基于ArcGIS的共享單車停車密集問題解決策略

1、    基于arcgis的共享單車停車密集問題解決策略    韓夢凱 拜蓋宇摘 要 針對城市部分區(qū)域共享單車投放量大且停放無序現(xiàn)象，提出借助arcgis位置分配分析中最小化設(shè)施點模型分析停車點選址的方法。該方法基于已有共享單車停車分布與道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建城市道路網(wǎng)模型，實現(xiàn)停車點的最優(yōu)化選址。實踐結(jié)論表明，該方法能夠有效模擬共享單車找車與停車情況，并得出共享單車停車密集分布以及擬修建停車點的位置分布，在此基礎(chǔ)上擬探討停車位設(shè)計解決方案。關(guān)鍵詞 共享單車；停車點選址；位置分配分析；道路網(wǎng)模型；arcgistp3 a 1674-6708（2018）224-01

2、60-02近兩年來共享單車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。截至2017年底，全球共有190多萬共享單車在使用中，1？173個城市設(shè)有共享單車系統(tǒng)。我國是擁有共享單車數(shù)量最多的國家，僅北京就有超過50萬輛共享單車，但其調(diào)度與公眾需求難以完全匹配 1 。共享單車最主要的使用需求時段是在上下班高峰期，以滿足公共交通的最后一公里的騎行需求。然而，由于使用時間的趨同性，單車往往聚集在某些特定場所，其使用頻率大為降低。當前的共享單車系統(tǒng)問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1）停車點分布不均，投放量不合理。部分區(qū)域投放量過多，使用效率低下；閑置單車占用大量公共空間，造成資源浪費；部分區(qū)域很難找到共享單車，人們的出行需求難以滿足。停車

3、點的選址問題是共享單車系統(tǒng)迫切需要解決的問題。2）隨意停放問題日趨嚴重。占用人行步道、公共空間等比比皆是，即使部分地區(qū)劃定了停放區(qū)域，用戶亂停亂放情況仍較為普遍。基于此，作者嘗試采用arcgis中的位置分配分析方法，探究利用最小化設(shè)施點模型解決停車點選址問題，同時進一步探究停車點的設(shè)計與后期運營的解決方案。1 數(shù)據(jù)獲取與清洗1.1 數(shù)據(jù)獲取論文采用的數(shù)據(jù)來源于2017年10月31日西安市三環(huán)以內(nèi)的摩拜單車停車數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)數(shù)據(jù)。摩拜單車停車數(shù)據(jù)的采集借助網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)，模擬摩拜單車app查找周邊共享單車功能，記錄當前點周邊單車數(shù)量以及各個單車的坐標信息，并將單車位置呈現(xiàn)在地圖上 2 。道路網(wǎng)數(shù)據(jù)來

4、源于osm（open？ street？map），利用qgis軟件將研究范圍內(nèi)的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)抓取下來。1.2 數(shù)據(jù)清洗對以上獲取的原始共享單車停車數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)清洗工作，為下一步數(shù)據(jù)分析做準備。共享單車現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含單車坐標、采集時間、單車id、單車類型、與手機app之間的距離等信息，為保證數(shù)據(jù)的唯一性，僅保留單車坐標、id、時間三類核心信息。經(jīng)處理，共享單車可用數(shù)據(jù)占原始數(shù)據(jù)的94.5%。為完善道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，作者僅保留研究范圍內(nèi)的主干路、次干路以及支路，并將其余數(shù)據(jù)一并清除。再通過arcgis中的打斷命令將道路數(shù)據(jù)在道路交叉口處打斷，從而建立道路網(wǎng)拓撲關(guān)系。經(jīng)處理得到有效數(shù)據(jù)10？697

5、條，有效道路總長度達2？212.1km，占原始數(shù)據(jù)的65.2%。2 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的初步分析在構(gòu)建位置分配分析前，對研究區(qū)域構(gòu)建單元大小為100m的正方形網(wǎng)格，并統(tǒng)計網(wǎng)格內(nèi)每個單元的單車數(shù)量，并以此做共享單車分布可視化處理。如圖1所示，在西安三環(huán)以內(nèi)，中部單車分布較少，南北部分布較密集。單車停放密集區(qū)多位于北部靠近北三環(huán)與南部大學城附近，共享單車分布密度與北部新區(qū)建設(shè)聯(lián)系較為緊密，西北部城市建設(shè)遲緩，建設(shè)面積與城市活力不足，在共享單車密度上直接反映為西北部單車分布較少而東北部偏多；南部單車密度較高的地區(qū)呈線狀分布，其共享單車密度最高位置多位于大學城附近。3 道路網(wǎng)模型構(gòu)建在gis網(wǎng)絡(luò)分析中，位置分配

