沈陽市公交數據采集整理方法的研究與實踐

張西軍,張笑涵

(沈陽市勘察測繪研究院,遼寧沈陽 110004)

沈陽市公交數據采集整理方法的研究與實踐

張西軍?,張笑涵

(沈陽市勘察測繪研究院,遼寧沈陽 110004)

沈陽市公交數據采集整理是數字沈陽地理空間框架項目的子項目。基于簡化公交數據采集的難度、提高公交線路采集整理自動化程度、提高工作效率的目的,充分利用地名地址與路網數據,通過公交數據庫設計、公交數據采集、生成公交線路與站點關系表、公交數據優化等步驟,形成了一套公交數據采集整理流程,并開發了公交查詢數據生產整理輔助程序。從工作流程與數據處理工具兩方面著手處理公交數據,得到較高精度和拓撲關系的公交數據。

公交站點采集;公交線路采集;站點線路關系表;公交線路優化

1 引 言

隨著城市建設的飛速發展及公交系統的不斷完善,公交車已成為城市居民出行的主要交通工具。但由于城市公交線路四通八達,且隨著城市擴建而快速發展,新的公交線路在不斷延伸和開辟,再加上單行道、禁左等道路交通約束,即使是當地居民也不一定能找到到達目的地的最佳線路,外地游客更是難以獲取公交出行的最佳路徑信息。因此,建立適合于公交線路查詢特點的公交數據模型,開發操作直觀、便捷、快速、準確的城市公交查詢系統,為出行者提供全面、準確的公交信息,是城市公交建設與發展的迫切需要。數字沈陽地理空間框架建設項目為各項專題項目做好了鋪墊,提供了有力可靠了數據基礎,其中公交系統的建設融合了路網數據,地名地址數據等必要基礎信息,迎合客戶端的搜索意向和查詢模式,建立智能公交系統。

2 公交數據庫設計

數字沈陽地理空間框架建設項目中,地名地址數據采集子項已經對于全市域三環內建成區進行了細致的普查。具體普查依據為沈陽市現狀1∶500數字地形圖,面積約450 km2,數據信息包括各類地名名稱、位置和各項地名屬性信息(自然地理實體和人文地理實體);在地名普查的基礎上,建立沈陽市地名地址信息數據庫。

公交數據庫采用ArcGIS的個人數據庫,數據庫結構如圖1所示:

數字沈陽地理空間框架建設項目智能公交系統中所用數據主要來源于上述地名地址數據。將數據按興趣點分類代碼篩選,將SCODE字段中代碼為111102 (普通公交站)的數據提取出來。進行初步數據自身檢查,確保數據的完整性,達到不重不漏,字段屬性完整,位置準確。該方法的最大優點是充分利用了已有的地名地址數據,避免了重復工作;并且能夠保證公交數據的準確度,站點精度可以達到米級。

圖1 公交數據庫結構圖

根據公交數據的特點,在地名地址數據庫基礎上重新對公交站點數據屬性進行編碼。公交據最重要的屬性為體現出公交站點與公交線路之間的關系,因此編碼結構如表1所示:

表1 公交站點圖層屬性結構

公交線路數據利用站點數據采集得到,公交線路數據結構如表2所示:

表2 公交線路圖層屬性結構

線路-站點關系表和站點-線路關系表表示線路ID與站點ID之間的對應關系,以便于進行路徑分析和地圖表達,這兩個表主要利用程序實現。

線路-站點關系表如表3所示:

表3 135路公交車(上行)線路-站點關系表

站點-線路關系表如表4所示:

表4 展覽館(Id=1)站線路-站點關系表

3 公交數據采集

3.1 公交站點數據采集

公交站點數據的地理坐標是否準確,實用,成為決定公交系統是否優秀的硬性標準。在外業數據采集過程中,公交站點往往位于人行道內,與道路邊線幾乎重疊,如果按照數據本身坐標制作公交線路,公交線路顯示在道路面以外,在視覺上與實際情況有很大反差。

沈陽市公交系統數據采集工作充分利用數字沈陽框架數據庫中的道路中線數據,參考沈陽市一般道路寬度,利用ArcGIS緩沖功能,對道路中心線生成緩沖面,生成以道路中心線對稱的沿道路方向左右擴充2 m的道路緩沖線。該方法既可以明確的將公交線路顯示在路中,與周邊的道路邊線和其他地名地址數據合理避開,又可以進行下一步的雙向線路的處理,如圖2所示。

圖2 公交線路采集預處理

為了將公交站點數據與緩沖后的雙向線路數據成為一套可用數據,決定對公交站點數據與緩沖線數據進行拓撲處理,將站點從實際位置作垂線到道路中心線緩沖面上,為今后的站點與線路,線路與站點之間的查詢,路徑分析等功能做好了前期準備。

圖3 公交站點垂直落到緩沖面上

3.2 公交線路數據采集

根據沈陽市公交資料和前面處理的公交站點數據,采集沈陽市公交線路。由于同一條公交線路上行與下行路徑不完全相同,因此,同一條公交路線應分別采集上行路線與下行路線數據。

稱取60 mg標準品于2 mL離心管中，按照試劑盒說明書操作提取基因組DNA。利用QIAxpert測定所提DNA溶液濃度，并以A260/A280比值判斷DNA的質量。DNA稀釋至50 ng/μL備用。

公交線路采集的原則為:

(1)公交線路只與停車換乘的公交站點相交;

(2)公交線路依據道路中心線緩沖面邊線采集;

(3)同一條道路中心線必須是一條連續的多義線或線段;

