本文摘要：摘要：為應(yīng)對由共享單車超速發(fā)展帶來的車輛亂停放、占用公共資源和破壞公共秩序等問題，提出一種將停車適宜性分析與實(shí)際聚類數(shù)據(jù)相結(jié)合的虛擬停車點(diǎn)選址方法，擬為共享單車健康有序發(fā)展提供推動力。以閩江學(xué)院校本部為研究區(qū)域，利用ArcGIS軟件的空間分析和
摘要：為應(yīng)對由共享單車超速發(fā)展帶來的車輛亂停放、占用公共資源和破壞公共秩序等問題，提出一種將停車適宜性分析與實(shí)際聚類數(shù)據(jù)相結(jié)合的虛擬停車點(diǎn)選址方法，擬為共享單車健康有序發(fā)展提供推動力。以閩江學(xué)院校本部為研究區(qū)域，利用ArcGIS軟件的空間分析和統(tǒng)計(jì)功能，對草地花圃、道路、建筑物和人口密度四個(gè)影響共享單車停車適宜性的關(guān)鍵因素進(jìn)行分別分級和綜合疊加，得出選址適宜性分級圖，然后與共享單車實(shí)際停靠站地點(diǎn)聚類分析結(jié)果比較，并以最小整體步行距離最小為目標(biāo)，對�？空军c(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，得到共享單車閩江學(xué)院校本部的虛擬停車點(diǎn)優(yōu)化選址方案。研究成果能夠使共享單車選址設(shè)計(jì)兼顧便利性和公共性，對解決當(dāng)前共享單車無序停放問題具有積極意義。
關(guān)鍵詞：共享單車,虛擬停車點(diǎn)選址,適宜性,ArcGIS,閩江學(xué)院
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治理共享單車需要有包容的態(tài)度，堅(jiān)持適度原則，進(jìn)一步規(guī)范共享單車運(yùn)營和維護(hù)，協(xié)調(diào)多利益主體參與共享單車治理。
隨著全球因城市機(jī)動車保有量過剩而造成的道路擁堵、環(huán)境污染等問題愈演愈烈，“綠色交通、低碳出行”的理念不斷深入人心，公共自行車這種新型的公共交通工具應(yīng)運(yùn)而生，近年來得到了飛速發(fā)展，成為各地區(qū)緩解交通壓力，減少尾氣污染，提高全民身體素質(zhì)的利器[1-4]。然而，公共自行車由政府主導(dǎo)投資建設(shè)的運(yùn)營模式，存在非常高昂的進(jìn)入門檻，使得許多地區(qū)公共自行車的投建水平遠(yuǎn)落后于公眾綠色出行的需求[5-6]。
為此，得益于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展驅(qū)動及民間資本進(jìn)入，共享單車作為共享經(jīng)濟(jì)的一種新興業(yè)態(tài)，于2017年初正式加入多座城市綠色慢行交通隊(duì)伍，成為公共自行車系統(tǒng)的補(bǔ)充甚至是替代[7-8]。據(jù)全球移動數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)CheetahLab發(fā)布的《共享單車全球發(fā)展報(bào)告》顯示，2017年全球共享單車用戶規(guī)模已達(dá)2.27億(中國約占46.7%)，預(yù)計(jì)未來兩年將達(dá)到3.06億。共享單車的迅速擴(kuò)張主要得益于其“無樁”模式。“無樁”模式采用手機(jī)登錄、隨借隨還的設(shè)計(jì)，一次性解決了公共自行車系統(tǒng)“有樁”模式固定資產(chǎn)投入巨大導(dǎo)致的進(jìn)入門檻高和用還車不便利的用戶體驗(yàn)差問題[9-10]。然而，為迎合消費(fèi)者潛在需求，滿足市場競爭中自身占有率快速擴(kuò)張的需要，共享單車運(yùn)營商們高度容忍消費(fèi)者各種違規(guī)行為，激進(jìn)投放大量單車，造成了極其負(fù)面的社會影響。據(jù)交通運(yùn)輸部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2017年7月，全國共享單車?yán)塾?jì)投放量超過1600萬輛，其發(fā)展規(guī)模已嚴(yán)重超出各城市非機(jī)動車可停放區(qū)域承載能力，企業(yè)無序競爭、過度投放及亂停亂放問題突出[11]。
