基于路网结构的城市公共交通站点可达性研究——以宿州市埇桥区为例

李 龙，朱述美，李小芳

1.安徽师范大学地理与旅游学院，安徽芜湖，241000；2.宿州学院管理学院，安徽宿州,234000

关于可达性相关探究开始于古典区位论，后来学者逐渐将其视作研究交通成本的重要因素。由于相关著作的不断出现，针对可达性的概念、体系和方法开始涌现，研究范围也由开始的区位论延伸到地理空间、区域和交通规划等领域。交通可达性的理念也在这个时期出现，研究方法也发生了转变，从单一的可达性计算方法到综合的可达性度量模型[1-2]，以及后来衍生一些多维度组合模型[3]。

伴随着城市化进程的不断推进，国内大都市交通出行问题逐渐显现，各种公共设施的空间布点也被视为区域交通规划的重点，其中不乏一些学者开始以公共设施当作可达性研究的重要案例，有从不同尺度范围对公共交通可达性进行实证研究[4-6]；也有从可达性模型搭建角度评价不同公共交通方式可达性水平[7-8]，进而提出公共交通优化举措；还有一些学者将研究重点聚焦到可达性衡量指标体系的筛选[7，9]、可达性计算方法的评价等方面[10-12]。

公共交通作为城市交通的重要组成部分，是促进城市发展的重要手段，持续影响着城市空间结构演化、各种产业布局、城市居民生活等方面。从可达性的角度出发，思考和解决公共交通发展中的问题，对于城市发展和交通规划的协调统一有着深远的意义。文本以宿州市埇桥区公共交通路网和公交站为研究对象，选取核密度估计和加强平均旅行时间等方法，计算城市公交站点可达性，客观、真实反映宿州市埇桥区公共交通可达性现状，以期为提高公共交通可达性，完善公共交通网络提供理论参考。

1 研究区域、数据与方法

1.1 研究区域概况

宿州市埇桥区处在安徽省东北部，北临江苏省，位于黄淮平原中部，地理坐标北纬33.63°，东经116.98°,市总面积2 868平方千米，是全国最大的县级区。目前，埇桥区下辖12个街道、24个镇(乡)和1个管理行政区。截至2020年11月，常住人口174.3万人。本文选取宿州市埇桥区作为研究区域(图1)，区域内现有公交线路37条，公交站台(点)520个，线路总长度624.7公里。

图1 研究区域图

1.2 数据来源

文本采用的空间边界和路网数据来自2020年安徽省宿州市埇桥区地图；公交站点数据源自于宿州市公共交通公司官网数据和宿州市埇桥区公交站点POI兴趣点(point of interest,POI)等相关资料。通过ArcGIS 10.2软件将研究区域地图进行矢量化，将交通路网导入并统一进行坐标投影转换为WGS1984，构建研究区域地理数据库，主要包括路网交通数据和公交站点数据。

1.3 主要研究方法

借助ArcGIS 10.2软件中成本距离算法，计算研究区域内任意公交站到其他区域花费时间最少通勤时间，然后结合公式(3)，计算区域内任意公交站的平均旅行时间，即可达性。道路等级和地表类型实际差异都会导致到达公交站时间区别。借鉴前人智慧结晶，根据研究区域实际情况，确定了出行时间成本值的计算公式。公式表达如下:

(1)

其中，V为不同地表类型的设定速度。

结合实际情况，根据《中华人民共和国公路工程技术标准(JTGB-2003)》中不同等级道路通行速度，得出文中最后时间成本值如表1所示[13]。

表1 不同交通方式和土地类型的时间成本值

1.3.1 核密度指数

核密度指数用来分析公交站点空间分布状态。原理是以区域内每个样本点为圆心，选取一定长度的半径产生圆，栅格单元密度值随着距离圆心的距离增大而减小，也就是圆心位置密度值最大，边界距离处密度值为零。具体计算公式如下[13]：

(2)

其中，k(·)为核函数；h>0为带宽；x-xi为估计点x到样本点xi的距离。

1.3.2 加权平均旅行时间

为进一步探究公交站点可达性的空间分异规律，尝试用研究区域内每个公交站点到其他任意公交站点可达性的加权平均值来反映该公交站的空间可达性，也就是公交站点的加权平均旅行时间[13]。

(3)

其中，i、j是研究区域内任意两个公交站点；Tij是研究区域内i公交站到达另一个公交站j花费最少通勤时间；n是研究区域内公交站点总数；Ai是区域内i公交站点的平均旅行时间。Ai数值越小，则说明研究区域内i公交站到其他公交站花费的时间成本越少，换句话说可达性就越好。

