基于GIS的城市公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征分析決策平臺(tái)設(shè)計(jì)

羅鈞韶

摘 要：融合大數(shù)據(jù)、人工智能、GIS和Echart等技術(shù)，提出一種基于WebGis的城市公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征分析決策平臺(tái)，給出了總體設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案和主要功能模塊實(shí)現(xiàn)。軟件框架采用三層架構(gòu)技術(shù)，具有易擴(kuò)展、升級(jí)和部署等優(yōu)點(diǎn)。鑒于該系統(tǒng)與GIS-TransCAD平臺(tái)無關(guān)系，可以迅速被推廣應(yīng)用在其它城市。本軟件平臺(tái)可以輔助用戶分析公交網(wǎng)絡(luò)涉及站點(diǎn)可達(dá)性、線路換乘性內(nèi)在邏輯關(guān)系，從而輔助提升公交線網(wǎng)優(yōu)化與調(diào)整的科學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：公交網(wǎng)絡(luò);復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);決策支持平臺(tái);GIS

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0045-02

0 引言

公交線網(wǎng)管理與優(yōu)化是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及站點(diǎn)、線路、站點(diǎn)和客流時(shí)空分布，隨著大城市公交線網(wǎng)的逐步擴(kuò)大，其內(nèi)在業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜且計(jì)算量龐大，人工方式計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力[1]。借助信息化技術(shù)，開發(fā)公交線網(wǎng)管理與優(yōu)化決策平臺(tái)，可以輔助交通規(guī)劃師進(jìn)行精細(xì)化、科學(xué)化的數(shù)據(jù)分析、線網(wǎng)調(diào)整決策和可視化評(píng)估工作，從而極大地提升公交線網(wǎng)管理與優(yōu)化決策水平。目前，城市公交線網(wǎng)分析的軟件系統(tǒng)多數(shù)集中在常規(guī)線網(wǎng)指標(biāo)的分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，無法分析站點(diǎn)之間可達(dá)性、線路間換乘性的線網(wǎng)內(nèi)在邏輯關(guān)系。雖然少部分基于運(yùn)籌與優(yōu)化思路開發(fā)線網(wǎng)優(yōu)化平臺(tái)，但是他們僅適合解決小規(guī)模簡(jiǎn)單問題。現(xiàn)有該方面研究雖然涉及利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對(duì)公交系統(tǒng)進(jìn)行分析，但是較少涉及公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)決策軟件平臺(tái)。因此，借助GIS、Echart可視化技術(shù)，亟需建立一套基于GIS的城市公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征分析決策平臺(tái)，可以輔助決策者在公交線網(wǎng)評(píng)價(jià)、線網(wǎng)調(diào)整、站點(diǎn)的規(guī)劃與布局等方面提供決策支持。

1 系統(tǒng)框架

軟件平臺(tái)融合.net、SQL Server、Echart和百度GIS等技術(shù)，采用三層軟件構(gòu)建技術(shù)，主要由五大部分組成，軟件框架如圖1所示，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、常規(guī)線網(wǎng)指標(biāo)計(jì)算、公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化，其中：線網(wǎng)數(shù)據(jù)是平臺(tái)的核心數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫;常規(guī)線網(wǎng)指標(biāo)計(jì)算、公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)計(jì)算是系統(tǒng)軟件的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從不同視角，定量評(píng)估公交線網(wǎng)的優(yōu)劣;數(shù)據(jù)可視化是基于Echart和百度GIS，以散點(diǎn)圖、熱力圖描述直觀地輔助用戶決策[2]。

2 主要功能實(shí)現(xiàn)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

通過與百度GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲得城市公交線網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括：線路信息、站點(diǎn)經(jīng)緯度等，將其可視化顯示在百度GIS上，并把這些數(shù)據(jù)作為公交線網(wǎng)分析的基礎(chǔ)[3]。如圖2所示，公交線路GIS可視化展示。

2.2 常規(guī)線網(wǎng)指標(biāo)計(jì)算

如圖3所示，以單線路的常規(guī)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)為例，涉及線路長(zhǎng)度、直線距離、非直線系數(shù)、站點(diǎn)數(shù)、重要性程度等。

如圖4所示，顯示通過站點(diǎn)的線路數(shù)熱力圖，用不同顏色區(qū)分不同區(qū)域各個(gè)站點(diǎn)的線路布局密度。

2.3 公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)計(jì)算

如圖5所示，站點(diǎn)之間可達(dá)性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，如果任意兩個(gè)站點(diǎn)之間有線路直達(dá)或一次換乘到達(dá)，他們之間有連接。通過公交站點(diǎn)的可達(dá)性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可以識(shí)別換乘樞紐站點(diǎn)，以及公交覆蓋薄弱區(qū)域，從而有利于公交線網(wǎng)規(guī)劃與調(diào)整[4]。

如圖6所示任意線路之間換乘示意圖，包括換乘線路名稱、換乘次數(shù)等，提供功能查詢按鈕，輔助進(jìn)行線路調(diào)整與優(yōu)化。

3 結(jié)語

本文主要介紹了基于GIS的城市公交復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征分析決策平臺(tái)框架設(shè)計(jì)，包括需求分析、系統(tǒng)框架和結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、主要功能界面以及代碼實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)與GIS-TransCAD平臺(tái)無關(guān)系，具有易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，可以迅速被推廣應(yīng)用在其它城市[5]。

然而，目前的系統(tǒng)平臺(tái)主要以靜態(tài)數(shù)據(jù)為主，不能客觀反映在時(shí)間這個(gè)維度上城市公交網(wǎng)絡(luò)的特征，下一步工作可以通過結(jié)合GPS和IC進(jìn)行公交線網(wǎng)的運(yùn)力和運(yùn)量時(shí)變分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳艷艷，魏攀一，賴見輝，張偉偉，馮國臣等.基于GIS的區(qū)域公交可達(dá)性計(jì)算方法[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2015，15（02）：61-67.

[2] 孫萌.公交線網(wǎng)智能化輔助決策研究[J].城市公共交通，2013（10）：23-24.

[3] 楊剛.基于GPS的城市公交運(yùn)營管理研究[D].大連海事大學(xué)，2013.

[4] 李揮劍，康浩，陳艷艷，賴見輝，等.基于ArcGIS Engine的公交規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的研制[J].交通運(yùn)輸部管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，22（02）：41-45.

[5] 蘭泉軍，鄭騫.武漢市公共交通管理數(shù)字信息系統(tǒng)研究[J].交通與運(yùn)輸（學(xué)術(shù)版），2011（02）：99-102.