Porównanie wybranych metod analizy dostępności przestrzennej na przykładzie obiektów użyteczności publicznej w Toruniu

ROCZNIKI GEOMATYKI 2018 m TOM XVI m ZESZYT 3(82): 219–234

Porównanie wybranych metod analizy

dostêpnoœci przestrzennej na przyk³adzie

obiektów u¿ytecznoœci publicznej w Toruniu

Comparison of selected methods of spatial accessibility analysis

on the example of public amenities in Toruñ

Jan Burdziej

Uniwersytet Miko³aja Kopernika w Toruniu, Wydzia³ Nauk o Ziemi, Katedra Geomatyki i Kartografii

S³owa kluczowe: dostêpnoœæ przestrzenna, analizy sieciowe, izochrony, siatka heksagonalna

Keywords: spatial accessibility, network analysis, isochrones, hexagonal sampling grid

Wprowadzenie

Nelson (2008), autor Globalnej Mapy Dostêpnoœci stwierdzi³, ¿e dostêpnoœæ – rynków,

szkó³, szpitali czy wody – jest warunkiem spe³nienia prawie wszystkich potrzeb ekonomicz-nych. Co wiêcej, stwierdzi³ on, ¿e dostêpnoœæ jest istotna na wszystkich poziomach, od

rozwoju lokalnego do globalnego handlu. W ostatnich latach zauwa¿yæ mo¿na rosn¹ce zain-teresowanie zagadnieniami zwi¹zanymi z dostêpnoœci¹ przestrzenn¹. Badania koncentruj¹ siê na ocenie dostêpnoœci do takich us³ug jak: sieæ transportu publicznego (Zhu, Liu, 2004; Florczak, 2013), placówki opieki zdrowotnej (Lovett i in., 2002; Stêpniak, 2013), szko³y (Guzik, 2003b; Zhu, Liu, Yeow, 2006a), centra handlowe b¹dŸ tereny zielone (Chiesura, 2004; Oh, Jeong, 2007; Tyrväinen, Mäkinen, Schipperijn, 2007; Comber, Brunsdon, Green, 2008; Lee, Hong, 2013; Michniewicz-Ankiersztajn, 2014; Balfour, Allen, 2014). Analizie pod-lega przy tym czêsto korelacja poziomu dostêpnoœci z innymi zjawiskami spo³ecznymi i gospodarczymi (np. cenami nieruchomoœci, stanem zdrowia, poziomem jakoœci ¿ycia itp.). Opracowywane s¹ równie¿ nowe metody analizy oraz wizualizacji dostêpnoœci (Peng, 1997; Luo, Wang, 2003; Luo, Qi, 2009; Stêpniak, 2013; Delamater, 2013). Pojawia siê tak¿e wiele nowych serwisów i aplikacji internetowych pozwalaj¹cych zwyk³ym u¿ytkownikom analizowaæ przestrzeñ z punktu widzenia dostêpnoœci przestrzennej, w tym zw³aszcza do-stêpnoœci czasowej (Mapumental|mySociety, 2015; AccessAdvisr, 2017).

Dostêpnoœæ przestrzenn¹ okreœla siê obliczaj¹c koszt dotarcia do okreœlonej lokalizacji, którym mo¿e byæ: odleg³oœæ fizyczna, czas podró¿y, koszt finansowy itp. W artykule do-stêpnoœæ przestrzenn¹ analizowano pod k¹tem czasów dojazdu przy u¿yciu samochodu, uwzglêdniaj¹c istniej¹ce ograniczenia prêdkoœci, dlatego te¿ pojêcie dostêpnoœci czasowej i przestrzennej stosowane s¹ w artykule zamiennie.

Niniejsze badania maj¹ na celu ocenê wybranych metod analizy dostêpnoœci przestrzennej i ich wp³ywu na uzyskiwane wyniki czasów dojazdu. Szczegó³owemu porównaniu poddano metodê izochron (stref obs³ugi) oraz metodê pól odniesienia. Obie metody zastosowano do oceny dostêpnoœci wybranych obiektów u¿ytecznoœci publicznej w Toruniu. Celem tej ana-lizy by³a ocena ró¿nic w wynikach dostêpnoœci czasowej uzyskanych za pomoc¹ obu metod w kontekœcie przestrzennym.

Przegl¹d wybranych metod analizy dostêpnoœci przestrzennej

Jednym z najprostszych wskaŸników dostêpnoœci przestrzennej wybranych us³ug jest wskaŸnik liczebnoœci. Zak³ada on, ¿e dostêpnoœæ jest tym wiêksza, im wiêksza jest liczba obiektów w danej jednostce odniesienia (rys. 1). Najczêœciej jako pola odniesienia przyjmuje siê jednostki administracyjne, takie jak: gminy, powiaty, województwa lub kraje. Powodem popularnoœci tego rodzaju pól odniesienia jest w du¿ej mierze ³atwoœæ pozyskania danych statystycznych, które z regu³y s¹ gromadzone i agregowane w³aœnie w odniesieniu do jedno-stek podzia³u administracyjnego. Rzadziej stosuje siê geometryczne pola odniesienia (np. kwadraty lub szeœcioboki).

