（交通运输规划与管理专业论文）城市路外公共停车设施选址研究.pdf

中文摘要 随着城市机动车保有量的迅速增加，车辆停放的供需矛盾十分突出，已经成 为城市交通管理的核心问题之一。公共停车设施是配建停车设施的补充，也是人 们从事多种公共活动的产物。许多大城市普遍存在着停车设旖规划滞后、投资不 足、停车用地控制不力等问题，特别是由于停车设施选址与建设不当而造成交通 拥挤、投资亏损、环境恶化的现象比较突出。因此对城市公共停车设施选址进行 研究具有重要的理论和应用价值。 本文首先对停车特征进行研究，利用机动车出行调查的数据，采用数据挖掘 技术提取停车需求的特征；然后在分析总结停车需求预测方法的基础上，提出了 基于数据挖掘技术的机动车o d 停车需求预测方法，并建立了相应的数学模型。 停车设施选址是一个复杂的问题，本文主要针对多需求与多相邻设施问同时 存在分配的问题，考虑了待建设旆的停车吸引量。本文运用系统工程分析方法对 影响公共停车设施选址的因素进行了详细的分析，结合有关设施选址理论，建立 了基于广义综合费用最小的停车设施选址模型；并运用启发式蚂蚁优化算法对模 型进行了求解，在求解过程中为了充分分配停车需求对算法信息素范围进行了限 定。实例演算表明所建立的模型及求解办法可行，并可运用于大规模的网络计算。 论文最后对选址规划评价进行了研究，提出了评价内容和评价指标，讨论了 有待进一步研究的问题。 关键词：城市交通规划公共停车设施选址数据挖掘蚂蚁算法 a b s t r a c t w i t ht h ef a s ti n c r e a s eo ft h er e c o v e r a b l ea m o u n to fu r b a nm o t o rv e h i c l e ，t h e i m b a l a n c eb e t w e e ns u p p l ya n dd e m a n dt h a tt h ev e h i c l ep a r k si s v e r yc o n s p i c u o u s ， h a v ea l r e a d yb e c o m eo n eo ft h ek e yq u e s t i o n so f c i t yt r a f f i cm a n a g e m e n t t h ep u b l i c p a r k i n gf a c i l i t yi ss u p p l e m e n to ff a c i l i t yt oc o n s t r u c t ；i ti sa l s ot h er e s u l to fp e o p l e e n g a g e d i nm a n yk i n d so f p u b l i ca c t i v i t i e s i nm o s tc i t i e s ，t h et r a f f i ci sc o n g e s t e d ，t h e i n v e s t m e n ti s b a d ，t h ee n v i r o n m e n t i s d e t e r i o r a t i v e ，e s p e c i a l l y b e c a u s eo ft h e i m p r o p e rl o c a t i o n s ，t h ew r o n gb u i l d ，t h eb e h i n d h a n do fp a r k i n gf a c i l i t yp l a n n i n g ，t h e p o w e r l e s so fc o n t r o lp a r k i n gs o i l t h u s ，t h er e s e a r c ho nt h ep u b l i cp a r k i n gf a c i l i t y l o c a t i o nh a s i m p o r t a n tt h e o r ym e a n i n g a n dr e a l i s t i c m e a n i n g i nt h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n t h i s p a p e r h a sc a r d e do nr e s e a r c ht ot h ec h a r a c t e r i s t i co fp a r k i n ga t f i r s t ， a d o p t i n gd a t am i n i n gt e c h n o l o g y d i s t i l lt h ec h a r a c t e r i s t i co f p a r k i n gd e m a n du t i l i z i n g t h eo r i g i n d e s t i n a t i o nd a t ao fm o t o r v e h i c l e s e c o n d