基于GIS的校園共享單車租賃點布局評價

張吉祥，袁占良，林孝松，程 植

(1.重慶交通大學 土木工程學院，重慶400074；2.河南理工大學 測繪與國土信息工程學院，河南 焦作 454003；3.重慶交通大學 建筑與城市規劃學院，重慶400074)

1 引言

近年來，隨著GIS的發展，越來越多的規劃部門正在使用GIS技術代替傳統的人工規劃和管理方法。同樣，由于GIS技術可用于解決規劃和管理問題，大學校園公共服務設施的布置成為GIS應用的一個新方向[1，2]。

目前，國內外學者正在利用GIS網絡分析技術或輔助工具配置城市公共設施的位置和空間布局，使整體空間結構公平合理。Samli Asbi等[3]通過空間分析對西蘇拉威西馬穆朱市衛生設施展開分析，并成功獲取公共設施最佳選址。王雷等[4]以池州市主城區為例，采用GIS 網絡分析對公共自行車租賃點的空間布局進行評價，分別使用服務區分析方法和鄰近設施分析方法計算公共自行車租賃點的服務范圍以及模擬居民點和公交站點到達鄰近租賃點的出行路徑；石鵬飛等[5]利用GIS網絡分析技術創建網絡分析數據集，通過最小阻抗模型和最大覆蓋模型的對比研究，在城市規劃選址中獲取最短路徑；白俊等[6]利用網絡分析對校園共享單車停車點選址進行綜合評價。為完善選址，提出建設性優化方案，劉亞蕓[7]利用空間分析補充了網絡分析中選址的局限性，對公共停車場展開研究。盡管已有許多專家學者對于公共設施選址布局問題展開了研究，但我國對于共享單車租賃點的選址問題仍處于探索階段，現有的共享單車租賃點選址和布局評價方法多以數學模型為主，而應用地理信息系統技術進行空間分析相對較少。

以河南理工大學為研究區域，綜合運用緩沖區分析、核密度分析以及網絡分析中的路徑分析方法，對校園內共享單車租賃點布局進行評價，為校園共享單車管理提供科學依據。

2 研究數據與研究方法

河南理工大學位于河南省焦作市，校園地形整體比較平坦；學校占地面積3800 余畝，全日制在校學生達36000 人。研究使用道路數據、建筑數據通過掃描矢量化獲取；校園內的共享單車租賃點通過在線地圖(7MA app)結合實地考察方式獲取，共計包含45 個租賃點和1295 輛共享單車信息。

緩沖區是圍繞地理要素一定寬度的區域。地理要素通常抽象為點、線和面，其主要基于點、線和面進行[8～10]。圍繞租賃點要素展開緩沖區分析可以直觀地看到最佳服務半徑范圍內的建筑物。

核密度熱力圖可用于統計某一區域內現象或事物在某一時間內的熱度，并實現直觀可視化[11]。本文從3 個典型時間段入手，分別是：①學生集中上課時間；②夜晚學生歸寢時間；③周末多數學生外出時間。通過調查不同時間段租賃點車輛分布情況，并將統計數據利用空間分析中的核密度分析實現可視化制圖，從而對現有租賃點布局合理性進行評價。

網絡分析是運籌學模型中的一個基本模型，其根本目的是研究、籌劃一項網絡工程如何安排，并使其運行效果最好。本文通過網絡分析獲取并統計校園建筑物距其最近租賃點距離，從而判斷是否需要規劃新的共享單車租賃點。

3 結果與分析

3.1 租賃點覆蓋范圍緩沖區分析

緩沖區分析能夠較為直觀地觀測租賃點最佳服務范圍內的學校各個區域。對校園內建筑進行標注，并通過點的緩沖區分析，建立以租賃點為中心，指定距離為100 m的緩沖區(圖1)。通過圖1可以看出：學生公寓附近租賃點基本上能夠完全覆蓋；校園西部的測繪學院、土木學院等多個學院都處于租賃點最佳覆蓋范圍內，校園東部的建筑學院、材料學院覆蓋效果一般；文科綜合樓、一號教學樓的部分出口處無法在100 m內找到租賃點，重點實驗室周邊則是缺乏租賃點。

