城市公交空間公平性評(píng)估方法研究*

陸 歡 戢曉峰 陳 方 李 武

(昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院1) 昆明 650504) (云南綜合交通發(fā)展與區(qū)域物流管理智庫2) 昆明 650504) (昆明理工大學(xué)社會(huì)科學(xué)學(xué)院3) 昆明 650504)

0 引 言

城市公交作為城市交通的運(yùn)行基礎(chǔ)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)交通公平具有重要意義[1].當(dāng)前，城市空間結(jié)構(gòu)調(diào)整造成的公交空間可達(dá)性和公交需求的空間分異，極易導(dǎo)致交通公平性的惡化[2].因此，如何提高公交的空間可達(dá)性與公平性，已成為城市交通可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ).

近年來，公交公平性評(píng)估開始受到重視，集中于探討公交可達(dá)性與公交資源配置公平性.如Geurs等[3]基于公交服務(wù)設(shè)施的可接近程度及服務(wù)效率，測(cè)度了公交可達(dá)性；David等[4]從公交資源合理配置角度，探究公交站點(diǎn)的空間配置能否最大限度地匹配居民的不同需求；戢曉峰等[5]針對(duì)快速城市化地區(qū)的公交公平性改善，提出了公共交通資源的均衡配置策略；顧鳴東等[6]初步探討了影響公交公平性的關(guān)鍵因素及評(píng)估方法.顯然，現(xiàn)有研究側(cè)重于公交資源配置的公平性測(cè)度，未能充分考慮街道空間尺度的公交出行需求，更未實(shí)現(xiàn)公交可達(dá)性與出行需求的空間匹配分析.

已有研究表明，對(duì)于公共服務(wù)設(shè)施的可達(dá)性與公平性分析，研究尺度越小，數(shù)據(jù)精度就越高，分析的結(jié)果就越準(zhǔn)確.因此，本文選擇街道空間尺度，采用基于城市道路網(wǎng)的公交空間可達(dá)性測(cè)算模型，從微觀尺度測(cè)度公交空間可達(dá)性，并定量測(cè)度公交需求指數(shù)，運(yùn)用GIS實(shí)現(xiàn)可達(dá)性與需求指數(shù)的空間匹配，進(jìn)行公交空間公平性評(píng)估.最后，以昆明市主城五區(qū)為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)例分析.

1 研究方法

1.1 公交空間可達(dá)性測(cè)算模型

公交空間可達(dá)性是對(duì)居民克服一定的空間阻隔(如出行距離、時(shí)間以及費(fèi)用等)，到達(dá)附近公交站點(diǎn)便利程度的定量刻畫，是衡量城市公交空間公平性的一項(xiàng)重要指標(biāo)[7-9].本文以居民對(duì)公交的潛在需求點(diǎn)為基本分析單元，構(gòu)建基于城市道路網(wǎng)的公交空間可達(dá)性測(cè)算模型.

可達(dá)性研究的基本分析單元一般以交通小區(qū)或一定大小的柵格為主，由于分析單元較大，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果趨于宏觀，無法精確體現(xiàn)微觀層面的特征.為體現(xiàn)空間任意潛在需求點(diǎn)與公交站點(diǎn)間的可達(dá)性分布，采用GIS空間分析工具在研究區(qū)域內(nèi)部每隔100m插入一些樣本點(diǎn)，把每一個(gè)樣本點(diǎn)都作為居民對(duì)公交的潛在需求點(diǎn).本文把潛在需求點(diǎn)作為居民參與公交的起點(diǎn)，最鄰近的公交站點(diǎn)作為居民接近公交站點(diǎn)這一出行過程的終點(diǎn)，將潛在需求點(diǎn)與最鄰近公交站點(diǎn)之間的出行時(shí)間視作公交空間可達(dá)性測(cè)算的基本分析單元.

但是由于潛在需求點(diǎn)與其鄰近的公交站點(diǎn)之間道路網(wǎng)構(gòu)成的差異，這一出行過程中采用的交通方式、產(chǎn)生的出行耗時(shí)各異.因此，本文采用GIS空間分析中的成本距離分析模塊，基于改進(jìn)的可達(dá)性測(cè)度模型求解各個(gè)潛在需求點(diǎn)與其最鄰近的公交站點(diǎn)間的出行時(shí)間.計(jì)算公式為

(1)

為進(jìn)一步反映公交可達(dá)性在街道尺度上的空間分布情況，將通過式(1)求解得到的各潛在需求點(diǎn)的可達(dá)性值按街道尺度進(jìn)行劃分，通過計(jì)算街道內(nèi)所有需求點(diǎn)至最鄰近公交站點(diǎn)可達(dá)性的平均值來反映整個(gè)街道的公交空間可達(dá)性.

(2)

式中：A為某一街道的公交空間可達(dá)性，值越小，表示可達(dá)性越好；z為某一街道內(nèi)的需求點(diǎn)總數(shù).

