課題研析

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第三章 研究設計

為研究建成環境對公共自行車使用時空型態的影響關係，本章首先依據第 二章之文獻回顧結果，建立本研究之研究課題，提出可行的處理構想，接著進 行公共自行車使用時空型態的分群分析，進而從中歸納出公共自行車使用的時 空型態，而後根據文獻回顧之先驗知識以及邏輯推演等方法，推測本研究模式 中變數的預期影響關係，進而提出假說，最後再針對個別假說設計可行之驗證 分析方法。

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第一節 課題研析

經由第二章文獻回顧以及綜合評析的結果，得以了解過去文獻的研究成果 以及過往所面臨到相關議題的處理方法，從中研擬出本研究所需要討論與解決 的研究議題，如下圖 3-1-1 所示。本研究之研究目的在於釐清建成環境對於公 共自行車使用時空型態的影響，因此首先必須界定何為本研究所指的時空型 態，了解其意義與內涵之後，下一步則需選擇本研究欲考慮與選擇的建成環境 因素，參考過去文獻的研究成果以及進行邏輯推演後，歸納出適合公共自行車 研究之相關建成環境因素。再者，除了建成環境變數之外，仍有許多會影響公 共自行車使用之影響因素須被納入研究中，因此將之列入控制變數中藉此減少 研究偏誤。最後則是評估公共自行車時空型態以及解釋變數，找尋適合的分析 方法進行實證分析，方能達到本研究所設立之研究目的。

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圖 3-1-1 議題研析架構圖

[課題一] 本研究探討的公共自行車使用時空型態為何？

課題說明：

時空型態所包含之範疇極廣，舉凡包含空間性質與時間性質之兩項屬性資 料便可進行時空型態的相關分析，不同學科與不同領域間對於時空分析也有不 同的分析方法。因此若要明確回應到本研究之研究動機與研究目的，勢必得針 對公共自行車使用的時空型態進行相關範疇的限縮，因此從中定義適合公共自 行車使用之時空型態是本研究的一大重要課題。

構想：

公共自行車使用的空間內容主要與站點與起迄的空間分布有關，例如站點整 體的空間分布、公共自行車旅次起迄的空間分布、租借與歸還量的空間分布、旅 次的路線指派等，至於時間內容則主要與使用者的使用時間有關，例如公共自行 車系統的營運時間、各旅次的租借時間與歸還時間、各旅次累計騎乘時間、公共 自行車租借與歸還量的尖峰離峰時間、平日與假日使用量的時間差異等。因此將 空間內容與時間內容組合成時空型態的過程中，產生出許多公共自行車使用的時 空差異現象，例如圖 3-1-2 所示之平日與假日的起迄流量空間分布差異、或是如 圖 3-1-3 所示之平日與假日地鐵站附近站點的使用量差異等。又本研究之研究目

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的在於找出顯著影響公共自行車使用時空型態之建成環境因素，且從許多生活案 例中可以發現建成環境可能影響著公共自行車使用的時空型態，例如平日學校附 近的站點會因學生的通學需求有較高的使用量，但假日則無此現象；或是商業區 附近的站點在上下班尖峰時間比起離峰時間有較高的使用量等。另外過去文獻對 於公共自行車使用時空型態的分析方法主要可以分為預測模型的建立、分群分析 以及其他方法等三大類，其中分群分析依據資料性質的相似性進行歸納分群的方 法較適用於本研究，原因在於透過分群演算法得以降低龐大且複雜資料之維度，

進而提供具有意義且符合原有資料特性之資訊，可供後續研究進行更多的分析處 理。

故根據文獻回顧的結果以及時空分群分析的處理後，將本研究所定義之公共 自行車使用時空型態區分為時間面向以及空間面向兩大類。在時間面向方面，公 共自行車使用的時空型態是指經過分群處理後，隨著時間的推移，擁有相似歸還 量或是租借量的一群站點；而在空間面向方面，公共自行車使用的時空型態是指 經過分群處理後，隨著時間的推移，擁有相似起迄移動距離的站點組合。

圖 3-1-2 平假日流量空間分布差異(Zhao et al., 2015)

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圖 3-1-3 平日與假日地鐵站附近站點使用量差異(Etienne and Latifa, 2014)

