毕业设计（论文）-基于GIS的公交站点优化选择以龙岩市2路公交车为例.docx

龙岩学院资源工程学院毕业论文题目：基于GIS的站点选址优化以龙岩市新罗区2路公交为例专 业： 测绘工程 班 级： 11级测绘工程二班 学 号： 2011092638 姓 名： 赵尘 指导教师： 林金堂 职称： 副教授 资源工程学院基于GIS的站点选址优化 以龙岩市新罗区2路公交车为例资源工程学院11级测绘工程2011092638 赵尘 指导教师：林金堂【摘要】目前我国城市发展速度越来越快，城市公共交通的地位也日渐重要，如何提高城市公共交通便捷性也成为了我国各个城市所面临的重要问题。本文将龙岩市新罗区现有的2路公交站点位置作为研究对象，以优化二路公交站点选址作为主要目的进行研究。利用GIS中的空间分析功能作为主要技术手段，对2路公交站点的选址进行优化，并为其它城市公共交通线站点选址优化提供一种思路。【关键词】城市公共交通；地理信息系统；站点选址优化；空间分析 【Summary】At present the city in our country develops faster and faster,the status of urban public traffic becomes more important than before,the way to improve the convenience of the public traffic has became an important problem faced by the every city in China.In this article,in order to optimize the bus station as the mainly purpose to study,i choose the position of the No.2 bus station in XinLuo District of LongYan as the research object.By using the spatial analysis function in Gis as the main technology ,which optimize the selection of the location of the No.2 bus station,and provide a method for the other city. 【Key words】Urban public traffic；Gis；Optimize the selection of the bus station；Spatial analysis 目录1. 引言11.1 研究背景11.2 研究目的和意义11.2.1研究目的11.2.2研究意义11.3 研究对象12. 研究区概况和数据预处理12.1 研究区概况12.2 数据来源与预处理23.龙岩市2路公交运营线路存在的主要问题24.龙岩市2路公交站点选址优化分析24.1 站点选址优化分析的理论与技术手段34.2 数据处理34.3 分析结果54.4 站点选址修改方案65. 课题研究的不足与展望85.1 课题研究的不足85.2 课题研究的展望86. 结语9致谢语10参考文献111. 引言1.1 研究背景随着城市的快速发展，城区面积的逐步扩大，因此城市中公共交通的快速稳定发展显得尤为重要。大力发展公共交通不仅响应国家的号召“节能减排”，而且从另一方面城市公共交通的发展状况也可以显示出一个城市的繁华程度。城市中公共交通的便捷性将直接影响民众的生活，所以规划出合理的公交线路是必不可少的一道“工序”。如何提高城市公共交通的运力，使公共交通资源得到有效利用，方便市民出行，对于每个城市来说都是一个重要的研究课题。近年来，随着我国优先发展公共交通政策的提出，不少新方法、理论在公交线路的优化上得到应用。王炜等1提出以直达客流量最大为目标的公交网络逐条布设方法；胡启洲等2建立了四维消耗的公交网络优化模型。目前以优化公交线网为主要目的建立了不少数学模型，但大多属于理论研究，部分模型难以求解，数据采集困难3。