• 京津冀区域货流预测与分析


    之前在弄区域货流分析的项目。早先在实验室,大家一起研究了京津冀地区的货流情况,也在网上整理了一些资料。货流分析一直是对于区域经济研究意义重大,特别是在区域空间相互作用关系、区际联系的研究中,区域货流分析非常重要。但是国内的区际数据目前还不够完善,虽然也可以通过省际的铁路货流数据来得到大概的区域货流数据,但一来这些数据空间尺度大,无法落到市级单位上,二来铁路数据仍然只是一个侧面,不能反映其它例如公路和航空的数据,所以不能完全替代区际货流数据。数据的不完善导致了分析结果的可靠性降低,单纯的分析方法倒不是很复杂,很多国外的软件例如transcad都可以实现,但就是由于数据的原因其在国内的适用性不是很高,而我们做的项目就是要在数据限制的情况下得出更为准确的结果,主要是用投入产出的方法来得到近似的数据。

    下面把相关内容贴在这里,这部分内容不是我一个人弄得,主要是之前在实验室大家的集体成果:

     当前,随着我国经济的快速发展,城市所在的区域作为经济活动的主要聚集地,需要吸引能源、矿产、机械以及各种资源来为经济的发展提供资源支持。区域资源禀赋的差异决定了一个区域内不可能拥有区域经济发展的各种资源。因此需要从周边区域输入本区域缺乏的资源,并将富裕的资源和商品输出出去。这就需要利用各种交通模式来实现各种资源和货物的快速流通和周转,以满足经济快速发展所需。

        京津冀地区尤其如此,京津冀地区的交通规划和城市规划需要结合本区域实际情况,准确的把握本区域对外货物流通情况,从而制定科学合理的交通规划方案,实施有效的交通基础设施建设,为区域间资源的流通提供必备的基本条件。其制定规划的准则在于准确的把握区域内以及对外的交通流量,做到既要满足区域经济发展对资源流转的需求,同时不能造成交通基础设施的空闲浪费。然而,现阶段我国交通规划中并没有有效的方法和模型实现对流量,尤其是区域间货物流量的计算和预测。虽然国外已经有相对成熟的模型和软件,但其大都需要基于大量、准确的交通监测数据,显然目前来说并不适合我国使用。因此,迫切需要结合中国实情,开发一种无需大量一手交通监测数据就可以进行区域货物流量计算和预测的软件系统。

        研究转变思路,从区域投入产出表入手,利用投入产出表中各工业行业之间的货物联系,通过统计年鉴、交通年鉴等国家发布的二手数据,计算出大区域内不同次区域之间的货物输入与输出。最后结合全数分派法将货物运输流量分配到道路网络上,并以GIS可视化方式显示。本研究结合天津、北京和唐山相关数据,利用“区域货物运输流量预测模型”得出京津唐地区区域货物流量OD表,并对所得货物流量数据进行分析,为京津冀交通规划项目提供了定量化的决策支持。

    目前,国内规划方面的学者和研究机构已经开始关注交通运输预测和大区域之间物流预测这方面的研究,并且已经有少量相关的软件和模型推出,如“Transtar”就是由东南大学以王炜教授为主的交通工作者开发而成的,其主要适用于城市交通网络系统的交通需求管理、城市总体交通系统规划、城市道路网络系统道路及公路工程项目可行性研究、道路工程项目后评估等业务需求。

        但是,不难看出,目前国内交通运输模型和系统大都是照搬国外的经验和模型,并没有根据中国实际情况来开发适合中国本土的交通流量预测模型,究其原因,主要存在以下问题:

        (1)数据可获得性问题。相比国外,中国有关交通流量的数据要较国外少,由于我国交通运输还处于发展阶段,并没有足够的人力物力去定点监测交通流量数据。并且现有的一些交通运输相关数据,如高速路口的车辆监测数据以及铁路部门货物运输数据还很难获得。这样国内的交通运输流量分析预测模型就没有数据来源,当然也就很难进行交通货物流量的预测了。

