【PR】城市公共自行车出行时空间特征分析

Original 2017-08-31 郭素萍甄峰等 规划师杂志

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作者南京大学建筑与城市规划学院硕士研究生郭素萍，南京大学建筑与城市规划学院教授、博士生导师甄峰，南京大学建筑与城市规划学院硕士研究生尹秋怡在《规划师》2017年第6期撰文，公共自行车在各大城市的建设运营为完善交通体系、方便居民出行等方面发挥了一定的作用。文章对南京浦口、桥北两个组团2015年1～9月的公共自行车运营数据进行了时间统计分析和空间可视化分析，并对不同出行目的下公共自行车出行的时空间特征进行了总结和对比。研究发现，以通勤为目的的公共自行车出行耗时更短，在路径选择上偏向于快速通过性强的道路，而以生活为目的的公共自行车出行则耗时更长，路径选择多元，并注重骑行活动的多样性；公共自行车站点紧凑有序的空间布局结构可提高自行车的使用率。基于此，文章建议未来的公共自行车站点规划布局应以不同区域不同出行目的的人群结构为基础，充分考虑站点布局与用地功能、空间形态的关系，以满足不同出行目的人群的需求。

[关键词]公共自行车；出行；时间特征；空间特征；路径

[文章编号]1006-0022(2017)06-0112-07　

[中图分类号]TU984.199　

[文献标识码]B

[引文格式]郭素萍，甄峰，尹秋怡．城市公共自行车出行时空间特征分析[J]．规划师，2017(6)：112-118．

一

研究区域概况、数据来源与分析方法

（一）研究区域概况

浦口、桥北组团在地理区位上同属于南京江北新区，两个组团空间距离10km左右，但用地性质和功能定位均存在一定差异，是南京较早建设运营公共自行车的片区。两个组团的公共自行车系统随着地铁 3 号线和 10 号线的开通相继建设运营，在建设时序上相隔八个月，站点主要分布在居住区、行政办公区、地铁口、公园绿地、校园、公交站和商场等 POI 周边，站点所处的用地性质与具体的 POI 类型基本一致，但站点的布局模式却有着很大的不同：浦口组团的站点布局主要依托现有道路，没有明显的空间规律可循，在视觉上表现出较为随意的分布；桥北组团的站点结合用地规划呈“中心环型+外围放射型”布局，并且有“漏斗”形的围合感 (图1)。因此，将这两个组团作为研究对象，可以对比分析公共自行车在不同类型的区域运营的时空间特征，发现公共自行车系统的差异性，有利于后续公共自行车的发展建设。

35 43035 35 15231 0 0 2753 0 0:00:15 0:00:05 0:00:10 3006自行车短距离出行的特点决定了其借还站点与目的地之间的短距离性。根据相关文献，本文将 300m 作为公共自行车出行的一般步行距离，并根据POI类型和数量划分站点类型。站点类型基本决定了其主要功能和服务人群，因此根据出行目的进行分类，可以推测居住站点(R)、地铁口站点(S2)、道路站点(S1)、行政办公站点(A1)和校园站点(A3)之间的公共自行车出行为通勤类出行，而居住站点(R)、绿地站点(G)、商业站点(B)、医院站点(A5)和其他站点(O)之间的公共自行车出行则更多的是日常生活出行。基于公共自行车站点的布设位置、功能和服务人群，本文将公共自行车站点划分为以下9种类型(表1)，本文的公共自行车出行目的及时空间特征分析也主要是基于此类型划分进行的。

1.浦口组团概况

浦口组团是江北新区的城市中心，具有较强的行政文教职能，现状用地以居住区、商业设施、学校和产业园为主，伴随着地铁 10号线的开通，2014年 7月浦口组团的公共自行车开始投入使用，至2015年12月底，共设有55个站点、1371个车桩，自行车数量为1800辆，累计办卡人数达 5171 人。公共自行车站点主要分布在居住用地、教育科研用地、地铁站口及行政办公用地周边，有少量站点紧邻绿地广场、医院、商场和纪念馆。各季度公共自行车使用率存在较大差别，第二季度﹥第三季度﹥第一季度，但高频使用站点比较一致，基本稳定在文教中心站、工业大学站西、江浦四中、珠泉广场、碧云山庄、盛景华庭和龙华路2号口等站点，具有相对稳定的使用人群；居住站点、校园站点及地铁口站点均呈现出不同程度的高使用率，在一定程度上满足了就学就业人群的日常需求(图2)。