l y , o nt h eb a s i so f t h em e t h o d s o f p a r k i n g d e m a n d p r e d i c ta r ea n a l y z e d ，t h i sp a p e rp u tf o r w o r dt h em o t o r v e h i c l eo d p a r k i n gd e m a n dp r e d i c t i n gm o d e l b a s e do nd a t am i n i n g t h e p a r k i n gf a c i l i t y l o c a t i o n p r o b l e mi sc o m p l i c a t e d ，t h i sp a p e rs t u d y t h e d i s t r i b u t i o nq u e s t i o n so fm u l t i d e m a n d sa n dm u l t i l o c a t i o n s ，t a k i n gi n t oa c c o u n tt h e a t t r a c t i n ga m o u n to ff a c i l i t i e s t h ei n f l u e n c i n gf a c t o ro ft h ep u b l i cp a r k i n gf a c i l i t i e s l o c a t i o nh a sc a r r i e do nd e t a i l e da n a l y s i su s i n gt h ea n a l y t i c a lm e t h o do ft h es y s t e m e n g i n e e r i n g , t h em o d e l o fl o c a t i o nb a s eo nt h em i n i m i z es y n t h e t i c a lg e n e r a l i z e dc o s t i sc o n s t r u c t e dw i t ht h ee x i s t e n tl o c a t i o n t h e o r y t h i sp a p e ru s et h e a n to p t i m i z e a l g o r i t h mt os o l v et h em o d e l ，a n dl i m i tt h eb o u n do fp h e r o m o n ef o rt h es a k eo ft h e d e m a n dc a nb e s a t i s f y i n gd i s t r i b u t e di nt h es o l v i n gp r o c e s s i ts h o w s t h em o d e l st h a t a r es e tu pa n dt h em e t h o do fs o l v i n gt ob ef e a s i b l et e s t i f y i n gb ye x a m p l e ，a n dc a n a p p l y t ot h e c o m p l i c a t e d n e t w o r kt oc a l c u l a t e l a s t l y , t h i sp a p e rs t u d i e st h ee v a l u a t i o no fl o c a t i o np l a n n i n g ，a n do f f e r s t h e c o n t e n ta n d t a r g e t so fe v a l u a t i o n ，d i s c u s s e s t h eq u e s t i o nr e m a i n i n gt os t u d yf u r t h e r k e yw o r d s ：c i t y t r a f f i cp l a n n i n gp u b l i cp a r k i n gf a c i l i t i e s l o c a t i o n d a t am i n i n ga n t s y s t e ma l g o r i t h m i i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名： 埏市 1 日期：汐晦月上锢 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囤。 ( 请在以上相应方框内打“”) 日期：班，月髟日 日期：) 岍年f 月如日 第一章绪论 随着我国城市化进程加快和人民生活水平提高，小汽车进入家庭后，我国城 市机动车进入高速增长阶段。机动车数量的不断增长导致停车需求与设施供给矛 盾越来越突出。解决停车难问题已经成为大中城市交通管理的工作重点之一。