(4)公交線路采集方向應與公交行駛方向一致

(5)同一條公交線路不能自相交。

3.3 線路與站點沖突處理

在公交數據處理問題中,線路與站點得沖突是最難解決的一個問題,這個問題解決好了,今后的實用功能與查詢功能都會迎刃而解。其中涉及的問題有:

(1)該線路在該站點有站如何采集;

(3)該站點附近還有1個至多個同名站點如何避免相交;

(4)該站點有還有1條至多條線路,公交線路如何采集。

這些問題需要理清公交線路數據與公交站點數據得位置關系,并兼顧盡量同時去解決這些問題。繪制每條公交線路的同時經過站點的時候,采取是本條線路的站點經過,不是本條線路的站點避讓的方法,繪制交通線路。

操作步驟為將緩沖生成的雙向線路,再各自緩沖左右方向0.5 m,并沿雙向線路開始繪制每條線路的公交線路,遇到該線路的站點,在站點處設立折點(為以后站點與路線拓撲做基礎,為站點與路線分析做準備),遇到非該線路的站點,避讓到0.5 m緩沖區的輔助線路上,繞開該站點。繪制線路要求單一要素,方向單一,如圖4所示。

圖4 公交路線與公交站點相交處理

4 公交數據后期處理

4.1 生成公交線路與站點關系表

數字沈陽地理空間框架門戶網站上的公交線路查詢模塊,主要依據Line-Point和Point-Line兩張關系表的Id信息作為索引,進而查找到Point圖層上的公交站點數據和Line層上的公交線路數據,因此Line-Point和Point-Line兩張關系表的生成質量直接決定了公交查詢模塊的質量。

生成兩張關系表的基本算法依賴與之前采集公交線路時的五大原則中的最關鍵兩個原則,即:①該線路的折點與該線路的站點重合;②該線路與不停車換乘的站點避讓。

為了便于編程生成線路與站點之間關系表,將Line圖層和Point圖層分別轉換成Shapefile文件格式以進行一系列算法編寫。生成關系表流程如5圖所示:

圖5 生成Line-Point表和Point-Line表流程

至此公交數據采集工作全部完成,下一步需要對采集數據進行優化。

4.2 公交數據優化

公交路線查詢的速度主要取決于查詢算法和公交數據復雜度,公交線路的節點數越少,查詢速度越快,同時為了查詢效果美觀,需要對公交線路過小的折點進行裁彎取直,因此最后利用線平滑算法,對公交線路進行優化處理,處理結果如圖6所示:

圖6 公交線路優化效果

5 公交查詢案例

利用以上方法建立的沈陽市公交數據建立的公交查詢系統,已經應用于“天地圖·沈陽”項目。公交站點數據采集精度優于1 m;道路中心線數據利用1∶500地形圖數據采集,采集精度優于0.5 m,在采集公交線路過程中沒有損失精度,沈陽市公交查詢系統的線路計算精度優于2 m。

沈陽市公交查詢系統提供換乘查詢、線路查詢和站點查詢3種方式,查詢結果如圖7所示:

圖7 沈陽市公交查詢系統應用案例

6 結 論

本文結合沈陽市公交線路采集工程,詳細介紹了公交數據采集及優化處理的方法及步驟,該方法可充分利用已有地形圖數據中的道路、地名地址等高精度測繪成果,減少了外業工作量,提高了工作效率,并且能夠保證采集到的公交數據的精度和質量。項目最終形成公交線路、公交站點、線路與站點關系表數據,在此數據基礎上開發的公交查詢系統查詢到的路程精度達到米級,有一定的實用價值。

[1] 楊子江,季桂樹,白云莉.基于GIS的城市公交查詢系統的研究與實現[J].內蒙古大學學報·自然科學版, 2010,41(4):436～439.

[2] 史守正,王海燕.基于GIS的公交信息系統的研制[J].蘇州科技學院學報·工程技術版,2006,19(3):88～90.

[3] 安健,楊曉光,劉好德等.基于乘客感知的公交服務可靠性測度模型[J].系統仿真學報,2012,24(5):23～25.

[4] 楊濤,張泉.公交優先導向下的城市總體規劃—構建公交都市的空間框架[J].城市規劃,2011(2):22～25.

[5] 胡啟洲,陸化普,戴帥等.城市公交線網等級評定的物元分析模型[J].公路交通科技,2010,27(3):114～118.

[6] 雷蓮桂,向凱,王力劭等.不同飽和度下交叉口公交專用進口道運行效果研究[J].交通運輸系統工程與信息, 2011(A01):90～96.

[7] 胡云峰.公交換乘系統的數據庫結構及算法優化[J].文山學院學報,2010,23(2):104～107.

[8] 王世祥,饒維亞.大中城市公交線路查詢的數據結構及其算法實現[J].計算機系統應用,2007(9):63～67.

Research and Practice the Method of Shenyang Bus Data Acquisition and Consolidation

Zhang Xijun,Zhang Xiaohan
(Shenyang Geotechnical Investigation&Surveying Research Institute,Shenyang 110004,China)

Shenyang Bus Data Acquisition System is the subproject of Digital Shenyang Geospatial Framework Project.For simplify difficulty of the bus data collection and improve automation of bus date arrange,and improve work efficiency.The paper use address of Geographical Names and road net datas,by design bus database,collect bus data,create bus station and the bus route relationship,optimize bus data,adopted a process of bus date produce and developed the program of bus data collection,from the workflow and data processing tools two aspects process bus date.The method achieved good results.

bus stops collection;bus lines collection;site-line relational tables;bus lines optimization

2014—05—05

張西軍(1983—),男,工程師,主要從事GPS高精度測量科研及應用和GIS開發應用等工作。

國家測繪地理信息局項目(CG20121717)