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1、基于GIS的公交网络模型及其在公交线路查询中的应用李季涛,杨俊锋(大连铁道学院交通运输工程系,辽宁大连116028)Ξ摘要:分析了公交网络的特点,研究了如何利用GIS技术建立基于道路网的公交网络模型,提出了基于最优化路径条件下的换乘搜索方法,并探讨了其在公交线路查询中的应用.该方法可用于计划出行路线和提供在线信息,有效综合了线路、费用、时间及相关的动态交通数据.这样的系统可建立在互联网GIS系统中,为出行者提供交互式的服务.关键词:公交网络;分析模型;客流分配;公交查询中图分类号:U491.7文献
2、标识码:A城市公共交通作为城市交通网络中的重要组成部分,是城市内部人流的主要传输载体,对降低车辆流量,舒缓交通负载与堵塞,改善车流效率发挥至关重要的作用.一定程度上,一个城市公交系统的发展水平体现了一个城市的繁荣程度.面对迅速发展和不断更新的城市公共交通网,如何快速寻找一条合理、经济、方便的从出发点道目的地的最优乘车路线或换乘方案,成为城市居民和外地旅客一个比较困惑的问题,这也是城市信息化建设中一个不容忽视的研究课题1.本文提出了在以公交线路形成的简化路网的基础上,寻找最优出行路径,并在此基础上给
3、出换乘方案和出行指导.通过该方法给出的方案少、搜索快、适应性强,能够更好的满足出行者的查询需求.1公交网络的特点(1)连通性城市道路网络中的道路交叉口无差异地连接着与该路口连通的多条路段,但不同公交线路在同一点相交时,公交线路间的连通性是有差别的.这是因为:①两路不同公交线路在空间上的同一站点连通时,因换车而增加了时间消耗;②多条公交线路虽然可以相交于空间上的同一个点,但是该点不一定是公交停靠站点或者不是同时有站点,因而不同公交线路在此是不连通的.(2)方向性公交线路的运行是有方向的,一条公交线路
4、有上行和下行两个行驶方向,即从始发站到终点站和从终点站回到始发站,并且有不同的时间表.大多数公交线路上下行站点不变,但上下行站点分别位于道路两侧且位置并不重叠.此外,在有些城市里,因为路段设置单行线等原因,公交线路上下行路线不完全相同.因此对于公交线路,有必要分别绘制上行线和下行线.(3)节点的特性虽然不同的公交线路在行程上有重叠,但是各自的站点不可能是完全的几何重叠.在实际通勤中必然要求在不同的公交线路之间实现换车以到达目的地,这就要求相对应的网络图上不同属性的边在节点上的连通,这是公共交通网络
5、分析的意义.在公交网络叠加分析时,要求把空间上相近的异线站点合理抽象成图上的相关节点,来模拟不同公交线之间的可换车情况.此外,由于在一些城市存在着地名和站名不相符的问题,也存在着公共场所的站名并不是公共场所的名称等问题,因此,需要建立公交站点的名称与周边资源名称之间的关系.(4)最短路径的意义道路网络上的最短路径和公交线路的最短路径的意义也不相同.道路网络的最短路径值要求两点之间路径距离最短即可,或者改进为同时参考道路的速度权值,获得最优路径.公交网络中每一条公交线路也可理解为一个层次,从一条公交
6、线路到另一条公交线路的换车活动是有时间消耗的,因而就不能为寻找简单的路径距离的最短而随意换车,因为换车时间成本成了整个路径最优性的关键因素之一2.2公交网络数据模型2.1公交网络的图层设置实际公交线路是有方向的,站点间的路段长度和道路通畅程度也有差异,因而实际公交网络抽象的拓扑模型是有向带权图.在地理信息系统中,具有地理特征的信息是分层管理和存储的,GIS利用层的概念来管理、贮存和分析信息,然后把不同的图层相互叠加起来,实现对研究区域信息的可视化3.不同层中的地物有着不同的空间表现特征,一般的公交
7、网络可以抽象为五个图层:①公交站点层:存放公交站点的位置信息;②公交线路层:存放公交线路信息;③城市道路层:存放城市道路网络,公交网络在其基础上生成;④交通小区层:小区以公交站点为中心,形成不规则形状向周边辐射;⑤信息资源层:存放公交站点周围交通小区内的各种资源信息.2.2公交网络的实体表达根据公交网络的特点可以建立线路、站点和道路的拓扑关系.在实际情况中,公交线路和站点的空间分布在出行换乘搜索中十分重要.因此,公交线路和站点的表达需要考虑如下的实际情况:①公交线路网与基础路网之间的关系;②同一公
8、交站点在道路两边的单个点需要进行表示;③一个公交站点可能有2个以上的单向站点;④公交线路在高峰运行期间可能会忽略某些站点.站点:由于单个公交站点的具体位置在必要的时候需要参与换乘搜索过程,并给用户提供换乘方案的详细图形解释,公交站点的表达可以采用精确定位于相对定位相结合的方式.精确定位直接记录站点的坐标,以准确的描述站点的位置.相对定位分为相对于道路的定位和相对于线路的定位,相对于道路的定位记录一个站点在道路中的线性位置,即偏移道路中心线的距离及方向,相对于线路的定位记录了单条有向