1.2 公交需求指數(shù)分析方法

只有基于人口需求的公交站點(diǎn)布局才可以被認(rèn)為是公平的，關(guān)于城市公共服務(wù)設(shè)施配置的研究中，需求指數(shù)常用于評(píng)價(jià)資源分布的公平性[10-11].居民對(duì)于公交這一類城市公共服務(wù)的需求通常與其性別、年齡、社會(huì)地位及收入等指標(biāo)相關(guān).因此，為體現(xiàn)社會(huì)公平，需要對(duì)城市公交系統(tǒng)中的弱勢(shì)群體給予充分關(guān)注，本文在參考相關(guān)研究關(guān)于弱勢(shì)群體的定義及分類依據(jù)的基礎(chǔ)上[12]，結(jié)合城市公交的實(shí)際需求情況，將低收入群體及外來人口、婦女、兒童、老年人作為城市公交需求的主體.

綜上，本文基于人口普查數(shù)據(jù)，選用總?cè)丝跀?shù)、女性人口數(shù)、0～15歲人口數(shù)、65歲以上人口數(shù)、外來人口數(shù)等數(shù)據(jù)有效表征居民對(duì)城市公交的需求程度.將各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，加權(quán)計(jì)算得到各街道居民對(duì)公交的需求指數(shù),

(3)

X*=(X-min)·(max-min)-1

(4)

式中：R為某一街道的公交需求指數(shù)；X*為樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；X為樣本數(shù)據(jù)；min為樣本數(shù)據(jù)的最小值，max為樣本數(shù)據(jù)的最大值.

1.3 公交空間公平性評(píng)估模型

為定量評(píng)價(jià)研究區(qū)域街道尺度下的公交空間公平性，采用定序變量相關(guān)分析進(jìn)行公平性的定量分析.定序變量相關(guān)分析通過統(tǒng)計(jì)分析兩變量排序后秩數(shù)的相關(guān)性，來體現(xiàn)兩變量之間的順序關(guān)系.本文基于SPSS軟件，采用斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)和肯氏等級(jí)相關(guān)系數(shù)，對(duì)街道尺度的可達(dá)性水平和需求指數(shù)進(jìn)行線性相關(guān)分析，從而定量測(cè)度街道尺度下的公交公平性.采用雙側(cè)檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，計(jì)算公式為

(5)

式中：S為斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)；U，V分別為兩變量排序后的秩；N為樣本容量.

T=1-4K·[N(N-1)]-1

(6)

式中：T為肯氏等級(jí)相關(guān)系數(shù)；K為由變量的秩數(shù)據(jù)得到的非一致對(duì)數(shù)目.

雖然定序變量相關(guān)分析可以有效表征街道尺度下的公交公平性，但是無法辨別出兩變量秩數(shù)差異較大的街道，而采用GIS空間疊置分析方法，能更有效地測(cè)度公交空間公平性.GIS空間疊置分析是將兩層或兩層以上的地圖要素合成一個(gè)新的地圖要素，可以通過合并、分割等操作來實(shí)現(xiàn).所合成的新要素綜合了疊置前多層要素的信息，同樣也包含了其空間關(guān)系與屬性關(guān)系的比較.將研究區(qū)域各街道的可達(dá)性水平和需求指數(shù)的空間分布結(jié)果進(jìn)行空間疊置分析，通過分析計(jì)算，進(jìn)一步識(shí)別出研究區(qū)域內(nèi)具有高或較高的公交出行需求，而其可達(dá)性水平處于中等以下的街道，能為公交空間規(guī)劃提供決策支持.

2 實(shí)例分析

2.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

選取昆明市主城五區(qū)作為實(shí)例，即五華區(qū)、盤龍區(qū)、西山區(qū)、官渡區(qū)、呈貢區(qū)，總面積約2 542 m2.截至2015年底，共有常住人口約為369.3萬人，共有52個(gè)街道，約2 634個(gè)公交站點(diǎn)，其中滇源街道、阿子營(yíng)街道尚未覆蓋公交站點(diǎn)，故選取剩余的50個(gè)街道進(jìn)行研究.研究區(qū)域公交站點(diǎn)空間分布見圖1，數(shù)據(jù)來源見表1.

圖1 公交站點(diǎn)的空間分布

根據(jù)道路類型和交通方式的差異，將研究區(qū)域的城市道路分為三類：步行街道、非機(jī)動(dòng)車道和機(jī)動(dòng)車道.同時(shí)，根據(jù)《中華人民共和國道路交通安全法》對(duì)城市道路中機(jī)動(dòng)車及非機(jī)動(dòng)車的最高安全行駛速度的相關(guān)規(guī)定，設(shè)定機(jī)動(dòng)車道的行車速度為40 km/h，非機(jī)動(dòng)車道的行車速度為15 km/h；根據(jù)成年人的正常步行速度設(shè)定步行街道的速度為5 km/h.

