【摘要】：公共自行車作為城市慢行系統(tǒng)的重要組成成分和城市居民短距離出行的主要方式,對于緩解中國城市交通擁堵問題和增進(jìn)城市居民通勤效率有重要作用。其所倡導(dǎo)的“綠色出行”理念也有助于減少溫室氣體排放、噪音污染和化石能源消耗等環(huán)境問題。近十年來,以杭州為代表的中國城市加快了公共自行車系統(tǒng)的建設(shè)步伐。然而,由于目前的公共自行車規(guī)劃研究主要集中在經(jīng)驗(yàn)化的選址和需求預(yù)測方面,城市公共自行車布局規(guī)劃工作中缺少定量、科學(xué)的需求評估和預(yù)測模型,導(dǎo)致供需失衡問題嚴(yán)重,或供給不足、或系統(tǒng)閑置,削弱了公共自行車系統(tǒng)的使用率和市民的滿意率。與此同時(shí),大數(shù)據(jù)時(shí)代下社會感知和城市計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,使得把握城市發(fā)展脈動成為可能,也使其成為現(xiàn)代化城市規(guī)劃、管理和解決城市問題的新型手段。因此,針對城市公共自行車出行需求了解不充分和建模研究不深入的問題,本文綜合利用空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等城市計(jì)算手段,以杭州市公共自行車系統(tǒng)為研究對象,以城市開放數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)來源,通過識別現(xiàn)有出行需求沖突興趣區(qū)、預(yù)測站點(diǎn)間結(jié)構(gòu)性流量分布和構(gòu)建基于復(fù)合城市功能的借還需求模型三方面工作,實(shí)現(xiàn)對城市公共自行車服務(wù)供給-網(wǎng)絡(luò)流量-借還需求的剖析,旨在為公共自行車系統(tǒng)出行需求評估提供理論和方法支持。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論概括如下:(1)研究以城市居民短距離出行時(shí)空理論方法為基礎(chǔ),對比了中國和歐美國家城市公共自行車系統(tǒng)在交通設(shè)施供給基礎(chǔ)、城市交通中承擔(dān)的角色、居民出行偏好和需求特征差異等方面的異同點(diǎn),補(bǔ)充了現(xiàn)有的中國城市公共自行車出行理論,提出并構(gòu)建了一套公共自行車服務(wù)供給-網(wǎng)絡(luò)流量-借還需求時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘與建模方法,建立出行需求與用地布局間的相互作用機(jī)理上的需求預(yù)測模型。(2)針對中國城市特有的對向或交錯(cuò)式布局模式,本研究設(shè)計(jì)次鄰近分析算法用于計(jì)算站點(diǎn)間隔,重新定義了公共自行車系統(tǒng)的空間鄰近關(guān)系,相比傳統(tǒng)最鄰近分析能更準(zhǔn)確地表達(dá)系統(tǒng)的空間分布特征。進(jìn)一步地,將空間鄰近關(guān)系引入需求沖突研究,提出一套識別沖突興趣區(qū)的流程框架。該框架相比單純使用滿載率判定問題站點(diǎn),過濾掉約90%的偽需求沖突站點(diǎn),可更加準(zhǔn)確地識別出需求沖突興趣區(qū)域,指導(dǎo)站點(diǎn)的車輛調(diào)度工作。(3)利用城市公共自行車出行站點(diǎn)間強(qiáng)交互流量的稀疏性,本研究設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了稀疏表達(dá)下容量數(shù)據(jù)和站點(diǎn)間流量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,提取了短距離出行的路程長度、方向偏好特征,實(shí)現(xiàn)了由站點(diǎn)數(shù)據(jù)到結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)流量的推測識別。模型可準(zhǔn)確地還原早晚高峰時(shí)段的強(qiáng)空間交互關(guān)系,展現(xiàn)出城市公共自行車在早晚高峰時(shí)段具有雙重角色,即延申已有交通工具(地鐵、公交)的可達(dá)范圍完成區(qū)域間通勤和替代步行方式完成區(qū)域內(nèi)部的通勤。(4)研究提出并實(shí)現(xiàn)了一種兩階段的城市公共自行車借還量預(yù)測模型,構(gòu)建一套從多源、非結(jié)構(gòu)化移動數(shù)據(jù)中提取并識別城市功能區(qū)和復(fù)合城市功能特征,再將該特征作為監(jiān)督學(xué)習(xí)模型的輸入,建立借車量、還車量的預(yù)測模型。研究以早晚高峰通勤時(shí)段的借還量建模預(yù)測為例,充分論證了該模型理論方法的可行性與有效性。模型精度好于傳統(tǒng)基于單一土地城市功能的和基于土地利用多樣性指數(shù)預(yù)測模型,且具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性。本研究工作在中國城市公共自行車出行的時(shí)空特征方面提供了大量實(shí)證研究結(jié)論,這些結(jié)論可為其他基于中國城市的公共自行車需求預(yù)測、布局規(guī)劃方法等相關(guān)研究提供參考。同時(shí),本研究進(jìn)一步證實(shí)了短距離出行需求與城市功能和用地布局間的緊密聯(lián)系,并提供了一套可行的預(yù)測模型,對提升城市公共自行車的建模準(zhǔn)度與應(yīng)用能力有積極作用,有效拓展和促進(jìn)城市計(jì)算中智能交通場景的研究與發(fā)展。
【圖文】：