共享單車亂停車，占用盲道、便道和機(jī)動車道等公共用地，使得共享單車這一緩解交通擁堵的“利器”變成了給城市整潔“添堵”的“神器”，嚴(yán)重影響市容及交通秩序[12]。因此，如何讓共享單車更加規(guī)范有序，實(shí)現(xiàn)野蠻生長向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變，成為政府、民眾和共享單車運(yùn)營商都急切希望解決的問題[13]。而解決共享單車亂停放問題的關(guān)鍵則在于有效引導(dǎo)用戶有序停車，即將車停放到適合停車的位置。
為此，于2017年第一季度，上海、杭州、廈門和福州先后試點(diǎn)共享單車虛擬停車點(diǎn)設(shè)計(jì)，通過技術(shù)手段定位停車點(diǎn)，要求用戶必須停放在虛擬停車點(diǎn)規(guī)定區(qū)域內(nèi)才能上鎖結(jié)束計(jì)費(fèi)，強(qiáng)制性約束用戶有序停放。雖然這一技術(shù)得到了政府及市民的廣泛認(rèn)可和好評，但虛擬停車點(diǎn)如何選址才能兼顧共享單車的便利性和公共性仍然是一個(gè)亟待解決的難題。如果虛擬停車點(diǎn)按照過去公共自行車系統(tǒng)站點(diǎn)選址的方法，例如，Kumar等[14]利用人口統(tǒng)計(jì)資料以及個(gè)人信息來選擇最佳的基礎(chǔ)站點(diǎn)位置;李婷婷[15]通過對公共自行車用戶出行行為進(jìn)行探索，構(gòu)建自行車使用需求預(yù)測模型，再據(jù)此構(gòu)建雙層規(guī)劃模型進(jìn)行自行車系統(tǒng)租賃點(diǎn)的選址設(shè)計(jì);Martinez等[16]提出一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)劃模型來優(yōu)化站點(diǎn)選址設(shè)計(jì)，其選址的決策目標(biāo)往往是調(diào)度路徑最小或站點(diǎn)建設(shè)成本最小，這會導(dǎo)致站點(diǎn)數(shù)量非常有限，將不利于突出共享單車便利性的優(yōu)勢，以致打擊用戶積極性，不利于共享單車的盈利和推廣。
因此，設(shè)計(jì)符合共享單車使用便利性需求，且兼顧占用公共資源適度化的虛擬停車點(diǎn)選址方法，是一個(gè)值得單獨(dú)展開研究的重要課題�；诖�，本文提出一種共享單車停車適宜性分析與實(shí)際停車數(shù)據(jù)聚類相結(jié)合的選址方法，擬為共享單車的虛擬停車點(diǎn)選址設(shè)計(jì)提供參考。下文將以閩江學(xué)院校本部為研究樣本，首先利用ArcGIS空間分析功能，分析虛擬停車點(diǎn)的選址適宜區(qū)域，然后根據(jù)實(shí)際停車點(diǎn)的調(diào)研數(shù)據(jù)，進(jìn)行最短距離優(yōu)化分析，得出虛擬停車點(diǎn)的最優(yōu)選址方案，為實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)。
1研究區(qū)域概況
由于共享單車的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)目前仍處于相對保密階段，各大運(yùn)營商均將其作為商業(yè)機(jī)密進(jìn)行保護(hù)，甚至通過爬蟲獲取實(shí)時(shí)運(yùn)營數(shù)據(jù)都被禁止，故本文通過綜合考慮數(shù)據(jù)獲取難度和實(shí)地調(diào)研可行性，最終確定以閩江學(xué)院校本部為研究對象，進(jìn)行共享單車虛擬停車點(diǎn)的選址優(yōu)化問題研究。閩江學(xué)院坐落于福建省省會福州市，是2002年經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立的全日制普通本科高校。學(xué)校共有4個(gè)校區(qū)，校園總面積161.84萬m2，校舍建筑總面積55.08萬m2。其中，閩江學(xué)院校本部福州市閩侯大學(xué)城文賢路1號。
校本部自2017年9月，與北京拜克洛克有限公司(即ofo共享單車)合作，先期投入1000輛“小黃車”至校園內(nèi)專供師生騎行，并根據(jù)運(yùn)行需求持續(xù)投入。至今，“小黃車”在校園內(nèi)已隨處可見，并根據(jù)不同時(shí)段聚集在不同區(qū)域。在上課時(shí)段8：00~12：00，“小黃車”主要聚集于教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、工科樓處;中午12：00~13：00，則在食堂和宿舍的停放數(shù)量逐漸增多，而17：00過后，宿舍樓下共享單車停放數(shù)量則明顯增多，形成大量聚集。由此可見，共享單車用戶停車點(diǎn)的選擇主要與服務(wù)半徑和可達(dá)性有關(guān)，即由人到共享單車所在位置之間的距離(服務(wù)半徑)越短則說明該停放點(diǎn)越便利(可達(dá)性)。
