基于GIS的哈尔滨市118路公交站点选址优化

于梦鸽

(哈尔滨师范大学)

0 引言

自改革开放以来，中国城市的城市化建设进程的速度不断地提升，每个城市居民的出行都在城市交通体系中.尽管如今城市地下轨道交通的建设日趋完善，是大部分的城市居民出行的首选出行方式，但地面交通系统仍然是城市交通系统中的重要组成部分，对改善城市交通以及保护环境有着不可取代的作用.地面交通中，城市公交是最为普遍的一种交通工具，是城市基础设施的重要部分，它方便快捷、覆盖范围大，但受交通情况影响较大.因此，城市公交站点的选址是否合理对城市交通系统的发展也是一个极其重要的影响因素.

近年来，已经有许多学者对公交站点的选址进行了研究.最早Rodrigo Fernandez对公交站点所具有的各种交通系统的能力和设计提出了自己的建议，认为公交站点的详细建模与设计可以改善公交系统的运行[1].随后Chien Steven I分析和讨论了公交路线路段的各种参数对最优停车位置的影响[2].后来Eom D又收集了公交站点附近发生的车辆与行人的交通安全事故的数据，计算出正确的公交站点位置距离[3].裴玉龙的研究是关于设置在没有交通信号灯的交叉路口附近的公交站点对没有交通信号灯交叉路口的通行能力所产生的影响，并与公交站点的选址位置进行对比分析，演练出适宜设置公交站点的推理计算公式[4].另外王行汉利用缓冲区分析功能对江苏省淮安市清河区的城市公交站点选址进行研究，综合多种影响因素，得出了合理的选址位置[5].而到目前为止中国在城市公交车总站场的选址及布局设置等领域的研究还比较稀少，公交站点的布局通常采取人工方法，还没有形成一个较为成熟、系统、科学的研究理论体系.

因此，应用地理信息系统技术对城市交通系统中公交站点的选址进行研究分析能够更加直观的看到人口分布情况以及交通道路情况等信息综合对分析过程的影响.这种方法不仅获取信息速度较快，可以迅速的对所需要的数据进行处理，同时可以降低决策者的难度、提高选址研究分析的效率与精度，该文以哈尔滨市118路公交为例，对公交线路的公交站点选址进行研究分析，以促进城市公共交通的的合理发展，具有重要的现实意义.

1 研究区概况

哈尔滨市位于黑龙江省中南部，是黑龙江省省会.全市共有编码公交线路306条，公交运营线路总长度达到6984 km，黑龙江省哈尔滨市118路公交车全长约为16.4 km，起点为九站公交首末站，终点为轧钢街，共有公交车站27个，如图1所示.118路公交运行线路经过哈尔滨市多个重点区域，包括商业区、火车站、医院、学校、公园等多种场所.

图1 118路公交运行线路及公交站点

2 研究方法

空间分析功能是地理信息系统最主要的功能，它是关于地理空间现象的研究.采用空间分析方法的主要目的是在于提取所需地理信息、传输地理信息以及合理表现地理信息，使所处理的地理信息能够清晰并直观的体现出来[6].空间信息的查询与量算、缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间差值等功能构成了地理信息系统空间分析的基本功能，其中该文所采取的主要方法是缓冲区分析与叠加分析的方法，运用地理信息系统的空间分析功能对118路公交的运行线路、站点选址进行优化.通过对站点选址的优化从而达到减少多余公交站点、增加必要公交站点以方便更多乘客为目的，提升118路公交的运行效率以及乘客乘坐公交车的舒适度.

2.1 缓冲区分析

在地理信息系统中，最重要以及最基本的空间操作功能之一是缓冲区分析.缓冲区分析的基本原理是指根据需求在所要处理的点实体、线实体、或面实体周围建立缓冲区域，该缓冲区域的宽度是根据用户所需的实际情况来建立.另外，还可以根据既定的多个缓冲区距离生成多个嵌套的缓冲区多边形，有利于用户针对不同的距离采用不用的处理方法.该文所采取的是矢量缓冲区建立的方法，即以点状实体为圆心，以缓冲区距离为半径绘制圆，形成圆形区域.

