基于GIS的芜湖市公交线路优化分析

来源:用户上传      作者:曾昭毅 李春雪 梁栋栋

　　摘要：公共交通对于节能减排、环境治理具有重要意义，借助Google平台提供的Selenium自动化测试工具结合python3编写的网络爬虫对高德地图芜湖市内公交数据进行爬取，获得了芜湖市现有的公交站点和公交线路数据，同样通过爬虫获得了芜湖市内百度POI数据点，以及芜湖市民论坛内城市居民近年来对公交线路的满意度数据，通过爬取的芜湖市公共交通大数据，建立芜湖市公共交通的空间数据库，利用GIS空间分析的强大优化算法对不合理公交线路站点实现优化，着重从公交系统整体布局与承载能力来找出芜湖市现存公交系统优化布局不合理区域。分析结果提出了通过增设线路，改进首末站布局等优化方案。
　　关键词：芜湖市；公交线路优化；大数据；空间分析
　　中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1008-1739（2022）09-68-6
　　中国城镇化与机动化发展已经到了关键时期，当今中国的人口资源基数、制度环境和社会环境下，车多路少，人均土地面积不足，各个城市都出现了不同程度的交通拥堵状况。交通拥堵带来更大程度的资源损耗可能导致严重的能源危机，长时间拥堵造成的燃油不充分燃烧带来的环境影响，甚至拥堵造成严重的公共灾难。实施公共交通优先发展战略，构建完善公交系统，优化现有公交线路势在必行。
　　同时，中国现处于建设全面小康社会阶段，生活水平大幅度提升，私家车保有量逐年增长，根据我国耕地资源制约，人均城市建设用地仅有100 m2，城市规模道路广场用地占城市建设用地的7%～15%[1]。面机动车日益增长的需求，用地指标必定无法满足，因此必须大力发展公共交通，提高土地资源的利用率，实现健康可持续发展。
　　2018年，高德地图和中国社会科学研究院、未来交通与城市计算联合实验室、阿里巴巴等单位联合发布了《2018年度中国主要城市交通分析报告》[2]。报告显示，对基于路网行程延时指数对监测的50个城市进行了对比分析，2018年各大城市的拥堵情况有了显著的改善，比2017年全国90%的城市拥堵下降或持平，61%的城市通勤高峰时处于缓行状态，13%的城市处于拥堵状态，26%的城市则没有拥堵困扰。这可能与政府对交通治理的重视、城市智能交通系统中新技术的不断应用、基础道路网络的建设和改善以及公共交通的不断完善有关。
　　我国沿海、沿江地带的公共交通覆盖程度要明显优于内陆和西部地区，尤其是长三角地带人口密集度高，公共交通的覆盖程度最为发达。同时，高德大数据还发布了包括上海、北京、深圳、广州和珠海等20个城市的公共汽电站点统计情况，其中主要城市的公共汽电站点覆盖率达到了76%以上，线网覆盖率平均可达72%，但是线路重复系数大于4的主要城市有15个，在统计的20个城市中占比75%，其中，广州线路重复系数达9.42，深圳重复系数高达8.27。由此可见，公共交通系统优化问题亟待解决。
　　国外公共交通的统计数据来源于基于Moovit Insights公共交通指数所统计的通勤时间、候车时长、出行距离、换乘次数、步行距离等24个国家和地区，近130个城市的具体数据。
　　根据统计信息可以看出，统计区域内乘客每日搭乘公共交通的时间是69 min，70%以上的乘客花费超过2 h，秘鲁的平均搭乘时间最长，每日在车长等车的时间平均为14.6 min，西班牙的等车时间最短，只有8.7 min，其中发达国家城市平均乘车时间60 min以上，居民乘坐公共交通出行比例要大于发展中国家城市。通过数据分析可以看出，居民的出行方式和出行质量与城市的发展水平密切相关。
　　公交系统的优劣程度直接反映了一个城市的公共服务水平，公交路线优化不仅可以提高城市居民的生活质量和满意度，而且对于城市长久健康发展、公共安全等方面也有促进作用。
　　本文通过建立芜湖市公交线路的规范化GIS数据库，可以方便实现公交系统的查询，找出现有公交系统存在的不完善区域，设计更适合当下发展的方案。同时作为基础数据便于后续的分析。
　　芜湖市位于安徽省东南部，地处长江下游，地理坐标位于东经117°40′～118°44′、北纬30°19′～31°34′，与多个城市接壤。芜湖市地理位置优越，位于经济发达的长江三角洲的上缘，位于长江中下游平原，主要由阶地和河漫滩组成。芜湖大多为平原地区，在广阔的平原区域上散落着些许低丘和残丘。地势南高北低，地表河网密布。在这样的地理环境下形成了较有特色气候条件―――亚热带温润季风气候。本文研究区设定在芜湖市，研究范围根据芜湖政区范围以及公交线网服务区范围综合考量确定，主要包括无为县、鸠江区、繁昌县、三山区、弋江区、镜湖区、芜湖县以及南陵县，占地面积约6004km2。
　　在进行公交线路分析优化时，对公交基础数据的收集整理是关键的一步。本文将公交数据整理为公交基础数据与非公交调查数据。公交基础数据主要有公交站点、公交路线、公交发车时间、公交首末班数据、公交车一日运行总时长、公交一日班次数量、芜湖政区矢量、芜湖交通数据、芜湖市土地利用等。非公交调查数据主要有居民出行时长、居民每日乘车时间、平均等车间隔和居民满意度等。
　　2.1公交站点数据
　　研究区内部，芜湖市共计存在1 162个公交站台，站台与站点一般不存在一一对应，本文将多个公交线路停靠的公交站台划分为单个公交站点，也即重复的公交站点只单次计数。数据来源于高德地图API提供的最新公交信息，每一个公交站点含有站点名称、经过公交数目、公交站点的经纬度、是否为首末站等信息。利用GIS软件将公交站点信息转换为矢量图层，得到图1，可以看出研究区域内大致的站点分布情况。

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