2 结果分析

2.1 公交站点空间分布

为了更加形象展示宿州市埇桥区公交站空间分布规律，利用ArcGIS 10.2软件中的核密度分析模块，分析研究区域公交站分布特征。结果如图2所示，宿州市埇桥区520个公交站空间分布集聚特征突出，整体上呈现“一主一副两轴”的“十”字型框架。“一主”是指公交站空间分布集聚中心在埇桥区的主城区内。主城区内路网密集，商贸发达，人流量大，公交站设置间距较小，空间分布密度相对较大。“一副”即公交站空间分布次级中心，该片区域主要集中在埇桥区的东部，宿州马鞍山现代产业园区(宿马园区)内部，高铁宿州东站附近，宿马园区未来将是宿州城市副中心，该片区域基础设施完善，城区建设初现规模，各种产业园区林立，集聚了大量人流、物流。而宿州东站作为宿州及周边县区出行的重要交通枢纽，为了加强市区与宿马园区、宿州东站空间联系，方便市民出行，埇桥区开通了5条公交线路，分别是K1路、K2路、27路、29路和37路，共计124个公交站点。“两轴”分别是沿G206、S407(符离大道)南北轴线，其中符离大道既是连接宿州与徐州的城际快速通道，又是串联皇藏峪旅游景区等五大旅游景区的旅游廊道，沿线设置了12处公交站。G206是贯穿宿州南北的交通走廊，两条线路都是加快宿州发展的交通大动脉。沿G343(宿州大道)、S303东西轴线，宿州大道是加强市区与宿州东站和宿马园区空间互动的通勤要道，开通了4条公交线路。S303贯穿城区东西，连接G344和S306，穿过主城区最繁忙路段之一的汴河路，沿途也开辟了多条公交线路。

图2 宿州市埇桥区公交站核密度图

表2 宿州市埇桥区公共交通站点分布

分乡镇街道来看，公交站点空间分布不均衡，内部异质性明显，呈现出以市中心为核心的距离衰减规律，集聚中心主要在西关街道中北部和三八街道交界地带，该片区域集中了拂晓大道、银河二路、人民路等多条交通主干道，而且小区密布，人口密度大，加上中国建设银行、宿州一小(环宇校区)、宿州市政务中心等各种配套设施齐全，人流量巨大，设置了多处公交站台。具体来看，公交站点主要布局在主城区范围内，站台数量达到了292个，占比54.5%；其中三八街道数量最多，布有86个站台，占比16.50%。距离主城区地理位置越远的乡镇街道公交站越少，尤其是公交线线路尚未涉及的边远乡镇，如埇桥区南部的大营镇、永镇等，东北部褚兰镇、解集乡、时村镇等。影响公交站台空间分布的原因除了公交路线、路网结构、人口分布等外，还有一个客观原因就是行政区划面积，像金海街道和宿州马鞍山现代产业园区，虽然地理位置没有靠近主城区，人口密度不及主城区的三八街道等区域，但是这两个街道(园区)行政区划面积广阔，客观上也影响了公交站的空间分布。

2.2 公交站可达性空间分异

2.2.1 总体空间可达性分析

基于宿州市埇桥区综合交通路网，以520个公交站作为初始点，计算公交站到全区任意地方可达性值，进而借助ArcGIS 10.2软件进行可达性空间分布特征可视化表达，结果如图3所示。宿州市埇桥区公交站可达性在空间分布上具有以下特征：(1)可达性分布是以公交站点为圆心的圈层结构，越靠近公交站，可达性越好，反之可达性较差；(2)可达性较好的区域整体上表现出“以中心城区为核心，向外呈现条带放射状”，且中心城区具有连片成面的趋势，南北条带和东西条带也表现出空间合并态势，尤其是东西条带合并倾向更加突出；(3)可达性最差的区域主要集中在埇桥区东北部，出现了可达性塌陷地带，其次是东南和西南部；(4)可达性对路网结构依赖性较强，即路网密度越大、等级越高的区域，公交站点的空间可达性就越好。反之，可达性越差。

图3 宿州市埇桥区公交站可达性分布图

为准确展现埇桥区公交站可达性空间分布规律，把5 min作为衡量尺度，将公交站可达性切分成10个不同的时间区间，不同时间区间用不同颜色的条带展示，形成了不同色带的可达性圈层空间分布图，结果如图3所示。然后根据组成不同色带的栅格数量在全部栅格数据集的占比来表示不同时间区间到达面积在整个研究区域总面积的占比情况。整体上看，宿州市埇桥区公交站空间可达性较好，平均可达性是16.2 min，即区内任意地方到最近的公交站所花费的最少时间为16.2 min。不同时间区间可达性内部差异显著。可达性在15 min以内，占比约是22.3%，即约在22.3%的区域，寻找最近的公交站点需要用时15 min，值得注意的是这个区域还需要在具体的地理位置，但此处仅仅从面积占比情况来反映公交站可达性的内部差异。可达性在30 min以内，占比约是44.6%，还未达到总面积的一半。需要特别提出的是公交站可达性超过45 min的区域面积占比约33.1%，这些区域影响整个埇桥区公交站的平均可达性。

