公共交通系统是维系特大城市日常运转的大动脉，相比于小汽车出行，其人均公里碳排放可降低70%~85%。然而，在庞大的客运体量与我国燃煤为主的电网背景下，公交与轨交系统本身的碳排放总规模依然极为可观。

随着城市空间从增量扩张迈向存量治理，交通减排的诉求不再仅停留于“粗放式增加绿行比例”，而是进一步深入到“谁在排放、排放多少、是否公平”的深层次社会学与地理学追问。现实中，因城市蔓延与房价梯度导致的职住空间错位，使得大量中低收入群体不得不迁往远郊“睡城”，承受超长距离与超长时间的刚性极端通勤。这种由空间隔离引发的出行碳足迹是否具有累退性？处于弱势地位的通勤者是否为城市核心区的经济繁荣承担了不成比例的隐性环境成本？

图1 | 城市通勤对比：远郊拥挤通勤与核心区低碳出行

针对上述问题，本研究打破传统的自上而下宏观统计局限，将核算颗粒度下沉至全市1,372个TAZ，把个体出行行为、职住时空流动与住房价格等社会经济特征有机交织，系统探讨交通碳排放在人群、区域与时空流之间的公平性逻辑。

图2 | 基于多源大数据的城市公共交通微观碳核算与公平性评价框架（多源数据输入 自下而上碳核算 时空分异与三维公平性分析 共享单车减排模拟与零碳激励方案）

本研究的基本技术路线涵盖三个递进阶段：

• 第一步，多源大数据融合与自下而上碳核算：整合北京市2019年5月份包含常规工作日、周末及五一假期的全网智能卡刷卡记录（2.85亿条）、OpenStreetMap高精度路网、百度人口热力数据及二手房交易价格数据。利用OD点信息精确测算每次出行的时空距离，结合电网排放因子与牵引能耗自下而上量化公交与地铁的单程碳排放，并空间聚合至全市1,372个TAZ。

• 第二步，多维度碳公平性评价体系构建：突破单一基尼系数的传统局限，构建涵盖三个维度的公平性矩阵：

1. 垂直公平（Vertical Equity）：引入碳帕尔马比率（Palma Ratio），聚焦人均碳排放前10%最高负荷群体与后40%低排放群体之间的极化差距；

2. 水平公平（Horizontal Equity）：利用基尼系数（Gini       Coefficient）与洛伦兹曲线，评估市辖各行政功能区在全天不同时段内出行排放的空间均衡度；

3. 空间公平（Spatial Equity）：创新构建出行碳负担指数（Carbon       Burden Index, CBI），结合人口活力与二手房价格（作为居民经济水平的代理变量），识别环境成本向低收入区域倾斜的累退性特征。

• 第三步，末端微循环替代潜力与零碳激励方案探索：以1,619米为短途阈值构建共享单车替代场景，评估共享出行缓解接驳压力与交通脱碳的潜力，并提出多主体协同的零碳出行激励机制。

主要结果 1：公交与轨交的服务分层驱动碳排放显著分化

图3 | 公交与地铁在不同日期类型的耗时、运距及分时段碳排放特征对比（上图展示公交与地铁在工作日、周末和节假日的小时平均出行耗时与运距；下图展示公交与地铁在全天24小时内的碳排放动态变化）

研究表明，公共交通工具的服务特性与分工在本质上决定了出行碳排特征。虽然地铁的单位客公里排放因子显著优于常规公交，但在实际出行中，地铁的单次人均碳排放反倒比公交高出80.9%。

这一“悖论”主要源于二者的服务定位差异：公交承担短途微循环与中短距离接驳，而地铁承载了长距离骨干客流。数据统计显示，地铁乘客的平均出行时间约为公交的2倍（高峰期达38分钟），平均出行距离则是公交的2.5至3.4倍（高峰期平均达16.7 km）。在总量层面，全月公共交通出行碳排放达8,638.3万千克，其中地铁贡献了58.5%，较常规公交高出41%。

在时间节律上，工作日碳排放呈现出极其刚性的“双峰”特征，早高峰碳排放为晚高峰的1.2倍；而休息日与节假日则呈现平缓扩散的特征，体现出“通勤驱动（工作日）”、“混合需求（周末）”和“休闲主导（假期）”三种完全不同的出行底层逻辑。

主要结果 2：极化与扩散：工作日与非工作日的空间多中心重塑

图4 | 北京市六环内出行碳排放时空分布格局（工作日双峰极化 vs. 节假日多核分散）

在空间分布上，工作日出行碳排放呈现显著的“双峰极化、核心集聚”格局。早高峰期间，高碳排区域由外围居住组团向中心城区金融街、东直门等重大商务枢纽（单小区排放超6,400 kgCO₂）高度汇集，晚高峰则沿10号线等核心骨架呈放射状回流；节假日与休息日则转变为“多核分散”模式，碳排放向香山、颐和园、国贸、中关村等商圈与景区发散

值得注意的是，五环外区域在平峰期依然持续存在200~800 kgCO₂的离散碳排放，暴露出外围新城在轨道交通接驳与微循环公交等“最后一公里”出行设施上的相对匮乏。

主要结果 3：环境成本的累退性——低收入群体的隐性环境代价

图5 进出四环职住流动桑基图与早晚高峰碳负担指数（CBI）空间分布(a. 环线流动桑基图；b-c. 四环内外对称比率；d. 房价流动桑基图；e. 早晚高峰CBI空间分布)