Rysunek 1. Liczba POI

w poszczególnych regionach

Niestety, z uwagi na du¿e zró¿nicowanie wielkoœci poszczególnych jednostek administra-cyjnych, okreœlenie samej liczby obiektów znajduj¹cych siê w danym polu nie pozwala na miarodajne porównania. Aby zminimalizowaæ wp³yw wielkoœci pola odniesienia, liczbê obiek-tów przelicza siê czêsto na jednostkê powierzchni w danym polu (rys. 2). Miernikiem do-stêpnoœci jest w takim przypadku gêstoœæ obiektów przypadaj¹ca na jednostkê powierzchni, na przyk³ad liczba szkó³ na km2 _{lub liczba szpitali na 100 ha (Dominiak, 2015). Podejœcie} takie nie bierze jednak pod uwagê przestrzennego rozmieszczenia poszczególnych obiektów wewn¹trz badanego obszaru, jak równie¿ relacji przestrzennych pomiêdzy obiektami po³o¿o-nymi w s¹siaduj¹cych regionach. Nie uwzglêdnia równie¿ rzeczywistej dostêpnoœci wynika-j¹cej z istniewynika-j¹cej sieci transportowej. Metoda ta cechuje siê z regu³y bardzo du¿ym stopniem zagregowania danych i wykorzystywana jest g³ównie w analizach regionalnych w ujêciu statystycznym, na przyk³ad w uk³adzie powiatów, gmin lub dzielnic.

Analizy oparte o odleg³oœæ w linii prostej

Z uwagi na wspomniane ograniczenia wielu autorów dostrzega potrzebê uwzglêdnienia przestrzennego rozmieszczenia analizowanych obiektów i ich wzajemnego oddalenia. Naj-prostszym sposobem jest okreœlenie odleg³oœci w linii prostej pomiêdzy badanymi obiektami. Mo¿na w tym celu obliczyæ odleg³oœæ pomiêdzy dwoma punktami na p³aszczyŸnie (dla obiek-tów po³o¿onych w stosunkowo niewielkiej odleg³oœci) lub te¿ na powierzchni elipsoidy (tzn. uwzglêdniaj¹c krzywiznê Ziemi, wyznaczaj¹c tzw. ortodromê). Odleg³oœæ w linii prostej mo¿e byæ obliczona zarówno dla: punktów, linii, jak i poligonów. Bazuj¹ na niej takie metody geomatyczne, jak na przyk³ad: buforowanie (rys. 3), tworzenie poligonów Thiessena/Voro-noi (rys. 4), obliczanie odleg³oœci euklidesowej w modelu rastrowym itp. Odleg³oœæ w linii prostej jest te¿ stosowana w rozmaitych wzorach, na przyk³ad w metodzie ilorazu potencja³u (Guzik, 2003a). Rysunek 2. Gêstoœæ POI na km2 Rysunek 3. Odleg³oœæ w linii prostej od POI

Analizy oparte o model sieci drogowej

Rzeczywista trasa, która warunkuje dostêp do danej lokalizacji, nie jest jednak lini¹ prost¹. Jest ona uzale¿niona od wielu czynników, do których zalicza siê przede wszystkim uk³ad sieci transportowej (uk³ad chodników, dróg, ulic, linii kolejowych itp.) oraz wybrany œrodek transportu. W przypadku transportu publicznego zarówno sama trasa, jak i czas podró¿y s¹ dodatkowo uzale¿nione od organizacji tego transportu (np. czêstotliwoœci kursowania, mo¿-liwoœci przesiadek – porównaj Komornicki i in., 2008). Jak wskazuje wielu autorów, z punk-tu widzenia cz³owieka du¿o wa¿niejszy jest w³aœnie czas podró¿y ni¿ sama odleg³oœæ (Lijew-ski, 1985; Guzik, 2003a).

Rozwój danych przestrzennych opisuj¹cych uk³ad sieci drogowych, standardy wymiany danych o po³¹czeniach komunikacji publicznej, takie jak GTFS (General Transit Feed Speci-fication – Wikipedia, 2017), jak równie¿ komputerowa implementacja algorytmów do wy-znaczania najkrótszych œcie¿ek (np. algorytmu Dijkstry b¹dŸ problemu komiwoja¿era) po-zwalaj¹ na sprawne wyznaczanie tras przejazdów pomiêdzy wybranymi punktami. Rozwi¹-zania te znalaz³y powszechne zastosowanie w: serwisach mapowych, aplikacjach mobilnych oraz nawigacji samochodowej.

Rysunek 4. Poligony

Voroni

Rysunek 5. Rzutowanie

Analiza w oparciu o sieæ drogow¹ przebiega z regu³y kilkuetapowo. Najpierw punkt (lub punkty) pocz¹tkowe s¹ rzutowane na sieæ drogow¹ (rys. 5), a nastêpnie liczony jest skumu-lowany czasu dojazdu do poszczególnych punktów zlokalizowanych wzd³u¿ segmentów dróg (rys. 6).

Powstaje w ten sposób wycechowana sieæ drogowa, dziêki której dla dowolnego punktu zlokalizowanego na tej sieci mo¿na okreœliæ najkrótszy czas dotarcia. Tak wycechowana sieæ drogowa pozwala na opracowanie ró¿nych form kartograficznej wizualizacji dostêpnoœci (Wielebski, 2013), miêdzy innymi wykreœlenie kartodiagramu wstêgowego (rys. 7) lub inter-polacjê izochron (rys. 8). Na podstawie takiej sieci mo¿na wyznaczyæ najszybsz¹ trasê prze-jazdu pomiêdzy dowolnymi punktami, jak równie¿ wyznaczyæ zasiêg doprze-jazdu w okreœlonych interwa³ach czasowych z wybranego punktu pocz¹tkowego (tzw. strefy obs³ugi/serwisowe). Analizy sieciowe mo¿na równie¿ zastosowaæ do oceny przestrzennego zró¿nicowania dostêpnoœci w okreœlonym obszarze (np. kraju, regionie b¹dŸ mieœcie). Najczêœciej w tym celu stosowana jest metoda izochron oraz jej ró¿ne modyfikacje.