城 市环境和交通容量的协调优化要求人们慎重对待机动车增长所引起的连锁反应， 其中车辆的停放是一个十分突出的问题，目前已经成为城市交通中的核心问题之 一。随着车辆的急剧增加，停车设施建设的相对落后等问题使得停车问题开始出 现并逐渐成为城市交通问题中的重点和难点，引起了各方面的关注。停车难是城 市交通的“行车难，停车难，乘车难”等三个主要难题之，这主要表现的停车 设施的供需不平衡，停车需求增长过快，停车设施建设落后，设施布局不合理等 方面。 1 1 选题背景 停车问题是城市发展到一定阶段的产物。在车辆不太多的年代，车辆基本上 可以随到随停，不受道路交通和道路容量的限制，因此没有停车问题；但随着城 市的发展，机动车的增多，道路通行能力相对道路交通量已显得不足，随意路边 停车开始影响道路交通并日趋严重。建筑物配建停车泊位的出现为缓和停车产生 了一定的效果，但配建车位只能为一定的车辆服务，在城市土地价格日益升温的 状况下，商家或服务部门不可能提供足够多的车位来满足需要，进而出现了公共 停车设施或专营停车场，以满足公共车辆停车需求。 目前世界上许多大城市普遍存在着停车设施规划滞后、投资不足、停车用地 控制不力等问题，由于停车设施选址与建设不当而造成交通拥挤、投资亏损、环 境恶化的现象屡见不鲜。停车设施规划与设计主要是科学地协调静态交通组织、 停车者步行距离、停车存取便利性、生态环境影响、土地利用等多个因素之间的 关系，因此对其进行研究是十分必要的。 建设部颁布的城市停车场规划导则中，将停车场分为配建停车场、公共 停车场、路内停车场所三种方式。根据国外的经验和我国停车研究的成果，在停 车位总需求中，由配建停车位解决的应占8 0 以上，公共停车位约占1 0 1 5 左右， 路边停车位占5 1 0 左右( 市中心区应采取停车需求管理措施，路内停车规模应 控制在3 以下) 。 目前我国大部分城市停车供应不足，根据统计分析得出每注册一辆机动车， 则需要增加1 卜1 5 个停车泊位。北京市市政管理委员会2 0 0 1 年的统计，2 0 0 1 年北京市共有机动车总量1 5 0 多万辆，而共有停车泊位仅为6 5 万个，机动车与停 车位比例为2 3 ：1 。2 0 0 3 年6 月进行的岳阳市综合交通规划调查显示，截至2 0 0 3 年6 月底，岳阳市区机动车总量为2 8 1 5 0 辆，而停车泊位总量为5 1 7 0 个，其中公 共停车场有1 7 处，泊位数有1 1 6 0 个，路内停车泊位共有1 6 0 个，其余为建筑物 配建停车位。哈尔滨、广州、上海、杭州等国内许多城市都存在不同程度的停车 供应不足的问题。停车位不足，大量车辆只能违章停车或者占据公共场所的资源， 严重侵犯了他人的利益。 虽然大部分城市的停车供应不足，但是路外公共停车设施的利用率并不高。 北京：根据北京市2 0 0 1 年l o 月停车调查显示，西单地区停车特征调查发现，同 一时间停车空间的利用极不均衡。路边停车设施和路外地上停车场的停放率远远 高于地下停车场【l l 。上海：1 9 9 9 年市中心区1 4 个公共停车场的抽样调查结果显示， 泊位利用率最高为4 0 ，最低为1 0 ，平均2 0 2 1 。杭州：中心区泊位供需不平 衡，同时对路边停车的设置无明确的科学标准，导致路边停车的设置有较大的随 意性，对动态交通造成干扰；同时，社会公共停车设施严重匮乏，虽然在已有的 城市规划中对本地区的社会公共停车场进行了布局，但无一实施，现在实际意义 上并没有一处社会停放设施，只是在人民大会堂的空地和东坡大世界设置了对外 开放的泊位，泊位数1 1 9 个，仅占2 5 ，数量是明显偏低的。加强社会公共停车 设施的建设也是解决本地区停车问题的必由之路【3 】a 岳阳：共有路外公共停车设 旆1 7 处，停车泊位1 1 6 0 个，但是整体泊位利用率较低1 4 j 。造成这种状况的主要原 因之一是停车设施的布局不合理，这给车辆停放等造成了困难，所以造成了设施 的闲置。另外根据许多城市如广州、哈尔滨等城市的停车规划显示，路外公共停 车设施的总体利用率偏低。 造成上述公共停车设施利用率偏低的原因有收费制度不合理、管理政策、停 车方便性、布局不合理、选址不当等。在目前城市房地产开发热的今天，城市的 土地利用强度大，尤其在城市中心区，土地成本高，公共停车需求量大，但是公 共停车设施等的机会成本大，所以对停车设施的选址尤为重要。同时新停车设旋 建设对周围的交通等将造成很大的影响，所以必须进行停车吸引的分析与研究， 同时协调好与周围交通的关系。因此本文的研究有具有重要的现实意义。 2 1 2 停车研究现状 1 2 1 国外研究现状 发达国家从5 0 年代开始深入研究城市停车问题，如美国在1 9 5 6 年针对停车 特性与城市规模的关系进行了研究，根据近7 0 个城市的调查结果总结出城市停 车指南( p a r k i n gg u i d e f o rc i t i e s ) 。5 0 年代末6 0 年代初进行了c b d 停车的研究， 并于1 9 6 5 年出版了城市中心停车( p a r k i n g i nt h ec i t yc e n t e r ) 。