可達性（Accessibility）分析人們是否容易到達工作單位、服務機構和基礎設施，通過公交到達特定地點所要花費的時間和費用等。可達性受出行時間、出行費用，以及目的地的區(qū)位和服務設施等因素的影響。

同時，它還與人們對服務和設施的了解程度、是否情愿選擇某種出行方式、服務商和機構有關。可達性的規(guī)劃十分重要，它需要最大限度地保證那些需要使用公共交通的人們能較方便地到達工作單位，以及方便購物和看病等。

可達性的計算，和網絡成本的計算、等時線等功能直接相關。TransCAD不僅提供了道路網絡的機動車和慢行等時線繪制功能，也提供了公交系統(tǒng)的等時線繪制功能。如果對算法感興趣，可以查看Caliper給FHWA的咨詢報告“Transportations Planner’sWeb-Based Accessibility Toolkit”。

所有基于網頁的方法是基于TransCAD桌面版的方法，這已經被報道認為是非常有價值的出行可達性計算方法。

除了等時線繪制功能，TransCAD能夠計算的可達性指標主要有如下三種：

（1）累積機會度量（Cumulative Opportunity Measures）：定量計算出行的潛在機會。

（2）連續(xù)指標度量（Continuous measures）：在一定時間、距離和成本約束下到達期望的目的地能力

（3）城市形態(tài)度量（Urban Form measures）：基于可獲得工作和服務的居住區(qū)域吸引力。

TransCAD 提供度量上述這些類型的可達性指標。

1 路網等時線繪制

等時線出發(fā)點可以是在節(jié)點層，點層或您在地圖上選擇的位置上的選擇集。阻抗可以是距離，出行時間或網絡中的任何其他字段。因此，它們可以用于小汽車駕駛時間，卡車旅行，自行車或步行。

在創(chuàng)建和使用合適的等時線時應格外小心。例如，在計算步行網絡帶時，高速公路和鐵路路段應從網絡中排除。創(chuàng)建等時線很有用，例如，用于查找沿一定時間內可以覆蓋的網絡中的一個或多個起點的距離，或者查找一個或多個起點的一定距離內的地點數量。

TransCAD將等時線創(chuàng)建為臨時面層地理文件，并在網絡帶上創(chuàng)建顏色主題，以便于查看。您還可以選擇保存圖層以供以后使用。

創(chuàng)建等時線時，可以指定要從網絡帶中排除的區(qū)域圖層。例如，如果您不希望這些網絡帶延伸到湖泊中或延伸到海岸線之外，則可以將水域圖層指定為排除區(qū)域。

創(chuàng)建等時線時，可以使用覆蓋圖來估算網絡帶的人口統(tǒng)計信息和其他屬性。此外，您可以計算每個網絡帶內圖層中要素的數量。例如，如果您在站點周圍構建網絡帶，則可以使用地標層來計算每個網絡帶中的中餐館，地鐵站，酒店和學校的數量。您還可以選擇人口統(tǒng)計是針對各個單獨的帶還是累積分析，如下所示：

如果您有多個起點，則可以選擇環(huán)是合并還是分開。例如：

默認情況下，軟件最多可以創(chuàng)建40個帶，最大帶的距離為500英里或240分鐘。創(chuàng)建后，可以將其保存到文件中以備后用或在其他地圖中使用。還可以使用生成的地圖和人口統(tǒng)計信息創(chuàng)建格式化的報告。

可以通過選擇Edit-Prefer-ences并在Routing選項卡上進行更改來更改最小和最大帶的大小以及最大帶的數目。下面是創(chuàng)建路網等時線的界面，點擊設置按鈕后，可以實現(xiàn)的各種功能選項，具體操作在這里就不展開了。

創(chuàng)建網絡帶時，可以選擇使用線層和多個最短路徑矩陣的結果作為輸入，而不是使用線層和TransCAD網絡.NET文件。多個最短路徑矩陣應包含與線地理文件中的節(jié)點相對應的矩陣ID。您將以與網絡帶工具箱相同的方式選擇出發(fā)節(jié)點和到達節(jié)點。

2 公交等時線繪制

公交等時線是一般的GIS軟件沒有包含的功能，它顯示了給定時間內從一個和多個地方出發(fā)可以到達的地方。出發(fā)的節(jié)點可以在公交Skim矩陣中預先算好，或者在公交網絡的Skim運算過程中設置。如果成本為時間度量，則可以創(chuàng)建等時線。創(chuàng)建等時線十分有用，例如在一定時間內，一個或多個出發(fā)點可以到達的地方，或者在一定距離內可以找到的各種地方（如公共服務設施）。