Rysunek 6.

Wycechowana sieæ drogowa

Rysunek 7. Kartodiagram

Metoda izochron

Izochrony, podobnie jak kartodiagram wstêgowy, wykonuje siê najczêœciej dla z góry okreœlonych interwa³ów (np. 1-minutowych) na wycechowanej sieci drogowej. Wyznacza siê w ten sposób punkty, w których zakumulowany czas dojazdu jest wielokrotnoœci¹ przy-jêtego interwa³u. Nastêpnie na podstawie tych punktów wykonuje siê interpolacjê izolinii.

Popularnoœæ metody izochron wynika miêdzy innymi z ³atwej i wygodnej dla u¿ytkowni-ka percepcji wyników oraz z faktu, i¿ zosta³a ona zaimplementowana w wielu pakietach oprogramowania GIS. Narzêdzia te z regu³y automatycznie wykonuj¹ wszystkie kroki, to jest: analizê sieciow¹ i akumulacjê czasów dojazdu, generowanie punktów w okreœlonych interwa³ach oraz specjalnie przystosowan¹ interpolacjê izochron, zapewniaj¹c¹ ci¹g³oœæ ob-szarów o jednakowej dostêpnoœci i ich zgodnoœæ z sieci¹ drogow¹.

Pomimo swojej popularnoœci i wielu zalet, metoda izochron ma równie¿ istotne ograni-czenia (porównaj Pietrusiewicz, 1996). Prowadzi ona do okreœlenia dostêpnoœci za pomoc¹ przedzia³ów czasowych, na przyk³ad: 0-5 min., 5-10 min., a nie za pomoc¹ wartoœci bez-wzglêdnych. Ogranicza to istotnie mo¿liwoœci dalszej analizy i przetwarzania tak uzyskanych wyników. Ponadto metoda ta ma ograniczone mo¿liwoœci modelowania dostêpnoœci do ob-szarów po³o¿onych poza sieci¹ drogow¹, a korzystanie z gotowych narzêdzi i standardo-wych ustawieñ utrudnia kontrolê procesu interpolacji czasów dojazdu pomiêdzy drogami. W przypadku analiz w obszarach o niewielkiej gêstoœci sieci drogowej metoda ta bêdzie prowadzi³a do uzyskania zani¿onych czasów dojazdu, o b³êdach tym wiêkszych, im wiêksze s¹ odleg³oœci od sieci drogowej.

Na bazie metody izochron powsta³y te¿ liczne nowe metody analizy dostêpnoœci. Jedn¹ z nowszych i jednoczeœnie dynamicznie rozwijanych jest dwuetapowa metoda analizy obsza-rów rynkowych 2SFCA (ang. two-step floating catchment area) oraz jej ró¿ne modyfikacje (Peng, 1997; Luo, Qi, 2009; Delamater, 2013; McGrail, Humphreys, 2014; Langford, Higgs, Fry, 2016). Ma ona zastosowanie zw³aszcza w kontekœcie dostêpnoœci do okreœlonych us³ug, pozwala bowiem uwzglêdniæ w analizie zarówno aspekt poda¿y (np. liczba ³ó¿ek w szpita-lach), jak i popytu (liczba ludnoœci w pobli¿u danego szpitala) (Stêpniak, 2013). Wszystkie te metody obarczone s¹ jednak ograniczeniami wynikaj¹cymi z metody izochron, która wyko-rzystywana jest do delimitacji obszaru o okreœlonej dostêpnoœci czasowej.

Rysunek 8. Izochrony

Innym sposobem tworzenia izochron jest obliczenie czasu dojazdu do wybranych punk-tów testowych (np. przystanków komunikacji publicznej), a nastêpnie interpolacja izochron (Bielecka, Filipczak, 2010). W ten sposób powsta³a zreszt¹ pierwsza mapa izochronowa, opracowana przez F. Galtona (1881).

Metoda pól odniesienia

Rzadziej spotykanym w literaturze, a jednoczeœnie posiadaj¹cym wiele zalet podejœciem badania zró¿nicowania dostêpnoœci w przestrzeni jest metoda pól testowych (Zhu, Liu, 2004; Zhu, Liu, Yeow, 2006b). Polega ona na wyznaczeniu na ca³ym badanym obszarze siatki pól testowych (lub punktów pomiarowych), które stanowiæ maj¹ punkty pocz¹tkowe do analizy sieciowej (rys. 9). Nastêpnie okreœla siê obiekty docelowe (np. szko³y lub przychodnie). Dla wszystkich punktów pocz¹tkowych oblicza siê najkrótszy czas podró¿y do najbli¿szego punktu docelowego (rys. 10). Mo¿na te¿ tak¹ analizê uszczegó³owiæ, obliczaj¹c najkrótsze czasy przejazdów dla wszystkich par punktów pocz¹tkowych i docelowych, co pozwala obliczyæ wiele dodatkowych statystyk, których nie da siê uzyskaæ na przyk³ad za pomoc¹ metody izochron. Rysunek 9. Siatka pól heksagonalnych Rysunek 10. Dostêpnoœæ policzona dla pól heksagonalnych

