基于交通大数据的成都市中心城区驾驶等时圈划分及特征分析.pdf

综述 基于交通大数据的成都市中心城区驾驶等时圈划分及特征分析张旭，涂少华，廖继刚，付敏（成都市城镇规划设计研究院有限责任公司）【摘要】为提升交通出行分析中心城区交通可达性的表达精度与可视化水平，实践交通出行类大数据在国土空间规划编制及城市体检评估过程中的应用，文章以成都市作为研究对象，通过Python获取腾讯地图开放平台工作日及休息日14:00和18:00时段的实时驾驶通行信息，分别生成4个时段的中心城区等时圈范围。通过本次研究可以看出：以成都市人民政府为出发点的60min等时圈几乎可以覆盖中心城区全部范围，60min90min等时圈则可覆盖成都市市域近半区域；成都市中心城区向南方向的交通条件最好，中心城区以南大部分区域都位于60min等时圈内，北向交通则稍弱；从4个不同时段的等时圈划分结果来看，成都市中心城区在工作日的14:00（平峰）时段交通可达性最好，其次为休息日的18:00时段，工作日的18:00（晚高峰）时段交通可达性最低。【关键词】等时圈；交通大数据；交通可达性；ArcGIS中图分类号：U491 DOI：10.13655/ki.ibci.2024.02.009Division and Characteristic Analysis of Driving Isochrone Maps in Chengdu Urban Center Based on Traffic Big DataZHANG Xu,TU Shao-hua,LIAO Ji-gang,FU Min（Chengdu Institute of Town Planning and Design Co.,Ltd.）【Abstract】In order to improve transportation,this paper analyzes the expression accuracy and visualization level of the transportation accessibility of the central urban area,and practice the application of the big data of traffic travel in the process of territorial spatial planning and city physical examination and evaluation.Taking Chengdu as the research object,this paper obtains the real-time driving traffic data at 14:00 and 18:00 on weekdays and weekends on Tencent Map Open Platform through Python,and generates the Isochrone Maps of central urban area in four periods.Through this study,it can be seen that the 60-minute isochronous circle with the Chengdu Municipal Peoples Government as the starting point can cover almost the entire area of the central urban area,and the 60-minute90-minute isochronous circle can cover nearly half of the city area of Chengdu.The traffic conditions in the south direction of Chengdus central urban area are the best,most areas in the south of the central urban area is within a 60-minute isochronous circle,and the northbound traffic is slightly weaker;According to the results of the isochronous circle division in four different periods,the central urban area of Chengdu has the best traffic accessibility at 14:00(off peak)on weekdays,followed by 18:00 on rest days,and the lowest at 18:00(evening peak)on weekdays.【Keywords】isochrone maps;traffic big data;traffic accessibility;ArcGIS1 引言交通可达性指通过一定的交通系统达到城市某一地点的便利程度，一般取与交通量相关联的度量，如时间、距离、费用等1，被广泛应用于项目选址、国土空间规划、交通运输规划等领域。等时圈也叫作等时线、时空圈，是指以某地作为中心，在不同的出行时间、利用不同的出行方式，在一定时间内能够到达的范围，是交通耗时在地理空间上的反映，通常用于量化无须定义目的地的可达性2。众多学者一直致力于研究如何对此类交通耗时进行精确计算3。