2利用ArcGIS進(jìn)行選址適宜性分析
關(guān)于利用ArcGIS進(jìn)行某一類別區(qū)域的適宜性分析，已有學(xué)者進(jìn)行過類似研究，例如，李君等[17]利用ArcGIS對不同社會經(jīng)濟(jì)因素對鄉(xiāng)村聚落的區(qū)位適宜性等級進(jìn)行測度，分析社會經(jīng)濟(jì)因素對鄉(xiāng)村聚落區(qū)位的影響;尹海偉等[18]利用層次分析和移動窗口方法，對濟(jì)南市建設(shè)用地適宜性進(jìn)行了評價(jià)和分析;姜煜華等[19]利用空間疊置分析等技術(shù)手段，選取六個(gè)影響因子對樓宇經(jīng)濟(jì)空間布局的適宜性進(jìn)行評價(jià)分析。
本文則在以上研究基礎(chǔ)上，首先利用層次分析法對共享單車停車點(diǎn)選址的影響因素(草地花圃、道路、建筑物、人口密度)進(jìn)行分析，得出各影響因素對選址的重要性權(quán)重;然后再利用ArcGIS空間處理功能對各影響因素目標(biāo)約束下的區(qū)域進(jìn)行適宜性分級;最后將所有影響因素的適宜性區(qū)域進(jìn)行疊加，得出閩江學(xué)院校本部的共享單車虛擬停車點(diǎn)適宜選址區(qū)域。
2.1運(yùn)用層次分析法確定選址影響因素權(quán)重
本文中，通過結(jié)合共享單車服務(wù)半徑、單車停放點(diǎn)可達(dá)性、建筑區(qū)人口情況等影響共享單車選址因素，確定出可以量化的評價(jià)指標(biāo)有：建筑物、人口密度、草地花圃、道路，每一個(gè)指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。接著，通過對各影響因素分開統(tǒng)計(jì)和比較，兩兩之間互相打分，得出重要性對比程度，即層次分析法的判斷矩陣。再根據(jù)矩陣知識，計(jì)算得到該矩陣的最大特征值為2.571，特征向量為(0.048，0.643，0.208，0.101)。
2.2運(yùn)用ArcGIS對不同影響因素進(jìn)行空間處理
在上文中已利用層次分析法確定了四種影響因素及其對應(yīng)的權(quán)重值，本小節(jié)則利用ArcGIS對不同影響因素進(jìn)行空間處理，通過歐氏距離分析、重分類和疊加分析等操作獲得各因素的適宜性分級圖。首先，運(yùn)用ArcGIS軟件，通過對閩江學(xué)院高分辨率影像圖進(jìn)行矢量化，提取出線、面文件，得到閩江學(xué)院矢量圖，并且圈出閩江學(xué)院邊界。然后再分別對四個(gè)影響因素進(jìn)行處理。建筑物分級圖處理過程描述：對建筑進(jìn)行歐氏距離分析，建筑會被賦值為0，再對建筑歐氏距離進(jìn)行重分類，將0~0.001賦值為NoData，其他的共分為7級，越靠近道路的等級越高。
道路分級圖處理過程描述：對道路進(jìn)行歐氏距離分析，道路會被賦值為0，再對道路歐氏距離分析結(jié)果進(jìn)行重分類操作，將道路舊值為0~0.001的賦值為NoData，其他分為7級，越靠近道路的等級越高。草地花圃分級圖處理過程描述：對草地花圃進(jìn)行歐氏距離分析，草地花圃會被賦值為0，再對草地花圃歐氏距離分析結(jié)果進(jìn)行重分類操作，將草地花圃舊值為0~0.001的賦值為NoData，其他分為7級，越遠(yuǎn)離草地花圃的等級越高。
人口密度分級圖處理過程描述：在宿舍樓面要素的屬性里面添加人口屬性字段，將宿舍面轉(zhuǎn)點(diǎn)，并進(jìn)行核密度分析，再對人口密度進(jìn)行重分類，分為7級，越靠近核心點(diǎn)的等級越高，代表人口越密集。由于水域不能作為共享單車的停放地點(diǎn)，所以，在水體面的屬性字段中添加FID，并且賦值為1，再將水體面，作面轉(zhuǎn)柵格操作;再將柵格作重分類，舊值為1的賦值為NoData，舊值為NoData的賦值為1，這樣就變?yōu)樗驔]有值，其他區(qū)域值為1，得出新的柵格數(shù)據(jù);最后利用柵格計(jì)算器分別將建筑物重分類數(shù)據(jù)、草地重分類數(shù)據(jù)、道路重分類數(shù)據(jù)與新的柵格數(shù)據(jù)相乘。
2.3疊加生成選址適宜性等級圖