Zalet¹ metody pól testowych jest równie¿ jej du¿a elastycznoœæ. Metoda ta pozwala do-wolnie okreœliæ kierunkowoœæ badania dostêpnoœci, mo¿na bowiem przyj¹æ, ¿e pola testowe bêd¹ stanowi³y punkty docelowe, a nie pocz¹tkowe (np. w przypadku analizy dostêpnoœci terenu z jednostek stra¿y po¿arnej). Dodatkowo dziêki zastosowaniu odpowiednio gêstej siatki pól testowych mo¿na unikn¹æ koniecznoœci wykonywania interpolacji, zachowuj¹c ci¹g³oœæ przestrzenn¹ na etapie wizualizacji kartograficznej. Mo¿liwe jest wiêc dostosowanie parametrów analizy do danych Ÿród³owych oraz oczekiwanego poziomu dok³adnoœci analizy przez dobór odpowiedniego kszta³tu i rozmiaru pól testowych. Warto przy tym zwróciæ uwagê, i¿ elastycznoœæ w wyborze pól testowych sprawia, ¿e w metodzie tej mo¿na w wygodny sposób wykorzystaæ dane statystyczne publikowane w siatkach kilometrowych (Nowe dane demograficzne w siatkach kilometrowych dostêpne w formacie shp Start -Portal Geostatystyczny, 2017).

Co wiêcej, w metodzie pól testowych mo¿na kontrolowaæ dok³adniej to, w jaki sposób odleg³oœæ od sieci drogowej wp³ywa na uzyskane czasy podró¿y. Mo¿na tak¿e ka¿demu polu przypisaæ ró¿ne cechy, takie jak: czas dojazdu do okreœlonych obiektów, odleg³oœæ od sieci drogowej, informacje o odleg³oœciach do innych obiektów itp. Dziêki temu w tym samym uk³adzie pól testowych mo¿na dokonywaæ ró¿nego rodzaju analiz i porównañ. Dodatkowo, metoda ta mo¿e korzystaæ z gotowych algorytmów sieciowych, licz¹cych czasy przejazdu pomiêdzy wszystkimi parami punktów pocz¹tkowych i docelowych, na przyk³ad OD Cost Matrix w pakiecie ArcGIS Network Analyst b¹dŸ Google Distance Matrix lub OSRM table (Google Maps Distance Matrix API, 2017; OD cost matrix analysis-Help|ArcGIS Desktop, 2017; OSRM API Documentation, 2017).

Porównanie metody pól odniesienia oraz metody izochron

na przyk³adzie analizy dostêpnoœci

do wybranych us³ug w Toruniu

Na potrzeby analizy dostêpnoœci do wybranych us³ug w Toruniu, którego powierzchnia wynosi oko³o 115,5 km2_{, wygenerowano siatkê 4693 szeœcioboków foremnych o boku} równym 100 m i powierzchni 2,6 ha. Zgromadzono tak¿e bazê sk³adaj¹c¹ siê z 1990 obiek-tów u¿ytecznoœci publicznej (POI), podzielonych na 16 kategorii, miedzy innymi: przedszko-la, szko³y podstawowe, supermarkety, muzea, koœcio³y itp. W oparciu o dane z serwisu OpenStreetMap w œrodowisku ArcGIS Network Analyst zbudowany zosta³ model sieci dro-gowej. Obj¹³ on swoim zasiêgiem równie¿ czêœæ dróg po³o¿onych poza granicami miasta, aby uwzglêdniæ ró¿ne warianty dojazdu dla terenów przygranicznych. Do analizy przyjêto nastêpuj¹ce za³o¿enia: czas dojazdu zosta³ okreœlony dla podró¿y samochodem, z uwzglêd-nieniem maksymalnych dopuszczalnych prêdkoœci na poszczególnych fragmentach ulic. Dodatkowo w opracowanym modelu oszacowano opóŸnienia w czasie przejazdu spowodo-wane przejazdem przez skrzy¿owania, uwzglêdniaj¹c przy tym kategoriê drogi oraz kierunek skrêtu. W efekcie na przyk³ad skrêt z drogi g³ównej w podrzêdn¹ wi¹za³ siê z mniejszym opóŸnieniem ni¿ skrêt z drogi podrzêdnej w g³ówn¹, podobnie jak skrêt w prawo wi¹za³ siê z mniejszym opóŸnieniem ni¿ skrêt w lewo.

Korzystaj¹c z narzêdzia OD Cost Matrix obliczone zosta³y odleg³oœci drogowe i czasowe pomiêdzy wszystkimi parami punktów pocz¹tkowych (œrodki pól szeœciobocznych) oraz docelowych (POI), uzyskuj¹c ³¹cznie 9 339 070 tras.

Uzyskane wyniki zosta³y nastêpnie zwizualizowane w postaci kartogramów obrazuj¹-cych dostêpnoœæ czasow¹ dla poszczególnych kategorii obiektów u¿ytecznoœci publicznej. Aby u³atwiæ wizualne porównanie poszczególnych kategorii dla wszystkich map przyjêto jednakowy podzia³ na klasy o rozpiêtoœci 1 minuty, przy czym ostatnia klasa objê³a wartoœci dostêpnoœci powy¿ej 25 minut. Przyjêty podzia³ na 26 klas, dziêki zastosowaniu trójkoloro-wej skali barw, pozwoli³ jednoczeœnie zaprezentowaæ zmianê w sposób wizualnie ci¹g³y.

