CN110796337A - 一种评价城市公交站点服务可达性的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种评价城市公交站点服务可达性的系统，属于智能交通领域。包括数据采集单元、数据处理与分析单元和可达性诊断单元，数据采集单元采集的数据传输给数据处理与分析单元，数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性，并传输给可达性诊断单元，可达性诊断单元获取某区域的公交站点服务水平。本发明能够对城市的公交站点的可达性进行诊断与评价，以弥补传统的公交可达性的评价过于机械化，以及精度不够的问题。

Description

一种评价城市公交站点服务可达性的系统
技术领域
本发明涉及一种评价城市公交站点服务可达性的系统，属于智能交通领域。
背景技术
城市公共交通可达性是指在考虑城市功能结构等因素的情况下，个体利用城市公共交通网络，离开或者到达城市某一地点的便利程度。由定义可知，可达性是城市交通发展的根本目的。然而，机动性是目前我国城市交通发展过程中着力提升的重点，但其不能引导城市向着集约化、可持续化的方向发展；同时当交通密集到一定程度时，机动性将不能将城市交通引向高可达性。因此，可达性对于转变城市公共交通规划思路和我国城市交通实现可持续发展具有重要的意义。
现有研究以关注大中运量站点为主，以站点空间可达性研究来看，国内外成熟的研究主要集中于轨道交通站点空间可达性分析，最早可追溯至1972年。快速公交站点空间可达性分析在借鉴轨道交通站点的成熟理论上加以改进整合，主要依据站点吸引力随步行距离衰减原理，城市用地、经济、人口等因素对可接受步行距离的影响，以及利用数理统计等方法手段，研究快速公交站点合理服务范围。
同时，城市常规公交站点的服务性对城市公共交通系统有着十分重要的作用，但是，对于常规公交站点空间可达性的研究相对而言就显得较少。传统可达性的评析有着过于机械化，以及未能与实际道路情况相结合的问题。评析方法有待进一步研究、评析指标有待进一步优化、评析精度有待进一步提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种评价城市公交站点服务可达性的系统及方法，聚焦于常规的公交站点，以弥补传统的公交可达性的评价过于机械化，未能与实际道路情况相结合，以及评价精度不够的问题。
本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。
一种评价城市公交站点服务可达性的系统，包括数据采集单元、数据处理与分析单元和可达性诊断单元，数据采集单元采集的数据传输给数据处理与分析单元，数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性，并传输给可达性诊断单元，可达性诊断单元获取某区域的公交站点服务水平。
上述技术方案中，所述数据采集单元采集的数据包括城市社会经济数据、公交物理站点数据、城市道路网络数据以及公交车进站GPS数据；所述城市社会经济数据由调查问卷的方式获取；所述公交物理站点数据和城市道路网络数据通过遥感系统从卫星地图下载；所述公交车进站GPS数据通过GPS定位器采集。
上述技术方案中，所述数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性的具体过程为：
S1，利用城市社会经济数据划分交通小区，将公交物理站点数据和城市道路网络数据分别生成公交物理站点层和城市道路网络层，划分交通小区也可以通过创建栅格层替换；
S2，由公交车进站GPS数据计算每个公交站点的平均等待时间；
S3，确定出行时间阈值，计算公交站点服务可达性
Figure BDA0002208530030000021
其中：
Figure BDA0002208530030000022
为某一交通小区或栅格点的站点服务可达性水平；Bj为公交站点的数量；tij为交通小区或栅格点到达附近公交站点j的步行时间；wttj为公交站点j的等待时间；J为交通小区i或栅格点范围内公交站点的集合；Twalk+wait为出行时间的阈值，出行时间包括步行时间和平均等待时间。
上述技术方案中，所述公交站点的平均等待时间
Figure BDA0002208530030000023
N为某一时段内途经该站点的公车进站次数。
上述技术方案中，所述获取某区域的公交站点服务水平的具体过程为：
S1，确定公交站点服务可达性指标的诊断阈值
S2，选取需要进行诊断的区域
S3，判断选择区域的公交站点服务可达性
S3.1，确定栅格点或交通小区站点步行可达性值
S3.2，根据诊断阈值，生成主题图将公交站点服务可达性指标分为：可达性较差、可达性较好和可达性好，可达性较好和可达性好的公交站点服务可达性良好，否则，执行S4；
S4，判断及优化选择区域的公交步行可达性