6、分析中的最小化設(shè)施點模型主要作用于求解在滿足基本需求的前提下，從可能的候選位置中選擇最小數(shù)量的設(shè)施點。該研究中，此工具旨在將所有的共享單車分配到附近停車點的方法來解決此問題 3 。具體做法是，使用最小化設(shè)施點數(shù)模型工具將共享單車作為請求點，再將研究區(qū)域網(wǎng)格化，每隔200m建立一個備選點，共計1？842個，最后導入經(jīng)過篩選清洗的道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并設(shè)定單車在一級道路上的騎行速度為15km/h，二級道路為12km/h，支路為10km/h，以此建立道路網(wǎng)絡(luò)的位置分配分析模型。4 停車點的優(yōu)化選址位置分配分析模型搭建完成后，利用位置分配分析中的最小化設(shè)施點求解停車點位置分配結(jié)果。在求解過程中，設(shè)時間成本為

7、5分鐘，通過數(shù)據(jù)分析將合理停車點選擇出來。經(jīng)統(tǒng)計共有347？250個有效請求點，最終得出的停車點為386個?；诂F(xiàn)有請求點與設(shè)施點結(jié)果，借助此道路網(wǎng)模型做服務(wù)區(qū)分析。得到結(jié)論如圖2所示，根據(jù)時間長短，將服務(wù)區(qū)劃分為1分鐘可達區(qū)域、3分鐘可達區(qū)域和5分鐘可達區(qū)域三個階段，并構(gòu)建了3個階段的緩沖區(qū)，由停車點服務(wù)區(qū)分析可見，道路結(jié)構(gòu)中的絕大部分都在服務(wù)區(qū)范圍中。對每一個停車點所能接納的請求點個數(shù)進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如圖3所示。部分停車點的單車存放壓力較大，除去最大值和最小值，絕大部分的停車點的存放輛在1？000輛上下浮動。在停車點的存放量設(shè)置上，推薦值為1？000輛，此數(shù)值可滿足普遍區(qū)域停放需求。以

8、上結(jié)果顯示，主城區(qū)共享單車停車點覆蓋率與需求量較大，使用者尋找停車點的距離較大。經(jīng)選址優(yōu)化后，情況有較大的改善，基于已選設(shè)施點的服務(wù)區(qū)分析也證實，現(xiàn)有的已選386個點能夠有效覆蓋大部分城市道路，可有效解決找車停車距離遠的問題。在合理分配的情況下，所有找車方案的時間成本都大大降低。不過，部分設(shè)施點的單車存放壓力較大。對停車點的規(guī)模及存放容量提出了挑戰(zhàn)。5 停車區(qū)位設(shè)計擬合與運營方案探究停車區(qū)位設(shè)計擬合。根據(jù)分析作者給出以下幾個設(shè)計建議。1）在實際布局過程中，可根據(jù)以上研究數(shù)據(jù)并與實際情況相結(jié)合，依照服務(wù)區(qū)分析的3個等級，確定該區(qū)域停車級別，在5分鐘可達區(qū)域級別設(shè)置20輛每個停車點，并根據(jù)該范圍單

9、車需求量均勻分布在道路兩側(cè)；在3分鐘可達區(qū)域，設(shè)置40輛每點，或兩個點串聯(lián)設(shè)置。在5分鐘可達區(qū)域，設(shè)置200輛每點，根據(jù)其設(shè)施點的影響范圍進行綜合布置，使其總量達到此區(qū)域的停放需求。2）在停車密集的地方設(shè)置停車場站（1分鐘可達區(qū)域），宜設(shè)置專門的停車服務(wù)設(shè)施并與站點同時配套基礎(chǔ)設(shè)施。此站點應(yīng)獨立設(shè)置，避免對步行街道產(chǎn)生干擾，其規(guī)模不宜超過300輛?？梢砸徽径帱c設(shè)置。根據(jù)現(xiàn)場周邊情況彈性設(shè)置，滿足需求的同時，盡量減少對行人以及車輛交通的干擾 4 。3）在停車量較稀疏的地方可以不設(shè)站點（介于13分鐘可達區(qū)域），但必須規(guī)劃設(shè)置獨立于人行道之外的停車帶，并應(yīng)與步行道相鄰，以便市民使用。可以在兩行道樹之

10、間直接設(shè)置停車帶，但需要留有空余，以便人行通過。4）在極少出現(xiàn)停車的地方（介于35分鐘可達區(qū)域），以條文規(guī)章的方法進行引導和管理，多用網(wǎng)絡(luò)督導以及規(guī)劃標識的方法進行管理。從而在保留隨騎隨停優(yōu)點的同時減少運營成本。6 結(jié)論該研究以西安市三環(huán)以內(nèi)為研究范圍，采用arcgis中的位置分配分析，提出了利用最小化設(shè)施點模型解決停車點選址問題的方法，為之后的停車位布局提供了依據(jù)。同時，在對共享單車使用人群進行問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，針對已有設(shè)施問題進一步探究了停車位設(shè)計的解決方案，并提出了優(yōu)化建議。參考文獻1鄧力凡，謝永紅，黃鼎曦.基于騎行時空數(shù)據(jù)的共享單車設(shè)施規(guī)劃研究j.規(guī)劃師，2017，33（10）：82-88.2曾澤宇，黃昕蕾，張紅潔.基于網(wǎng)絡(luò)爬蟲與topsis算法解決共享單車投放問題研究以成都理工大學校區(qū)