表1 數(shù)據(jù)來源

2.2 公交空間可達(dá)性與公交需求指數(shù)分析

基于改進(jìn)的公交空間可達(dá)性測(cè)算模型，定量測(cè)算各街道的公交空間可達(dá)性值.運(yùn)用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法，將公交空間可達(dá)性分為高可達(dá)性、較高可達(dá)性、中等可達(dá)性、較低可達(dá)性和低可達(dá)性五類，得到公交空間可達(dá)性分類(見表2)及其空間分布格局(見圖2).

表2 公交空間可達(dá)性分類結(jié)果

圖2 公交空間可達(dá)性的分布格局

從整體上看，在街道尺度下，研究區(qū)域的公交空間可達(dá)性呈現(xiàn)出以五華區(qū)部分街道為中心，向四周呈放射狀分布的“橢圓形”圈層結(jié)構(gòu)特征.研究區(qū)域中心地帶的公交空間可達(dá)性水平較高，由中心向區(qū)域外圍拓展，居民接近公交站點(diǎn)的時(shí)間成本變大，可達(dá)性逐漸降低.

研究區(qū)域內(nèi)高可達(dá)性街道有13條，占街道總數(shù)的26%.較高可達(dá)性街道有16條，占街道總數(shù)的32%，主要位于高可達(dá)性街道的邊緣.中等可達(dá)性街道有8條，占街道總數(shù)的16%，對(duì)高可達(dá)性街道呈左右包圍態(tài)勢(shì).較低可達(dá)性街道有9條，占街道總數(shù)的18%，且以大面積街道為主.低可達(dá)性街道有4條，占街道總數(shù)的8%，均位于研究區(qū)域的外圍.綜上，公交可達(dá)性的空間分異特征與站點(diǎn)的空間分布格局基本吻合，研究區(qū)域的東南部公交空間可達(dá)性水平總體較高，表明城市發(fā)展方向逐漸向城市東南部延伸.

進(jìn)一步根據(jù)式(3)～(4)定量測(cè)算街道尺度下的公交需求指數(shù)，運(yùn)用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將居民的公交需求指數(shù)分為高需求、較高需求、中等需求、較低需求和低需求五類，得到如下的公交需求分類結(jié)果(見表3)及其空間分布格局，見圖3.

表3 公交需求指數(shù)分類結(jié)果

圖3 公交需求指數(shù)的空間分布格局

從整體上看，在街道尺度下，研究區(qū)域的居民公交需求指數(shù)呈現(xiàn)出較為不規(guī)則且零碎的點(diǎn)狀及片狀空間分布特征，公交需求指數(shù)的空間分化現(xiàn)象明顯.

高需求的街道有10條，占街道總數(shù)的20%，主要位于區(qū)域的中心地帶.較高需求街道有11條，占街道總數(shù)的22%.中等需求街道有14條，占街道總數(shù)的28%，呈零碎的點(diǎn)狀分布特征.較低需求街道有9條，占街道總數(shù)的18%.低需求街道有6條，占街道總數(shù)的12%.綜上，公交需求指數(shù)的空間分異特征顯著.

2.3 公交空間公平性評(píng)估

由定序變量相關(guān)分析結(jié)果(見表4)可知，可達(dá)性與需求指數(shù)之間的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)為-0.293，肯氏等級(jí)相關(guān)系數(shù)為-0.19.顯著性的統(tǒng)計(jì)值在0.05級(jí)別水平以下，表明可達(dá)性水平與需求指數(shù)之間存在顯著的相關(guān)性，即需求指數(shù)高的街道一般具有較好的可達(dá)性，說明公交站點(diǎn)的可達(dá)性水平能較好的吻合公交出行需求，進(jìn)一步表明公交站點(diǎn)的空間布局較為合理，空間公平性程度較高.

表4 定序變量相關(guān)分析結(jié)果

由空間疊置分析結(jié)果(見圖4)可知，具有高或較高需求的21條街道中有14條街道均具有高或較高的可達(dá)性，此類街道的公交空間公平性較好；而公交空間公平性較差的街道占研究區(qū)域街道總數(shù)的14%，此類街道在主城五區(qū)內(nèi)部呈現(xiàn)“八字形”的空間分布特征.

圖4 公交公平性的空間分布格局

3 結(jié) 論

1) 昆明市主城五區(qū)各街道的公交空間可達(dá)性水平一般，58%的街道具有高或較高的可達(dá)性，可達(dá)性水平呈現(xiàn)出“橢圓形”圈層輻射型結(jié)構(gòu)特征.

2) 昆明市主城五區(qū)各街道的公交需求指數(shù)存在明顯的空間分異特征，42%的街道具有高或較高的公交出行需求.

3) 公交空間公平性程度較好和較差的街道，分別占研究區(qū)域街道總數(shù)的28%和14%.顯然，從實(shí)際路網(wǎng)角度出發(fā)構(gòu)建公交空間可達(dá)性測(cè)度模型，可以更好地詮釋個(gè)體使用公交出行的便捷程度，結(jié)合基于人口普查數(shù)據(jù)的公交需求指數(shù)進(jìn)行公交空間公平性評(píng)估，可為公交空間規(guī)劃提供決策依據(jù).