1 9 7 1 年出版的 停车指导原则( p a r k i n gp r i n c i p l e ，s p e c i a lr e p o r t # 1 2 5 ) 总结了1 t 1 个城市的 停车研究结果，其停车指标以城市人口为依据，特性指标有停车供应、设施使用、 出行目的、停车集聚、持续时间、步行距离及周转率等。1 9 8 4 年m o n i c as u r b e r 和d o n a l dc s h o u p 认为当政府采取取消单独驾车者的停车津贴政策时，对驾车者 行为、车流和城市经济将可能产生重大的影响 5 1 。1 9 9 9 年，d o n a l dc s h o u p 研究 得出：配建停车泊位的最低标准提高了停车泊位的供应量，同时降低了停车价格， 而不是停车成本；市场价格对分配停车泊位资源的指导比停车配建指标这一政策 更位有效1 6 。1 9 9 8 年，r i c h a r d v o i 血在综合考虑劳工市场规模、机动车使用和公司 ( 或个人) 的机动车停放成本与效用的基础上，建立了停车平衡模型，定量分析 了停车定价、土地使用和交通政策对停车设施使用和停车者行为的冲击| 7 j 。 美国交通工程师协会( i t e ) 1 9 8 5 、1 9 8 7 年两次出版了停车产生率( p a r k i n g g e n e r a t i o n ) 报告，在第二版中，共收集了1 4 5 0 种各种类型用地样本的独立停车 调查数据，包括6 4 种用地，对每类用地都给出了停车需求的范围、回归公式和曲 线图【8 】。该报告的数据从1 9 9 9 年开始进行更新，在2 0 0 1 年公布了新的修订参数。 1 9 9 3 年，美国的城市土地委员会和国家停车协会( t h en a t i o n a lp a r k i n g a s s o c i a t i o n ) 认为影响某一地区的停车需求因素可分为三类：1 、基本需求影响因素：土地类型 ( 建筑物类型) 、居民的社会经济特征；2 、约束因素：出行率、交通呵达性、停 车设施便利性、停放成本、停车选择模式、当地政策和法规；3 、时间序列因素： 高峰时刻停放率、周期性因素、非周期性因素。 在公共停车设旌方面有研究以停车便利性为惟一目标的单目标规划模型和将 停车服务与社会成本等方面因素综合考虑，分为多个目标与多个约束条件( 如： 步行距离、营运成本、停车设旌服务范围等) 的多目标规划模型。另外美国、日 本、欧洲、新加坡等国家在停车换乘、停车政策、停车管理、需求预测、停车特 性等方面也都进行了诸多的研究。 1 2 2 国内研究现状 国内对停车问题的研究始于2 0 世纪8 0 年代。武汉城建学院等开始了对停车 调查的研究，并对停车设施的分类、规划布局理论和停车场( 库) 标准进行了初 步的研究；同济大学进行了上海市停车调查，研究了中心区占路停车现状分析及 对策建议；北京工业大学等研究了停车设施的性质问题。 从1 9 9 0 年后，随着中国改革开放的进一步深入，许多城市机动车保有量迅速 增长，停车问题开始突现，有的城市甚至出现了停车状况的恶化，停车问题的研 究开始向纵深方向发展。研究的内容主要包括停车需求预测、公共停车设施规划 与管理、停车政策、停车管理模式等方面。国家科技部门下达了大城市停车场 系统规划技术研究的“九五”科技攻关课题，结合此课题，同济大学进行了建 筑物配建停车场设置研究，南京交通规划所进行了城市中心区停车设施供应与路 网平衡关系研究。在这一期间，广州、上海、北京等大城市都进行了停车设施专 项规划。 在台湾、香港等地也有诸多对停车问题的研究。香港运输署1 9 9 5 年出版的停 车需求研究中介绍了香港所进行的停车调查，该调查分为三大部分：一是现状 停车调查，目的是收集现状停车设施供应情况，并为2 0 0 1 年一2 0 0 6 年停车供应预 测提供基础数据；二是停车特征调查，目的是建立不同用地性质与停车产生吸引 之间的关系和停车需求模型。三是车辆拥有者偏好调查，目的是通过询问，了解 寻找车位时间、停车付费、乘坐公共交通的等候时间或步行时间等。台湾于1 9 9 1 年7 月颁布“停车场法”，1 9 9 3 年行政院公布“改善停车问题方案”，并颁布“政 府兴建公共停车场投资计划”、“台北市建筑物增设室内公共停车空间鼓励要点”、 台北市公有收费停车场管理办法”等。台湾萧再安、吴东凌等以台北市为例，提 出了公共路外停车场兴建的三阶段评选模式。 在理论研究方面，安实进行了我国城市静态交通管理的研究，文中从静态交 通管理机构、公共停车设施建设投资模式、停车费率确定方法、停车诱导管理系 统实施、路边停车管理等方面研究了中国城市静态交通管理机制【”。杨中良对城 市中心区路边停车的规划与管理进行了研究，该文结合广州停车管理研究和哈尔 滨停车规划与管理研究，主要对路边停车场的合理规模、设置位置、设置交通量 依据和管理对策进行了研究，提出了综合广义费用最小的路边停车最优控制规模 的理论分析模型【1 0 】。