早期，在对目标区域开展交通可达性分析时，主要采用绘制同心圆的方式，这种表现形式较为单一，并且表达内容在中微观尺度层面存在较大误差，往往无法有效地指导规划工作4。自然资源部在2020年1月印发的 资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南（试行）（简称 指南）中提出了“中心城区可达性”这一表述，并做出了具体阐述5。该方法使用的行车速度多采用设计时速、平均车速等，通过这种方式生成的等时圈划分结果更偏向于一种潜在的可达性6。而在现实情况下，采用固定的行车速度很可能会忽略本应随研究时间不同而产生的可33 综述 达性变化，等时圈的使用者将难以对出行高峰时段的交通可达性进行准确评估7。随着全球定位系统的发展以及电子导航地图的普及，交通可达性分析有了更为精准和科学的方法。腾讯、高德等提供出行导航服务的互联网公司有着相对完善的路网结构和庞大的出行数据，可以准确直观的反映交通出行情况，研究人员可通过Python等编程语言方便地获取相应数据8-9。本文以成都市为例，通过腾讯地图开放平台提供的数据接口，采集了工作日及休息日14:00和18:00的实时交通数据，基于此绘制出4个时段不同阈值的等时圈覆盖范围，并计算出它们的覆盖面积占市域面积的比例，进而分析出成都市中心城区驾驶等时圈在4个不同时段的时态特征，为完善国土空间规划中中心城区交通可达性评价及交通现状分析提供了参考。2 研究区概况成都市为四川省省会，全国15个副省级城市之一，地处四川盆地西部边缘。依据 成都市国土空间总体规划（20202035）草案，“成都市行政辖区面积14335km2，中心城区为绕城高速以内（含绕城高速外侧500m控制带），以及锦江区、青羊区、金牛区、武侯区、成华区绕城高速以外行政辖区和高新南区大源组团，面积626.46km2。”随着成都市人民政府南迁和“东进、南拓、西控、北改、中优”的“十字发展方针”的不断深化，以金融城片区为代表的“偏南”区域逐渐成为成都市政治、经济、娱乐等活动的重要场所。根据成都城市发展现状及未来发展趋势，本文将位于金融城片区的成都市人民政府作为本次等时圈研究的计算起点。3 数据预处理及等时圈研究方法3.1 数据来源成都市域范围来源于第三次全国国土调查成果；成都市土地覆盖数据来源于“GlobalLand30”（http:/）提供的 2020 年 30米全球地表覆盖数据集；驾驶通行时间数据来源于腾讯地图开放平台。3.2 数据预处理本文以成都市为研究对象，考虑到 指南 中按每 30 分钟车程为一级（见表 1）及以往可达性研究10-11中对研究范围的划分，故以500m500m的网格将成都市域（不含湿地、水系、冰川和永久积雪）划分为56395个单元。车程计算起点为成都市人民政府，终点为各个网格的中心点，通过Python调用腾讯地图开放平台数据接口，获取到2023年2月11日-2月19日每天14:00和18:00起点到各个终点所需的最短驾车时间。由于驾车时间随实时路况变化而变化，为减少数据的随机性，将2023年2月13日-2月17日（周一至周五）相应时间的平均值作为工作日14:00、18:00的驾车时间，将2023年2月11日、2月12日及2月18日、2月19日（周六、周日）相应时间的平均值作为休息日14:00、18:00的驾车时间。将4个时段的平均驾车时间分别赋值到对应的网格中心点，然后在Arcgis中使用“克里金法”工具，生成插值后的连续栅格图像，最后按照 指南 中的分级参考进行可视化，得出各级等时圈覆盖范围，再运用“重分类”、“栅格转面”等工具转换为矢量数据后，计算出各级等时圈覆盖面积及占市域面积的比例。表1 中心城区可达性评价分级参考阈值评价指标中心城区可达性分级参考阈值车程30 min30 min车程60 min60 min车程90 min90 min车程120 min车程120min赋值543213.3 技术路线本文研究的技术路线如图1所示。图1 技术路线34 综述 4 不同时段的等时圈划分结果及特征分析本次研究通过使用腾讯地图开放平台的实时数据对以成都市人民政府为起点设置的工作日及休息日14:00、18:00共4种场景下的驾车所需时间进行统计，生成4个场景的各级等时圈覆盖范围，作为对常见场景（高峰、平峰、休息日）下成都市中心城区可达性分析的依据。通过对4个时段各级等时圈覆盖面积占比进行统计分析（见表2）可以看出，工作日的14:00时段交通可达性最好，1h内可达全市29.81%的区域，其次为休息日的18:00时段，工作日的18:00时段可达性最低，1h内仅能到达全市17.83%的区域。表2 4个时段不同等时圈覆盖面积占市域面积的比例（%）时间段30min60min90min120min工作日14:003.8329.8173.8688.13工作日18:000.9517.8361.7885.51休息日14:003.1626.5369.8386.88休息日18:002.2429.1274.5088.55通过图2图5可以看出，在工作日的14:00（平峰）时段，30min等时圈主要覆盖了成都中心城区南部部分区域，包括锦江区、武侯区、高新南区的大部分区域，最南端到达天府新区天府公园片区，这些区域交通条件较为便利，有京昆高速、剑南大道等多条高、快速路经过，大大提升了交通便捷程度。中心城区大部分区域都位于60min等时圈内，仅郫都区安靖街道部分位置在90min等时圈内，可能主要因为此处目前多为尚未整体开发的农村区域，缺乏城市主次干道连接，路网较为稀疏，存在一定的交通短板。