2.桥北组团概况

桥北组团是江北新区的地区中心，具有较强的商业职能，现状用地以商业、居住用地为主，自2015年4月地铁3号线开通一周后，公共自行车开始投入使用，共布设了72个站点、3205个车桩，其中居住区周边的公共自行车站点分布最多达34个，商业站点为12个，校园站点、道路站点、绿地站点和地铁口站点相对较少。同时，养老院、码头等特殊区位也设置了公共自行车站点。桥北组团的公共自行车季度使用率与浦口组团一致，第二季度﹥第三季度，不同季度的高频使用站点差异较小，除了在客运站、地铁换乘站点公共自行车的使用率大量增加(最高可接近18次/桩·小时)，其他站点的使用率波动相对较小，均在0到5次/桩·小时之间波动(图3)。此外，校园站点(如浦口实小分校)、居住站点(如金盛国际、威尼斯街区和天润城街区 )也都为高频使用站点。

（二）数据来源与分析方法

本文的研究数据主要有两个来源：一部分是公共自行车运营数据，包含了2015 年 1 ～ 9 月江北新区三个季度居民使用公共自行车的刷卡匿名数据，以及公共自行车站点分布的位置数据和各站点的车桩数，其中 ID 卡数据中有居民所持公共自行车卡号、借车站点、还车站点、借车时间和还车时间五个基本属性；二是通过百度API获取的网络开源数据，包括 2015 年 10 月 21 日抓取的南京浦口、桥北组团的所有百度POI点数据，以及公共自行车站点OD间的百度最短路径数据。

首先，本文通过Python软件对数据库中所有浦口、桥北组团内公共自行车的刷卡数据进行处理，转化为可视化的Excel列表数据，得到340927条公共自行车出行OD刷卡使用的有效原始数据；其次，对整体公共自行车使用时间、两个组团的公共自行车使用时间进行统计对比分析，从整体上判断公共自行车使用的时空间特征；最后，对公共自行车出行的OD站点进行统计，得到4404组OD站点，结合站点性质和POI类型，筛选出通勤类出行记录(R、A1、A3、S1、S2 之间的公共自行车出行，R-R类除外)194580条，生活类出行记录(R、G、B、A5、O之间的公共自行车出行，包含R-R类)146347条，利用ArcGIS软件和站点间的百度最短路径数据进行可视化分析，通过对比、观察和归纳总结等方法发掘两种出行目的的公共自行车出行的时空间特征的差异性。

二

城市公共自行车的时空间特征

（一）总体时空间特征

1.总体时间特征

浦口组团的居民使用公共自行车的时间主要集中在早上6：00～10：00，使用量最高达7万次；下午使用公共自行车的时间主要集中在17：00～21：00，使用量最高仅为0.77万次，远低于早高峰时段(图4)。在平均使用时长上，早晚高峰分别为10.37分钟、13.23分钟，可见早高峰使用公共自行车的时间短于晚高峰。

桥北组团早晚高峰的公共自行车使用时间段与浦口组团基本一致，都处于早上的6：00～10：00和下午的17：00～21：00，其他时间段使用公共自行车的人数相对很少，早晚高峰平均使用时长分别为 11.21 分钟、15.65 分钟，均长于浦口组团。此外，桥北组团公共自行车使用量也远远大于浦口组团，与片区内公共自行车站点的数量和车桩数呈正相关。

两个组团公共自行车的整体使用情况表明，居民对公共自行车的使用存在明显的早晚高峰时段现象，早高峰的使用量远远大于晚高峰，但早高峰的使用时长短于晚高峰(表2)。从使用目的上分析这种现象产生的原因，主要与通勤类出行和生活类出行相关。公共自行车的早高峰使用时间段正是普通人正常上班的集中时间段，因为上班时间受到限制，通勤人群对时间比较敏感，更倾向于快速骑行，直接到达目的地；而晚高峰通勤人群因结束了一天的工作，处于放松状态，更愿意慢速骑行，并有可能在行程中穿插买菜、购物等生活性活动，从而增加了骑行的时长。

2.总体空间特征

浦口、桥北组团的公共自行车站点均得到了一定程度的使用，但从站点使用量看，不同区位的站点使用量存在较大差异(图5)。两个组团都呈明显的中心站点使用量大而外围站点使用量逐渐递减的圈层现象，但桥北组团各站点间的OD连线网络性更好，公共自行车使用相对较为均衡，浦口组团则出现显著的中心站点高度集中使用的现象，这可能与组团的POI分布相关。两个组团内均存在明显的高低频使用站点和 OD，同类型的站点在不同区域内的使用量也不同，如组团外围的绿地站点和居住站点，这可能与浦口组团较为随意的站点布局和桥北组团“中心环型+外围放射型”的站点布局相关。

跨片区的站点OD使用量极少，第二、第三季度公共自行车整体跨片区的使用记录仅有618条，其中使用量大于10次的OD仅有11对，大部分OD均为单次使用。因此，在具体的公共自行车规划布局中，不必过多考虑跨片区使用的情况，公共自行车的使用基本都是片区内的出行。