因此，从应用角度考虑，利用GIS的空间分析功能和可视化表达，可以对城市公交路线的合理规划提出一种科学的、可靠的优化分析方法，以便为城市公共交通的合理发展和线路优化提供辅助决策。1.2 研究目的和意义 1.2.1研究目的本文根据乘客的出行需求以及公交运营公司的成本考虑，从理论和实际入手，研究公交线路站点选址的优化设计，其目的体现如下： （1）基于不同条件下，研究公交线路优化设计的方案，从而建立不同的数学模型，对公交线路、站点的优化设计提供辅助决策； （2）研究公交线路、站点等公交元素的基本规划问题，提高方案的可行性。 1.2.2研究意义随着我国经济的飞速发展，城市化水平的提高，公共交通在城市发展中的地位也日渐重要。一个城市是否繁荣也可以从该城市的公共交通的发达程度论证。因此，关于公交线路优化设计的研究也越来受城市管理者的重视。目前，我国在这方面研究进展相对缓慢，国外虽有先进的理论知识，但是由于我国居民的出行习惯、道路条件、交通条件与国外的差异，其规划、设计理论并不能与我国的实际情况相符合。综上所述，针对我国的现状，公交线路的优化设计无论是在理论上的研究，还是在实用价值上都具有深远的意义。1.3 研究内容公交线路优化主要是针对公交线路的选择与站点布局，在设计公共交通站点时，需要考虑众多因素，如人口密度、城市功能区的分布、道路情况、交通流量等。大多数站点的布局一般都是采用人工方法来实现，但由于问题的复杂性，得到的结果往往不太客观与合理4。因为，在常规手段支持下(譬如纸质地图)，规划者很难综合、定量地考虑各个因素的影响，这就需要引入一种能够集成多种信息、支持空间分析决策，并具有良好可视化表达能力的技术。因此，在公交线路的优化设计中引入GIS就成为了一种必然。本文以龙岩市新罗区2路公交车线路优化为例进行分析，对其运行路线提出一种优化方法，以便为城市公交科学发展和线路优化提供辅助决策。2. 研究区概况和数据预处理2.1 研究区概况龙岩市2路公交车全长约11.7公里，起点为龙岩市志高欢乐园，终点为龙岩市火车站，全程运行时间约为1小时十10分钟，共有公交车站33个。途经龙岩市多个重点功能区，行政部门如交警大队，商业区如龙岩市中山街、万达广场，景点如石锣鼓，莲花山等。公交运行线路以双向四车道为主，道路相对狭窄，容易造成交通拥堵。车辆班次有限，乘客数量多，运力匮乏。2.2 数据来源与预处理 （1）数据准备利用稻歌googleMap捕获器获取龙岩市新罗区范围的栅格地图，作为课题研究的数字化底图，是课题研究所需的基础地理数据。 （2）数据预处理地图数字化是在所获取的龙岩市新罗区栅格图像上，利用事先已收集的2路公交车运行的线路信息，进行地图数字化。数字化的内容包括：2路公交的运行线路、公交沿线的医院、景点、行政单位、商业中心等内容，生成多个专题图层，并分别命名以不同的颜色进行区分。 属性更新是对各个专题图图层的属性表进行更新，通过插入字段，并根据不同的图层分别添加：公交站点名称、商业中心名称、景点名称等内容，将字段显示在图层上，易于分辨。 图2-1 2路公交运行线路及站点名称 图2-2 2路公交运行沿线功能点3.龙岩市2路公交运营线路存在的主要问题通过对目前龙岩市的2路公交路线进行实地调查，以提高公交运行效率和乘客舒适度为主要目的，发现了一些线路运行不合理的地方，例如：站点间的距离设置不合理，存在多余站点，造成公交车停靠次数过多；部分站点距离交通交叉口处较近，当公交停靠站点时容易导致交通堵塞；部分站点选址不恰当，容易造成市民出行不便，降低乘客满意度；2路公交车班次数量有限，乘客数量多，运力匮乏。因此需要借助GIS的空间分析功能对2路公交车的运行线路、站点选址进行优化。通过对站点选址的优化，以达到减少多余站点，增设必要站点为目的，提升2路公交车的运行效率以及乘客的舒适程度。4.龙岩市2路公交站点选址优化分析4.1 站点选址优化分析的理论与技术手段根据中华人民共和国住房和城乡建设部与2012年06月01日发布实施的城市道路公共交通站、场、厂工程设计规范中对中途站要求，站点应该设置在过交叉口50米以外，在交通车辆较多的主干道上，站点应该设置在100米以外。