毕业论文

题目：基于GIS的交通可达性方法研究

—以北京市为例

姓名：穆连征

学号：2007010306004

学院：应用文理学院

专业：地理信息系统

指导教师：孟斌

201 1 年 4 月 12 日

摘要

地理信息系统是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息技术等学科的发展而兴起的一门学科。由于GIS 对数据组织、管理、分析以及显示的功能, 使GIS 的应用越来越广。交通在社会发展与人类文明史中起着重要的作用, 是联系地理空间和社会经济活动的纽带。交通网络的发达程度决定了各地理单元空间相互作用的广度和深度, 交通网络的发展是改变经济活动区位优势的重要因素之一, 古典和现代区位理论都是建立在交通分析基础之上的。交通网络的评价方法很多, 其中可达性被认为是一项综合的有效的评价指标。因此可达性分析主要用于评价城市交通的发达程度，本文就以地理信息系统的网络分析北京市交通的可达性

关键词：地理信息系统可达性分析北京市

Abstract

Geographic information systems, with the geographical science, computer technology, remote sensing technology and information technology disciplines, such as the rise of the development of a discipline. Due to the geographical information system for data organization, management, analysis and display functions, so that the application of geographic information systems more widely. Traffic in the history of human civilization, social development and play an important role, is to contact the geographical space and social ties in economic activity. Well-developed transportation network determines the spatial interactions of each geographical unit the breadth and depth of the development of transport network is to change the location of economic activity is one important factor advantages, classical and modern location theory is built on the basis of traffic analysis. Evaluation of the transport network are many ways in which accessibility is considered to be a comprehensive and effective evaluation. Reachability analysis therefore mainly used to evaluate the level of development of urban transport.

Key Words：Geographic Information System REachability analysis

摘要 ....................................................................................................................................... I ABSTRACT .............................................................................................................................. II 引言 .. (1)

1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (2)

1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (2)

1.1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (2)

1.1.1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (2)

2 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (3)

2.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (3)

3 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (2)

3.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (2)

3.1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX (1)

结论 (2)

致谢 (3)

注释 (4)

参考文献 (5)

附录 (6)

引言

城市地理信息系统是数字地球和数字城市的高效的工具，以GIS作为基础平台进行城市规划是可行的，也是高效的。可达性(Accessibility)是借助于交通工具，土地和交通系统使人群或物品到达终点的程度。一般包括3个要素，即人、人所需要的活动或服务以及以上两者之间的连接。这3个要素分别对应着影响可达性大小的3个因素：个体因素、土地使用因素和交通因素，此三者相互作用共同决定了可达性的大小。近年来，我国可达性研究进展很快，研究多集中在国家尺度，而在城市尺度内对可达性与城市土地利用、城市公共设施布局，以及影响居民出行可达性的时空因素等缺少关注。城市总体规划是引导和调控城市建设，保护和管理城市空间资源的重要依据和手段，其中对城市居住用地及道路系统的整理和完善极大地影响着城市居民的日常生活。因此，将可达性理论应用于城市总体规划中来研究规划对居民出行的影响不仅具有理论上的必要性，也有较强的现实意义。本文运用GIS的网络分析与空间分析功能，结合可达性分析模型，以北京市为例，对居民出行可达性分别进行了分析评价，辅助和支持决策者做出科学的决策。

1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX（宋体小三加粗段前段后1行）

（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXX

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文中的图、表、公式一律采用阿拉伯数字全文连续编号或分章编号，全文的编号原则要一致。如图3，图1.2，表2.3，式4.3。如“图3 中国1985-1990年人口变化趋势图”就是指本论文的第3个图，“图2.1 中国1985-1990年人口变化趋势图”就是指本论文第2章的第1个图。附录中的图、表、公式另行编号，如图A1，表B2（表示附录B中的第二个表）。

正文中的表标题、图标题以及图和表的格式详见“毕业设计（论文）中图、表、公式的说明”。图表应认真设计和绘制，不要徒手勾画，插图、照片应尽量通过扫描粘贴进正文。

文中所用的物理量、单位和符号一律采用国家标准，可参见“毕业设计（论文）物理量、单位和符号的说明”。单位名称的书写可以采用国际通用符号，也可用中文名称，但全文应统一，不要混用。

