丁 月 郝澤政 張翼然 祝曉坤 謝文瑄

(1. 北京市測繪設(shè)計(jì)研究院, 北京 100038;2. 城市空間信息工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100038;3. 加州大學(xué)圣地亞哥分校, 美國 圣地亞哥 92093)

0 引言

城市化進(jìn)程加快的同時(shí),產(chǎn)生了交通擁堵、環(huán)境污染等城市問題,這些問題在大城市尤為明顯,例如，在北京,人們的出行方式以地鐵和公交為主,可到達(dá)地鐵站和公交站點(diǎn)的方式主要有兩種,騎行和步行,步行的輻射范圍一般在1 km以內(nèi),騎行的輻射范圍一般在3 km以內(nèi),共享單車的出現(xiàn),有助于通勤者乘坐地鐵,提高出行效率[7]。北京市核心區(qū)(東城區(qū)、西城區(qū))集政治、經(jīng)濟(jì)、文化等眾多功能于一體,眾多的優(yōu)勢吸引著全國各地的人口和企業(yè)的聚集,交通擁堵現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,特別是每天的上下班高峰期,道路擁堵嚴(yán)重,政府開始倡導(dǎo)綠色出行[1]。

低碳交通在城市空間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)對“綠色城市”發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要的推進(jìn)作用,在此背景之下,城市共享單車系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生[2]。共享單車主要是由運(yùn)營商提供自行車輛,用戶可以根據(jù)自己的需求,通過手機(jī)APP掃碼尋找車輛和按騎行時(shí)間支付租用共享單車的費(fèi)用[3]。共享單車是一種能夠提供單車分時(shí)租賃的共享服務(wù),它成功地解決了人們短距離出行的交通需求[4]。共享單車的發(fā)展有效解決了城市交通出行“最后一公里”問題,并且對構(gòu)建綠色出行體系等方面發(fā)揮了作用[5]。

我國的共享單車服務(wù)起始于2014年,目前已經(jīng)覆蓋了60多個(gè)大中城市[6]。目前市面上的共享單車品牌主要有青桔單車、哈啰單車、美團(tuán)單車等,隨著人們騎車需求的增加,共享單車亂停亂放以及供需不平衡等問題逐漸凸顯出來,大量的共享單車破損、被盜,堆積在路旁,還有許多共享單車的“墳場”[7],這對于城市交通的管理增加了難度,因此需要對共享單車進(jìn)行合理的空間布局,這是共享單車治理的重要一環(huán)。目前共享單車運(yùn)營商和交通管理部門采取了一系列措施,以此來管控共享單車的停放問題,例如，采用電子圍欄技術(shù)來劃定共享單車的停放區(qū)域,運(yùn)營商安排人員對共享單車停放量過大的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)清理。

從實(shí)踐的角度來看,共享單車的盛行也存在一系列的問題,例如，共享單車的空間合理投放問題,即部分區(qū)域共享單車的數(shù)量較多,甚至占用了人行道,有些區(qū)域共享單車投放太少,使得有需求的用戶無法就近獲取共享單車資源[9-10],以及交通部門的管理問題,企業(yè)之間的惡性競爭問題等。

本文以共享單車為研究對象,以北京市核心區(qū)為研究區(qū),利用空間數(shù)據(jù)分析法等地理學(xué)方法,來分析表達(dá)出北京市核心區(qū)共享單車的時(shí)空特征規(guī)律。可以為共享單車的投放與治理提供相應(yīng)的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本研究以北京市核心區(qū)為研究區(qū),北京市核心區(qū)即指東城區(qū)和西城區(qū),總面積為92.5 km2,共計(jì)32個(gè)街道,其中老城(二環(huán)內(nèi))占地面積62.5 km2,共計(jì)25個(gè)街道,271個(gè)社區(qū),二環(huán)內(nèi)即為傳統(tǒng)的老城范圍,進(jìn)一步劃分為歷史文化街區(qū)和非歷史文化街區(qū),歷史文化街區(qū)為傳統(tǒng)老城風(fēng)貌的代表區(qū)域,以平房區(qū)為主要的環(huán)境特征。北京市核心區(qū)即首都功能核心區(qū),是展示我國大國形象的重要窗口地區(qū)。