如果公交站点服务可达性指标和公交站点步行可达性指标的分级均为可达性较差，诊断该区域站点覆盖不足且公交服务水平低；如果公交站点服务可达性指标的分级为可达较差，但是公交站点步行可达性指标分级为可达性良好，诊断该区域公交服务水平低。
上述技术方案中，所述公交站点步行可达性的获取过程为：
S1，确定步行时间的阈值；
S2，在待选公交站点集合中，筛选出从当前栅格点或交通小区形心出发步行5分钟内能到达的公交站点集合；
S3，统计集合中的公交站点的个数，得到当前栅格点或交通小区形心的公交站点步行可达性，具体的公式为：
Figure BDA0002208530030000031
Figure BDA0002208530030000032
其中：
Figure BDA0002208530030000033
为栅格点或交通小区i站点步行可达性水平；Twalk为步行时间的阈值；dij栅格点或交通小区i到达附近公交站点j的步行距离；v为出行者的步行速度。
本发明的有益效果在于：该系统将数据采集单元获取的城市社会经济、公交物理站点、城市道路网络和车辆进站GPS的数据，发送给数据处理与分析单元，计算得到各区域内的公交服务可达性，再将计算结果传输到可达性诊断单元，评价诊断各区域内的公交站点服务可达性。该系统结合实际道路情况，运用公交站点服务可达性指标对公交站点的可达性进行评价，避免传统评价方法过于机械化的问题，优化了评价指标以及提高了评析精度。
附图说明
图1是本发明一种评价城市公交站点服务可达性的系统框图；
图2是本发明实施例中的交通小区示意图；
图3是本发明实施例中的交通小区站点服务可达性计算结果展示图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1所示，一种评价城市公交站点服务可达性的系统，包括数据采集单元、数据处理与分析单元和可达性诊断单元，数据采集单元、数据处理与分析单元和可达性诊断单元均设置在电脑终端，且数据采集单元、数据处理与分析单元和可达性诊断单元之间进行数据传输；所述数据采集单元采集的信息包括城市社会经济数据、公交物理站点数据(站点名称及经纬度)、城市道路网络数据以及公交车进站GPS数据，城市社会经济数据由调查问卷的方式获取，公交物理站点数据和城市道路网络数据通过遥感系统从卫星地图下载，公交车进站GPS数据通过GPS定位器采集；GPS定位器安装在公交车上；所述数据采集单元采集的数据传输给数据处理与分析单元，数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性，并传输给可达性诊断单元，可达性诊断单元获取某区域的公交站点服务水平。
所述数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性的具体步骤为：
S1，获取数据采集单元采集的数据，处理后作为基础数据
将公交物理站点数据输入软件ArcGIS，生成公交物理站点层，当计算某一区域的公交站点服务可达性时，能够在公交物理站点层上对公交站点进行筛选与统计，最终计算出该站点的公交站点服务可达性。将城市道路网络数据输入软件ArcGIS，生成城市道路网络层，在网络层利用城市社会经济数据划分交通小区，当无法进行交通小区划分时，通过创建栅格层进行区域划分，栅格层的创建过程为：a.输入栅格化区域；b.确定栅格间距，如50米、100米、150米等；c.生成栅格点：可以待栅格化区域的左上角坐标为起点，从左往右、从上往下，以栅格间距生成栅格点的经纬度坐标；d.生成的栅格点显示在地图上。
S2，计算每个公交站点的平均等待时间
S2.1，在单日公交车进站GPS数据中，输入某一站点，筛选出所有途经该站点的公交线路进站时间；
S2.2，统计各时段(以小时为单位，比如06:00-06:59，07:00-07:59，08:00-08:59等)内途经该站点的公车进站次数N；
S2.3，计算该站点在某一时段的站点平均等待时间，公式为
S2.4，为了避免单日公交车进站GPS数据的随机性和不确定性，可选取一个月的GPS数据，重复上述S2.1-S2.3。
S3，确定出行时间阈值
拟设定10分钟为出行时间(步行时间+等待时间)阈值。
S4，计算公交站点服务可达性
S4.1，点选某一交通小区或栅格点；
S4.2，计算该交通小区或栅格点的公交站点步行可达性，得到从当前栅格点或交通小区形心出发步行5分钟内能到达的公交站点集合和对应的步行时间；
计算该交通小区或栅格点的公交站点步行可达性的过程为：
a.确定步行时间的阈值；
b.在待选公交站点集合中，筛选出从当前栅格点或交通小区形心出发步行5分钟内能到达的公交站点集合；
c.统计集合中的公交站点的个数，即可得到当前栅格点或交通小区形心的公交站点步行可达性；计算公交站点步行可达性，所采用的计算公式为：
Figure BDA0002208530030000051
Figure BDA0002208530030000052
其中：
Figure BDA0002208530030000053