Odleg³oœæ od sieci drogowej

Jednym z problemów zastosowania gotowych narzêdzi do analiz sieciowych jest fakt, i¿ nie uwzglêdniaj¹ one w swoich obliczeniach odleg³oœci pomiêdzy punktem pocz¹tkowym i docelowym, a najbli¿szymi dla nich elementami sieci drogowej. W przypadku metody siatek pól testowych problem ten dotyczy zw³aszcza punktów pocz¹tkowych (centroidy poszcze-gólnych pól), z uwagi na ich równomierne rozmieszczenie na badanym obszarze. W efekcie niektóre punkty pocz¹tkowe zlokalizowane s¹ w du¿ej odleg³oœci od publicznie dostêpnej drogi. Obliczone dla nich czasy przejazdu nie uwzglêdniaj¹ tej odleg³oœci (rys. 11). Mo¿e wiêc zdarzyæ siê taka sytuacja, ¿e dwa punkty pocz¹tkowe (centroidy testowych heksago-nów), ró¿ni¹ce siê istotnie oddaleniem od drogi, uzyskaj¹ identyczne lub bardzo zbli¿one wartoœci czasu dojazdu do okreœlonego obiektu. Wynikaæ to mo¿e z faktu, i¿ punkty te zosta³y zrzutowane na to samo miejsce na sieci drogowej.

W niniejszej pracy do wszystkich 9 339 070 tras obliczonych w narzêdziu „OD Cost Matrix” dodane zosta³y czasy dotarcia do i z sieci drogowej (rys. 12). Zosta³y one obliczone jako czas przejœcia z danego punktu do najbli¿szego segmentu drogi w linii prostej.

Obliczenie dostêpnoœci czasowej

Tak uzupe³nione dane zosta³y nastêpnie przetworzone za pomoc¹ dedykowanego skryptu w jêzyku Python, który umo¿liwi³ wybranie, dla ka¿dego pola testowego, najbli¿szych POI w poszczególnych kategoriach. Dodatkowo, obliczono miedzy innymi minimalny, œredni i maksymalny czas dotarcia do POI w danej kategorii (tabela), a tak¿e liczbê POI dostêpnych w okreœlonych interwa³ach czasowych oraz liczbê unikalnych kategorii dostêpnych w okre-œlonym czasie. WskaŸniki te pozwalaj¹ rozszerzyæ analizê dostêpnoœci poza najczêœciej sto-sowane kryterium minimalnego czasu dojazdu o wiele cennych informacji, œwiadcz¹cych o ró¿norodnoœci i jakoœci dostêpnoœci.

Porównanie z metod¹ izochronow¹

Nastêpnie wykonano analizê dostêpnoœci dla wybranych kategorii za pomoc¹ metody izochron (rys. 13). W tym celu wykorzystano ten sam zestaw danych sieciowych, który by³ podstaw¹ analizy metod¹ pól odniesienia. Do wyznaczenia izochron oraz tak zwanych stref obs³ugi wykorzystano narzêdzie „Service Area”, a nastêpnie porównano z wynikami uzyska-nymi za pomoc¹ metody pól odniesienia. W tym celu dokonano klasyfikacji wartoœci po-szczególnych pól do klas dostêpnoœci uzyskanych za pomoc¹ metody izochronowej. Na-stêpnie obliczone zosta³y powierzchnie zajmowane przez dany zakres dostêpnoœci przestrzennej (rys. 14).

Ostatnim etapem pracy by³o wykonanie oceny przestrzennej rozbie¿noœci pomiêdzy wy-nikami uzyskanymi dwiema analizowanymi metodami (rys. 15). Poszczególnym polom od-niesienia przypisano dwa czasy dotarcia do okreœlonej kategorii POI obliczone dla ich centroid za pomoc¹: a) metody pól testowych z uwzglêdnieniem czasu dotarcia do sieci drogowej

oraz b) metody izochronowej, w której do dalszych obliczeñ przyjêto wartoœæ œredni¹ dla danej klasy dostêpnoœci, na przyk³ad dla przedzia³u 10-11 minut do porównania przyjêto wartoœæ 10,5. Ró¿nica dodatnia wskazuje, ¿e czas dotarcia dla danego heksagonu obliczony za pomoc¹ metody pól testowych jest wiêkszy ni¿ obliczony za pomoc¹ metody izochronowej.