        (2)主要关注对象问题。国内目前主要的交通运输预测模型大都是由专门研究交通运输的学者和机构来开发的,其大都主要关注小区域的交通流量,如一个城市内各道路的交通运输流量,这些一般是城市管理者比较关注的问题。很少从区域之间的货物流通的角度关注其所带来的交通运输流量对交通道路规划的影响。而这正好是交通规划和城市规划部门所感兴趣、却也很头疼的事情。

        (3)缺少货物输出和输入区域信息。当前的国内模型和软件并不能获得货物的“O—D”信息,即交通货物流量的流出区域和流入区域。而交通规划和城市规划往往需要了解一个地区与周围地区的OD流信息,从而制定不同的交通发展规划。因此,国内模型在这个方面还比较欠缺。 

     研究利用投入产出模型和城市基本社会经济数据,构建区域货物运输模型,并基于这个模型开发区域货物运输预测与安全评估系统。

    本研究模型在数据有限的情况下,使用容易获取的二手数据(即社会经济统计数据)来详细估算区域中的货物流通状况。它将一个区域投入产出模型(Regional Input-Output Model,IO模型)与一个空间交互作用模型集成,开发出了一个多经济部门的空间投入产出的模型框架。在这个框架中,从投入产出模型产生的不同经济部门之间的货物交通首先被分为区域内和区域间两种。然后,区域内的货物交通在空间上被分解为次区域,例如交通分析区(TAZs)的货物流动,而区域间的货物流动从区域的进出口货物数据得到。最后,使用单边约束的重力模型来测算详细的物流矩阵。这种获得区域间道路货物流量的方法简单实用,无需进行昂贵的货物起始-终点(O-D)调查,可以为交通规划和城市规划部门提供较科学的决策支持。

    如下图所示,货物流通模型中区域货物数据搜集和处理被分为四个部分:(1)货物数据处理,包含了区域内和区域间的货物数据处理;(2)货物数据处理的工具包;(3)货物流通的网络模型。

     (模型部分省略)

    (数据表格部分省略) 

    通过结果分析可以得到

        (1)京—津电子商品供需关系。从上图中可以看到,天津到北京的通信设备、计算机等电子设备制造业货物流量最大。这是由于北京市的中关村是我国北方乃至全国的电子产品销售基地,其拥有巨大的电子商品需求,而天津市电子商品生产的主要基地,同时以韩国和日本为主的国外进口电子产品也主要经天津港到北京。这充分反映了北京和天津在电子产品货物上的供需关系。

        (2)津—唐金属产品供需关系。可以看出,唐山到天津的金属制品业的货物流量也十分巨大,这是因为唐山作为国内主要的钢铁生产基地,其金属产品有很大一部分流向了制造业基地——天津。

    (3)京—津煤炭产品供需关系。可以看出,由北京运往天津的煤炭量也十分巨大。经过我们分析,虽然北京并不产煤,但是北京西北省市地区的煤炭要到达天津需要由北京中转,这也可以算做是北京和天津的货物流量。

    本研究以区域投入产出表为基础,通过统计年鉴、交通年鉴等国家发布的数据,计算出京津冀大区域内不同次区域之间的货物输入与输出以及与其他大区域的货物流量。最后结合全数分派法将货物运输流量分配到道路网络上,并以GIS可视化方式显示。因为可以计算出规划区域的对外交通流量,从而为交通规划提供科学有效的数据支持,增强交通规划决策的科学性。

    本案例的不足之处在于虽然计算了京津唐三个地区货物运输的OD流,并没有实现京津唐地区货物运输流量交通网络分配。主要原因在于:一,当时还没有完成“就业——价值——货物量——车辆”的转换,因为这需要国家交通统计经验估算,暂且还缺乏这方面技术手段;二,当时缺乏京津冀区域交通网络图形数据。相信在后续的研究中进一步完善“区域货物运输预测模型”,实现并推广交通规划行业定量化预测和科学化分析。 

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