圖1 北京市核心區(qū)空間分布圖

2020年編制完成的《首都功能核心區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃(街區(qū)層面)(2018年—2035年)》中提出包括文化傳承、綠色交通、可靠市政、公共服務(wù)、綠化環(huán)境、安全智慧、規(guī)模管控七大類[11],并指出要“完善街道生態(tài)系統(tǒng),優(yōu)化城市街道景觀,提升公共出行的綠色心理感受”。隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的減少,綠色出行的方式將會(huì)被大力推廣,核心區(qū)建筑密度大,老舊小區(qū)和平房區(qū)多,許多道路、街巷較窄,因此共享單車出行是北京市核心區(qū)綠色出行方式中的一種,但共享單車存在空間分布不均衡的問題,本研究將從共享單車出行的時(shí)間序列和空間特征兩個(gè)方面進(jìn)行分析與論述。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)

本研究所采用的數(shù)據(jù)主要包括北京市核心區(qū)的矢量邊界、街道矢量邊界、共享單車csv格式的數(shù)據(jù)集,北京市地鐵站點(diǎn)數(shù)據(jù)、地鐵線路數(shù)據(jù)等。

首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,保證各類矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)一致,并且沒有偏差,其次,本文獲取到的共享單車數(shù)據(jù)集可能存在一些錯(cuò)誤值,例如，空值或者坐標(biāo)偏差較大的點(diǎn),因此需要對共享單車數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)清理,對空值以及坐標(biāo)偏差較大的點(diǎn)位進(jìn)行剔除和清理,以此保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2 方法

2.2.1 大數(shù)據(jù)分析法

在現(xiàn)代科技水平日益提升的背景下,大數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域得到了有效拓展,地理信息系統(tǒng)在應(yīng)用大數(shù)據(jù)時(shí)也取得明顯的發(fā)展成效[12],python語言在大數(shù)據(jù)分析中具有一定的優(yōu)勢,其可提高數(shù)據(jù)分析效率,在實(shí)際的應(yīng)用中,具有開源性、可移植性等特性,可以用少量的代碼完成大數(shù)據(jù)分析的多項(xiàng)操作[13-14],本研究結(jié)合地理信息技術(shù)和python語言來進(jìn)行共享單車的大數(shù)據(jù)分析。由于共享單車數(shù)據(jù)集的體量較大,因此，借助python語言對共享單車數(shù)據(jù)進(jìn)行了大數(shù)據(jù)分析,主要包括剔除數(shù)據(jù)的異常值,并從中選取需要的相應(yīng)日期和時(shí)段的數(shù)據(jù),以此來為后續(xù)的空間數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

2.2.2地理空間數(shù)據(jù)分析法

不同類型的地理信息數(shù)據(jù)蘊(yùn)含了豐富的時(shí)空關(guān)系,在資源、環(huán)境、交通等領(lǐng)域的智慧應(yīng)用中起到關(guān)鍵性作用[15]。借助ArcGIS軟件對共享單車數(shù)據(jù)、北京市核心區(qū)街道數(shù)據(jù)等矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析、核密度分析等,以此來判斷北京市核心區(qū)共享單車出行的時(shí)序特征和空間特征。

3 結(jié)果與討論

居民共享單車出行會(huì)受到溫度、降水等天氣狀況的影響,為了能夠了解工作日和休息日以及各時(shí)段共享單車出行的情況,且能夠保證數(shù)據(jù)質(zhì)量,本研究選取了2021年4月12日—4月18日一周內(nèi)的共享單車出行數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析,這一周北京市核心區(qū)的天氣情況良好,以晴天和多云的天氣為主,不會(huì)受到降雨的影響,溫度較為適宜,適合騎車出行,并且除正常雙休日之外沒有其他法定的節(jié)假日。經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)清理之后,得到該周研究區(qū)共享單車出行的數(shù)據(jù)量約為360萬條,然而對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.1 共享單車出行時(shí)間序列分析

3.1.1 共享單車出行時(shí)段特征

為了了解研究區(qū)域共享單車出行的時(shí)段特征,將每天分為24個(gè)時(shí)段,即每個(gè)小時(shí)為一個(gè)時(shí)段,首先分別對工作日和休息日的共享單車出行的日特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明,工作日共享單車出行的高峰期為8點(diǎn)—9點(diǎn),其次是7點(diǎn)—8點(diǎn),下午的高峰期為17點(diǎn)—18點(diǎn),其次是18點(diǎn)—19點(diǎn),總體來看,工作日共享單車的出行量一般從6點(diǎn)開始暴增,于8點(diǎn)—9點(diǎn)之間達(dá)到高峰,總量約為8萬輛,后出行量開始回落,浮動(dòng)在3萬輛左右,于13點(diǎn)—14點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)午高峰,約為4萬輛,之后又回落到3萬輛左右,17點(diǎn)—18點(diǎn)出行量開始暴增到6萬輛左右,之后到了夜晚時(shí)段,出行量逐漸回落,直到出行量接近0為止。