关宏志、刘兰辉等进行了大城市商业区的停车行为研究，文 中以北京西单地区为研究对象，在调查、分析的基础上研究了机动车的停车行为， 4 建立了以调节地上、地下停车场需求政策为目的的停车场选择模型，并对停车场 选择费用的阈值进行了探讨【i , 1 1 1 。杨中良、裴玉龙f 1 2 l ，陈峻、王炜、晏克非f 1 3 】， 结合一些城市的实例进行了停车需求预测的研究。吴涛、晏克非，进行了停车需 求管理的机理研究，文中结合经济学原理，对停车需求进行了分析，并探讨了需 求管理政策在交通需求管理中的地位和作用【1 4 】。 专门针对公共停车设施选址方面的研究有，陈峻等根据不同城市或区域的土 地使用限制条件分别提出了约束型和无约束型两种选址模型，并分别设计了线性 规划与遗传算法相结合的计算方法，并对规划方案进行了多指标评价方法的研 究 1 5 a e ”1 。凌镭等采用迭代寻优选址法进行了停车场规划的多点区域分配，设计 了往复调整、下降迭代相结合的算法1 1 ”。 1 3 本文研究的主要内容 目前在停车设施选址方面的研究不多，主要在停车政策、停车行为、停车收费 及停车诱导等方面。在研究中，建立的停车设施选址模型主要分为约束型模型和 无约束模型，其中无约束模型假设在平面上任何点都可以建造设施，而且每个设 施的容量无限，该模型过于追求数学优化，只适用于新建城区；约束型模型主要 的缺点是假设每一停车需求都由单一的设施提供服务，这样虽然简化了计算但与 现实状况不符。因此本文提出了多设施对应多需求的约束型停车设施选址问题。 本文以建立路外公共停车设施选址模型，提出求解算法为重点，结合停车特 征和停车需求预测的研究，运用系统工程理论综合分析，并将研究成果运用到岳 阳市城市中心区交通规划课题的停车设施规划部分，同时对研究成果的正确性进 行检验。 主要研究内容如下： 进行停车特征的研究，分析车辆的停放特点和时空分布，了解出行者目的， 以进行合理的停车需求预测。 研究停车需求影响因素，进行停车需求预测方法的研究，并分析各种方法 的优缺点，提出本文的停车需求预测思路。 研究对公共停车设施选址产生影响的因素，结合已有的选址理论和方法， 根据停车设施的特点，进行设施选址方法研究。 建立停车选址模型，并进行优化算法求解。 对选址方案进行综合评价，以检验规划结果。 1 4 技术路线 根据路外停车设施选址优化过程及内在关系，结合上述研究内容采用如图1 - 1 所示的技术路线。 停车现状分析1 0 停车需求预测停车行为、特征分析 l l 确定停车需求量 ：车选址影响因素分析 1 ：凸t 老二出 l 堋：、上l 士 设施选址理论分析 建立选址模型 j 算法求解 选址方案确定 算例 选址规划方案评价 ； 一l 一 i结论 1 j 图1 - i 研究技术路线图 6 第二章基于数据挖掘的停车特征研究 掌握研究区域的停车特征是进行停车需求预测、停车设施规划等的重要前提。 停车特征必须通过调查来分析。一般进行停车规划时都进行专项停车调查，包括 车辆停放特性、停车设施状况、停车供需、停车需求时空分布等，有关停车调查 的方法可参考有关文献 1 9 2 0 2 1 等，本文不再详述。在城市交通规划中，交 通调查是取得交通资料的主要来源，交通调查需要大量的人力、物力，调查费用 所占规划总费用比例很大，但在实际调查中，有许多重复的调查存在。车辆的停 与行是一个相互转换的关系，对停车特征的调查需要掌握车辆停放的时空分布、 停车时长、泊位周转率等，调查的工作量巨大。根据在实践过程中遇到的问题， 本文在进行综合分析数据的基础上，提出了通过机动车o d 调查的数据进行停车 特征分析的方法，目的是减少一定的停车调查，从而节省了调查费用，提高数据 的可利用性。 2 1 停车特征相关术语与定义 对停车问题的研究，必须充分了解车辆停放的具体情况和特征，下面对一些 指标及概念进行适当的描述。 1 、停车目的：是指车主( 驾驶员、骑车人员) 在出行中停放车辆后的活动目 的。 2 、停放时间：指车辆在停车设施实际停放时间，它是衡量停车设施交通负荷 与周转效率的基本指标之一，其分布与停放目的、停放点使用等因素相关。 3 、累积停车数：指典型停放点和区域内在一定时间( 时段) 实际停放车数量。 4 、延停车数：指一定时间间隔，调查点或区域内累积停放次数。 5 、停车设施容量：指给定区域或停车设施有效面积上可用于停放车辆的最大 泊位数。 6 、停车需求：指给定停车区域内特定时闻间隔的停放吸引量。 7 、停车供应：指一定的停车区域内按规范提供的有效车位数。 8 、停车密度：时停车负荷的基本度量单位，一是指停放吸引量大小随时间变 化的程度，一般高峰时段停车密度最高；一是指针对空间分布，表示不同 吸引点停车吸引量的大小程度。 9 、停放周转率：指单位停车泊位在某一问隔时段内的停放车辆次数，位实际 停放累积次数与车位容量之比。 1 0 、停放车指数( 停放饱和度、占有率) ：指某时段内实际停车数量或停放吸 引量与停车设施容量之比，它反映停车设施的拥挤程度。 1 1 、步行距离：指从停放车处到出行目的地的实际步行距离，可反映停车设施 布局的合理程度，也是规划的重要控制因素之一。它是停车者停车选择的 主要考虑因素。 2 2 机动车o d 与停车特征提取 对于配建停车设施其主要服务于相对固定的停车对象，停车目的相对较为单 一，停车特征具有很大的相似性。