城市出行率指標(biāo)及廣州多源數(shù)據(jù)獲取實踐探究

胡志賽 周清雅 鄭煜銘

摘要 我國社會經(jīng)濟邁入新發(fā)展階段，如何有效開展精細化城市交通治理，合理制定交通低碳減排等政策，對交通需求預(yù)測精準性提出更高要求。文章通過回顧“四階段法”交通需求預(yù)測理論在美國誕生后持續(xù)開展的半個多世紀的出行生成手冊編制更新工作，重點介紹了其編制內(nèi)容和技術(shù)方法，并結(jié)合我國交通規(guī)劃預(yù)測工作存在的問題，提出可供借鑒的方面與啟示。最后，以廣州為例，利用大數(shù)據(jù)開展居住出行率調(diào)查，實踐證明數(shù)據(jù)可信度較高，提供了全新可行的調(diào)查技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞 交通模型；交通生成；出行率

中圖分類號 U491文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0180-03

0 引言

當(dāng)前，我國各行各業(yè)已邁入新發(fā)展階段，高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展成為社會共識。交通作為城市四大功能之一，如何有效提升數(shù)據(jù)驅(qū)動的城市交通精準治理能力，科學(xué)精準的交通需求預(yù)測無疑是難題的破解利劍之一。交通模型構(gòu)建及相關(guān)預(yù)測指標(biāo)獲取的基礎(chǔ)性工作一直受到國內(nèi)外交通學(xué)界的高度關(guān)注。美國在交通模型預(yù)測技術(shù)與應(yīng)用方面開展得最早，因此深入研究其發(fā)展歷程與經(jīng)驗做法，獲得參考借鑒與啟示意義重大。

1 “四階段”交通預(yù)測模型的起源

1.1 交通預(yù)測模型理論起源

第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后汽車運輸業(yè)迅猛發(fā)展，同時導(dǎo)致交通擁堵和很多交通事故的發(fā)生。1930年，美國交通部門在匹茲堡會議上討論并撰寫了交通專業(yè)的相關(guān)章程和法律內(nèi)容，正式成立了美國交通工程師協(xié)會（Institute of Transportation Engineers，簡稱ITE），希望該中央機構(gòu)能統(tǒng)籌相關(guān)研究數(shù)據(jù)以及提升交通工程專業(yè)人員的技術(shù)，并鼓勵市級政府和州級政府部門建立交通工程部門。二戰(zhàn)之后，美國將注意力從城際及鄉(xiāng)村公路建設(shè)轉(zhuǎn)移到城市交通問題上，并將家庭訪問OD調(diào)查作為衡量出行的基本方法。1953年，美國哈佛大學(xué)博士道格拉斯·卡羅爾在底特律開展了第一次綜合性的都市交通研究，并在1962年完成了《芝加哥地區(qū)交通研究》，給出了1959年、1960年、1962年CATS調(diào)查的結(jié)果和分析、1980目標(biāo)年的土地使用與出行預(yù)測，以及公路及運輸規(guī)劃?！吨ゼ痈绲貐^(qū)交通研究》第一次分析了土地利用類型與人口出行量之間的關(guān)系，并正式考慮了公交在出行中的分擔(dān)率[1]?；谶@次的研究成果，美國公路局在1960年代初期形成了以出行生成、出行分布、方式劃分以及交通分配四個步驟組成的交通需求預(yù)測理論框架[2]。

1.2 交通出行率指標(biāo)研究開始

“四階段”模型交通預(yù)測理論和方法，被廣泛應(yīng)用于全球國家與地區(qū)的交通規(guī)劃工程項目中。其中，交通出行生成模型可基于城市未來社會人口規(guī)模和土地利用情況，預(yù)測每個交通小區(qū)每天或每一高峰時段所生成的交通出行量。交通出行率正是該模型的關(guān)鍵參數(shù)，反映了單位建筑面積在單位時間內(nèi)產(chǎn)生與吸引的交通量。

2 美國出行生成手冊內(nèi)容

2.1 出行率手冊編制的目的與意義

為了獲得準確的用地出行生成數(shù)據(jù)，ITE開展用地類型與居民出行量之間的相關(guān)規(guī)律研究，編制《Trip Generation Manual》即《出行生成手冊》（下文簡稱《手冊》），從1976年—2021年持續(xù)更新至第11版，持續(xù)收集出行率數(shù)據(jù)，并每四年更新一次[3]。通過出行率手冊可以測算建設(shè)項目可能產(chǎn)生的交通量和對交通系統(tǒng)帶來的影響，同時為確定建設(shè)項目的合理開發(fā)規(guī)模以及采取有效的交通改善措施提供可靠依據(jù)。