和路網等時線的區(qū)別是，公交出行的時間組成要復雜得多。通常使用的字段為Total Time，表示了到站接駁時間Access time，離站接駁時間egress time，車內時間in-vehicle time，換乘步行時間transfer walk time，初始等待時間initial wait time和換乘等待時間transfer wait time的加總。當然，出發(fā)和到達兩個方向可以根據設置選擇，其他關于一些人口崗位疊加分析的功能，和路網等時線是一樣的。

3 計算累積機會（Cumulative Opportunity）

這類方法的共同特征是：關心出行的定量潛在機會和方便性，而不是預測實際出行行為。累積機會是可達性的一種基本方法。這個方法計算了在一定成本內（時間或距離）能夠獲得的機會數目。

TransCAD提供了兩種累積機會度量方法：

（1）可達指標方法：網絡中達到最近機會的成本。

（2）門檻方法：在一定的時間、距離和成本約束下可以到達的機會。

3.1 可達指標（Access Measure）

可達指標決定了多少人能到達目的地。例如，您想知道65歲以上的人在您的區(qū)域內從家出發(fā)1/4英里步行能夠用到公交服務的比例。計算可達指標的輸入：

（1）Point Layer，點圖層或路網節(jié)點圖層，例如車站，作為當前工作圖層。

（2）Service Zones，面圖層表示服務提供的區(qū)域（通常是等時線圖層），例如5、10和15分鐘步行時間。

（3）Population Zones，包含人口統(tǒng)計數據的面圖層（例如TAZ）。

（4）Population Field面圖層中的目標人口字段，例如65歲以上的人口。

分析結果是所有65歲以上的人口，以及一定比例可以得到服務的目標人口。

3.2網絡指標（Network Measure）

網絡指標分析了在一定門檻值的時間、距離或成本條件下誰能到達目的地。例如，您可以分析什么地方的人如果沒有車，通過公交車在半個小時內無法達到最近的醫(yī)院。網絡指標分析方法需要交通分區(qū)層面的人口數據，交通分區(qū)間的出行成本OD矩陣，以及一個門檻成本值。這個方法識別了哪些交通分區(qū)在門檻值以內，可以接受目的地服務的特定人群。要計算網絡方法，需要：

（1）交通分區(qū)面圖層用于創(chuàng)建矩陣，分區(qū)可以是一個選擇集合。

（2）交通分區(qū)面圖層包含要到達目的地服務的人口數字段。

（3）OD對skim矩陣，行列索引的值和交通小區(qū)的ID一致。

（4）出行成本的門檻值。

結果可以表示為一個顏色專題地圖，顯示十分位數網絡帶，作為可達性等時線，并顯示一個表格值，都基于被每個目的地服務。

該計算方法僅考慮該地接觸到人口的數量情況，而沒有反應本地的服務設施數量（雖然這兩者通常應該匹配）。因此，這并不能反應人們實際能享受的服務便捷程度，因為，可達性好的地方，服務不一定多，不一定夠。 因此，此指標評價的是不同區(qū)域可服務人口的多少，可直接表現(xiàn)的該區(qū)的商業(yè)價值、市場大小，可以用來評估地價或規(guī)劃開發(fā)強度。

4 計算連續(xù)指標（Continuous Measures）

連續(xù)指標方法計算了交通分區(qū)的吸引度，基于他們到具有工作和服務的終點小區(qū)的可達性。累積機會方法聚集最近的需求目的地，連續(xù)指標方法處理了潛在范圍的目的地。除了出行成本以及設施和服務的特征，連續(xù)指標方法使用了阻抗函數來反映增加成本對出行的影響。

例如，一個距離2km的崗位比距離200m的崗位沒有吸引力。有各種可用的阻抗函數，但在可達性分析中一般采用指數函數。其他例如倒數指數函數等一般用于熵模型，gamma函數有時候被推薦用于美國規(guī)劃實踐中。

阻抗函數的參數是正數，定義了出行中人們使用特點交通方式的成本（時間或距離）影響。受到年齡、性別、收入、車輛擁有以及其他因素的影響，有些出行有的人會更長更遠。您可以使用默認參數或者您自己有的參數。

漢森/引力指標方法有很多可選的公式，包括單個O點或D點定義以及權重的考慮。相對的漢森方法指數范圍為0-1。

累計機會并未反映地區(qū)服務數量的多少，本指標則可考慮（需要注意的是，可考慮并不代表應該將服務設施服務的人口數及居住地可達的服務設施數同等程度考慮）。

該指標采用的算法是基于Hansen提出的算法，總體上就是利用出發(fā)或到達點的人口或服務設施規(guī)模指標、考慮起終點的距離（采用阻抗函數—通常為負指數形式）、以重力模型的形式測算出一個Gravity指標。該指標則可反映研究范圍內所有點的可達性情況。