从市域角度看，60min生活圈最西侧到达崇州市城区，西北侧覆盖温江区及郫都区城区，北侧覆盖新都区和青白江区城区，东北侧沿成巴高速到达金堂县城区，东侧覆盖龙泉驿区除龙泉山外的绝大部分区域、最远处可达简阳市城区，南侧覆盖天府新区，西南侧覆盖新津区大部分区域，即60min等时圈可覆盖成都市二圈层全部区县城区，但北侧覆盖相对较弱。90min等时圈可覆盖成都市所有辖区的城区，仅西部龙门山区域由于山区交通不便，未在90min等时圈覆盖范围内。在工作日的18:00（晚高峰）时段，30min等时圈出现明显收缩，尤其是向南方向收缩极为明显，原因可能是成都向南发展后，工作地址位于高新区的人群多选择在高新区就近或南侧的华阳等区域居住，造成工作日上下班高峰时段通勤交通压力骤增，较大的车流量和道路红绿灯造成拥堵，使得相同时间的可达范围明显减小。60min等时圈同样出现明显收缩，尤其是在西侧和西北侧，中心城区近半区域退出60min等时圈，崇州市城区、温江区城区、郫都区城区推出60min等时圈，可见在晚高峰时期，面向西侧、西北侧的通勤交通压力也较大。在休息日14:00，半小时等时圈的覆盖范围明显大于休息日18:00时段，而随着时间的推移，在18:00，中心城区交通压力逐渐上升，半小时等时圈出现收缩。图2 成都市工作日14:00各级等时圈图3 成都市工作日18:00各级等时圈35 综述 图4 成都市休息日14:00各级等时圈图5 成都市休息日18:00各级等时圈5 结论与讨论5.1 结论以成都市人民政府为出发点的60min等时圈几乎可以覆盖中心城区全部范围，60min90min等时圈则可覆盖成都市市域近半区域。成都市中心城区南向交通最好，中心城区以南大部分区域都位于 60min 等时圈内，北向交通稍弱。从不同时段的动态数据生成的等时圈结果来看，成都市的中心城区可达性在工作日14:00（平峰）要优于工作日 18:00（晚高峰）和休息日的 14:00、18:00。5.2 讨论本文的研究提供了一种基于出行大数据的等时圈研究方法。以腾讯地图开放平台提供的实时交通数据为基础生成的可达性和等时圈划分成果具有较高的精准性和可靠性，对分析成都市的交通便捷度、指导未来交通设施建设、区位评价等方面等提供了可靠的量化参考和决策依据。但由于道路情况复杂多变，加上腾讯地图开放平台的交通数据具有实时性的特点，使得不同的研究时间获得的研究结果难以完全一致，因此，有待进一步研究中心城区等时圈的月度和年度时态特征。参考文献1 Morris J M,Dumble P L,Wigan M R.Accessibility indicators for transport planningJ.Transportation Research Part A General,1979,13（2）：91-109.2 Xi Y L,Miller E J,Saxe S.Exploring the Impact of Different Cut-off Times on Isochrone Measurements of AccessibilityJ.Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board,2018,2672（2）：036119811878311.3 宋小冬，钮心毅.再论居民出行可达性的计算机辅助评价J.城市规划汇刊，2000（3）：18-22+75-79.4 温豪杰，兰慧慧，胡春斌.基于ArcGIS与地图API的交通等时圈构建方法研究A.绿色 智慧 融合2021/2022年中国城市交通规划年会论文集C.2022.5 中华人民共和国自然资源部.资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)EB/OL.(http:/ Wang J,Du F,Huang J,et al.Access to hospitals:Potential vs.observedJ.Cities,2020（100）：102671.7 van den Berg J,Kbben B,van der Drift S,et al.Towards a dynamic isochrone map:Adding spatiotemporal traffic and population dataC/LBS 2018:14th International Conference on Location Based Services.Springer,Cham,2018：195-209.8 杜传明.百度地图API在小型地理信息系统中的应用J.测绘与空间地理信息，2011，34（2）：151-156.9 黄应淮，刘小平，刘艳平，等.基于高德地图API的多种交通方式下城市公园时空可达性分析以广州市海珠区为例J.地理与地理信息科学，2018，34（6）：50-57.10 Geertman S C M,Ritsema V E J R.GIS and Models of Accessibility Potential:An Application in PlanningJ.International Journal of Geographical Information Systems,1995,9（1）：67-80.11 Brainard J S,Lovett A A,Bateman I J.Using isochrone surfaces in travel-cost modelsJ.Journal of Transport Geography,1997,5（2）：117-126.36