Tabela. Minimalna, maksymalna i œrednia dostêpnoœæ czasowa wg kategorii POI

I O P a i r o g e t a K Liczba I O P . n i M Maks. Œrednia Pozycja e n o l e i z y n e r e T 1156 0,43 26,49 2,93 1 j e i k s j e i m i j c a k i n u m o k i k n a t s y z r P 493 0,22 28,31 4,51 2 e i n d o h c y z r P 35 0,63 29,64 7,08 3 y t e k r a m r e p u S 69 0,50 29,94 7,17 4 a k s i o B 82 0,66 29,89 7,23 5 a l o k z s d e z r P 36 0,49 32,10 7,39 6 e w o w a t s d o p y ³ o k z S 24 0,60 33,11 7,53 7 y ³ o i c œ o K 22 0,76 29,83 7,85 8 a j z a n m i G 21 0,60 33,11 8,15 9 y n e s a B 12 1,00 36,00 9,69 10 e w o l d n a h e i r e l a G 5 1,00 37,04 9,88 11 a e c i L 12 0,68 37,20 9,97 12 a e z u M 12 0,53 36,28 10,38 13 e w o s i n e t y t r o K 4 1,00 41,05 10,44 14 a n i K 6 0,90 36,37 12,07 15 a t s a i m m u r t n e C 1 1,00 37,04 13,53 16

Analiza wyników pozwoli³a stwierdziæ, ¿e metoda izochron prowadzi do zani¿enia cza-sów dojazdu, a tym samym zawy¿ania wartoœci dostêpnoœci czasowej. Najwy¿sze wartoœci odleg³oœci czasowej do centrum miasta uzyskano metod¹ pól testowych uwzglêdniaj¹c¹ czas dotarcia do sieci drogowej. Jednoczeœnie najwiêksze rozbie¿noœci pomiêdzy uzyskiwa-nymi wynikami dotycz¹ obszarów o ma³ej gêstoœci sieci drogowej. W œwietle tych wyników wydaje siê, ¿e stosowanie metody izochronowej powinno byæ poprzedzane analiz¹ uk³adu drogowego, a zw³aszcza gêstoœci sieci drogowej. Zbyt du¿e odleg³oœci od sieci drogowej (np. wynikaj¹ce z uwzglêdnienia w analizie tylko dróg g³ównych) mog¹ bowiem prowadziæ do istotnego zaburzenia (zani¿enia) czasów dojazdu.

Rysunek 14. Powierzchnia obszarów wed³ug klas dostêpnoœci do centrum

Wnioski

W wyniku przeprowadzonych badañ stwierdzono, ¿e metody oparte na izochronach mog¹ prowadziæ do zawy¿ania wartoœci dostêpnoœci przestrzennej. Wi¹¿e siê to przede wszystkim ze sposobem ich interpolacji, w którym pomijana jest odleg³oœæ od sieci drogowej. Nale¿y podkreœliæ, i¿ wp³yw na uzyskany kszta³t izochron mog¹ mieæ ró¿ne parametry analizy, które uzale¿nione s¹ od przyjêtego narzêdzia i algorytmu, dlatego te¿ wskazane by³oby przeprowa-dzenie dalszych badañ w tym zakresie. Zastosowanie metody pól odniesienia pozwala skory-gowaæ uzyskane czasy dojazdu o czas potrzebny na dotarcie z punktu pocz¹tkowego do najbli¿szego punktu na sieci drogowej. Metoda pól odniesienia pozwala elastycznie dostoso-wywaæ przestrzenn¹ szczegó³owoœæ badania przez odpowiedni dobór kszta³tu i rozmiaru pola odniesienia. W efekcie zastosowanie odpowiednio ma³ych pól odniesienia pozwala uchwy-ciæ p³ynne zmiany dostêpnoœci czasowej, bez koniecznoœci interpolacji czasów dojazdu, co mo¿e byæ szczególnie istotne w obszarach o niskiej gêstoœci sieci drogowej. Obliczenie czasów dojazdu pomiêdzy wszystkimi punktami pocz¹tkowymi i docelowymi pozwala uzy-skaæ zbiór wyników, na podstawie którego w sposób zautomatyzowany (np. za pomoc¹ jêzyka Python lub SQL) mo¿na obliczyæ dodatkowe wskaŸniki dostêpnoœci, takie jak: liczba obiektów dostêpnych w okreœlonym czasie, liczba unikalnych kategorii obiektów dostêp-nych w okreœlonym czasie. Jednoczeœnie metoda pól odniesienia pozwala opisaæ dostêpnoœæ przestrzenn¹ za pomoc¹ wartoœci bezwzglêdnych (czas dojazdu w minutach), w przeci-wieñstwie do metody izochron, w wyniku której uzyskuje siê obszary o dostêpnoœci okre-œlonej za pomoc¹ przedzia³ów czasowych. Wartoœci bezwzglêdne mog¹ byæ bezpoœrednio porównywane i analizowane wraz z innymi danymi o charakterze bezwzglêdnym, na przy-k³ad danymi o rozmieszczeniu ludnoœci udostêpnianymi przez G³ówny Urz¹d Statystyczny w siatkach kilometrowych. Przeprowadzone badania wykaza³y tak¿e, ¿e dane OSM mog¹ byæ z powodzeniem stosowane do badania dostêpnoœci, umo¿liwiaj¹ bowiem zbudowanie topologicznego modelu sieci drogowej. Atrybuty poszczególnych odcinków dróg dostêpne w bazie OSM (np. maksymalna dopuszczalna prêdkoœæ b¹dŸ kategoria drogi) pozwalaj¹ dok³adniej zamodelowaæ optymalne trasy przemieszczania siê.

Podziêkowania. Autor dziêkuje dwóm anonimowym recenzentom za cenne wskazówki.

Finansowanie. Projekt naukowy oraz niniejsza publikacja zosta³y sfinansowane z

fundu-szu badañ statutowych Katedry Geomatyki i Kartografii, Wydzia³ Nauk o Ziemi, Uniwersytet Miko³aja Kopernika w Toruniu.