2.2 叠加分析

叠加分析也叫叠合分析，是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新的要素图层的过程，新要素包含原来的两层或多层要素所包含的属性.根据操作方法的不同，叠加分析分为：擦除分析、更新分析、交集取反、空间连接、联合分析、识别分析以及相交分析.该文采用的是联合分析、相交分析的方法.

2.3 专题图层

在地理信息系统中，点、线、面都可以作为空间实体体现在同一图层中也可每个图层单独显示，分图层显示不仅能表达各个空间实体的位置及拓扑关系，也能在后续的研究分析中根据空间实体的专题特征形成区域人口分布等专题地图.

3 公交站点选址的影响因素研究分析

对公交站点选址进行研究分析时建立缓冲区的操作过程其实简单的来看也就是在构建空间模型，构建空间模型可以把真实存在的事物转化为软件中抽象的表达，在抽象化的过程中，它去除了次要因素，保留了现实实体中最重要的特征，从而创建出能够解决地理问题和模拟地理过程的模型[7].对研究区域的人口密度、公交站点站距、道路情况、交通流量等多方面因素进行综合研究分析，对公交站点选址进行科学的规划，能够为未来城市的发展提供更好的建设基础.

3.1 人口密度

人口密度的定义为在单位土地面积内所包含的居民数量.在对公交站点的选址进行研究分析时，需要考虑所选研究区域周边的居民住宅区、大中小学校、医院、超市、商场以及公司企业等对公交站点选址的影响[8].在这些人口密度相对大的区域范围内适宜设置公交站点，但同时从城市发展的角度来看，人口密度大的区域也不宜设置过多的公交站点，以免造成交通堵塞等问题的出现.相反地，人口密度小的区域也不应该不设置公交站点，设置公交站点能够给该区域提供便利的交通条件.

3.2 公交站点站距

通常衡量城市规模的大小以城市常住人口为标准，可将城市划分为7个类别.由于政治、经济、文化、地理位置等影响因素，每个城市都有自己独特的发展特点.因此在对城市公交站点站距进行研究分析时，需按照该城市的城市规模及发展空间来进行实际操作.对于地域比较广阔、城市规模较大的城市来说，其公交站点的站距间隔可以设置的相对小一些、公交站点数多一些.而对于城市规模较小、人口密度较大的城市来说，其公交站点的站距间隔可以设置的相对大一些、公交站点数少一些[9].

3.3 道路情况

道路情况是空间分析中不可缺少的一部分，道路情况主要考虑的是公交站点与道路交叉口的距离.公交站点离道路交叉口越近越方便乘客，但公交站点的选址不合理，如在道路交叉口设置公交站点，既易对行驶到公交站点附近的其他车辆造成安全威胁，又易发生交通堵塞等现象.考虑到安全和交通流畅问题，一般要求公交站点距离道路交叉口30～50 m.

3.4 交通流量

道路上公交车辆的流量分布状况是公交站点选址的依据之一，公交车在公交站点停靠与启动会给道路上其他机动车带来一定的干扰，容易造成交通堵塞等问题.因此，为了不加剧交通堵塞问题，交通流量过大的路段不适宜进行公交站点选址.

3.5 其他因素

在进行结果分析时，需要认真地考虑实际情况可能会带来的影响，尽管是依照理论，但最后得到的结果可能也会存在一定的不足，这时则需根据实际生活情况重新对研究分析的结果进行改正与修订[10].如设置红黄绿交通信号灯是为了调节交通，确保车辆与行人的安全，提高道路交通效率，但是如果在红黄绿交通信号灯处设置公交站点，这种设置既会对道路上的车辆和行人的安全造成一定的威胁，也会造成交通秩序的混乱，影响道路的正常交通状况.