但对于公共停车设施，由于其服务对象多样， 各停车者的停车目的、停车时间等各不相同。进行公共停车设施规划、设计的时 候都要充分考虑这些因素。影响公共停车设旌选址规划的主要的停车特征包括停 车时间分布、停车空间分布、停放周转率、泊位需求量等，这些停车特征一般通 过调查分析获得。由于笔者在实践中遇到停车调查数据不足，城市用地现状等资 料不全，无法直接分析得到所需要的停车特征数据，但拥有研究区域详细的机动 车o d 数据，根据车辆驶与停的关系，运用数据挖掘技术得到基本的停车特征。 在许多的城市综合交通规划中，一般都需要进行城市机动车o d 的调查，以 此来分析机动车的出行起讫点和出行路径，是进行道路网规划的基础。在机动车 调查中通常包括如下内容：车辆类型、车辆所属性质、当日出行总数、各次出行 的起讫点、途径路径以及出发到达时间、每次出行目的等。下表2 - 1 为常用的机 动车o d ( 起讫点) 调查表格。 表2 - 1机动车起讫点调查表 车辆所属性 专业部门( ) 、企业( ) 、机关事业( ) 、个体( )车牌号： 质( 请打) 车辆类别 大客车( 1 6小客车( 1 6 摩托车 大货车中货车 小货车 特种车其它 座以上)座以下) ( 5 t )( 2 - 5 0( 2 t ) 核定载客实际载客核定吨位实载情况货物种类 人人吨吨 出行出行发车到车发车地点( 最到达地点( 最 序号目的时刻时刻近交叉口)近交叉口) 途径路径 时分时分 时分时分 出行目的编号：1 上班；2 业务；3 餐饮：4 文化娱乐：6 购物；7 其他； 由于以上的调查主要是针对机动车的动态变化情况来设计的，如果用来进行 停车特性的分析，必须进行适当的数据转换。机动车的行与停是一种相互转换的 关系，= 者必具其一，根据这种特点，我们可以通过车辆上次出行结束时间与本 8 次出行开始时间计算得到本次停车的时间，上次出行目的即为本次停车的目的。 通过数据库转换可以得到如下例表2 - 2 ： 表2 - 2机动车调查数据转换表 车辆牌号车辆类型 车辆所属性质目停车总次数 停车次序停车目的停车开始时刻停车时长( 分钟) 2 3 基于数据挖掘的停车特征提取 本节通过引入数据挖掘的知识，通过寻找机动车o d 数据中各项数据之间的 关联规则，来得出停车的特性，以此减少了停车调查的工作量，并提高了数据的 精确性。关联规则的挖掘不同于简单的统计分析，更注重各个子项之闻的关联性。 2 3 1 关联规则提取技术 ( 1 ) 关联规则简介 关联规则的概念是r a g r a w a l 2 2 】在1 9 9 3 年提出的。确切地说，关联规则通过 量化的数字描述事件甲的出现对事件乙的出现有多大影响。一条关联规则是如下 形式的蕴涵式x y ，其中x ，y i 且x n y = 中，； f 1 ，f ：， 为一组属性的 可能取值，称为数据项集( i t e m s e t s ) ，规则x y 在交易集合d 中成立，z 表示 为规则的先决条件，】，为规则的结果。一般用如下两个参数来描述一条关联规则 的属性： ( 1 ) 置信度( c o n f i d e n c e ) 一如果d 中包含z 的事务有c 也同时包含y ，则 c 为关联规则x y 的置信度。简单地说，置信度就是指在出现了数据项集x 的 事务中，数据项集y 也同时出现的概率有多大。鼹信度是对关联规则的准确度的 衡量，通常用下式表示问题： c o n f i d e n c e ( x ：争，) = p ( y x ) = l 丁：x u y 互d ，t e 讲i f 丁：盖t ，t e d l ( 2 ) 支持度( s u p p o r t ) 一设d 中有s 的事务同时包含数据项集x 和y ，则 称s 为关联规则x y 的支持度。支持度是对关联规则重要性的度量。支持度 9 说明了这条规则在所有事务中有多大的代表性，显然支持度越大，关联规则越重 要，通常用下式表示： s u p p o r t 皤 y ) = p ( x o r ) = i t ：x u y t ，t e d i ，i d 在大量的数据中可以发现很多关联规则。事实上，人们一般只对满足一定支 持度和置信度的关联规则感兴趣。因为为了发现有意义的规则，需要给定两个阈 值：最小支持度( m i n s u p p ) 和最小置信度( m i n c o n f ) ，一般称满足一定要求的( 如 较大的支持度和置信度) 的规则为强关联规则( s t r o n gr u l e s ) 。 关联规则的挖掘可以分为两个子问题： ( 1 ) 寻找支持度超过用户给定的最小支持度的所有数据项集。这样的数据项 集称为频繁数据项集( f r e q u e n ti t e m s e t ) ，简称频繁集或大项集。 ( 2 ) 应用频繁集产生强关联规则：根据定义这些规则必须满足最小支持度和 最小置信度。 ( 2 ) 基于a p r i o r i 算法的挖掘 a p r i o r i 算法是一种宽度优先算法，该算法通过对数据库d 的多趟扫描来发 现所有的频繁项目集，在每一趟扫描中只考虑具有同一长度k ( 即项目集中所含 项目个数) 的所有k 一项目集。