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基于GIS的距离算法对计算交通设施服务区范围的影响 发布时间: 2011-05-23 点击: 3543

基于GIS的距离算法对计算交通设施服务区范围的影响

计算交通设施的服务覆盖范围是公共交通规划中的一个重要部分,这一指标用于衡量居民使用交通设施的可达性。目前采用GIS为计算工具,可以有两种方法计算交通设施的服务覆盖范围。第一种是采用直线距离的邻近区(buffer)方法;第二种是采用网络距离的网络(network)计算方法。由于计算原理的不同,一般都认为采用以上两种方法的计算结果会存在差异,但是到底两者的差异有多大,是那些因素会导致两者的差异增大或减小?来自马德里Complutense大学Javier Gutiérrez等人以马德里为实例,对此进行了专题研究。

作为研究实例的马德里地区总面积8022km22002年总人口540万。研究以ArcGIS9.1为工作平台,分别用邻近区方法和网络距离方法比较分析了马德里地区地铁(metro)、郊区铁路(suburban rail)、城市公交(urban buses)和城际公交(interurban buses)四种交通网络的服务覆盖范围。研究目的是系统地研究导致两种距离算法的差异产生的因素,包括交通设施站点分布的密度、站点服务距离的划分设置、城市设计和障碍物的影响以及站点附近的人口分布等。

计算中使用图层有:交通设施图层、交通网络图层以及马德里地区的城市分区图层(包含各分区人口数)。具体的计算步骤如下:

{1}分别用邻近区和网络距离方法,产生四种交通设施站点的服务区;

{2}分别计算各自的服务区面积;

{3}采用intersect叠合的方法叠合服务区图层和城市分区图层,用面积——比例方法计算每一交通设施站点的服务区所服务到的人口。计算公式为:

P=P■■

P—服务区服务人口,Pi—城市分区i的人口数,abi—用intersect方法叠合处理服务区图层和城市分区得到的面积,azi—城市分区i的面积;

{4}如果不同站点之间的服务区有重叠,通过交通设施站点产生泰森多边形(Thiessen Polygon),利用泰森多边形划分服务区重叠部分,区分每一个交通设施站点的服务范围。

{5}叠加步骤4中利用泰森多边形得到的服务区图层和城市分区图层,重复步骤3中的面积——比例方法,最终计算得到交通设施站点的服务区服务人口。

按照上述步骤,研究中考虑了以下三种情况:第一,交通设施站点的服务距离阈值划分相同的情况下(本研究中距离取值为600m),比较两种算法所导致的各交通网络服务区面积的差异。第二,交通设施站点的服务距离阈值扩大的情况下,比较两种算法所导致的各交通网络服务区面积的差异。第三,分别比较中心城区范围内和郊区范围内,两种算法所导致的各交通网络服务区的面积的差异。

研究得出的主要结论如下:

{1}交通设施站点分布越密集,导致服务区重叠部分越多,邻近区和网络方法两种算法所导致的差异越大;反之交通站点的分布越稀疏,两种算法所导致的差异越小。

{2}站点服务距离的阈值越大,服务人口数越多,两种算法所导致的差异越小;反之,站点服务距离的阈值越小,两种算法所导致的差异越大。

{3}城市设计和障碍物对两种距离算法的差异也有显著的影响。城市街道网络越密,两种算法所导致的差异越小,反之城市街道网络越疏,两种算法所导致的差异越大。如果站点周边有障碍物,会显著增加两种算法所导致的差异。

{4}交通设施站点附近的人口密度越大,两种算法所导致的差异越大;反之人口密度越小,两种算法所导致的差异越小。

研究建议今后公共交通规划中计算交通设施的服务区范围,宜采用网络距离算法加上较小的站点服务距离阈值,这样会比目前常使用的简单同心圆式的邻近区方法更加准确。

来源:JAVIER G., JUAN C. G. P. Distance-measure impacts on the calculation of transport service areas using GIS[J], Environment and Planning B: Planning and Design2008, 35480503.(供稿: 周静)