4 结果与分析

该文选取哈尔滨市118路公交为例进行研究分析.把选取的公交线路进行矢量化存入线图层，则点图层存放公交运行线路两侧如学校、医院、商场、景点以及公园广场等场所，并为其属性添加字段存入每个场所的名字，通过标注要素表现出来[11]，矢量化操作后如图2所示.

参照公交站点选址的影响因素，该文对所选数据进行数据处理.一般以距医院300 m、学校300 m、商业区420 m、景点500 m为最佳距离.将医院、学校图层以300 m为半径建立缓冲区如图3所示.将商业图层以400 m为半径建立缓冲区如图4所示.将景点图层以500 m为半径建立缓冲区如图5所示.

图3 半径为300 m的医院、学校缓冲区

图5 半径为500 m的景点缓冲区

根据中国1995年颁布的《城市道路交通规划设计规范》，文件中明确指出市区中乘客在决定选择乘坐公交车时，需要500 m内能够找到最近的公交站点选择乘坐公交车[12].从哈尔滨市的实际简单的体验与总结计算结果显示，平均需要步行5 min乘客则可以从出发点找到最近的公交站点乘坐公交车，并且乘客到达下车的公交站点后，到达最终目的地还需走平均5 min.把成年人的步行速度看做平均4 km/h则乘客到达公交站点时或下车后离开公交站点到达目的地的平均距离接近700 m.那么在设置缓冲区半径时，应该以700 m为最大搜索范围值，同时应优先搜索《城市道路交通规划设计规范》中所规定的500 m以内的搜索范围值进行选址分析.

公交站点覆盖的服务面积为300 m，将公交站点图层以300 m为半径建立缓冲区，并将各个图层所建立的缓冲区与公交站点图层叠加，生成多个叠加图层并用不同颜色表示.

对缓冲区与叠加分析图层进行简单的处理与总结，公交站点中，其中多数公交站点的选址较为合理，建议更改的公交站点如图6、7所示.

图7 合并公交站点位置

5 结论与讨论

根据实地考察与结果分析，哈站北广场公交站点与哈站公交站点距离不足500 m，经过相交分析，两公交站点的相交范围能够同时服务两点位置，但考虑到地处哈尔滨火车站，占地面积大、有南北两个出站口、人口流动性大、人员密集，不认为有合并的必要性.哈站北广场公交站点与哈一百公交站点距离超过1000 m，建议在其途中医院数量多的位置，哈尔滨公安医院、省商业医院和黑龙江三精肾脏病专科医院相交处新增加公交站点1.同时哈站公交站点与省实验中学公交站点距离也远大于1000 m，因此建议在其途中学校数量繁多、商业中心繁多和黑龙江省中医医院相交处新增加公交站点2，从而更方便周边有需求乘客乘坐公交.

汽轮机厂公交站点与哈慈集团公交站点都毗邻道路交叉路口，并且其距离仅有150 m，且该道路交叉路口北侧路况较差容易发生交通拥挤，因此在其服务范围相交的位置选择新公交站点，将两个公交站点合并为一个公交站点.同时，根据公交站点选址的影响因素，考虑到安全和交通流畅问题，合并后公交站点距离道路交叉口30～50 m.

该文以地理信息系统技术为理论基础，利用ArcGIS软件中的缓冲区分析与叠加分析操作功能，对黑龙江省哈尔滨市118路的公交站点选址进行简单的模型构建以及分析与讨论，综合列举了公交站点选址研究分析人口密度、公交站点站距、道路情况以及其他影响因素对分析结果产生的影响，并根据哈尔滨市城市规模等进行推算，结合公交站点选址的基本原理和方法，以直观形象、便于理解的表达形式得出了比较合理的公交站点选址位置，为完善该地区的城市公交体系提供了参考.在地理信息系统的基础上进行公交站点的选址研究分析具有一定的客观性、定量性、综合决策分析的优点，这项研究对黑龙江省哈尔滨市其他公交线路的公交站点选址与布局具有一定的参考价值和现实意义.