Какими маршрутами едут велосипедисты в Новосибирске: граф регулярных поездок по GPS-трекам

Как сырые координаты превращаются в граф поездок

Для анализа реальных маршрутов географы и урбанисты выгружают массивы треков из фитнес-приложений и навигаторов вроде Strava Metro или открытых сервисов спортивной телеметрии. В сыром виде это набор разрозненных точек в формате GPX с метками широты, долготы, высоты и точного времени. Точность спутникового сигнала в городской застройке колеблется в пределах пяти-пятнадцати метров из-за переотражения волн от стен зданий, поэтому точки сначала очищают от явных помех.

После фильтрации данные пропускают через алгоритм map-matching, то есть привязки координат к геометрии уличной сети. В качестве основы берут граф OpenStreetMap, где город разбит на ребра (улицы, проезды, тротуары) и узлы (перекрестки). Алгоритм находит ближайшие ребра графа, по которым физически мог проехать велосипедист, и совмещает точки в непрерывную траекторию с учетом одностороннего движения и запретов для пешеходов.

• Отсекают точки с неправдоподобной скоростью выше 45 км/ч, отсеивая забывших выключить запись водителей автобусов и автомобилей
• Убирают стоянки длительностью более пяти минут, чтобы не загромождать граф остановками у магазинов и на светофорах
• Агрегируют число повторных проездов по каждому ребру улично-дорожной сети за выбранный сезон
• Рассчитывают плотность потока и нормализуют веса ребер для построения финальной тепловой карты

Картина основных потоков в Новосибирске

Тепловая карта регулярных маршрутов четко показывает разделение города на два типа поездок: транспортные и рекреационные. В центральной части правого берега главный стержень движения образует Красный проспект от площади Калинина до собора Александра Невского. От него потоки расходятся по Вокзальной магистрали, улицам Ленина, Советской и Гоголя. Велосипедисты здесь делят тротуары с плотным потоком пешеходов, так как выделенная полоса для велосипедов на проезжей части отсутствует, а правая полоса часто занята припаркованными машинами.

Второй мощный узел формирует Михайловская набережная. На графе это замкнутый коридор с высочайшей плотностью треков, но он слабо связан с остальной сетью. Заехать на набережную из центра можно через крутые спуски и развязки Речного вокзала, которые отпугивают новичков и создают аварийные ситуации при пересечении съездов с Большевистской улицы.

На левом берегу ключевой очаг активности находится в районе станций метро Студенческая и Площадь Маркса. Здесь генерируют поездки студенты НГТУ и СибУПК. Маршруты расходятся по проспекту Карла Маркса, улице Геодезической, Блюхера и Немировича-Данченко, замыкаясь на парке Арена и прилегающих жилых массивах Горского микрорайона.

Совершенно обособленно выглядит Советский район. В Верхней зоне Академгородка граф поездок обладает максимальной плотностью и связностью. Маршруты по Морскому проспекту, проспекту Лаврентьева и улице Пирогова используются местными жителями круглый год для ежедневных поездок до институтов СО РАН и корпусов НГУ. Через микрорайон Щ и бульвар Молодежи сеть связывается с Нижней Ельцовкой, формируя автономный велорайон.

Пространственные барьеры и разрывы инфраструктуры

Главная проблема новосибирского велокаркаса заключается в наличии непреодолимых естественных и рукотворных барьеров. Обь делит город на две половины, и связать их на велосипеде крайне трудно. Октябрьский мост долгое время находился на капитальном ремонте с перекрытием тротуаров. Димитровский мост перегружен скоростным транспортом, а тротуары там засыпаны пылью и имеют дефекты полотна. Бугринский мост расположен далеко от основных центров притяжения труда, а подъезды к нему со стороны правого берега требуют преодоления промзон и пересеченной местности.

Другой критический барьер создают железнодорожные пути Западно-Сибирской железной дороги. В центральной части города переходы через пути оборудованы крутыми лестничными сходами без пандусов. Велосипедист вынужден тащить велосипед на себе, что сразу обрывает непрерывность маршрута на геопространственном графе.

Методы устранения разрывов на основе данных

Анализ топологии графа выявляет так называемые узкие горлышка (bottlenecks) — места, где десятки периферийных маршрутов принудительно сходятся в один небезопасный узел. В Новосибирске такими точками выступают путепровод на улице Добролюбова, дамба Димитровского моста и выезды с Ипподромской магистрали.

На основе плотности векторов в ГИС-программах (QGIS, ArcGIS) исследователи рассчитывают матрицу корреспонденций между районами проживания и центрами занятости. Если между двумя районами есть высокий спрос на поездки, но вес ребра графа равен нулю, проектировщики наносят на генеральный план первоочередные трассы велодорожек. Примером такого потенциального коридора служит соединение лесопарка Заельцовский бор с Красным проспектом через улицу Дачную.