GIS空间分析方法在公交站点选址中的应用

张菲菲，许剑辉，解新路

（汕头大学土木工程系，广东汕头 515063）

GIS空间分析方法在公交站点选址中的应用

张菲菲，许剑辉，解新路

（汕头大学土木工程系，广东汕头 515063）

根据交通规划中交通流量、道路状况、人口分布等相关因素和最佳站距公式确定的站距，通过 GIS的缓冲区分析、叠加分析及克里金插值等空间分析方法，以形象、易于理解、可视化方式表现出来，从而确定公交线路中公交站点的位置，为交通规划提供一种方法。

公交站点；GIS；最佳站距；选址；空间分析

公交站点是城市基础设施的重要组成部分，合理布局公交站点，对满足公交车辆停靠、乘客出行需求、财政支出等，具有十分重要的现实意义[1]。而在公交站点布局规划时，由于影响因素众多，目前站点的布局一般都是采用人工的方法来实现。但是由于问题的复杂性，得到的结果往往不太客观与合理[2]。

地理信息系统（GIS）具有很强的空间数据处理和分析能力，它不仅能处理交通问题的空间和非空间数据，而且还提供了许多空间分析手段。因此，GIS成为城市交通规划中有力的工具。目前，利用GIS在公交站点选址方面的研究还比较少，有相关学者做过基于最优站点数公式和GIS的站点选址，但此方法所得站点间距太大，不符合实际情况。以2009年汕头市的相关交通数据为例，结合国内最佳公交站距公式，利用GIS技术对其进行处理和分析，提出一种新的公交站点选址方法。

1 研究方法

1.1 影响公交站点选址的相关因素

影响公交站点选址的相关因素很多，主要考虑以下四点：

1）两相邻站点间的距离。这是制约公交站点选址的最基本条件之一。我国《城市道路规划设计规范》GB50220-1995中建议市区公共汽车与电车（普通线路）的合理站距为500m～800m[3]。

2）道路两侧人口分布。公交站点宜设置在人口密度相对较大的地方。但是，同时从公交引导城市发展（TOD）的角度来说，人口过于密集的地方只需设站以保证现有需求，不宜增设过多；而对于公交线路通过的某些地区，目前人口较为稀少，但有发展潜力，则宜设置公交站点以给该地区提供便利的交通条件，吸引人流迁徙。

3）道路状况。主要考虑交叉口和不同路段宽度、车道数对设站的影响。站点越靠近交叉口对乘客越方便，但考虑安全和交通流畅，一般应离开交叉口30m～ 50 m[3]。为减少公交车停驶对其他机动车的影响，道路路段宽度大，车道数多的地点比宽度窄、车道数少的地点更适宜设置公交站点。

4）交通流量。路段上公交流量的分布状况是公交站点选址的重要依据。公交车的停驶会给其他机动车带来一定的干扰，尤其是在未设置港湾式公交停靠站的路段，易形成交通瓶颈，因此，若路段交通状况原本就比较拥挤，则不宜设置公交停靠站给其“雪上加霜”[4]。

1.2 国内最佳公交站距公式

设置公共交通站点的原则为方便乘客和节省乘客出行时间。国内利用乘客步行到站与离站时间、乘车时间之和最短的原理，推得最佳站距公式为[5]：

式中，d为站距/m；v步为乘客步行平均速度/m/s；L乘为乘客平均乘距/m；t站为站点停靠时间/s。求出最佳公交站距后，在具体设置站点时，还应根据沿线用地性质进行合理布置。

1.3 基于GIS选址的空间分析方法

1）专题图层。在GIS中，公交系统中的点、线、面都可以作为空间实体，分图层显示，不但能表达各空间实体的位置及拓扑关系，如公交站点和公交线路在路网中的位置，与道路的拓扑关系，也能够根据实体的专题特征生成如区域人口分布、道路状况和交通流量等专题图。

2）缓冲区分析。缓冲区分析则是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区，来识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响。在优化站点选址时，可以在站点周围建立缓冲区，作为选择下一个站点的距离限制条件。

3）栅格叠加分析。栅格数据的叠加分析主要通过栅格之间的各种运算来实现。如对具有相同坐标系的人口分布，道路状况和交通流量专题图进行栅格化，再利用栅格数据叠加分析，计算得到结果就是各个因子对公交站点选址的综合影响图层。

4）克里金插值。克里金插值是建立在半变异函数理论分析基础上的，是对有限区域内的区域化变量取值进行无偏最优估计的一种方法[6]。克里金方法对于正态分布的拟合最好，如对于区域内满足正态分布的人口样点数据，可以利用克里金插值生成区域人口密度分布图。