在第一趟扫描中，a p r i o r i 算法计算d 中所有单个 项目的支持度，生成长度为1 的频繁项目集厶。在后续的每一趟扫描中，使用前 一趟生成的频繁项目集工。生成候选项目集c 。，即合并有k 一1 个公共项的两个t 频繁项目( 表示为l 。+ l 。) ，然后扫描数据库d ，计算c 。中各候选项目集的支持 度，最后确定哪些候选项f l 集真正成为该趟扫描的频繁项目集t + l o 重复上述过 程直到没有新的频繁集生成。 2 3 2 停车特征的数据模型 ( 1 ) 数据库结构设计 主要是为了分析各种车辆的停车属性，已知构成因素之间相互的关系，所以 必须把大量的数据记录进行转换，以使得我们可以运用数据挖掘的方法得到所需 要的知识。从表2 2 中可以得到停车的各种描述属性如车辆类型等。 下面对车辆的停车属性进行每一属性维的刻度分析： 车辆类型可以分为： 大客车、小客车、大货车、中货车、小货车、特种车、 其他，； 车辆所属性质分为： 机关事业、企业、专业部门、个体 ； 日停车总次数出于指每一辆车的停车次数，粒度数是不确定的，根据调查的 数据进行具体设定，如 1 、2 、n ； 1 0 停车目的可分为： 上班、业务、餐饮、文化娱乐、购物、其他) ： 停车开始时刻需要对其进行离散化，将时刻值转化成时间区间，以便进行查 询分析与数据挖掘分析，可设为： 7 ：0 0 8 ：3 0 、8 ：3 0 9 ：3 0 、9 ：3 0 1 0 ：3 0 、1 0 ：3 0 1 2 ：0 0 、 1 2 ：0 0 1 4 ：0 0 、1 4 ：0 0 1 6 ：0 0 、1 6 ：0 0 1 9 o o 等，可以根据研究需要进行细化或者适宜 的划分。 停车时长与上述类似，进行区间化，如： 3 0 、6 0 、1 2 0 、1 8 0 、2 4 0 、 2 4 0 ， 单位为分钟。 ( 2 ) 停车特征的关联规则提取算法实现 上述的停车属性数据结构是一个多层多维的数据结构，在前述提到的a p r i o r i 算法只适用于在单维的数据模型上进行挖掘，不适合多层多维，需要对算法进行 适当的改进才可以进行挖掘。 将数据模型中的每一个维看成一个谓词，这样就可以挖掘多维关联规则。在 多维关联规则挖掘中，搜索谓词集。k 一谓词集是包含k 个合取谓词的集合，如车 辆属性、停车目的是2 一谓词集，类似于项集使用的记号，使用工。表示频繁k 一谓 词集的集合。 2 3 3 基本停车特征提取 进行数据转换后，机动车的0 d 数据表转化为了研究停车特征的表。通过计算 机数据统计分析处理，可以直接得到停车数量的时间分布和空间分布，以及停车 目的的构成状况等。 本文利用2 0 0 3 年8 月岳阳市机动车o d 调查的数据作为研究对象。本次调查 共收回有效机动车o d 表为5 1 5 6 份，根据该市车管所提供的数据，截止2 0 0 3 年6 月岳阳市机动车总量为2 8 1 5 0 辆，抽样调查率为1 8 3 。对机动车0 d 调查进行停 车特征提取，部分数据如下。 ( 1 ) 停车时间分布：机动车0 d 调查数据时间是从早上7 ：0 0 开始，至晚上 1 9 ：o o 。本文也以此时间段进行停车特征分析。图2 1 为日停车时间分布图。 图2 - 1 停车时间分布图 ( 2 ) 停车空间分布：岳阳市在进行交通规划时划分了5 0 个交通调查小区， 在数据处理阶段合并成5 个大区( 具体划分见文献 4 ) ，根据停车特点，在此以 交通大区来进行研究。根据图2 - 1 ，选取上午9 点至1 1 点时段，图2 2 为高峰时 段停车空间分布图。 图2 - 2 高峰时段分区域停车量分布图 ( 3 ) 停车目的构成：停车目的可分为上班、业务、餐饮、文化娱乐、购物、 其他等。全调查时段的车辆停车目的构成如图2 - 3 所示。 图2 - 3 停车目的构成比例图 2 3 4 基于关联规则的停车特征提取 通过对数据库进行统计分析，可以得到基本的单维的停车特征数据，对于各 属性之间的关联关系无法准确描述。利用数据挖掘的方法对调查数据进行关联规 则的提取，描述各属性问的关联特征，使用的是最小支持度和最小置信度，找出 数据库了项间相互支持的程度。该方法优于采用数据平均得到的结果，提取强关 联规则可以舍弃部分异类数据，从而得到群体中共性特征。 关于最小支持度和最小置信度的取值没有统1 的标准，停车问题构成比较复 1 2 杂，为了研究整体可以设置一个比较小的支持度，本文取m i n s u p p = 1 0 ，所有比 1 0 大的特征将被挖掘出来，最小置信度不宜过小，否则关联将无意义，取 m i n c o n f = 5 0 。在岳阳市调查数据挖掘中，可以得到许多有价值的规则，限于篇 幅部分挖掘结果见表2 - 3 ： 表2 3 数据挖掘结果 序 支持置信 关联规则 号度度 14 1 8 8 车辆类型( 小汽车) 日停车总次数4 次以上 车辆类型( 小汽车) u 停车目的( 上班) j 停车开始时刻( 8 3 0 至 22 0 7 1 9 3 0 之间) 31 8 5 5 停车目的( 上班) = 停车时长( 2 小时以上) 车辆所属性质( 机关事业) u 车辆类型( 小汽车) j 停车目的( 公 42 2 9 0 务) 52 0 4 6 车辆所属性质( 个体) u 车辆类型( 小汽车) 停车目的( 业务) 表2 3 中的每一行代表一条关联规则，比如第三行意思为停车目的为上班的停 车行为中，有5 5 的停车肘长在2 小时以上，在所有的停车记录中同时包含停车 目的为上班和停车时长在2 小时以上的比例为1 8 。