文中注释一律采用文后尾注方式，即在全文结束后统一注释。在需要注释文字后标注右上标，格式为[1]、[2]等，字体为Times New Roman五号。例如：“按照联合国教科文组织的分类，高技术主要为：信息科学技术、生命科学技术、新能源与可再生能源科学技术、新材料科学技术、空间科学技术、海洋科学技术、环保科学技术和管理科学技术。[9] ”

1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX（宋体四号加粗段前段后0.5行）

（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXX

1.1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX（宋体小四加粗段前段后0.5行）

（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXX

1.1.1.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXX（宋体小四加粗段前段后0.5行）

（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXX

2调研资料情况

2.1国内相关研究分析

可达性反映了空间实体之间克服障碍进行交流的难易程度, 表达了空间实体之间联系紧密的程度。结合GIS 技术和数理方法( 如神经网络等) ,可达性已应用于众多领域。隗剑秋、邹进贵根据城市交通可达性分析模型, 结合GIS 技术, 分析城市中各商业网点的可达性, 从而为城市中的商业网点选址规划提供决策依据。胡志斌、何兴元、陆庆轩等利用GIS 系统建立了城市绿地可达性模型,评价绿地景观格局与服务功能, 从而为城市绿地的规划、营建、格局优化、管理提供决策支持。隋玉正、李淑娟、陈戈马利用青岛市交通图作为数据源, 选取市内主要旅游景点作为网络分析的节点,运用GIS 技术对景点的可达性和相对可达性进行了分析, 讨论了青岛市旅游交通网络存在的问题, 提出了优化青岛旅游交通网络的对策。马林兵、曹小曙利用GIS 技术, 研究城市公共绿地景观可达性的空间分布特点, 为城市规划、园林规划提供参考。尹海伟、孔繁花在遥感和GIS 技术支持下,采用费用加权距离方法, 对济南市整体绿地系统和公园与广场绿地可达性的时空动态变化及原因进行了分析, 为合理调整与设计城市绿地系统提供科学。

2.2国外相关研究分析

可达性分析的概念很早就有人提出, 杜能的农业区位论以及韦伯的工业区位论中都隐含了可达性的涵义。但是, 由于研究的侧重点和对可达性认识深度的不同, 可达性的概念一直比较模糊, 可达性的定义也多种多样。比较著名的有Hansen“相互作用机会的潜力”, Dalvi 和Martin “利用交通系统从一个地方到达任一土地利用活动的便利程度”, Burns“个人参与活动度的自由度”, Ben- Akiva 和Lerman“由交通系统或土地利用系统提供的效益”, 另外,Geertman, Gutierrez等人也对此作过定义和阐释。在不同的研究侧面上, 可达性所研究的具体对象也不相同。例如Song, Handy and Niemeier, Gerrtman and Ritsema van Eck 侧重于地方可达性, 它与土地利用方式以及交通系统密切相关, 指所有人容易到达的区位或地方所特有的属性, 即某一区位被接近的潜力。Pirie, Kwan 侧重于个体可达性, 指一个特定的人有其特定的活动和时间资源, 是反映个人生活质量的一个较好指标。Koenig, Niemeier 侧重于经济利益, 是以个人获得的效益最大为原则,来对可达性进行评价。

3交通可达性评价方法

3.1 交通可达性的概念

可达性的概念本身并不难理解, 杜能的农业区位论以及韦伯的工业区位论中都隐含了可达性的涵义。关于可达性的完整理解应包括以下几个方面: 出发点的空间分布及属性( 如居住点的位置、个人自身的情况等) ; 交通系统( 交通方式、时耗、成本、舒适度等) ; 吸引点的空间分布及属性( 如吸引力等) 。

3.2交通可达性的评价方法

3.2.1距离法

距离法是最简单的可达性评价方法, 计算从一个地方到不同机会点的距离, 这种

方法也就是常说的“相对可达性”。它可以用平均距离、加权平均距离来计算。这种方法简单易懂, 在中国的一些研究中经常用到, 如曹小曙、薛德升、阎小培用此方法分析了中国干线公路网络可达性的分布情况。张兵、金凤君、于良分析了湖南公路网络可达性的演变。金凤君、王娇娥[分析了中国20 世纪铁路网扩展及其空间通达性的关系。但是这种方法认为每个人对每一目的地的期望值都是一样的, 忽略了目的地的吸引力。加权平均距离弥补了这个缺陷。