2 基于GIS的公交站点选址优化分析过程

2.1 数据来源与入库

以汕头市区金平区和龙湖区为例，基本数据包括图形数据和属性数据。图形数据包括区界图、道路图，街道办事处图层。属性数据包括交通流量、道路状况、人口与土地面积数据。其中交通流量数据为汕头市区2009年线网高峰小时流量数据；道路状况主要是道路宽度；人口与土地面积数据以街道办事处为统计单元。运用ArcGIS建立汕头市图形属性一体化数据库。

2.2 数据处理

1）数据量化。交通流量小，道路状况好，城市的一般车速越大，站点应建得越多，量化等级的级别也越高。对采集到的交通流量、道路宽度数据进行量化，各量化为6个等级，具体如表1、表2所示。

表1 交通流量及量化

表2 道路状况及量化

2）栅格化。根据以上量化指标，对原矢量数据进行栅格化，如图1、图2所示，栅格化数据用于叠加分析。

图1 交通流量栅格图

图2 道路状况栅格图

3)人口密度图层。由各个街道办事处所对应人口和区域面积计算对应的人口密度值，采用克里金插值，生成的人口密度表面。一般人口越密集，停靠时间越大，站点应建得越少；反之人口过于稀少，也不应设置更多站点。与交通流量、道路状况分类等级对应，将人口密度表面进行栅格重分类，划分12类，并将前后对称的两类各合并成一类，重分类结果如图3所示，分类等级如表3。

表3 人口密度及量化

图3 人口密度重分类图

3)栅格叠加。将以上得到的交通流量、道路状况、人口密度的栅格图，进行叠加，得到这 3个影响因子共同作用的栅格图（见图4）。

图4 栅格叠加图

2.3 站点选址

现以39路（汕头大学-阳光海岸住宅小区）为例，来进行线路的站点选址。依据公式（1），结合实际情况，取v步为1m/s，L乘为9 000m，t站为20 s。计算得d最佳为600m。

首先以公交线路的起点汕头大学为中心，沿前行方向分别以500 m和800 m绘制圆弧，形成环形缓冲区，选取缓冲区内量化值最大的点作下一个站点，若缓冲区内出现最大量化值相等的点，那么就取距离上一个点为600 m的点为站点；再以寻找到的站点为新的起点，重复上述步骤，直到公交线路终点，如图 5为39路公交站点设计总图。

图5 39路公交站点设计总图

由图5可以观察得到，利用该方法设计的39路的公交站点个数为24个，这些站点在道路交叉口附近都有分布，非常方便乘客换乘、过街，而且比较现有的39路，少了6个站点，这样不仅减少了乘客在站点停靠时的延误时间，也减少了公交车辆的营运成本，因为车辆以正常车速行使和停站两种情况下，二者单位时间的油耗及轮胎的损耗不同，后者较前者大。因此，利用该方法进行公交线路站点选址是比较合理的。

3结语

本文通过 GIS空间分析方法将交通规划中交通流量、道路状况、人口分布等相关因素和最佳站距公式确定的站距，以形象、易于理解、可视化方式表现出来，进而对公交站点进行选址，得出比较合理直观的结果。这是对GIS技术在交通规划中的应用中的一个探索。

当然，本文还有不足，如对于交通流量、道路状况、人口分布等因素的相关关系，以及它们在站点选址时所占的权重，并没有多加考虑。另外，本文只是研究单线路上的站点选址，如何在GIS中利用更加高效的方法对整个交通路网的站点进行选址，还有待进一步的研究。

[1] 王江.城市公交站点间距优化方法研究[J].交通世界,2009 (2)：76-78

[2] 谢华.基于优化理论和GIS空间分析技术的公交站点规划方法[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版，2004，28(6)：907-910

[3] 周荣沾.城市道路设计[M].北京：人民交通出版社,1999

[4] 倪颍.基于GIS的公交站点选址优化方法研究[R].第三届中国·同舟交通论坛--公共交通与城市发展学术研讨会，上海，2006.

[5] 蔡军.最佳公交站距取值范围的探讨[J].城市公共交通，2004 (6)：4

[6] 刘湘南.GIS空间分析原理与方法[M].北京：科学出版社,2008

Application of GIS Spatial Analys is to bus Station Locations Choosing Using

by Zhang Feifei

In this paper,according to the factors associated with traffic flow, road conditions,population distribution and station distance calculated from the formula of the best station distance,the GIS buffer analysis,overly analysis and Kriging interpolation method had been used,and an approach to fix bus station locations in the line had been app lied.This app roach used a very intuitive,intelligible,visualized way to represent the factors in the transportation p lanning.

bus station,GIS,the best station distance,location choosing,spatial analysis （Page:118）

P208

B

1672-4623(2011)01-0118-03

2009-12-01

张菲菲，硕士，研究方向为基于GIS的城市建设与减灾工程。