图6 出行碳排放帕尔马比率与各行政区基尼系数全天波动走势

本研究最为核心的发现，在于揭示了出行碳排放在不同社会经济群体与空间单元中的深刻失衡：

1. 职住错位与环线阻隔：四环路构成了极为清晰的碳排分界线，早高峰期间45.6%的出发排放来自五环以外，而49.1%的到达排放高度集中在二至四环就业核心区，早晚高峰四环内外的进出贡献比率呈现近乎完美的对称（各占约62%）。

2. 环境负担的严重“累退性”：通过将房价作为经济水平的代理变量并结合CBI分析发现，在工作日早高峰，低房价/低收入居住区贡献了全网近半数（46.5%）的出行碳排放，人均出行碳排放比高收入核心区居民高出整整69%。

3. 空间正义的缺失：在东城、西城等高房价核心区，尽管出行活跃度极高，但由于优质的就近职住匹配与多网融合布局，人均环境成本被大幅摊薄，CBI均处于0.3以下的极低水平；反观回龙观、天通苑等远郊大型居住区及亦庄等产业开发区周边，高密度流动与低廉居住成本相叠加，使得CBI数值普遍飙升至0.7以上。低收入群体在享受低居住成本的同时，却被迫承担更漫长的通勤耗时与不成比例的环境负荷，实质上是以边缘人群的隐性环境成本支撑了城市核心区的经济运行效率。

4. 功能定位导致的区县公平失衡：在水平公平层面，早高峰基尼系数高达0.499并在晚高峰恶化至0.551。其中，承载大量跨区政务通勤与窄街路网约束的东城区全天基尼系数居高不下；而交通路网相对薄弱、外向型长途跨区通勤严重的石景山区，在早高峰更录得全区最高的基尼系数（0.642），展现出极高的空间不平等。

主要结果 4：微循环替代潜力与多方协同激励

图7 | 共享单车替代短途机动接驳的全月日均减排量及工作日时空减排潜力分布

在末端减排探索中，研究设定以共享骑行替代小于1,619米短途机动接驳情景。全月核算显示，工作日日均可削减碳排放约58,140 kgCO₂，约为休息日和节假日的1.5倍，可有效抵消全网每日近2%的出行排放总量，其中97.9%的减排效益来自于对短途低速公交的替代。高减排潜力区高度聚集在核心商圈、教育科研重镇及外围次级枢纽。

总体而言，本研究的主要科学贡献体现在以下两个方面：

1. 构建了精细化自下而上的超大城市公共交通碳核算体系：打破了过去过度依赖宏观年鉴或问卷抽样的传统模式，首次利用数亿级刷卡轨迹实现微观TAZ尺度的时空精准刻画，解构了长途轨交与接驳公交的服务分层机制，阐明了从工作日通勤到节假日休闲的动力转换。

2. 提出了涵盖垂直、水平与空间三维维度的交通环境正义评价体系：通过将碳帕尔马比率、基尼系数与碳负担指数有机结合，在空间大模型中精准度量了经济收入阶层与交通碳负担的累退性关联，揭示了职住错位、长距通勤、碳负担转嫁的社会环境不平等链条，推动交通评估从单纯的效率追求迈向包容性与社会正义。

• 第一，从单一交通优化走向空间职住平衡治理：仅靠升级公交车辆或加密线路无法根治高峰碳集聚。必须在城市规划顶层设计中推动多中心产城融合，在远郊大型居住组团周边补足高品质就业岗位，同时在核心就业区增加可负担的保障性租赁住房供给，从源头缩短通勤半径。

• 第二，重视外围“最后一公里”的精准接驳投放：针对五环外离散高碳排特征，应因地制宜强化微循环接驳公交与共享两轮系统布局，优化地铁站点周边的慢行骑行网络与停放空间，打通低碳接驳的堵点。

• 第三，建立兼顾效率与公平的“零碳普惠”政策机制：低收入长途通勤群体往往对出行成本高度敏感。建议推出“公交/地铁+共享单车”联程联运优惠票制，并搭建基于区块链或移动端的个人碳普惠积分体系，通过乘车优惠兑换、碳减排奖励等机制，避免低碳政策演变为对弱势群体的经济掠夺，实现社会公平与交通脱碳的双赢。

本研究依托北京市公交与地铁刷卡大数据，构建了微观出行碳核算与“垂直-水平-空间”三维公平性分析框架，系统揭示了不同日期类型、不同交通方式和不同社会经济群体的出行碳排放特征。研究明确指出，城市边缘低收入群体正在为维系城市经济系统的高效运转承担着过高的人均碳排放成本。未来在推进智慧交通建设与“双碳”目标落地过程中，必须将环境正义视角深度融入城市空间治理，协同推进职住空间优化、慢行交通网络缝合与差异化碳普惠激励，让绿色低碳出行真正普惠于全体市民。

上述研究以“Mining travel carbon emission patterns and evaluating equity in public transportation based on smart card data”为题发表在International Journal of Digital Earth。北京大学遥感与地理信息系统研究所博士毕业生、中国人民公安大学专任教师郑江澎为论文第一作者，南京大学空间地球科学研究院助理教授鲍毅为论文通讯作者，北京大学地球与空间科学学院黄舟教授为指导教师。研究得到了国家自然科学基金项目以及国家博士后创新人才支持计划的联合资助。