１．４．２研究方法和技術(shù)路線逡逑本文主要關(guān)注公共自行車出行的時(shí)空特征，以及如何將時(shí)空特征運(yùn)用到公共自行逡逑車系統(tǒng)需求預(yù)測中，，采取的技術(shù)路線如圖１－２所示。研究以“開放數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ)，針對逡逑公共自行車系統(tǒng)容量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口，開展“城市公共自行車供需時(shí)空特征挖掘”、“城市逡逑公共自行車流量預(yù)測”和“城市公共自行車借還總量預(yù)測”三方面研究。逡逑Ｂ：邐邐邐邐邐邐邐邐選—題整ａ邋—邐ｊ逡逑ｉ｜明確研究問題及內(nèi)丨Ｊ針對開放數(shù)據(jù)的國內(nèi)外研究梳理｜邋ｋ站點(diǎn)容量數(shù)據(jù)逡逑：邐容邐（數(shù)據(jù)內(nèi)容、獲取方式、相關(guān)研究）ｉｃｒ￣￣邐—逡逑｜邐邐邐—邐１邋？出徂車點(diǎn)位數(shù)據(jù)；逡逑；邐邐＃邐；逡逑：公共自行車出行時(shí)空模式一－公共自行車需求預(yù)測邋｜邐；逡逑；邐邐ｉｙ邐網(wǎng)、興趣點(diǎn)數(shù)ｇｊｉ逡逑ｕ邐邐：邐二－二Ｚ二二二二二二二二－二二二二Ｉ二邐邐邐逡逑＿邐１１邐｜ｊ借還需甚測丨逡逑Ｈｉ邋｜空間探邐才郝祈丨丨結(jié)構(gòu)性邋｜道路ｉｉ邋｜功能區(qū)｜提升方：逡逑Ｅ１Ｉ索性分邐ｉ｜稀統(tǒng)表邐網(wǎng)絡(luò)：ｉ主題建邐法＋回！逡逑析邐ｊ邋達(dá)邐分析邋彳邋模邐歸樹丨逡逑ｆｍ逡逑設(shè)施供給分問題站占丨ｉ稀疏短距方向偏）復(fù)合城市歷史容量丨逡逑■丨丨析｜丨ｎ丨丨；性離好；：｜邐｜｜邐｜ｊ逡逑邐善邐；廠－：：…暑邐邐＃邐逡逑W系統(tǒng)特征＋需求沖突興趣Ｅ邐（具ＳＳＩｆu"量）邐借／還需求空間分布逡逑Ｈ＇．…．＇\．邐Ｉｐ－＇逡逑丨運(yùn)營期閘市局調(diào)整：邐運(yùn)營期間的調(diào)度工作邐｜｜邋前期的空間布局逡逑圖１－２．技術(shù)路線逡逑針對城市公共自行車供給結(jié)構(gòu)和需求特征的挖掘研究中，采用空間探索性分析方逡逑法

．例如，圖２－１所示為第三方網(wǎng)站ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｃｉｔｖｂｉｋ．ｅｓ在調(diào)用舊金山ＧｏＢｉ服務(wù)公開接口后返回的查詢結(jié)果：搜索地址為“Ｏ’ＦａｒｒｅｌｌＳｔａｔＤｉｖｉｓａｄｅｒｏＳｔ，左側(cè)結(jié)果框內(nèi)顯示了實(shí)時(shí)容量信息，當(dāng)前自行車存量數(shù)為0，空自行上，該公開接口的返回信息還包括該站點(diǎn)的經(jīng)緯度信息、站點(diǎn)建設(shè)時(shí)間
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U491.225

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本文編號：2711200