为某一交通小区i或栅格点的站点步行可达性水平；Bj为公交站点的数量；tij为交通小区i或栅格点到达附近公交站点j的步行时间；Twalk为步行时间的阈值，本实施例中Twalk的取值为5min；dij为交通小区i或栅格点到达附近公交站点j的步行距离；v为出行者的步行速度，本实施例中v的取值为4.8km/h；J为交通小区i或栅格点范围内公交站点的集合。
S4.3，将步行时间与站点平均等待时间相加，并与出行时间阈值进行比较；
S4.4，在待选公交站点集合中，筛选出从当前栅格点或交通小区形心出发10分钟内能到达且坐上车的公交站点集合；
S4.5，统计集合中的公交站点的个数，即可得到当前栅格点或交通小区形心的公交站点服务可达性
计算公交站点服务可达性，所采用的计算公式为：
Figure BDA0002208530030000054
其中：
Figure BDA0002208530030000055
为某一交通小区i或栅格点的站点服务可达性水平；wttj为公交站点j的等待时间；Twalk+wait为出行时间(步行时间+平均等待时间)的阈值，本实施例中Twalk+wait的取值为10min。
可达性诊断单元获取某区域的公交站点服务水平的具体过程为：
S1，确定诊断阈值
公交站点服务可达性指标的诊断阈值在5-10范围内选取。
S2，选取需要进行诊断的区域
S3，判断选择区域的公交站点服务可达性
S3.1，通过点击指标计算按钮，生成栅格点或交通小区站点步行可达性值；
S3.2，生成主题图
根据诊断阈值，由软件ArcGIS生成主题图；将公交站点服务可达性指标分为以下三个等级：可达性较差(公交站点服务可达性指标值
Figure BDA0002208530030000061
小于5，在主题图上建议用红色标识)；可达性较好(公交站点服务可达性指标值
Figure BDA0002208530030000062
为5-10，在主题图上建议用黄色标识)；可达性好(公交站点服务可达性指标值
Figure BDA0002208530030000063
大于10，在主题图上建议用绿色标识)；可达性较好和可达性好的公交站点服务可达性良好，否则，执行S4。
S4，判断及优化选择区域的公交步行可达性
a.如果公交站点服务可达性指标和公交站点步行可达性指标的分级均为可达性较差，则可诊断该区域站点覆盖不足且公交服务水平低，可以通过调整站点位置、新增站点和调整公交运营计划、新增线路的方式进行优化；
b.如果公交站点服务可达性指标的分级为可达较差，但是公交站点步行可达性指标分级为可达性较好(或是好)，则可诊断该区域公交服务水平低，可以通过调整公交运营计划、新增线路的方式进行优化。
以上海港行中心所处的交通小区为例，对其公交站点服务可达性进行计算与诊断，如图2所示：
S1，数据采集单元采集2018年9月18日全天的GPS数据，传输给数据处理与分析单元。
S2，在软件ArcGIS中建立城市道路网络层，用节点表示城市道路交叉口、交通枢纽等特征点，用线表示节点之间的道路，网络层中每条路段的属性包括：道路名称、道路等级、起终点编号和路段长度。
S3，在软件中ArcGIS建立公交物理站点层，公交物理站点属性包括：ID编号、站点名称和经纬度坐标。
S4，在ArcGIS中输入栅格化区域，并确定栅格间距，本次用100米作为栅格间距，在需要栅格化区域的左上角坐标为起点，从左往右、从上往下，以栅格间距生成经纬度坐标，生成的栅格点显示在地图上；或者依据行政划分、自然障碍物和路网构成等划分交通小区层。
S5，公交站点的平均等待时间计算过程如下：
1)在单日GPS数据中(2018年9月18日全天GPS数据)，输入站点为交通大学，筛选出所有途经该站点的公交线路进站时间；
2)统计各时段(以小时为单位，具体时段为07:00-07:59)内途经该站点的公车进站次数为2；
3)计算该站点在某一时段的站点平均等待时间6min；
4)重复1)-3)，输入该区域的其他站点，计算各站点的平均等待时间，计算结果如表1所示。
表1每个站点平均等待时间表
S6，计算上海港航中心所处的交通小区的公交站点步行可达性，即得到从当前栅格点或交通小区形心出发步行5分钟内能到达的公交站点集合，以及对应的步行时间，计算结果如表1所示；
S7，拟设定10min为出行时间阈值，在待选公交站点集合中，将步行时间与站点平均等待时间相加得出的结果与出行时间阈值进行比较，筛选出从当前栅格点或交通小区形心出发10分钟内能到达且坐上车的公交站点集合，该区域的各公交站点的计算结果如表2所示；
S8，统计集合中的公交站点的个数，即可得到当前栅格点或交通小区形心的公交站点服务可达性；由表2可知，上海港航中心所处的交通小区的站点服务可达性等于2；图3展示了站点服务可达性在交通小区缓冲区500米范围内。
表2站点服务可达性表
Figure BDA0002208530030000081
S9，公交站点服务可达性的诊断过程如下：
1)通过鼠标点选诊断范围；
2)通过诊断与评价得到上海港航中心的交通小区的公交站点服务可达性较差；