[課題二] 影響公共自行車使用時空型態的建成環境因素有哪些？

課題說明：

本研究希望透過量性統計模型的研究方法來探討建成環境對於公共自行車 使用時空型態的影響關係，故建成環境變數的選取會對於後續模型校估以及分析 結果產生重要的影響。而過往文獻也因其研究區域以及研究目的的差異有著不同 的建成環境變數選取方法，因此選取適合於公共自行車使用、具有足夠代表性以 及符合本研究之研究目的的建成環境變數為重要課題之一。

構想：

從文獻回顧的結果可以發現影響公共自行車使用的建成環境變數諸多且繁 雜，未經系統性的選取可能會有遺失的建成環境變數，例如過往文獻皆忽略了建 成環境中「多樣性」對公共自行車的影響關係，故本研究為了減少此缺漏的現象 發生，依據 Cevero et al. (2009)的 5D 概念，本研究將建成環境變數整理為以下六 類，如表 3-1-1 所示，分別是密度(Density)、多樣性(Diversity)、設計(Design)、目 的地可及性(Destination accessibility)、大眾運輸場站距離(Distance to transit)以及 公共自行車站點分布(Distribution of PBS)，如圖 3-1-4 所示，希望藉此減少遺漏 任何可能對於公共自行車使用時空型態有影響關係的建成環境因素。另外在文獻

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回顧的過程中，也針對不同文獻對於建成環境的閾值設定進行比較，發現不同的 研究區域有不同的閾值設定，從 250 公尺、400 公尺到 800 公尺的設定皆有，然 而本研究考量到雙北市與其餘歐美城市的文化以及都市型態可能有所不同，故以 臺北市交通局於 2016 年公告之「公共自行車租賃站設置準則」中的設站距離標 準，350 公尺，作為本研究之建成環境閾值，藉以捕捉到雙北市都市型態之特性。

圖 3-1-4 建成環境６Ｄ分類圖

[課題三] 影響公共自行車使用時空型態的控制變數有哪些？

課題說明：

影響公共自行車使用時空型態的因素除了建成環境外，尚有許多類型的影響 因素，例如 Faghih-Imani et al. (2014)證實雨量越高會減少公共自行車之使用量，

因此本研究雖聚焦於建成環境對公共自行車使用時空型態之影響，但仍不可忽視 其他因素所造成的可能影響，故從中選取適合本研究之控制為本研究重要課題之 一。

多樣性

設計

目的地可 及性

大眾運輸場 站距離 公共自行車

系統分布

密度

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構想：

本研究根據文獻回顧的結果，將除了建成環境變數之外，可能影響本研究之 公共自行車使用時空型態的因素歸類為以下五種，分別是人口特徵、個體生活方 式、自然環境因素、日常交通狀況以及非實質環境因素等。納入控制變數至本研 究的用意在於提高後續模式的配適度，若控制變數中有顯著影響公共自行車時空 型態的重要變數，但並沒有放入模式進行分析，則可能出現模式解釋力不佳或是 結果有所偏誤的情況產生。

[課題四] 如何選擇適合探討建成環境對於公共自行車使用時空型態

影響關係之分析方法？

課題說明：

本研究主要探討建成環境對於公共自行車使用時空型態的影響，依變數資料 來源是每一筆的 YouBike 個別旅次資料，因此如何從大量的數據中整理出本研究 所欲探討的時空型態，並與建成環境變數以及控制變數結合，是本研究的重要課 題。

構想：

在構想一中，本研究將公共自行車使用的時空型態區分為時間以及空間兩個 面向，而本研究首先將 YouBike 個別旅次資料分別轉換為站點尺度的資料型態，

並經由時空群聚分析形成一類一類的群集組合，同一群集組合也就具有相似的時 空型態，而這也是本研究之依變數，至於詳細的資料轉換處理過程已在研究方法 中的時空型態分析處說明完畢。故當依變數屬於類別變數的情況下，若欲搭配建 成環境變數以及控制變數進行影響關係驗證，羅吉特模式為一適合之分析方法，

然而羅吉特模式也有許多變形應用，例如多項羅吉特模式以及巢式羅吉特模式等，

而本研究選擇巢式羅吉特模式作為起始的模式認定選擇，原因在於巢式羅吉特模

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式可以搭配時空型態分析中的階層式分群方法使用，藉由階層式的分類更容易從 中建立巢層，然而估計結果產生不合理的包容值係數，顯示階層式分群方法的分 群結果並不代表階層結構，本研究最終選用多項羅吉特模式檢驗建成環境變數對 於公共自行車使用時空型態的影響關係。