从百度最短路径模拟的公共自行车使用路径看，主要干道的路径选择较多，公共自行车使用量出现了较为明显的主干道＞次干路＞支路的特征(图6)，这与Aultman-Hall等人研究得出的在公共自行车路径的选择上人们偏好使用主要干道的结论一致。可见，道路使用的便利性和建成环境(如POI类型和数量 )等可能是人们选择公共自行车路径的重要考虑因素。

通过百度POI核密度与OD、使用路径空间分布的对比也可以发现，使用站点与POI点之间存在一定的耦合性，高频使用站点基本都分布在高POI核密度的地方，低频使用站点周边的POI核密度也相对较低 ( 图 7，图 8)。POI 核密度空间分布图也同时表明，浦口组团在设施的布局上呈现较为明显的单中心结构，桥北组团则呈现多中心结构，这可能会直接影响通勤类和生活类公共自行车出行的空间特征。

（二）通勤类公共自行车出行的空间特征

1.出行OD 空间特征

通勤类公共自行车出行多发生在居住站点、行政办公站点、校园站点、道路站点和地铁口站点五类站点，因而筛选出R、A1、A3、S1、S2五类站点之间的公共自行车出行OD(R-R类除外)，对通勤类公共自行车出行进行分析(图9)。可以看出，浦口组团的通勤类公共自行车使用量大于桥北组团，表现出更为显著的通勤组团特征，这与浦口组团具有更强的行政文教职能的用地性质相辅相成，且浦口组团中心区位的居住站点、校园站点和地铁口站点之间发生了极为密切的联系，与高POI核密度分布区一致，说明该组团还可能存在大量通过地铁跨江通勤的人群，但组团外围的站点则较少出现通勤类的公共自行车出行。

而桥北组团内与地铁口站点间的通勤出行则比较有限，这与该组团较弱的工作性质一致，且该组团内的公交站点分担了一部分的通勤人流，使通勤类的公共自行车出行更为均衡。同时，在桥北组团也发现某些中心站点与其周围站点之间形成了360°发散型的使用特征，与其他站点之间存在极强的关联性，而这类站点周边的POI分布也是极为丰富的。由此可以看出，站点的使用率与站点所处用地性质、片区职能定位、设施布局息息相关。

2.出行路径空间特征

从整体来看，通勤类公共自行车出行对路径具有较强的直达性需求，高频使用路径基本都是主干性道路，通达性良好，与通勤要求的快速到达性相符，但是在两个组团内，居民对通勤类公共自行车出行路径的选择仍然有很大的不同 ( 图 10)。浦口组团作为通勤类公共自行车出行特征明显的组团，居民在出行路径的选择上对两类路径的使用率较高：一类是与地铁口站点相连的路径，另一类是居住站点与校园站点交替布局的路径；但是在组团外围，与地铁口站点相连的路径和其他类型路径的使用率则相对较低。桥北组团的居民则不依托地铁口站点进行公共自行车出行路径选择，与地铁口站点相关的道路没有表现出明显的高频使用特征，而表现出与POI高核密度地块相连的路径使用量相对较大的特征，说明桥北组团内更为丰富的服务设施等为居民提供了一定的工作场所，催生了就地就业，使居民使用公共自行车作为通勤工具成为可能，公共自行车分担了部分轨道交通、常规公交的通勤交通流。

（三）生活类公共自行车出行的空间特征

1.出行OD 空间特征

生活类公共自行车出行主要发生在居住站点、绿地站点、商业站点、医院站点与其他站点之间，因而筛选出R、G、B、A5、O五类站点之间的公共自行车出行OD(包含R-R类)，分析这五类站点与交通类站点之间的使用情况(图11)。从OD联系看，生活类的公共自行车出行在浦口组团中的空间分布上呈类“十”字形，与主要生活类公共自行车站点的空间分布特征相辅相成，站点分布较为随意，没有显著的规律性；而在桥北组团中则呈现出斜“漏斗”形，与该组团“中心环型+外围放射型”的站点布局接近，具有更强的空间稳定性。从OD使用量看，桥北组团生活类公共自行车出行明显多于浦口组团，包括组团外围站点在内的几乎所有站点都得到了较高的利用，与浦口组团中心站点的高频使用和外围站点低频使用的特征形成了鲜明对比。桥北组团更具规律性的站点布局形式，改善了外围公共自行车站点低频使用的状况，并提高了绿地站点等低频使用站点的使用率，可见站点的整体空间布局对站点的使用率具有很大的影响。