2.2.2 乡镇街道可达性分析

在图3的基础上，借助ArcGIS 10.2软件空间统计分析工具，计算乡镇街道微观层面的宿州市埇桥区公交站可达性，结合自然间断点分级法(jenks)，将可达性分为好、较好、一般、较差和差五大类，结果如图4所示。由图4可见，基于乡镇街道的埇桥区公交站可达性空间分布差异较大。整体上看，公交站可达性好的地域主要还是集中在中心城区及周边部分区域，南至金海街道，北达汴河街道，西连西二铺乡，东至宿州马鞍山现代产业园区，大体呈现出东西较宽，南北稍窄的片区，分布的乡镇街道达到17个，约占40.5%，说明埇桥区公交站整体可达性较好。再来看属于可达性较好区域的乡镇街道，该类型分布的区域呈现出“大分散、小集聚”的特征，大体分散在中心城区的北、东、南三个方向，按照方位不同局部集聚成北部片区、东部片区和南部片区三个片区，北部片区是符离集镇、夹沟镇、曹村镇和宿州埇桥经济开发区四个区域，北部片区拥有连接徐州市的快速通道符离大道，开通了k902城际公交。东部片区主要是灰谷镇、蒿沟乡和苗安乡三个乡镇，该片区域有多条公交线路穿过或是靠近交通干道，可达性较好。南部片区由两个乡镇街道开发区组成，分别是宿州经济开发区北杨寨行政管理区和桃园镇，该片区有G206贯穿南北，开通了7路、36路公交车，沿途设置多个公交站点，可达性较好。公交站可达性属于一般水平的乡镇街道分布在西南部，沿大店镇、芦岭镇、大泽乡镇、蕲县镇和永镇乡形成了西南部的集聚片区，除此之外，在中心城区的北部还零散分布着三个乡镇，分别是桃沟乡、顺河乡和夹沟农场。公交站可达性较差的区域主要集中在六个乡镇，依次是杨庄乡、栏杆镇、支河乡、永安镇、时村镇和大营镇，这六个乡镇距离城区较远，尚未开通直达市区的公交路线，交通不发达。公交站可达性最差的乡镇是褚兰镇和解集乡，同杨庄等六个乡镇一样，相对于中心城区较远，地理位置偏僻，到达最近公交站点的时间超过30 min，公共交通十分不便。

图4 宿州市埇桥区乡镇街道公交站可达性分布图

就整个研究区域而言，可达性水平处于好和较好档次的乡镇街道有26个，约占总数的61.9%，说明宿州市埇桥区公交站在乡镇街道维度的可达性整体较好。在一般及以下的乡镇街道有16个，约占总数的38.1%，表示还有部分区域需要进一步完善基础路网设施，增设相应的公交站点。

3 结 论

宿州市埇桥区公交站空间分布集聚特征突出，呈现“一主一副两轴”的“十”字型框架结构。“一主”是指公交站空间分布集聚中心，主要在埇桥区的主城区内，这也是埇桥区最大集聚中心，超过300个公共交通站点分布在主城区，约占全部交通站点的59.8%；“一副”即公交站空间分布次级中心，该片区域主要集中在埇桥区的东部，公共交通站点约50个，数量不多，分布区域面积较小，空间集聚特质明显；“两轴”分别是沿G206、S407(符离大道)南北集聚轴和沿G343(宿州大道)、S303东西集聚轴，两轴集中了超过50%的公共交通站点。南北集聚轴和东西集聚轴的交叉点是公交站空间分布的集聚中心，即“两轴”的交叉点演化成了“一主”。

从乡镇街道层面分析宿州市埇桥区公交站点空间分布发现其不均衡性和内部异质性明显，呈现出以市中心为核心的距离衰减规律，集聚中心主要在西关街道中北部和三八街道交界地带。

宿州市埇桥区公交站可达性在空间分布上具有以下特征：①可达性分布是以公交站点为圆心的圈层结构且对路网结构依赖性较强；②可达性较好的区域整体上表现出“以中心城区为核心，向外呈现条带放射状”，中心城区具有连片成面的趋势，南北条带和东西条带也表现出空间合并态势；③可达性最差的区域，即可达性塌陷地带，主要分布在埇桥区东北部。

基于乡镇街道的宿州市埇桥区公交站可达性整体较好，约61.9%的乡镇街道公交站可达性属于较好及以上水平。但内部差异较大，埇桥区东北部和西南部乡镇街道公交站可达性相对较差，尤其是地理位置不佳的褚兰镇和解集乡公交站可达性最差。