圖1 租點緩沖區分析

3.2 租賃點車輛核密度分析

對不同租賃點共享單車數量進行統計，由于租賃點數量較多且遍布學校的各個區域，在詳細統計時消耗的人力物力巨大[12，13]，因此通過實地調查與軟件線上查詢相結合的方法統計租賃點的實時車輛，最后將記錄的數據整合到一起，利用空間分析法制作核密度熱力圖。第一次車輛調查的時間為2021年5月10日17時前后(學生上課時間)，第二與第三次車輛統計的時間分別為13日22時(學生歸寢時間)和16日18時(周末時間)。

根據統計的數據，通過核密度分析的方法實現不同時刻租賃點車輛密度可視化，分別獲得三個時段共享單車熱力圖(圖2)。

圖2 共享單車熱力圖

根據分析結果顯示，不同時段對于不同租賃點共享單車的熱力圖變化較大：①5月10日17時(圖2a)，該時間學生大部分都有課程，可以看出學校西部的學院樓區域共享單車密度最大，測繪學院門前車輛數達到峰值108 輛，土木學院車輛數達99 輛，學生公寓車輛數處于5～37 輛之間；②5月13日22時(圖2b)，校內學生基本已回到學生公寓，此時共享單車主要集中于各個學生公寓，如蘭園三號公寓車輛數達到89 輛，其余學生公寓車輛數處于44～81 輛之間；③5月16日18時(圖2c)，當日為周末，從分析中可以看出共享單車從學校的內部區域流動到學校邊緣，距離西門較近的租賃點車輛數達117 輛，校園內其他租賃點車輛處于0～54 輛，整體分布均勻。

3.3 就近租賃點距離網絡分析

根據緩沖區分析，重點實驗室、一號教學樓區域共享單車租賃點覆蓋范圍不佳。測量工具測得實驗樓到最近租賃點的路徑距離為54.6 m，路徑分析所得路徑距離為52.6 m，距離和為107.20 m，大于100 m最優租賃距離。根據路徑分析結果，初步確定在重點實驗室周邊規劃新的租賃點。

一號教學樓采用同樣的路徑分析來確定是否需要對其周邊規劃新的租賃點，一號教學樓周邊有兩個租賃點，分別對兩處點位進行路徑分析。測量結果和路徑分析可得出：從一號教學樓到一號租賃點的距離為226.70 m，超過了100 m最佳租賃范圍。

通過路徑分析最終獲取不同距離范圍標準下對應各建筑樓分布情況統計表(表1)。不難看出，各學院樓與學生公寓附近租賃點都位于最佳服務半徑之內；學苑餐廳與重點實驗室附近租賃點距離處于100～150 m之間；一號教學樓到達最近的租賃點則大于150 m。

表1 不同距離范圍標準對應各學院樓分布情況統計

4 結論與建議

利用緩沖區分析、核密度分析和網絡分析對校園共享單車租賃點布局進行分析，得到如下結論：①校園內36.17%的建筑樓距離小于30 m，95.74%的建筑樓小于100 m，租賃點整體布局情況較為合理；②部分建筑樓最近租賃點未能達到最佳覆蓋效果，如重點實驗室距離最近租賃點107.20 m，學苑餐廳為102.96 m，一號教學樓達226.70 m；③校園東部附屬幼兒園處租賃點存在利用不高情況；④在學生集中上課期間，校園內車輛分布極為不均。

針對分析所得結果提出以下建議[14,15]：①在重點實驗室門口北側30 m內規劃新的租賃點，同時在一號教學樓西北角與學苑餐廳周邊布置新的租賃點；②撤去附屬幼兒園處租賃點或擴大該租賃點的停車區域范圍。