面向共享单车的电子围栏规划和环境效益评估方法研究.pdfVIP

摘要

近年来，共享单车系统凭借其灵活机动、绿色低耗、可持续发展等优点快速

发展，一定程度上缓解了诸如交通拥堵、环境污染和能源短缺等城市问题，有效

解决公共交通出行的“最后一公里”难题。但是随着用户使用量及单车投放量的

增加，系统显露出不少弊端，如无序停放车辆侵占公共道路资源、加剧交通拥堵

状况。同时，共享单车的节能减排特性也有待评估，分析其产生环境效益的影响

因素至关重要。为了可持续地规划、设计和管理共享单车系统，本文对电子围栏

规划选址问题及环境效益评估进行研究，具有积极意义。主要贡献如下：

（1）提出了一种基于区域互补覆盖的加速最大覆盖模型（MCMCC）的电子

围栏规划方法，该方法的主要目的是为不规则的城市区域规划共享单车的电子围

栏，自动确定电子围栏的容量和准确位置，提高用户需求覆盖率。首先利用动态

地块细分算法，根据空间停车需求分布将城市划分为小尺度区域。然后，以需求

覆盖最大化为目标建立数学模型，利用基于区域互补覆盖的加速最大覆盖模型来

定位电子围栏区域。最后，利用HDBSCAN算法对每个电子围栏区域的OD点

进行聚类，根据簇的质心和围栏容量，进一步确定电子围栏的准确位置。

（2）提出了一种基于POI类型语义分析的共享单车环境效益评估方法，该

方法的主要目的是分析共享单车环境效益变化与城市区域功能的关系。首先，将

共享单车出行轨迹数据映射到城市网格中，计算每个网格内的能源消耗、碳排放

量和氮氧化物排放量。然后，检索城市的POI数据并构建训练数据集，通过

Word2Vec模型提取POI类型的高维特征向量，再使用t-SNE降维技术将其映射

到二维语义空间，得到每个网格的POI配置图。其次，对建筑环境因素做多尺度

地理加权回归分析，得到与碳排放相关的影响因素，可帮助分析区域功能。最后，

依据POI配置图和回归结果，分析城市区域的功能，以及其对共享单车环境效益

变化的影响，并提出了提高环境效益的可行建议。

最后，利用深圳市共享单车出行数据对两种方法进行验证。实验结果证明，

本文提出的电子围栏选址规划模型MCMCC通过考虑空间区域的部分覆盖，相

比于传统的最大覆盖模型在覆盖率计算上更为精确，为电子围栏规划提供了可行

解。同时，环境效益评估方法揭示了POI类型隐含的语义关系，可有效识别出区

域的功能，帮助城市管理者分析共享单车出行产生的节能减排效果与区域功能的

关系，引导人们绿色出行，助力实现碳中和目标。

关键词：共享单车，电子围栏，最大覆盖模型，环境效益，Word2Vec

Abstract

Inrecentyears,thedocklessbike-sharingsystemhasdevelopedrapidlywithits

advantagesofflexibility,greenandlowconsumption,andsustainabledevelopment,

whichhasgreatlyalleviatedurbanproblemssuchastrafficcongestion,environmental

pollutionandenergyshortage,andeffectivelysolvedthelast-mileproblemattheend

oftravel.However,withtheincreaseofthenumberofusersandthetypesofbicycles

thesystemalsorevealedmanydisadvantages,suchasdisorderlyparkingencroaching

onpublicroadresources,aggravatingtrafficcongestion,etc.Atthesametime,its

environmentalbenefitsneedtobeassessedandanalyzed.Inordertoplan,designand

managethedocklessbike-sharingsystem