根据挖掘可以得到小汽车的 日停车次数较其他车辆多，一般都在4 次以上：有2 0 的停车目的为上班的小汽 车，停车时刻都在8 ：3 0 至9 ：3 0 之间；业务停车主要集中在上午1 0 ：0 0 至1 1 ：3 0 ， 下午3 ：0 0 至5 ：0 0 ；高峰时段的停车主要是由上班、业务、其他目的为主等。 通过数据挖掘可以分析出各种停车目的下的停车时长、各种车辆的日停车次 数以及各种车辆的日停车高峰期，全面分析车辆的停放特性，依次来进行停车需 求预测以及停车设施的规划。利用机动车o d 调查数据还可以得出车辆的分时段 的停车分布，这也提高了停车设施规划的精确度。从本次调查中我们无法得到车 辆停放的模式，这也是不足的地方，因为机动车调查没有涉及到车辆停放的停车 设施类型，但这可以作为借鉴，在今后进行机动车调查时可以在调查表格上增加 车辆停放地点及停车模式。 通过数据挖掘岳阳市机动车停放特征如下： 有8 8 小汽车的日停车次数基本大f4 次以上，其中机关事业单位的车辆主 要以业务停车为主，私人车辆以上班、休闲等为主；以上班为目的的停车主要在 上班期间内，有5 5 停车时长超过2 个小时；白天有两个停车高峰期，最高峰出 现在交通高峰后半小时即上午9 ：3 0 到1 0 ：0 0 左右，次高峰出现在下午1 6 ：0 0 左右； 城市中心区域吸引停车量最大，其高峰期间停车总量占整个城市停车量的6 0 以 上，由此可见中心区的功能比较集中，这点可为规划决策者提供一定的知识，以 进行合理的城市布局规划以便减轻中心区的交通压力；中心区小汽车区内出行比 例较高，停车目的构成多样，而其他区域相对集中。 2 4 本章小结 通过对机动车o d 调查数据的分析、提取，可得到一些基本的停车特征，引 入数据挖掘的概念后，运用关联规则提取，可得到大量的停车数据，节省大量的 停车调查的费用，并大大提高了交通调查的数据可利用性，使得停车设施规划与 城市综合交通规划得到了紧密的结合。通过挖掘出的停车属性，可以分类进行停 车需求预测，比简单的统计汇总的方法精确度要高，而且可以得到停车的分布。 该研究在岳阳市停车设施规划中的实际应用，得到了良好的效果。本节介绍了获 取停车特征数据的一种新思路，可以应用于进行了城市机动车o d 调查，但缺少 完整停车设施资料情况下的停车设施规划，有重要的实际应用价值。 1 4 第三章停车需求预测 停车需求预测是城市停车设施规划的重要内容，是确定停车场的规模、布局 和制定停车管理制度的前提工作，停车需求预测的准确与否不仅影响到规划部门 制定相应的停车政策，而且也对停车设旅的选址与建设有着决定性的作用。一般 来说，在进行停车预测之前都需要对某一城市或区域进行停车现状调查，分析具 体的停车特征，然后采取适当的预测方法来得到停车需求数据。 停车需求的概念是指各种目的驾车者在各种停放设施中停放车辆的要求。按 照车辆的停车属性，可将停车需求分为两类：一是基本停车需求，由车辆保有量 引起的需求，主要满足车辆的夜间停放；二是社会停车需求，主要是由于社会、 经济活动等产生的各种出行所形成。两类需求产生的机理不同，需要运用不同的 分析方法。由于本文主要研究公共停车设施选址优化，所以主要对社会公共停车 需求进行分析。 3 1 停车需求影响因素分析 交通的产生是工作、文化、旅游、经济等各方面的派生产物，是为了满足人 们出行而出现的。停车作为交通的动与静两个最基本的组成部分之一，也与上述 提到各种社会因素密切相关。 3 1 1 土地开发利用强度 城市土地利用是人们对土地使用方式及使用状况的总称，一方面受土地自然 因素的影响，另一方面与社会、经济、文化等各方面密切相关，是影响停车产生 的重要因素。对城市土地利用难以运用定量的手段或某一具体的指标来进行分析 衡量，只能通过一些间接的指标从不同的侧面来进行描述，如生产力发展水平、 城市人口状况、人们生活水平、产业布局等。本文从以下几个方面来分析土地利 用与停车需求的关系。 ( 1 ) 社会经济发展水平。个城市的社会经济发展水平决定了人们对交通工 具、设施的需求程度以及交通出行频繁程度，出行增加引起交通量增加， 从而会产生更多的停车量。停车问题在每个大城市都成为了难题，这与中 国目前经济迅速发展直接相关。 ( 2 ) 人口及其变动情况。城市规模主要根据人口数量来进行划分的，人口的增 多势必会带来交通工具的增多，进而停车量也会相应的增加。根据美国联 邦公路局对美国6 7 个城市所做的调查表明：人口超百万的城市的停车需 求量是5 0 一1 0 0 万人口城市的1 8 倍，是2 5 5 0 万人口城市的2 2 倍，是 1 0 - - - 2 5 万人口城市的5 8 倍。 ( 3 ) 生活水平。人们的生活水平提高，购买力增加，小汽车进入家庭后，各种 社会出行也相应增