Literatura (References)

AccessAdvisr, 2017: https://accessadvisr.net/

Balfour Reuben, Allen Jessica, 2014: Local action on health inequalities: Improving access to green spaces. Public Health England, UCL Institute of Health Equity.

Bielecka El¿bieta, Filipczak Anna, 2010: Zasady opracowywania map dostêpnoœci (Principals of elaborating accessibility maps). Roczniki Geomatyki 8 (6): 29-39, Warszawa, PTIP.

Chiesura Anna, 2004: The Role of Urban Parks for the Sustainable City. Landscape and Urban Planning 68 (1): 129-38. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2003.08.003

Comber, Alexis, Brunsdon Chris, Green Edmund, 2008: Using a GIS-based network analysis to determine urban greenspace accessibility for different ethnic and religious groups. Landscape and Urban Planning 86 (1): 103-114.

Delamater Paul L., 2013: Spatial Accessibility in Suboptimally Configured Health Care Systems: A Modified Two-Step Floating Catchment Area (M2SFCA) Metric. Health & Place 24 (listopad): 30-43.

https://doi.org/10.1016/j.healthplace.2013.07.012.

Dominiak Joanna, 2015: Dostêpnoœæ us³ug publicznych na terenie województwa wielkopolskiego (Accessi-bility to public services in the wielkopolska Voivodship).

http://www.umww.pl/attachments/article/11578/1.Dost%C4%99pno%C5%9B%C4%87%20us%C5%82ug% 20publicznych%20na%20terenie%20wojew%C3%B3dztwa%20wielkopolskiego.pdf

Florczak Maciej, 2013: GIS jako narzêdzie badania dostêpnoœci przestrzennej transportu zbiorowego (GIS as an tool in analysis of spatial accessibility of the public transport system). Transport Miejski i Regionalny 5: 22-27.

Galton Francis, 1881: On the construction of isochronic passage charts. Proceedings of the Royal Geographical

Society 3: 657-658.

General Transit Feed Specification – Wikipedia, 2017: 24.06.2017. https://en.wikipedia.org/wiki/General_Transit_Feed_Specification Google Maps Distance Matrix API, b.d.: Google Developers. 2.08.2017.

https://developers.google.com/maps/documentation/distance-matrix/

Guzik Robert, 2003a: Interpretacja przestrzennej dostêpnoœci szkó³ ponadpodstawowych w oparciu o metodê ilorazu potencja³ów (Interpretation of spatial accessibility of secondary schools basing on the potential quotient method). [W:] Problemy interpretacji wyników metod badawczych stosowanych w geografii spo³eczno-ekonomicznej i gospodarce przestrzennej: 101–110. Poznañ, Wydawnictwo Nauko-we Bogucki.

Guzik Robert, 2003b: Przestrzenna dostêpnoœæ szkolnictwa ponadpodstawowego (Spatial accessibility of secondary schools). Kraków, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagielloñskiego. Komornicki Tomasz, Œleszyñski Przemys³aw, Pomianowski Wojciech, Rosik Piotr, Si³ka Piotr, Stêpniak Marcin, 2008: Opracowanie metodologii liczenia wskaŸnika miêdzyga³êziowej dostêpnoœci transporto-wej terytorium Polski oraz jego oszacowanie (Devising a methodology for calculating the indicator of intermodal transport accessibility for the territory of Poland, as well as making its assessment). Warszawa, IGiPZ PAN, Google Scholar. http://www.pois.gov.pl/AnalizyRaportyPodsumowania/Documents/ 2009.01.22_wskaznik_dostepnosci__POIiS_opis.pdf

Langford Mitchel, Higgs Gary, Fry Richard, 2016: Multi-Modal Two-Step Floating Catchment Area Analysis of Primary Health Care Accessibility. Health & Place 38 (march): 70-81.

https://doi.org/10.1016/j.healthplace.2015.11.007

Lee Gyoungju, Hong Ilyoung, 2013: Measuring Spatial Accessibility in the Context of Spatial Disparity between Demand and Supply of Urban Park Service. Landscape and Urban Planning 119 (november): 85-90. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2013.07.001

Lijewski Teofil, 1985: Uk³ady komunikacyjne województw (Communication systems in voivodships). Dokumentacja Geograficzna, Warszawa, IGiPZ PAN.

Lovett Andrew, Haynes Robin, Sünnenberg Gisela, Gale S., 2002: Car travel time and accessibility by bus to general practitioner services: a study using patient registers and GIS. Social Science & Medicine 55 (1): 97-111. Luo Wei, Qi Yi, 2009: An Enhanced Two-Step Floating Catchment Area (E2SFCA) Method for Measuring

Spatial Accessibility to Primary Care Physicians. Health & Place 15 (4): 1100-1107. https://doi.org/10.1016/j.healthplace.2009.06.002

Luo Wei, Wang Fahui, 2003: Measures of Spatial Accessibility to Health Care in a GIS Environment: Synthesis and a Case Study in the Chicago Region. Environment and Planning B: Planning and Design 30 (6): 865-84. https://doi.org/10.1068/b29120

Mapumental | mySociety, 2015: https://mapumental.com/

McGrail Matthew R., Humphreys John S., 2014: Measuring Spatial Accessibility to Primary Health Care Services: Utilising Dynamic Catchment Sizes. Applied Geography 54 (october): 182-88.

