一种考虑交通出行碳排放的县域城镇生活圈划分方法与流程

本发明属于城乡规划与交通规划
技术领域：
，尤其涉及一种考虑交通出行碳排放的县域城镇生活圈划分方法。
背景技术：
：城镇化飞速发展时期，县域城镇职住分离，交通拥堵，环境污染，发展不均衡等一系列问题日益凸显，建设更加人性化、便捷化和绿色化的交通意义重大。现阶段，在我国的城乡发展研究领域，“生活圈”的概念呈现泛化趋势，大都单纯以时间距离定义生活圈、以空间距离定义生活圈或是以功能定义生活圈。此外，减缓全球气候变化也是全人类的共同议题，从绿色交通角度分析人民的生产生活，针对性地进行碳排放的治理与碳减排的规划至关重要。传统的交通规划是以需求为导向的，但是碳排放状况未知，本发明提出了一种考虑交通出行碳排放的县域城镇生活圈划分方法，综合考虑碳排放与居民态度进行生活圈的划分，该方法既能从人类共同体的视角评判县域城镇现有的生产生活状况，也能为优化城镇结构提供量化支持和决策依据，还可以引导城乡基础设施配置，对优化城镇结构，提高居民生活水平，促进区域协同发展有重要意义。技术实现要素：发明目的：针对以上问题，本发明提出一种考虑交通出行碳排放的生活圈划分方法，能够将研究区域划分成反映不同交通出行碳排放水平的三类生活圈。技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种考虑交通出行碳排放的生活圈划分方法，包括如下步骤：(1)收集数据：收集研究区域的居民交通出行数据，可通过居民出行问卷的形式收集获取，数据具体包括居民某天的全天出行记录，对于每一次出行都应收集出发时间、到达时间、交通方式、出发地点、到达地点的数据；收集每种交通方式的碳排放系数，该系数的具体意义为单位出行距离的二氧化碳排放量；此外，还要收集居民对使用公交车出行的最大可接受出行时间；(2)计算交通出行碳排放：根据居民出行数据计算每次出行的出行距离，根据每次出行使用的交通方式，用该交通方式的碳排放系数和该次出行距离的乘积计算表示该次出行的交通碳排放量，诸如可以加将出行时间分为11个时间区间，计算每个时间区间的平均单次出行碳排放；(3)划分生活圈的时间界限：考虑交通出行碳排放的生活圈划分为3级，具体命名为低碳圈、中碳圈和高碳圈，平均单次出行碳排放低于0.625kg的时间区间都属于低碳圈，取上述符合条件的所有时间区间的上限值作为低碳圈的出行上限，也即中碳圈的出行下限；针对中碳圈和高碳圈的时间分界限，分别考虑公交车的最大可接受出行时间t1和平均单次出行碳排放发生突变的时间点t2，取t1和t2中的最小值作为中碳圈的出行时间上限，也即高碳圈的出行下限；(4)划分生活圈的地理空间界限：设置自行车骑行平均速度，用自行车骑行速度与低碳圈出行时间上限值相乘表示低碳圈的出行距离上限；设置公交车的出行平均速度，中碳圈的出行距离上限用公交车的出行速度与中碳圈时间上限值相乘结果表示，高碳圈的出行距离上限定为研究区域的边界，在地图上展示为沿交通网络扩散的距离，此外，计算各行政区的人口重心作为生活圈的中心。优选的，步骤(2)中，计算不同时间区间内的单次出行平均碳排放时间在45分钟内每5分钟为一个时间区间，每个区间含上限不含下限，例如(0,5]，表示出行时间大于0分钟且小于等于5分钟，45分钟以上的只需再划分2个区间，一个为(45,70]，另一个为大于70分钟且小于等于实际出行时间的最大值。最后一共划分11个时间区间，计算每个区间内所有出行碳排放的平均值。优选的，步骤(3)中，公交车的最大可接受出行时间t1取对应采样数据的75％分位值。优选的，步骤(3)中，平均单次出行碳排放发生突变的时间点t2为：相邻区间的平均单次出行碳排放水平第一次相差0.6kg及以上时，两个区间的分界时间点。优选的，步骤(4)中，用人口重心模型来计算各行政区的人口重心，假设研究区域由n个基本单元组成，该基本单元人口总数为pi，用x表示经度，y表示纬度，则基本单元i的地理中心为(xi，yi)，研究区域的人口重心计算公式如下：有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：(1)与其他生活圈划分方法相比，本方法考虑了交通出行碳排放因素，并结合居民的对公交车出行最大可接受时间的态度，对今后控制碳排放的规划与政策制定提供了指导意义；(2)碳排放系数已有较多学者研究过，有大量可供选择和参考的文献，便于不同地区根据自己区域的机动车使用情况灵活选用最贴近真实情况的碳排放系数；(3)本方法涉及原始数据通过居民出行问卷即可获得，具体为发放问卷的形式收集，每次出行的起终点经纬度在地图网站均可查询到，数据获取相对容易，计算便捷，提升了本方法的可行性；(4)本方法适用于县域城镇，在现今城镇化不断加快的情况下，具有较高的实践与应用意义。附图说明图1为本发明的方法流程示意图；图2位本发明的案例地单次出行平均碳排放随时间变化图；图3为本发明的案例地的生活圈划分结果示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实例对浙江省长兴县的现状生活圈进行划分。