圖2 北京核心區(qū)工作日與休息日不同時(shí)段的共享的單車平均使用量統(tǒng)計(jì)圖

休息日共享單車的出行特征與工作日差距較大,首先從總量上來看,出行量大幅度降低,經(jīng)過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析可得,工作日的日均出行量為623 257輛,休息日的日均出行量為245 039輛,這從側(cè)面表明居民選擇共享單車出行的主要原因是工作日的通勤需要;從休息日共享單車出行的情況看來看,出行量在8點(diǎn)—9點(diǎn)之間出現(xiàn)較大幅度的增長,之后出行量較為穩(wěn)定,一直在2萬輛左右浮動(dòng),直到17點(diǎn)—18點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)小高峰,為在20 759輛,之后出行量開始回落,直到接近0為止。

3.1.2共享單車出行時(shí)長分析

通過分析工作日共享單車的出行時(shí)長可以得到,約有66%的共享單車出行時(shí)長在10 min以內(nèi),有23%的共享單車出行時(shí)長在10～20 min,有6%的共享單車出行時(shí)長在20～30 min,有4%的共享單車出行時(shí)長在30 min以上。

在休息日,約有58%的共享單車出行時(shí)長在10 min以內(nèi),有26%的共享單車出行時(shí)長在10～20 min,有9%的共享單車出行時(shí)長在20～30 min,有7%的共享單車出行時(shí)間在30 min以上。對休息日與工作日共享單車的出行時(shí)長的總體情況比較可以發(fā)現(xiàn),休息日共享單車出行時(shí)長要略大于工作日共享單車的出行時(shí)長,可以從側(cè)面反映出休息日比工作日的生活節(jié)奏要慢一些。

3.2 共享單車出行的空間特征

3.2.1 共享單車工作日出行的熱點(diǎn)區(qū)域分析

北京市核心區(qū)工作日共享單車的出行呈現(xiàn)出“大聚集,小分散”的特點(diǎn)。本研究隨機(jī)選取了一天工作日共享單車出行的高峰期(8點(diǎn)—9點(diǎn)以及17點(diǎn)—18點(diǎn))來進(jìn)行共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域分析。從工作日共享單車8點(diǎn)—9點(diǎn)出行起點(diǎn)的核密度分布圖(圖3)來看,即從凌晨到早晨共享單車的停放情況來看,其停放的較為分散,并主要停放在展覽路街道、月壇街道、廣安門街道、北新橋街道和朝陽門街道等非平房區(qū)區(qū)域,什剎海街道、西長安街街道、大柵欄街道等平房區(qū)區(qū)域的共享單車停放量較少;居民工作日騎行共享單車出行的目的地一般是地鐵站和工作單位,從工作日共享單車8點(diǎn)—9點(diǎn)之間出行終點(diǎn)的核密度分布情況來看,即工作日居民騎行共享單車通勤的終點(diǎn)來看,其集中分布在月壇街道、金融街街道、廣安門內(nèi)街道、和平里街道、北新橋街道等區(qū)域,從地鐵站點(diǎn)來看,主要分布在復(fù)興門站、阜成門站、南禮士路站、長椿街站等站點(diǎn);17點(diǎn)—18點(diǎn)共享單車出行的趨勢特征與8點(diǎn)—9點(diǎn)恰好相反(圖4)。

(a)起點(diǎn)圖

(a)起點(diǎn)圖

3.2.2共享單車休息日出行的熱點(diǎn)區(qū)域分析

北京市核心區(qū)休息日共享單車的出行呈現(xiàn)“早分散,晚集聚”的特點(diǎn),即白天共享單車的出行較為分散,到了夜間,共享單車的出行呈現(xiàn)出向老城區(qū)集聚的特點(diǎn)。本研究隨機(jī)選取了一天休息日共享單車出行的高峰期(8點(diǎn)—9點(diǎn)以及17點(diǎn)—18點(diǎn))來進(jìn)行共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域分析,從休息日共享單車8點(diǎn)—9點(diǎn)出行起點(diǎn)的核密度分布圖(圖5)來看,即凌晨到早晨共享單車的停放情況來看,其與休息日的停放特點(diǎn)一致;從休息日共享單車8點(diǎn)—9點(diǎn)出行終點(diǎn)的核密度分布情況來看,即從休息日居民共享單車出行的終點(diǎn)來看,其集中分布在老城區(qū)域,并集中分布在東華門街道、前門街道、天壇街道和北新橋街道等區(qū)域,其中東華門街道附近的景區(qū)為故宮博物院以及王府井商業(yè)步行街、前門街道附近有天安門廣場、天壇街道何的景區(qū)為天壇公園,北新橋街道附近有雍和宮等景點(diǎn);到了17點(diǎn)—18點(diǎn),共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)槭矂x海街道、金融街街道、前門街道、牛街街道、東華門街道等區(qū)域,這些街道有北京市著名的文化旅游風(fēng)景區(qū)什剎海、牛街“美食街”、王府井商業(yè)步行街、西單等大型的購物商場,是居民休息日晚間出行的熱點(diǎn)區(qū)域(圖6)。