需要注意的是，使用該工具需要事先建立網絡，并且單方式漢森指標需要以道路層或道路節(jié)點層為當前層，而多方式漢森指標需要以小區(qū)層。

4.1單模式漢森/引力指標（Hansen/GravityMeasure）

單模式漢森方法是TransCAD最為靈活的基于引力模型的可達性工具。它使用一個OD點圖層，能夠使用既有網絡或者skim矩陣計算可達性。TransCAD可以計算每個O點或D點的漢森/引力指標，并可以考慮需求和供給的權重。當計算基于O點時，會自動輸出一個機會指數。阻抗函數參數也可以用于引力模型。如果用戶界面的Proportional框被選中，表示計算相對的漢森指標。

計算單模式漢森/引力指標需要：

（1） 可以產生路徑的線圖層。

（2） 對應的節(jié)點圖層，或者兩個點圖層代表起點和終點。

（3）一個需求字段表明每個起點的需求。

（4） 一個供給字段表明每個終點的供給。

（5） 阻抗參數，基于各種出行可接受的長度（時間或距離）。

（6） 如果不是基于網絡，而是從起點到終點的Skim成本矩陣。在矩陣沒有打開時，程序會自動打開Routing/Logistics Cost Matrix對話框來創(chuàng)建矩陣。

計算設置中，Method可以選擇以“基于出發(fā)點”或“基于到達點”，或者兩者的組合Weighted，基本原理如上所述，就是將人口或崗位作為重力模型中的P或A，算出一個Gravity，值得注意的是，當選用Weighted方法時，只能選人口或崗位中之一作為重力模型中的輸入，未被輸入模型的即成為Weight by（圖中勾選欄目），意思是算出Gravity后再根據Weight by 指標進行加權。

計算結果可以選擇顯示：

（1） 一個十分位數專題圖，每個類型所占交通分區(qū)的個數為10%。

（2） 一個密度柵格。

（3）可達性等時線，從地圖中復制作為新的圖層。

4.2多模式漢森/引力指標（Hansen/GravityMeasure）

TransCAD能夠計算基于起點的每個交通方式的相對漢森指標。相對漢森指標可以計算所有交通方式。

計算多模式漢森指標需要：

（1）用于創(chuàng)建矩陣的面層區(qū)域數據（交通分區(qū)），起點小區(qū)可以在一個集合中。

（2）服務字段給出每個分區(qū)的可獲得服務。

（3）權重字段，用于計算分區(qū)間需求的權重調整。

（4）每個時段每個交通方式門到門的Skim矩陣。

（5）用于計算相對漢森指標的OD矩陣。

（6）阻抗參數，既有各種出行可接受的成本（通常為距離或時間）。

可以有多種交通模式，并且是門到門的，例如小汽車、步行+公交、步行+地鐵。需要有每個交通方式的Skim矩陣，包含起訖點的出行成本。如果有多個時段的話，Skim矩陣也需要按時段給出。您可以強調差的可達性，作為一種反的測度方法。也可以計算簡單的效用和Logsum指標，可理解為起點小區(qū)到目的地服務的期望最大效用。

可以選擇顯示：

（1） 一個十分位數顏色專題圖，每個分類占10%。

（2） 可達性等時線，作為新的圖層復制到新的地圖。

（3） 三維專題圖和等時線。

對于多方式漢森指標，若不用OD，就是單模式的批量版；由于一種方式的可達性并不能反映整體可達性，如果想獲得多種方式的加權可達性，則需要加入每種方式的OD加權即可。

5 計算城市形態(tài)（Urban Form）

描述決定可達性建成環(huán)境的特征，幫助評估城市形態(tài)。描述城市形態(tài)與可達性水平的關系需要對城市環(huán)境有一種評估方法。例如步行導向的設計、高水平公共交通以及目的地機會（服務和工作）這些特征，對交通方式選擇的影響比較大。TransCAD有幾個工具對這些因素進行描述分析。

5.1 熵指標（Entropy Measure）

熵指標對不同土地利用的定量分析十分有用。它表示了研究區(qū)域土地利用分布的平均度。熵指標用于定量分析土地利用的平衡性。值為0-1之間，表面研究區(qū)域一平方英尺土地利用分布均勻程度。