2.出行路径空间特征

与居民对通勤类公共自行车出行路径的偏好不同，生活类公共自行车出行对直达性的要求不是那么强烈，体现了更为多样化的特征，因此组团中出现了更多的支路被使用的情况，这与居民日常生活的多目的性需求和对时间要求相对更低的心理一致，也与支路上的生活服务配套设施在数量和类型上更为丰富的特点相符。这一现象在桥北组团表现得更为明显，符合其生活性用地功能。

相较于通勤类公共自行车的使用，浦口组团生活类公共自行车的使用率大幅下降，但与商业站点相关的路径出现了较高的使用率；而在桥北组团，虽然生活类公共自行车的使用率大幅上升，但是高频使用路径也与浦口组团类似，出现在居住站点与商业站点之间的道路上，说明公共自行车满足了很多居民购物出行的需求，为居民日常生活的出行提供了很大的便利性(图12)。

此外，桥北组团绿地站点与其他站点 ( 浦口码头 ) 所在道路也得到了较高的使用，与其POI点的连续性路径相同，反映出绿地站点的布局与其他站点在空间和功能上需要一定的延续性，而休闲类站点与居住类站点之间较好的可达性可以促进相关站点的使用。

三

结语

本文基于南京浦口、桥北两个组团公共自行车的实际运营数据，利用Python、ArcGIS等工具得出统计图表，分析了两个组团公共自行车出行时间的差异化特征，将通勤类和生活类公共自行车出行OD强度和最短使用路径进行了可视化处理，对比分析了两种出行目的下公共自行车出行的时空间特征与用地性质、POI类型和核密度、道路之间的关系，解析了不同出行目的下公共自行车的需求特征，有利于我国公共自行车的规划建设和推广使用，进一步完善城市的公共交通系统。本文从大数据的角度剖析了不同目的下公共自行车出行的时空间特征，透过使用者出行的现象，探索了大数据在公共自行车研究方面的应用。

本文研究发现，不同组团用地性质和功能的差异会直接影响人们的出行目的，不同出行目的下城市公共自行车出行的时空间特征不同，通勤类公共自行车出行时长普遍短于生活类公共自行车出行，其站点在空间上与地铁、常规公交等公共交通关联性较强，具有较好的衔接性；而生活类公共自行车出行路径的选择自由度更大，但仍需注重空间功能的延续性。综观公共自行车站点的空间布局和使用路径，公共自行车出行与站点布局和建成环境息息相关，通勤类公共自行车出行注重道路的可达性，而生活类公共自行车出行则更关注沿线道路的活动多样性。此外，公共自行车站点的规划布局与道路、用地功能的空间形态的一致性与否，会直接影响其利用效率，合理的站点布局能够更大限度地改善公交结构，改善低频使用站点的使用状况，促进公共自行车的均衡运营，满足公交“最后一公里”的接驳需求。

因此，公共自行车站点的规划布局需要重点考虑城市用地的空间形态特征、道路系统的空间布局，根据不同人群的需求进行规律性的布点和设施建设，使公共自行车站点通过道路和配套设施的串联能够形成有效的环状，紧凑有序地分布在不同的功能用地上，以扩大站点的辐射效应，充分发挥公共自行车的作用。通勤类站点应尽可能地布置在交通干道上，并使其与地铁口、公交站之间有直线的道路连接，满足以通勤为目的的出行者直达性的诉求和公共交通的无缝接驳，同时可根据交通需求建设高速自行车道，节省出行者的骑行时间。而生活类站点则需要尽量布置在次要道路甚至是支路上，结合城市公共服务设施的POI分布特征，考虑多站点多线路通行，注重道路的绿化、板块建设，为人们购物、休闲娱乐等生活类出行提供更丰富舒适的骑行体验，满足使用者多元化的生活需求。需注意的是，公共自行车站点的规划建设也应统筹于城市的总体发展计划，以利于满足不同出行目的的居民的需求。

当然，在本次研究中也存在很多的不足。例如，对公共自行车出行目的的划分只考虑了OD的用地性质和站点周边的POI 类型，与使用者的实际使用目的可能存在一些偏差；公共自行车的使用路径是通过百度API获取的OD最短路径模拟而得的，与实际使用路径难以完全一致；在建成环境对公共自行车使用频次和路径选择的影响上，只考虑了POI的布局、类型和数量，并没有细致分析各项建成环境指标；对于近期摩拜共享单车的涌现给居民和城市传统公共自行车带来的影响也没有进行探讨。因此，在今后的研究中，应将共享单车纳入城市公共自行车的研究体系，可采用大数据与问卷调查相结合的方式，获取使用者的真实出行目的和更多的个人属性，直接了解不同使用人群对公共自行车站点布局和建成环境影响的感受，同时利用 GPS 定位系统实时记录公共自行车的使用路径，进行更全面、客观的深入研究。