(a)起點(diǎn)圖

(a)起點(diǎn)圖

3.2.3討論

從工作日和休息日共享單車出行的空間特征對比情況來看,工作日共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)樵聣值篮徒鹑诮纸值赖裙ぷ鲉挝惠^為聚集的區(qū)域,休息日共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)闁|華門街道、什剎海街道等休閑娛樂場所和旅游景區(qū)較多的區(qū)域;從共享單車出行的早高峰和晚高峰的起始地點(diǎn)情況來看,工作日共享單車出行的流動(dòng)性較大,休息日共享單車出行僅在小范圍區(qū)域內(nèi)流動(dòng),流動(dòng)性較小。

4 結(jié)論

本文對北京市核心區(qū)2021年4月12日—4月18日一周內(nèi)的共享單車出行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,主要得到以下幾個(gè)結(jié)論：

(1)從共享單車出行的時(shí)間特征來看,一是從工作日的共享單車日均出行量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于休息日的日均出行量,工作日的日均出行量約為62萬輛,休息日的日均出行量約為25萬輛;二是工作日和休息日的共享單車出行高峰時(shí)段均為上午8點(diǎn)—9點(diǎn)以及下午的17點(diǎn)—18點(diǎn);三是共享單車的出行時(shí)長主要集中在10 min以內(nèi),30 min以上的占比較少。

(2)從共享單車出行的空間特征來看,北京市核心區(qū)工作日共享單車的出行呈現(xiàn)出“大聚集,小分散”的特點(diǎn),且早高峰與晚高峰共享單車出行的空間流動(dòng)趨勢恰好相反,休息日呈現(xiàn)出“早分散,晚集聚”的特點(diǎn)：工作日共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)樵聣值?、金融街街道、廣安門內(nèi)街道、和平里街道、北新橋街道等區(qū)域,從地鐵站點(diǎn)來看,涉及的熱點(diǎn)地鐵站點(diǎn)包括復(fù)興門站、阜成門站、南禮士路站、長椿街站等站點(diǎn),休息日共享單車出行的熱點(diǎn)區(qū)域在早高峰和晚高峰有所不同,早高峰的熱點(diǎn)區(qū)域在老城區(qū)域,并集中分布在東華門街道、前門街道、天壇街道和北新橋街道等區(qū)域,晚高峰的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)槭矂x海街道、金融街街道、前門街道、牛街街道、東華門街道等區(qū)域?？傮w來看,北京市核心區(qū)共享單車的投放區(qū)域較為均勻,休息日和工作日呈現(xiàn)出不同的時(shí)序特征和空間特征。

本研究利用大數(shù)據(jù)與地理信息技術(shù)相結(jié)合的方式分析了北京市核心區(qū)共享單車出行的規(guī)律,且結(jié)果較符合人們的出行規(guī)律,能夠體現(xiàn)出北京市核心區(qū)的居住和工作熱點(diǎn)。該項(xiàng)研究為北京市共享單車的投放和治理提供了相應(yīng)的依據(jù),同時(shí),目前正處于北京市核心區(qū)“疏解整治促提升”的重要階段,共享單車的使用可以從側(cè)面反映人們出行和居住的熱點(diǎn)區(qū)域,反映出不同區(qū)域和不同時(shí)段人員的密集程度,可以對核心區(qū)“疏解整治促提升”的相關(guān)工作提供相應(yīng)的研究思路。利用大數(shù)據(jù)分析與地理信息技術(shù)相結(jié)合的方式來進(jìn)行城市治理有著較為突出的優(yōu)勢,既可以提高數(shù)據(jù)的處理速度，又可以進(jìn)行地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行位置的分析與展示,其缺點(diǎn)是大數(shù)據(jù)的來源有限及精確性不足的問題,大多數(shù)據(jù)存在獲取困難與精度低的問題,大數(shù)據(jù)的精確性與共享機(jī)制還有待進(jìn)一步完善。