226-基于IC卡和车辆GPS的数据融合与公交建模分析

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1、基于IC卡和车辆GPS的数据融合与公交建模分析李星月吴寻贺晓琴【摘要】“互联网+”时代下数据采集和分析手段发生了技术上的变革。本文融合了公交IC卡和公交车辆GPS数据，基于乘客多次出行的连续性条件，采用时间空间匹配算法推算乘客公交出行上下车站点，从而得到公交出行OD，并通过传统方法对结论可靠性进行验证。最后在公交站点的基础上建模叠加路段客流，实现公交客流在全路段的分配，对同类型城市公交规划建模具有借鉴意义。【关键词】GPS数据；IC卡数据；数据融合；公交OD；公交分配1引言城市公交乘客出行OD是进行公交规划分析的基础条件，在现状剖析中具有至关重要的作用。获取公交乘客出行OD矩阵的传统方式是跟

2、车调查小票法[1]，即针对抽样公交车上安排人工调查员，对乘客上下车行为发放调查卡片，以此获得乘客上下车站点及断面流量等信息。该方法所需人力较大，且抽样精度低，时间覆盖面范围小。随着“互联网+”时代的到来，公交智能化技术日益革新，城市公交IC卡数据以及车辆GPS定位数据逐渐受到众多学者的探讨。戴宵等[2]首先提出基于IC卡数据进行客流特征分析的思路；徐建闽等[3]提出了基于GPS和IC卡数据单线公交OD的生成方法；尹长勇等[4]通过推算站间运行时间，建立匹配约束规则完成站点的匹配；吴祥国[5]提出获取公交站点OD的基本方法，通过站点的聚类获得交通小区的公交OD。不同于以往研究，本文通过多元数据

3、融合对乘客上下车站点进行匹配，基于连续性概念得到出行OD，同时进行数据挖掘和公交OD分配，将成果应用于诸暨市公共交通规划模型的开发实践中。2基础数据需求本文数据基于公交IC卡数据，公交GPS数据两个动态数据库以及车辆站点数据一个静态数据库，数据由浙江省诸暨市公交公司提供，记录时间为2014年10月22日星期三的全天，包括总计3万行的乘客IC卡刷卡记录，60万行公交车辆GPS轨迹记录以及409个车辆站点信息。2.1公交IC卡刷卡数据公交IC卡数据记录了乘客上车刷卡的详细信息，研究有效字段为公交卡芯片号、刷卡1时间、线路名称以及车辆编号这四个字段。表1公交IC卡数据样例公交卡号刷卡时间线路名称车

4、辆编号25076240609:38:4817200250762406017:20:141721624885788286:56:5417207248857882816:47:56172682.2公交GPS轨迹数据运营公交车均安装车辆GPS设备，设备每隔15秒记录时间及坐标信息，而后上传至公交公司实行数字化监控，研究有效字段为车辆编号、车辆经度、车辆纬度、时间和线路名称这五个字段（并不包含途经站点信息）。表2公交GPS数据样例车辆编号车辆经度车辆纬度时间线路名称7167120.189629.723025:43:5517167120.189529.721765:44:1017167120.1894

5、29.720405:44:2517167120.189329.719125:44:4017167120.189229.717715:44:5512.3线路站点坐标数据线路站点数据为公交车站的位置信息以及站序，有效字段为线路名、序号、方向、站点名、站点经度和站点纬度这六个字段。表3线路站点数据样例线路名序号方向站点名站点经度站点纬度11上行国际商贸城120.243129.6778212上行盛家120.240529.6878313上行红桥120.236729.6876814上行浣南村120.231229.687513居民公交出行行为分析同居民出行行为类似，参照周涛等[6]的研究，乘客一次完整的公

6、交出行为以第一次上车站点为起点，中间不下车换乘或经历一次或多次换乘，以最后下车站点为终点完成整个公交出行。参照吴子啸等[7]的研究，在有公交出行的居民出行方式构成中，公交出行处于绝对优势，即在进行公交IC卡乘客出行行为分析中，可以假定居民公交出行全程均采用公交出行手段。除此之外，吴子啸[8]定义了公交出行的连续性：当一个出行者在一天中有多次公交出行时，如果其下一次公交出行的起点为本次公交出行的终点，那么本次公交出行可称为具有2连续性的公交出行。对于一天中的最后一次公交出行而言，如果其出行终点为该日第一次公交出行的起点，那么最后一次公交出行也称为具有连续性的。如需利用公交IC卡数据结合GPS数

7、据推算乘客公交出行OD，需要确定乘客各次出行的上下车站点来构成完整的公交出行链。4乘客公交出行OD计算4.1数据清洗进行OD计算前需对原始数据库进行数据清洗。公交IC卡数据需根据IC卡号进行归类排序以构成刷卡者完整的当日公交出行记录，同时需要归并短时期内（本文选取20秒）重复刷卡记录情况以避免为其他乘客刷卡的情况，最后将一天中仅刷卡一次的数据记录进行剔除，处理后公交IC卡记录为2.2万条，占原始记录的73.3