https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2014.08.005

Michniewicz-Ankiersztajn Hanna, 2014: Rola zieleni w kszta³towaniu przestrzeni miast europejskich w kontekœcie jakoœci ¿ycia ich mieszkañców (The role of green areas in European cities’ spaces in the context of the quality of life of inhabitants). https://doi.org/10.5281/zenodo.13264

Nelson Andrew, 2008: Estimated travel time to the nearest city of 50,000 or more people in year 2000. Global Environment Monitoring Unit – Joint Research Centre of the European Commission, Ispra Italy. http://forobs.jrc.ec.europa.eu/products/gam/

Nowe dane demograficzne w siatkach kilometrowych dostêpne w formacie shp - Start - Portal Geostaty styczny (New demographic data in 1-kilometre grids in the shp format - Start - Geostatistical Portal), b.d.: 2.08.2017. https://geo.stat.gov.pl/start/-/asset_publisher/jNfJiIujcyRp/content/id/45261

OD cost matrix analysis-Help|ArcGIS Desktop, b.d.: 2.08.2017. http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/latest/ extensions/network-analyst/od-cost-matrix.htm

Oh Kyushik, Jeong Seunghyun, 2007: Assessing the spatial distribution of urban parks using GIS. Landscape

and urban planning 82 (1-2): 25-32.

OSRM API Documentation, b.d.: 2.082017. http://project-osrm.org/docs/v5.9.1/api/#table-service Peng Zhong-Ren, 1997: The Jobs-Housing Balance and Urban Commuting. Urban Studies 34 (8): 1215-1235.

https://doi.org/10.1080/0042098975600

Pietrusiewicz Witold, 1996: Problemy metodyczne opracowywania map dostêpnoœci czasowej (Methodologi-cal issues related to development of time accessibility maps). Polski Przegl¹d Kartograficzny 28 (2): 87-99. Stêpniak Marcin, 2013: Wykorzystanie metody 2SFCA w badaniach dostêpnoœci przestrzennej us³ug medycznych (The application of the two-step floating catchment area metod to the studies of accessibility of healthcare services). Przegl¹d Geograficzny 85 (2): 199-218. https://doi.org/10.7163/PrzG.2013.2.3 Tyrväinen Liisa, Mäkinen Kirsi, Schipperijn Jasper, 2007: Tools for Mapping Social Values of Urban

Woodlands and Other Green Areas. Landscape and Urban Planning 79 (1): 5-19. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2006.03.003

Wielebski £ukasz, 2013: Wizualizacja kartograficzna dostêpnoœci czasowej dla s³u¿b ratowniczych (Carto-graphic visualisation of time accessibility for rescue services). [W:] Pragmatyka w kartografii, Prace i studia kartograficzne 4: 151-62.

Zhu Xuan, Liu Suxia, 2004: Analysis of the impact of the MRT system on accessibility in Singapore using an integrated GIS tool. Journal of Transport Geography 12 (2): 89-101.

Zhu Xuan, Liu Suxia, Yeow Mun-Ching, 2006a: A GIS-based multi-criteria analysis approach to accessibility analysis for housing development in Singapore. Retrieved Oct.

Zhu Xuan, Liu Suxia, Yeow Mun-Ching, 2006b: Accessibility analysis for housing development in Singapore with GIS and multi-criteria analysis methods. Applied GIS 2 (2): 13.1-13.2.

Streszczenie

Zapewnienie odpowiedniej dostêpnoœci przestrzennej do podstawowych us³ug oraz ocena tego pozio-mu staj¹ siê coraz istotniejszymi wyzwaniami wspó³czesnych miast i regionów. Niezbêdne s¹ zatem odpowiednie metody kompleksowej oceny zjawiska dostêpnoœci, narzêdzia do jej symulacji i modelo-wania, a tak¿e systemy pozwalaj¹ce lokalnym w³adzom, jak równie¿ mieszkañcom, wykorzystaæ zdobyt¹ wiedzê do podejmowania optymalnych decyzji przestrzennych, na przyk³ad decyzji dotycz¹-cych lokalizacji nowych inwestycji lub prowadzenia œwiadomej polityki przestrzennej.

Niniejszy artyku³ ma na celu ocenê wybranych metod analizy dostêpnoœci przestrzennej i ich wp³ywu na uzyskiwane wyniki czasów dojazdu. Porównaniu poddano metodê izochron (stref obs³ugi) oraz metodê pól odniesienia. Obie metody zastosowano do oceny dostêpnoœci wybranych obiektów u¿ytecz-noœci publicznej w Toruniu.

Abstract

Ensuring adequate spatial accessibility to primary services and its assessment are becoming incre-asingly important challenges for modern cities and regions. Appropriate methods for comprehensive accessibility assessment, tools for simulation and modelling, as well as systems that allow local authorities and residents to use their knowledge to make informed spatial decisions (e.g. location-based decisions or spatial development policies) are essential.

This paper aims to evaluate selected methods of spatial accessibility analysis and their impact on calculated travel times. The results obtained from the isochrone map and the hexagonal sampling grid method were compared. Both methods were applied for the analysis of spatial accessibility to selected public amenities in Toruñ.

Dane autora / Autor details: dr Jan Burdziej https://orcid.org/0000-0001-6740-0525 jan.burdziej@umk.pl Przes³ano / Received 22.08.2017 Zaakceptowano / Accepted 3.07.2018 Opublikowano / Published 16.08.2018