空间可达性测度方法
上篇推送为大家介绍了可达性的概念，
戳戳复习：《可达性是什么？》
本篇推送让我们聚焦空间可达性，一探测度可达性的方法。（内附2SFCA计算代码，机不可失失不再来！）
01 最近设施距离法
02 供需比例法
03 累积机会法
04 简单重力模型
05 改进重力模型
06 两步移动搜索法
07 扩展的两步移动搜索法
08 动手计算可达性（基于2SFCA）
最近设施距离法
原理：到达最近设施的距离
缺点：没有考虑多个设施的可能性；没有考虑设施规模的影响
供需比例法
原理：一定空间边界（通常是行政或统计单元）内，供给量与需求量的比例
缺点：没有考虑边界内的距离差异；没有考虑选择边界外设施的可能性
Q
动手算算可达性？
点击空白处查看答案
累积机会法
原理：在一定范围（阈值）内可以到达的机会数量
缺点：与供需比例法类似
如何衡量阈值内各个设施对可达性的贡献：
1
二分法
阈值内的设施“一视同仁”
2
反距离权重法
设施越近，权重越大
简单重力模型
原理：可选择多个设施，可达性与设施规模成正比，与距离成反比
缺点：没有考虑需求竞争效应
计算公式：
Q
取β为1，动手算算可达性?
点击空白处查看答案
改进重力模型
原理：进一步考虑多地区需求者对同一设施资源的竞争效应
缺点：不够直观
计算公式：
逐步拆解公式，计算可达性（取β为1）：
分母：设施j潜在服务需求量
设施X：2/2+2/1=3
设施Y：2/1+2/3=8/3
设施Z：2/1+2/2=3
需求点i与设施j的空间互动强度相对于所有需求点的水平
需求点i从设施j获得的潜能,即人均资源
需求点i从所有设施获得的总潜能
需求点a可达性：
需求点b可达性：
两步移动搜索法
Two-step floating catchment area (2SFCA)
原理：分两步进行搜索与资源分配
缺点：没有考虑服务区内的距离差异
第一步：以每个设施为中心，搜索在一定服务范围内有哪些需求者，计算供需比，即人均资源量
第二步：以每个需求点为中心，计算可达性
TIPs
重力模型V.S.两步移动搜索法
2SFCA可视为重力模型的特例。两者对距离衰减效应的处理方式不同：重力模型中采用连续型衰减函数，而2SFCA中采用二分法（阈值内为1，阈值外为0）。
二者均有加权平均可达性恒定性质：各需求点的可达性（表示人均资源），基于人口加权计算平均值，恒等于总供给与总人口之比。等价于：可达性乘以人口（需求量）并加和，等于总供给。
扩展的两步移动搜索法
两步移动搜索法综合考虑了供给资源、需求规模与距离因素等对可达性的影响，公式易于理解，可操作性强，因此应用广泛且发展了众多扩展形式。
1
基于引入距离衰减函数的扩展
一部分扩展形式针对距离衰减函数进行扩展，本质上是在2SFCA的搜寻半径之内再加入一个额外的距离衰减函数，具体函数形式因扩展形式而不同。针对这类扩展，Wang(2012)提出了 2SFCA的一般形式(Generalized 2SFCA)：
其中距离衰减函数f(dij)有以下形式：
主要距离衰减函数示意图
在应用中，需根据实际行为进行拟合，确定函数形式及参数。可参考相关研究进行的调查结果，如能接受的最大出行距离。进行参数敏感性分析，判断参数值对结果的影响。
2
其他扩展形式的两步移动搜索法
除了基于距离衰减函数的扩展，许多研究也针对2SFCA的其他不足进行了发展，包括针对搜寻半径、需求或供给竞争和出行方式等方面的扩展：
2SFCA的众多扩展形式
注：表中Multi-mode 2SFCA的准确总结是根据不同交通模式划分子人群，根据各模式出行时间考虑竞争效应，测度各模式的可达性，进而按比例加权计算总体可达性。
Q
如何选择合适的方法测度可达性？
测度可达性的方法众多，然而，在实际运用中并不是方法越复杂越好。需要根据研究问题和对象的特点、研究区域的特点（尺度、自然条件、交通条件等）以及分析能力与数据可获取性等选取测度方法。
动手计算可达性
下面让我们基于2SFCA计算可达性
基础数据准备：
需求点数据：需求规模、坐标
设施数据：设施规模、坐标
距离矩阵：路网距离、出行时间等距离形式
可达性计算工具：
编程计算：Matlab，Python等
集成式ArcGIS工具
准备距离矩阵
建立需求点与供给点一一对应的距离矩阵
填充距离矩阵
供需之间的出行成本可通过路网距离、出行时间等多种距离形式表示，具体根据研究问题确定。常用计算出行成本工具：
ArcGIS的Network Analyst工具
在线地图API
感兴趣的小伙伴可以在评论区留言，我们会在后期专门出一期计算出行时间的推文~
计算可达性
这里为大家介绍两款使用2SFCA计算可达性的工具：
（1）集成式ArcGIS插件。
参考：王法辉《GIS和数量方法在社会经济研究中的应用》(Quantitative Methods and Socioeconomic Applications in GIS)
该工具操作界面简洁清晰，准备好数据后可在ArcGIS中完成所有流程。
2SFCA集成工具操作界面
相关教程：https://da-faculty01.lsu.edu/fahui/news/2022/quant_gis_v2.php
（2）通过编程实现计算，如Matlab，Python。能够清晰对应方法的每一个步骤，辅助深入理解方法原理，也方便进一步扩展出各类改进两步移动搜索法。
代码实现2SFCA示例（python）
附2SFCA代码（可达鸦小组编写）：https://pan.baidu.com/s/1swdEePQ6R4V1Y3ozvA8K3Q?pwd=bam7 提取码: bam7
主要参考文献
[1] Kwan M. 1998. Space-time and integral measures of individual accessibility: A Comparative Analysis Using a Point-based Framework. Geographical Analysis, 3 (30): 191-216.
[2] Hansen W G. How Accessibility Shapes Land Use. Journal of the American Institute of Planners, 1959, 25(2): 73-76.
[3] Weibull J W. An axiomatic approach to the measurement of accessibility. Regional Science and Urban Economics, 1976, 6(4): 357-379.
[4] Luo W, Wang F. Measures of spatial accessibility to health care in a GIS environment: synthesis and a case study in the Chicago region. Environment and Planning B, 2003, 30(6): 865-884.
[5] Shen Q. Location Characteristics of Inner-City Neighborhoods and Employment Accessibility of Low-Wage Workers. Environment & Planning B: Planning & Design, 1998, 25: 345-365.
[6] 陶卓霖, 程杨. 两步移动搜寻法及其扩展形式研究进展. 地理科学进展, 2016, 35(5): 589-599
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