2.2 出行率按5類不同影響因素分類

《手冊》對影響出行率的相關(guān)5大因素均提供平均數(shù)據(jù)取值參考或者出行回歸方程[4]。

（1）按其所屬區(qū)域劃分：分為中心城區(qū)、城市副中心、一般市區(qū)/郊區(qū)、鄉(xiāng)村4類。

（2）按用地和建筑劃分：分為10大類，176小類。

（3）按出行方式劃分：分為單位面積的人流和車流出行量。調(diào)查的項目主要是小汽車出行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

（4）按出行時間劃分：分為工作日及周末，早晚高峰通勤時間上午7：00—9：00、下午4：00—6：00。

（5）按獨立變量劃分：獨立變量可以描述研究項目與出行生成量之間的關(guān)系，如總建筑面積、雇員數(shù)量、座位數(shù)、居住單位等。

《手冊》提供了生成率法、回歸分析法、采集樣本數(shù)據(jù)法這3種出行生成預(yù)測的方法。每種預(yù)測方法都有其適用范圍和原則[5]，形成了關(guān)于建設(shè)項目出行生成數(shù)據(jù)相關(guān)的整套完善體系，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)使用、數(shù)據(jù)更新在內(nèi)的一套完整機制。數(shù)據(jù)來源于公共機構(gòu)、開發(fā)商、咨詢公司、學(xué)生分會和協(xié)會自愿提交給ITE的出行生成研究。

3 我國出行率調(diào)查工作存在的問題

3.1 開展交通調(diào)查與預(yù)測相關(guān)要求

《城市綜合交通體系規(guī)劃標(biāo)準》（GB/T51328—2018）明確了“應(yīng)建立交通需求分析模型，定量分析規(guī)劃期內(nèi)城市不同區(qū)域在不同發(fā)展階段的交通需求特征”“交通調(diào)查和需求分析可采用新的技術(shù)方法與工具，但應(yīng)對調(diào)查數(shù)據(jù)的準確性和分析結(jié)果的可靠性進行評價，分析精度不得低于傳統(tǒng)的‘四階段等方法”。

《城市綜合交通體系規(guī)劃交通調(diào)查導(dǎo)則（建城〔2014〕141號）》，明確要求調(diào)查統(tǒng)計分析應(yīng)包括生成源的車輛、人員和貨物進出總量、時間分布，以及生成源的客流、貨流產(chǎn)生率和吸引率等。

3.2 出行率手冊的編制與更新不足

不同城市交通發(fā)展階段和模式不一致，美國出行率數(shù)據(jù)并不適宜我國城市交通預(yù)測直接參考。如圖1所示，2020年我國汽車保有量全球第一，為2.81億輛，但人均擁有量相比發(fā)達國家仍有較大增長空間，隨著我國人均生產(chǎn)總值的進一步提高，汽車機動化出行率會進一步擴展。

國內(nèi)大多數(shù)城市缺乏適合自身實際的建設(shè)項目交通影響評價技術(shù)標(biāo)準，目前通常采用的是住建部2010年發(fā)布的《建設(shè)項目交通影響評價技術(shù)標(biāo)準》（CJJ/T141—2010）和2005年開展的《北京市交通出行率指標(biāo)研究》課題成果。全國各個城市交通發(fā)展階段和模式不一樣，導(dǎo)致即使是同一城市由于所處區(qū)位的不同，利用同一套標(biāo)準計算的交通出行率數(shù)據(jù)不能完全符合實際情況，實際應(yīng)用中則難以在區(qū)間內(nèi)選取合理值，或者部分回歸方程擬合度較低，與實際情況有偏差，因而備受質(zhì)疑。

4 對我國出行率調(diào)查工作的借鑒與啟示

（1）美國出行手冊編制技術(shù)方法可以借鑒。完善不同用地類型、不同時間、不同地區(qū)、不同出行方式等出行率取值、出行率分布的擬合曲線等工作中的技術(shù)方法，合理篩選樣本、合理開展交通點位和時間調(diào)查，是出行率手冊數(shù)據(jù)可靠的根本。