3.2.2 累积机会法

累积机会法是指在一定的距离或时间内可以获得机会的数量, 这个数量越大, 可达性就越高, 反之, 可达性越低。这种方法虽然简单, 易于理解, 而且所需要的数据也比较容易获得, 但是, 这种方法也有很多缺点: ( 1) 此方法中人们对所有机会点的期望值都是一样的, 忽略了人们需求的多样性以及活动点的经济特征; ( 2) 边界选择的主观性; ( 3) 临近中心点的机会点和靠近边界点的机会点没有区别。累积机会法在早期的研究中经常用到, 如研究一个城市的商业零售设施、公共设施、医疗设施、教育设施、娱乐设施等的分布状况。从而可用于评价不同群体对于特定服务( 如医院、公园、学校、购物等) 的接近度是否公平, 因此, 可以确定缺乏社会基础设施的区域, 为下一步的

规划工作做准备。这对于规划人员的规划方案制定和政府决策者政策的实施都很重要。

3．2.3 潜力模型法

潜力模型评价方法来源于牛顿的重力模型。此方法首先由Hanson 提出, 随后得到广泛应用。潜力模型法在一定程度上弥补了以上方法的缺点, 考虑了节点与经济中心的关系, 同时还考虑了距离衰减。但是, 这种方法较难理解和解释, 特别是距离衰减函数的选择对可达性值的影响比较大。潜力模型法除了可以计算一些公共设施( 如商业网点、医疗设施、学校等) 的可达性之外, 还可以应用到市场或城市的潜力研究中。如Keeble et al以GDP为目的点的吸引力，分析了欧洲各国的经济潜力。陶海燕、陈晓翔、黎夏利用此模型得到广州市海珠区各街区的公共医疗卫生服务可达性空间分布, 为医

疗卫生事业的发展规划提供辅助决策支持。

3．2.4 效用法

效用法来源于微观经济学中的消费者理论。效用理论基于这样的假设, 个人获得效用最大。也就是说个人给每个目的地一个效用值, 个人选择哪一个目的地依赖于这个目的地和其他目的地效用值的比较。此方法有时类似于潜力评价方法, 但具有理论和经验方面的优势Handy and Niemeier效用法最大的优点是其计算的可达性是人们实际的满足程度。但是, 效用法较难理解, 模型也不容易解释清楚。另外, 应用该方法研究大的区域或城市也比较困难, 因为要考虑每一个人的效用必然需要大量的数据, 需投入大量时

间和精力。

3.2.5 时空法

时空法首先由Hagerstrand 提出。在这种方法中, 可达性是从个体角度出发考虑的, 也就是时空法考虑的是在时间约束下, 个体是否能够和怎样参与活动, 目前考虑时空因

素的最常用方法是“时空棱( space- time prisms) ”法, 即通过“时空棱”来描述个体在特定的时间、特定的地点获得机会的可能性。换句话说, 也就是在时间约束下, 人们能够到达的时间- 空间区域。这种方法最大的优点就是它能反映出个体的可达性差异, 而一般的方法往往是考虑某一个群体。但是, 优点也是它的缺点, 首先, 由于要考虑每一个人的行为, 需要大量的数据, 所以工作量特别大, 很难应用于大尺度可达性的计算; 其次, 缺乏可行的算法来解决现实世界交通网络的复杂性。另外, 时空法主要考虑的是个人情况, 而没有考虑目的地的情况, 比如供给竞争, 因此该方法多用来分

析没有供给竞争的情况.