要計算熵指標，需要有如下數據：

（1）分區(qū)面圖層。

（2）土地利用面圖層。

（3）土地利用類型字段。

可以選擇顯示：

（1）優(yōu)化分段的專題圖 。

（2）三維專題圖。

5.2連通性指標（Connectivity Measure）

街道連通性可以作為城市設計的指標。網格化的路網相比很多死胡同以及長的路段來說，能夠減少連通距離，被認為是比較好的。TransCAD提供了各種連通性計算方法：

（1）非直線系數：路徑距離和直線距離之比。

（2）路段-節(jié)點比例：一個連通性指標，路段數/節(jié)點數，完美的數目是2.5。Ewing （1996）定義1.4對網絡規(guī)劃是合適的。

（3）伽馬指數：網絡中的路段數和節(jié)點之間可以產生最大的路段數 之比。值為0-1之間，例如0.54表示54%的網絡連通度。

（4）阿爾法指數：實際的回路數和最大回路數之比。值為0-1之間，值越大表示連通度越好。值小于0或大于1也是可能的（如果網絡不是一個真實的回路）。

（5）節(jié)點連接率：交叉口數/（交叉口數+死胡同），值為0-1之間，值》= 0.7 時可能因為只有少量的 死胡同。

計算連通指標，需要如下數據：

（1）一個線圖層。

（2）一個選項網絡。

（3） 一個選項分區(qū)面圖層。

5.3帶權重的交叉口密度指標（Weighted IntersectionDensity Measure）

街道網絡具有較好連通性的鄰里特征表示能夠更方便地到達目的地。這會影響方式選擇，并且會增加步行交通。交叉口的權重影響因素主要有連接的路段數以及路段類型。例如，4條道路連接的節(jié)點一般來說更能吸引步行，3叉口或者要主要道路的連接的地方會影響人們的步行喜好，死胡同、斷頭路則直接妨礙步行。

TransCAD中帶權重的交叉口密度指標可處理不同的交叉口類型（連通路段數及路段類型）。如果選擇了分區(qū)，交叉口密度按照分區(qū)單元來統(tǒng)計分析。

要計算帶權重的交叉口密度指標，需要的數據如下：

（1） 一個線圖層。

（2）一個交通網絡并包含可選的路段類型字段。

（3）一個選項分區(qū)面圖層。

可以選擇顯示節(jié)點的十分位專題圖。

5.4可步行指標（Walkability Measure）

可步行是一個集計的指標，綜合了連通性、熵和居住密度。著眼于這些分區(qū)具有比較好的局部可達性。城市形態(tài)指數是相關聯(lián)的。高居住密度區(qū)域往往更加混合以及具有連通性。這些變量的相關程度和它們內在的可步行城市環(huán)境協(xié)調有關。然后，這可以通過相關變量或空間多重共線性建立模型參數估計問題。為了避免這個問題，可步行指標使用整合的多變量環(huán)境來計算。

TransCAD可步行指標采用三個變量（連通性、熵和居住密度）的正態(tài)分布（z-score），并組合為一個指數。用地混合程度的z-score 權重為6以體現(xiàn)這個變量的重要性。其他城市形態(tài)的變量，如坡道，輔道和自行車道等也經常會被使用。

交叉口密度：良好的連通性是連接目的地的沒有障礙（繁忙的快速路等）的路段數目的函數。連通性計算為前面基于權重的交叉口密度，計算的值按按每公里的數目來獨立可步行性。

熵：和前面計算熵的辦法相同，除了需要一個居住用地類型來計算密度。

居住密度：凈的居住密度作為分區(qū)的規(guī)模。一般使用人口普查分區(qū)，并將家庭數分攤到用地塊上。

要計算可步行指標，需要的數據有：

（1）一個分區(qū)面圖層。

（2）分區(qū)包含家庭數目的一個字段。

（3） 一個土地利用面圖層。

（4）土地利用圖層包含一個用地類型的字段。

（5） 一個居住用地類型用來計算密度。

（6）一個線圖層。

（7） 一個交通網絡包含了路段類型的字段。

6 結語

本文介紹了TransCAD的路網、公交網絡等時線繪制功能，以及自帶的可達性計算模塊，您可以根據分析的需要選擇使用。需要說明的是，區(qū)別于其他一些同類交通規(guī)劃軟件的等時線僅僅是畫類似緩沖區(qū)的圓圈，TransCAD的等時線是完全基于網絡帶的時間計算實現(xiàn)的。

特別是公交網絡的等時線，由于各類時間組成較為復雜，依賴于路徑模型計算，也并非一般的GIS軟件能夠實現(xiàn)。TransCAD for Web網頁版還可以為規(guī)劃師提供在線的可達性分析。當然，如果有其他自定義的可達性模型需要開發(fā)，例如倫敦的公共交通可達性模型，基于效用理論的可達性模型等等，您可以使用TransCAD的二次開發(fā)功能得以實現(xiàn)。

來源：TransCAD和TransModeler交通軟件

編輯：jq