率达到30%以上。因此，1号线运营后，将会有效地改善沿线的公交可达性。一方面在时间成本上大幅度地减少，会吸引沿线市民选择公交出行，提升其出行比例。另一方面，随着进出商业中心和风景区便利程度的提高，将吸引大量客流涌入，刺激消费，带动经济的发展。同时，随着轨道交通的发展，与常规公交的衔接将更为紧密。换乘站点的设置、接驳公交网络的布设，都将为轨道交通站点附近的公交可达性带来显著提升。城区现期规划的路线也会逐步转变成与轨道交通相协调的方向，站点步行可达的范围附属有常规公交站点，方便市民的换乘。5.结语与展望5.1结语本文基于GIS技术对福州轨道交通1号线沿线的交通状况进行分析，得出轨道交通的建设对其沿线的交通可达性具有改善作用。由于本文主要依据地图数字化所呈现的结果对部分线路或站点的分析，分析过程存在不足，缺少对总体数据的统计与平均水平的准确了解，无法清晰描述每个站点的情况。希望通过更深入的学习后对现有内容进行更全面的补充与创新。5.2展望通过本次研究，展望福州城区的交通体系在未来发展的方向可分为以下两点：构建以轨道交通为核心的路网系统在轨道站点的影响范围内，以站点为核心，围绕周围各等级道路，强化主干路的骨干地位。并结合客流活动空间的建设，完善支路网，突出乘客与轨道站点的关系。构建客流通道与车流通道相互分离的路网系统。以优先发展公共交通为原则，强化轨道交通与其他出行方式的关系围绕站点核心区域，设计轨道交通与其他方式之间接驳设施的布局。根据客流主要换乘的交通方式，如步行、常规公交、个人机动车等，以类似“人行通道>公交站台>机动车停车场”的次序进行布局[4]，保证大部分客流的通行效率。随着城市化进程的加快，轨道交通作为提高城市化水平的“名片”，正逐步影响城市居民的日常生活。截止至2015年，1号线全线竣工，南标段已进入试运营阶段。市区内轨道交通的建设正处在一个蓬勃向上的时期。研究的过程中发现，1号线建成后虽然在一定程度上提升了城市交通可达性，但是其所服务的范围比较局限，轨道站点覆盖的范围小，轨道交通线路外围的交通可达性没有得到很明显的提升。因此，下一步需要加快建设其他轨道交通线路，完善福州城区整体的交通结构。致谢语本文从选题到研究的过程都是在林金堂老师的细心指导下完成的。在定完论文的方向后，林老师积极地监督我进行下一步论文框架的构建。修改论文的过程中，他十分关注我的论文进度，当遇到问题无法解决的时候，能够给予我悉心指导。让我阐述论文的中心内容，以及如何更好地对内容进行完善。引导我从自身出发，通过阅读大量地文献资料和教科书，发现问题，解决问题，培养独立思考、学习的能力。在完成初稿后，他愿意在忙碌的教学工作中挤出时间审阅、批改我的论文，针对内容拓展我的思路，给予我参考性的意见。通过不断地修正，希望我的论文能够让老师们满意。林老师对工作一丝不苟、对学生认真负责的精神让我折服，衷心的想对林老师说一声：“谢谢您！四年的大学时光即将过去，首先要感谢陪伴了四年生活的舍友，同学老师们。在大家的帮助下，我顺利地完成学业，并学会了为人处事的方法。我相信，在步入社会的下一刻将走的更加坚实有力。最后，感谢我的父母亲人，因为有了他们最有力地支持与期望，我才能勇往直前，向未来奋进！参考文献[1]李平华,陆玉麒.城市可达性研究的理论与方法评述[J].城市问题,2005,(1):69-73.[2]孙朝峰,林西雁,陈晓毅等.地铁对交通可达性的改善分析—以福州地铁前期线网为例[J].亚热带资源与环境学报,2013,(4):87-92.[3]黄晓燕,张爽,曹小曙.广州市地铁可达性时空演化及其对公交可达性的影响[J].地理科学进展,2014,33(8):1078-1089.[4]胡晶,张国华,黄珂等.轨道交通沿线地区规划技术思路—以福州市1号线(北标段)沿线规划调整为例[J].城市规划学刊,2012,(3):76-84.[5]刁城峰.香港轨道交通与常规公交衔接分析及借鉴[A].公交优先与缓堵对策—中国城市交通规划2012年年会暨第26次学术研讨会论文集[C].福建:福州市规划设计院,2012,11-08.[6]叶焱,胡道华.基于GIS的城市轨道交通沿线休闲空间分布研究—以武汉市轨道交通一号线为例[J].现代商贸工业,2013,(2):196-198.[7]杨波.乌鲁木齐轨道交通发展与城市建设[J].城市公共交通,2014,(5):34-37.[8]张金霖.福州市快速轨道交通发展作用分析[J].福建建设科技,2011,(5):63-65.[9]张敏.城市轨道交通与常规公交的衔接研究[J].交通工程,2011,(19):145-148.[10]周华,陶志兴.从交通方式结构探讨福州城市交通可持续发展[J].福建建设科技,2008,(3):45-49.[11]陈信煦.福州、厦门城市轻轨前期准备与展望[A].福建省铁道学会促进福建铁路科技进步与创新学术年会学术论文集[C].福州:中国铁道学会,2008,02-28.[12]郑建湖,赖晓花,缪晶.福州地铁对居民出行行为的影响研究[J].城市公共交通,2013,(2):26-28.[13]蓝兰.我国轨道交通建设“十一五”回顾及“十二五”展望[J].交通世界(建养机械),2011,(9):28-32.附件：轨道交通1号线对市民出行的影响研究调查问卷您好！

为了完成学生论文，希望您能百忙之中帮我完成这份问卷，本问卷采用无记名填写，我们也绝对保密，无需担心隐私问题，感谢您的支持！性别：男

女居住地到斗门站的距离？100米以内

100米到250米

250米到500米

500在轨道交通1号线开通前，您的出行方式最主要是？步行

常规公交

自行车

私人机动车轨道1号线开通后，您的出行方式是否变化？是

否轨道1号线开通后，您的出行方式会选择轨道交通吗？会

不会

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