4.GIS在可达性分析中的作用

近年来, 地理信息系统( GIS) 技术得到了较快的发展, 越来越多的可达性研究者在研究工作中

采用GIS 技术来进行空间数据的编辑、分析、计算、查询和可视化显示。由于GIS 的普及, 为可

达性的研究提供了更为精确和有效的工具。GIS 利用完整的基本的社会经济数据、交通和土地利用信息, 为可达性分析提供了许多必要的模型。另一方面, 可达性的计算经常基于OD 矩阵( 起讫矩阵) 。一个OD 矩阵包含了起点和每一个终点之间的旅行障碍或空间分布信息。这些值可能是直线距离、网络距离、旅行时间或交通费用。根据GIS 功能、OD 矩阵数据和可达性方法, 我们用图来表示GIS在可达性分析中的应用。

可达性反映了空间实体之间克服障碍进行交流的难易程度, 表达了空间实体之间联系紧密的程

度。结合GIS 技术和数理方法( 如神经网络等) ,可达性已应用于众多领域。

4.GIS在可达性分析中的作用

近年来, 地理信息系统( GIS) 技术得到了较快的发展, 越来越多的可达性研究者在研究工作中

采用GIS 技术来进行空间数据的编辑、分析、计算、查询和可视化显示。由于GIS 的普及, 为可

可达性反映了空间实体之间克服障碍进行交流的难易程度, 表达了空间实体之间联系紧密的程

度。结合GIS 技术和数理方法( 如神经网络等) ,可达性已应用于众多领域。

4.GIS在可达性分析中的作用

近年来, 地理信息系统( GIS) 技术得到了较快的发展, 越来越多的可达性研究者在研究工作中

采用GIS 技术来进行空间数据的编辑、分析、计算、查询和可视化显示。由于GIS 的普及, 为可

可达性反映了空间实体之间克服障碍进行交流的难易程度, 表达了空间实体之间联系紧密的程

度。结合GIS 技术和数理方法( 如神经网络等) ,可达性已应用于众多领域。

5.北京市交通可达性分析结果

北京市公交枢纽包括北京南站，东直门，动物园，四惠，一亩园，西直门，北京西站北广场，北京西安站南广场，六里桥，宋家庄，望京西和北苑北，共计13个。

结论

（1）现状的详细总结和分析

在论文的写作过程中，把交通可达性相关的研究成果做了一个更详细的研究，分析现有方法的利弊

（2）新的应用方法

本文把可达性分析研究放到GIS的环境中来，使得该方法有可能投入到实际应用中去。

（3）对实践的指导

交通可达性研究可以用来指导城市规划的实践，可以用交通可达性分布图来考察交通路网设计是否合理，在改善交通落后地区的交通状况时，可以先用交通可达性分布来模拟，然后再进行实际的修建工作，减少工作的盲目性。

由于本人学疏识浅，再加上时间仓促，，本文还很不足，尚需进一步加强，恳请各

位老师学者提出宝贵意见。

致谢

紧张，忙碌的四年大学的学习生活就快要结束了，现在，我怀着一颗诚惶诚恐的心等待着母校的检阅。

在这四年的学习生活中，首先要感谢的是我的班主任孟斌老师，孟老师渊博的知识，谦逊严谨的治学态度和忘我的工作热情让我钦佩，在这四年的时间里，孟老师在学业上对我细心指导，严格要求，在生活上对我悉心关怀，使我能够顺利完成学业。感谢孟老师对我论文写作的精心指导。

感谢系党总支书记董丽莎，她使得我敢于面对自己遇到的各种困难。

感谢大二，大三的一些同学，在他们的帮助下，我在大学期间参加了挑战杯比赛，以及大学生开发竞赛。

注释（宋体小三加粗居中段前段后1行）

[1] XXXXXXXXXXXX（宋体小四）

[2] XXXXXXXXXXXX

......

参考文献

[1] 陈述彭. 城市化与地理信息系统[M] . 北京: 科学出版社, 1999.

[2] 陆峰. 区域交通状况评价的GIS 方法[J] . 国土与自然资源研究, 1999, ( 3) : 31- 34.

[3] 陈国阶. 我国东中西部发展差异原因分析[J] . 地理科学, 1997, 17 ( 1) : 1- 7.

[4] 李小建, 李国平, 曾刚. 经济地理学[M] . 北京: 高等教育出版社, 2001. 52- 75.

附录（宋体小三加粗居中段前段后1行）

（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（列示有参考价值但不宜放在正文中的内容，如公式的推演、编写的算法语言等。如有多个附录，应以A、B等编号，例：附录A。）