（2）出行手冊動態(tài)編制與更新管理是關(guān)鍵。針對性持續(xù)開展城市交通出行率數(shù)據(jù)調(diào)查、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)庫平臺建立與管理，實現(xiàn)城市調(diào)查樣本的出行率數(shù)據(jù)可以直觀地通過空間展示、歷史時間維度追溯等，更加方便靈活地運用在工程項目中。

（3）采用大數(shù)據(jù)手段開展調(diào)查可以創(chuàng)新應(yīng)用。互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)范使用，創(chuàng)新性應(yīng)用手機信令數(shù)據(jù)，提取大樣本量、高時效性的居民活動特征，結(jié)合傳統(tǒng)建筑和用地數(shù)據(jù)等，利用ArcGIS軟件進行基于交通小區(qū)的出行率研究也成為一種新的技術(shù)手段[6]，大量節(jié)省人工調(diào)查成本，對全市層面開展出行率調(diào)查更加便捷與高效。

5 廣州依托手機信令數(shù)據(jù)分析出行率

5.1 主要技術(shù)路線

如圖2所示，首先建立城市現(xiàn)狀用地和建筑地理信息數(shù)據(jù)庫，依托手機信令數(shù)據(jù)及車流軌跡數(shù)據(jù)，提取人車的OD出行量與擴樣，選定現(xiàn)狀已建建筑輪廓及用地邊界線，計算不同類建筑的出行量和出行率，形成出主要用地出行率參考標(biāo)準。

5.2 廣州各區(qū)內(nèi)居住出行率推薦值

（1）現(xiàn)狀建筑物輪廓數(shù)據(jù)。根據(jù)廣州市域現(xiàn)狀已建的各類建筑物輪廓數(shù)據(jù)，主要的有效字段包括建筑層數(shù)、建筑面積和占地面積。

（2）現(xiàn)狀土地利用數(shù)據(jù)：結(jié)合廣州市域各類現(xiàn)狀用地，該研究針對城市二類居住用地性質(zhì)開展分析。

（3）手機信令出行量數(shù)據(jù)。該研究所采集的數(shù)據(jù)來自中國移動公司，數(shù)據(jù)采集時間為2018年9月19日（周三）早高峰小時7：00—8：00，利用ArcGIS將廣州市劃分為500 m×500 m的網(wǎng)格，根據(jù)信令數(shù)據(jù)所屬基站地理坐標(biāo)，每個網(wǎng)格含該地理位置范圍內(nèi)的高峰小時出行人次。共計挑選出748個典型小區(qū)樣本，其普通住宅建筑面積占比R2均值達95.07%，最大值達100%。

（4）形成出行率指標(biāo)平均值。對每個典型樣本計算出出行率數(shù)據(jù)，形成二次回歸方程，并對廣州市11區(qū)的居住出行率指標(biāo)給出了平均參考值，如圖3所示。

6 結(jié)語

該文回顧了美國交通需求預(yù)測理論技術(shù)起源歷程，伴隨開展的《出行生成手冊》工作延續(xù)至今，結(jié)合最新版本總結(jié)了美國出行生成手冊的主要內(nèi)容，對出行生成手冊編制與更新過程的技術(shù)要求進行了總結(jié)，同時分析了我國目前開展的出行率調(diào)查工作存在的問題，最后對我國交通需求預(yù)測中出行率指標(biāo)數(shù)據(jù)采集與管理及更新工作提出建議，并以廣州市多源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展居住出行率的調(diào)查，為我國城市快速開展出行率提供新的技術(shù)實踐方法。

參考文獻

[1]Carroll D. Chicago Area Transportation Study Transportation Plan （ Volume II ）[R]. 1960.

[2]Black A. The Chicago Area Transportation Study： A Case Study of Rational Planning[J]. Journal of Planning Education and Research， 1990（1）： 27-37.

[3]吳鋒. 建筑出行生成研究工作規(guī)范化之路——美國第九版《出行生成手冊》啟示[J]. 建筑與環(huán)境， 2015（6）： 6-9.

[4]Institute of Transportation Engineers. Trip Generation Manual 11th Edition [M]. The United States， Institute of Transportation Engineers， 2021.

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[6]胡志賽， 周清雅， 張曉明. 基于手機信令數(shù)據(jù)的廣州市普通住宅出行率研究[C]. 中國城市規(guī)劃學(xué)會城市交通規(guī)劃學(xué)術(shù)委員會. 交通治理與空間重塑——2020年中國城市交通規(guī)劃年會論文集， 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2020.