3)对于公交站点服务可达性较差的区域，在通过步行可达性的进行诊断。拟定步行可达性的进行诊断阈值为5，同时，该区域的站点步行可达性为2，则该区域步行可达性较差，可诊断为站点覆盖不足，可以通过调整站点位置或是新增站点的方式进行优化。
上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项目的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，还可以做出若改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：包括数据采集单元、数据处理与分析单元和可达性诊断单元，数据采集单元采集的数据传输给数据处理与分析单元，数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性，并传输给可达性诊断单元，可达性诊断单元获取某区域的公交站点服务水平。
2.根据权利要求1所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述数据采集单元采集的数据包括城市社会经济数据、公交物理站点数据、城市道路网络数据以及公交车进站GPS数据。
3.根据权利要求2所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述城市社会经济数据由调查问卷的方式获取。
4.根据权利要求2所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述公交物理站点数据和城市道路网络数据通过遥感系统从卫星地图下载。
5.根据权利要求2所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述公交车进站GPS数据通过GPS定位器采集。
6.根据权利要求1-5所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述数据处理与分析单元分析得到公交站点服务可达性的具体过程为：
S1，利用城市社会经济数据划分交通小区，将公交物理站点数据和城市道路网络数据分别生成公交物理站点层和城市道路网络层，划分交通小区也可以通过创建栅格层替换；
S2，由公交车进站GPS数据计算每个公交站点的平均等待时间；
S3，确定出行时间阈值，计算公交站点服务可达性
Figure FDA0002208530020000011
其中：
Figure FDA0002208530020000012
为某一交通小区或栅格点的站点服务可达性水平；Bj为公交站点的数量；tij为交通小区或栅格点到达附近公交站点j的步行时间；wttj为公交站点j的等待时间；J为交通小区i或栅格点范围内公交站点的集合；Twalk+wait为出行时间的阈值，出行时间包括步行时间和平均等待时间。
7.根据权利要求6所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述公交站点的平均等待时间
Figure FDA0002208530020000021
N为某一时段内途经该站点的公车进站次数。
8.根据权利要求7所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述获取某区域的公交站点服务水平的具体过程为：
S1，确定公交站点服务可达性指标的诊断阈值
S2，选取需要进行诊断的区域
S3，判断选择区域的公交站点服务可达性
S3.1，确定栅格点或交通小区站点步行可达性值
S3.2，根据诊断阈值，生成主题图将公交站点服务可达性指标分为：可达性较差、可达性较好和可达性好，可达性较好和可达性好的公交站点服务可达性良好，否则，执行S4；
S4，判断及优化选择区域的公交步行可达性
如果公交站点服务可达性指标和公交站点步行可达性指标的分级均为可达性较差，诊断该区域站点覆盖不足且公交服务水平低；如果公交站点服务可达性指标的分级为可达较差，但是公交站点步行可达性指标分级为可达性良好，诊断该区域公交服务水平低。
9.根据权利要求8所述的评价城市公交站点服务可达性的系统，其特征在于：所述公交站点步行可达性的获取过程为：
S1，确定步行时间的阈值；
S2，在待选公交站点集合中，筛选出从当前栅格点或交通小区形心出发步行5分钟内能到达的公交站点集合；
S3，统计集合中的公交站点的个数，得到当前栅格点或交通小区形心的公交站点步行可达性，具体的公式为：
Figure FDA0002208530020000022
Figure FDA0002208530020000023
其中：
Figure FDA0002208530020000024
为栅格点或交通小区i站点步行可达性水平；Twalk为步行时间的阈值；dij栅格点或交通小区i到达附近公交站点j的步行距离；v为出行者的步行速度。
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