如图1所示，一种考虑交通出行碳排放的生活圈划分方法，相对于现有的生活圈划分方法而言，本发明是站在城市规划与交通规划的结合点，综合考虑交通出行碳排放和居民对公交车出行的最大可接受时间进行的圈层划分。此外，还结合人口重心模型定位每个行政区生活圈的中心。进一步地，具体包括以下步骤：1、收集数据实例通过纸质问卷发放，收集了浙江省长兴县的居民出行特征数据和居民对使用公交车出行的最大可接受出行时间数据；收集每种交通方式的碳排放系数，参考相关研究，该系数选取如下表1所示；表1交通方式对应碳排系数表2、计算交通出行碳排放(1)根据居民出行数据计算每次出行的出行距离实例中，每次出行的起终点出行距离通过以下计算式进行估算：dab＝(|xa-xb|+|ya-yb|)×3.14÷180×6400其中，a表示起点，b表示终点，dab表示起终点之间的距离，单位为千米，xa表示起点a的经度，ya表示起点a的纬度，xb表示终点b的经度，yb表示终点b的纬度。(2)根据每次出行使用的交通方式，用该交通方式的碳排放系数和该次出行距离的乘积计算表示该次出行的交通碳排放量。(3)对出行时间进行分类，计算每个时间区间的平均单次出行碳排放。在45分钟内每5分钟为一个时间区间，每个区间含上限不含下限，例如(0,5]，45分钟以上的只需再划分两个区间即可，结合长兴县的数据分为为(45,70]和(70,120]，计算每个区间内所有出行碳排放的平均值，结果保留两位小数，计算结果如表2所示。表2各时间区间单次出行平均碳排放时间区间(单位：min)单次出行平均碳排放(单位：kg)(0,5]0.27(5,10]0.42(10,15]0.63(15,20]0.78(20,25]0.90(25,30]1.33(30,35]1.88(35,40]1.87(40,45]2.47(45,70]2.41(70,120]2.81根据表2做出如图2所示的单次出行平均碳排放随时间区间变化的折线图，图中用虚线标出了单次出行平均碳排放为0.625kg的线。由图2可知，出行时间在20分钟以内时，单次出行平均碳排放的增长比较缓慢，出行时间在20分钟以上时，单次出行平均碳排放量随出行时间的变长在快速增加。由表2和图2均可知，时间区间(0,5]和(5,10]对应的单次出行平均碳排放都是小于0.5kg的，因此对于长兴县来说，出行时间在10分钟及以内是低碳的。3、划分生活圈的时间界限考虑交通出行碳排放的生活圈划分为3级，具体命名为低碳圈、中碳圈和高碳圈。(1)平均单次出行碳排放低于0.625kg的时间区间都属于低碳圈，确定长兴的低碳圈时间上限为10分钟；(2)针对中碳圈和高碳圈的时间分界限，分别考虑公交车的最大可接受出行时间t1和平均单次出行碳排放发生突变的时间点t2，取t1和t2中的最小值作为中碳圈的出行时间上限，最大可接受出行时间取对应采样数据的75％分位值，平均单次出行碳排放发生突变的时间点t2为：相邻区间的平均单次出行碳排放水平第一次相差0.6kg及以上时，两个区间的分界时间点。由长兴县的采样数据得到，居民对公交车出行的最大可接受时间t1为45分钟，由表2可知，40分钟以内各相邻区间平均单次出行碳排放相差都在0.6kg以内，但是对于(35,40]和(40,45]的平均单次出行碳排放相差刚好0.6kg，因此对于长兴县，平均单次出行碳排放发生突变的时间点t2为40分钟，小于居民对公交车出行的最大可接受时间t1为45分钟，因此对于长兴县，中碳圈的出行时间上限为40分钟。5、划分生活圈的地理空间界限用自行车骑行速度与圈层出行时间上限相乘表示低碳圈的出行距离上限，中碳圈的出行距离上限用公交车的出行速度与对应圈层时间上限相乘结果表示，高碳圈的出行距离上限定为研究区域的边界，在地图上展示为沿交通网络扩散的距离，此外，计算各行政区的人口重心作为生活圈的中心。(1)取自行车的骑行速度为12km/h，公交车的骑行速度为20km/h，分别推算的各圈层的地理空间上限如下：低碳圈：中碳圈：高碳圈的地理空间上限是长兴县的县域边界。(2)确定生活圈的中心对研究区域分别确定各个行政区的人口重心，将其作为各区行政区生活圈的中心。假设研究区域由n个基本单元组成，该基本单元人口总数为pi，用x表示经度，y表示纬度，则基本单元i的地理中心为(xi，yi)，研究区域的人口重心计算公式如下：实例中，因为收集到了长兴县的人口栅格数据，长兴县域边界数据，生活圈的中心定位借用arcgis软件操作完成，用软件自带的“空间统计工具”-“度量地理分布”-“平均中心”进行人口重心的计和定位。最后，用长兴县的各级道路数据简历交通网络，在已经定位人口重心的基础上，按照第5步计算得到的各圈层地理空间上限，进行各圈层的出图展示，结果如图3所示，各行政区人口重心用黑色三角形表示，低碳圈用浅灰色面积表示，分布在人口重心三角形的周围；中碳圈用深灰色面积表示，分布在低碳圈的外围；高碳圈即县域边界内的其余白色面积。当前第1页1 2 3