基于上一小節(jié)各影響因素分級，本小節(jié)進(jìn)行疊加分析，即利用層次分析法得到的各因素權(quán)重，分別與對應(yīng)的影響因素相乘。又由于校本部校區(qū)范圍外的區(qū)域不能作為校園共享單車的停放點(diǎn)，所以，運(yùn)用與去掉水域區(qū)域相同的方法，去掉校區(qū)外的區(qū)域，得到有效區(qū)域內(nèi)共享單車選址的適宜性綜合分級圖。
3虛擬停車點(diǎn)選址優(yōu)化設(shè)計(jì)
由于ofo運(yùn)營商目前對于“小黃車”的出行數(shù)據(jù)持保密態(tài)度，從而無法直接獲取到最準(zhǔn)確的校區(qū)內(nèi)“小黃車”實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此，本文采取實(shí)地調(diào)研的方法，于2018年4月13日和2018年4月17日分別在8：30、12：30、9：00對校園內(nèi)小黃車進(jìn)行監(jiān)測調(diào)查，人工收集得到校本部內(nèi)所有平均停車量大于10的停車點(diǎn)。本文將以上調(diào)研所得停車點(diǎn)視為用戶自由選擇，并存在聚集的熱點(diǎn)停車區(qū)域。
為考察調(diào)研所得熱點(diǎn)停車區(qū)域是否為適宜共享單車停放，特在矢量圖上添加點(diǎn)要素，將熱點(diǎn)停車區(qū)域以點(diǎn)的形式添加到適宜性綜合分級圖中。智將熱點(diǎn)停車點(diǎn)疊加到適宜性綜合分級圖中后，當(dāng)把第7級選擇為適宜選址區(qū)時(shí)，設(shè)第7級值為1，其他等級值為0，得到如下圖2b所示結(jié)果，深色代表可以停放區(qū)域，則校園現(xiàn)有共享單車大部分不在適宜區(qū)域內(nèi)，需要調(diào)整的�？空据^多;當(dāng)選擇第6~7級為適宜選址區(qū)時(shí)，設(shè)6~7級值為1，其他等級值為0，得到如圖2c所示結(jié)果，藍(lán)色代表可以停放區(qū)域，則校園現(xiàn)有共享單車大多在適宜區(qū)域內(nèi)，需要調(diào)整的停靠站較少;當(dāng)選擇第5~7級為適宜選址區(qū)時(shí)，設(shè)5~7級值為1，其他等級值為0，得到如圖2d所示結(jié)果，則校園現(xiàn)有共享單車大多都在適宜區(qū)域內(nèi)，基本不需要調(diào)整。
如果適宜性等級過高，則導(dǎo)致停車點(diǎn)過少，會直接影響到共享單車的便利性，如果適宜性等級過低，則大部分地方都可以停車，又會導(dǎo)致過度占用公共資源的問題。因此，本文選擇第6~7級為適宜選址點(diǎn)，在兼顧共享單車的便利性和公共性的前提下，進(jìn)行虛擬停車點(diǎn)的選址優(yōu)化。本文以最短移動距離為調(diào)整原則，將8個(gè)不在適宜停車區(qū)的熱點(diǎn)停車點(diǎn)調(diào)整歸并至最近停車點(diǎn)中。即通過軟件量測工具，量出需要調(diào)整至附近停車點(diǎn)的距離，再乘以共享單車兩天停放的平均數(shù)量，算出最短移動距離，如果不在范圍內(nèi)的點(diǎn)兩側(cè)均有可停放點(diǎn)，比較選擇距離小的那個(gè)點(diǎn)，最終求得最短調(diào)整總距離為5119m。
4結(jié)語
本文通過運(yùn)用ArcGIS空間分析功能，對共享單車運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行停車適宜性分析，得出一定范圍內(nèi)適合共享單車停放的具體區(qū)域，再利用實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)，獲得共享單車實(shí)際聚集停車的地點(diǎn)，然后通過疊加分析，確定沒有落在適宜停車區(qū)域的實(shí)際停車點(diǎn)，最后在根據(jù)最短距離法將這些適宜區(qū)域外的實(shí)際停車點(diǎn)移至其周圍最近的停車點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)虛擬停車點(diǎn)選址的優(yōu)化調(diào)整。雖然本文為共享單車虛擬停車點(diǎn)選址提供了一個(gè)優(yōu)化方法，但受限于實(shí)際數(shù)據(jù)獲取難度大，沒能通過完整的共享單車運(yùn)行數(shù)據(jù)來進(jìn)行考慮停車適宜性的聚類分析，這也將是未來研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
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