中途站平均站点距离为500至600米，对于市中心的位置应该取其下限值。依据乘客舒适度来设置站点时，公交站点不宜距离功能区与居民区距离太远，不宜步行超过十分钟以上。依据成年人平均步行速度为1.2米/秒，即各个功能区距离公交站点不宜超过720米。公交站点覆盖的服务面积为300米，根据城市重要交通线路网络图与学校、商场、景点、居民点以及酒店等分布图的数据分析：一般以学校300米、医院周边200米、景点500米、商业中心420米、服务行业300米为最佳距离。既符合规划要求，也有利于提高乘客满意度。本文主要应用地理信息系统（GIS:Geographical Information System）中的空间分析功能中的缓冲区分析与叠置分析，作为研究站点选址的优化设计的主要方法。缓冲区分析是在点、线、面地理实体周边建立多边形的过程。缓冲区分析面对地理实体的不同，所采用的操作方式也不同，通常有以下三种情况：点实体的缓冲区，通常以点实体为圆心、以一定距离为半径。线实体的缓冲区，通常是距线实体一定距离的平行条带状多边形。面实体的缓冲区，通常是面实体边界向外或向内扩展一定距离而生成的新多边形。叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠置产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割成新的要素，新的要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。按叠置分析中输入数据层的不同，又可以分为三种类型：多边形叠置、点与多边形叠置和线与多边形叠置5。4.2 数据处理根据以上站点选址的要求，分别对学校图层以300米、医院图层以200米，景点图层以500米、商业中心以420米、服务行业以300米建立缓冲区表示其最大步行距离的范围，以车站300米建立缓冲区表示车站的服务范围，将其分别与公交车站缓冲区图层相互叠置，其交叉区域为最佳站点位置。但此操作结果仅能为人主观的决策提供辅助，并不能确定为最终的选址位置。叠置分析结果如图3-2至图3-5所示学校图层以300米为半径服务行业图层以300米为半径商业中心图层以420米为半径景点图层以500米为半径医院图层以200米为半径 车站以300米为半径建立缓冲区 将各个图层所建立的缓冲区与车站图层叠加，生成多个叠置图层，并用不同的颜色表示根据所获得的叠置图层，为主观决策提供辅助 图4-1 数据处理、分析流程图- 图4-2 服务行业缓冲区与公交站点 图4-3 景点缓冲区与公交站点缓冲区叠置图 缓冲区叠置图 图4-4 商业中心缓冲区与公交站点 图4-5 学校缓冲区与公交站点缓冲区叠置图 缓冲区叠置图 图4-6 医院缓冲区与公交站点缓冲区叠置图4.3 分析结果 根据以上叠置分析结果结合4.1小节所述理论，针对2路公交运行线路的各公交站的站点位置进行分析，分析结果如表4-1所示：表4-1 各公交站点合理性分析结论站点名称站点是否设置合理理由志高欢乐园是满足3.1小节所叙述理论东肖镇是满足3.1小节所叙述理论龙岩三中是满足3.1小节所叙述理论溪连村否周边人流量较少学院宾馆是满足3.1小节所叙述理论龙岩学院是满足3.1小节所叙述理论烟草公司是满足3.1小节所叙述理论地质八队否周边人流量较少，与下一站距离不足500M标致公司否周边人流量较少，与上一站距离不足500M民兵训练基地是满足3.1小节所叙述理论花鸟市场是满足3.1小节所叙述理论月山小学是满足3.1小节所叙述理论樟柴树是满足3.1小节所叙述理论洋潭村否站点位置过于接近交通交叉口公交公司路口是满足3.1小节所叙述理论曹溪金鹏花园是满足3.1小节所叙述理论曹溪女子医院是满足3.1小节所叙述理论国际美食城是满足3.1小节所叙述理论石锣鼓是满足3.1小节所叙述理论交警大队否周边人流量较大，站点距离交通路口较近，容易造成交通堵塞，且与下一站距离不足500M博爱医院否站点位于交通交叉口处，容易造成交通堵塞，且与上一站距离不足500M烟草公司是满足3.1小节所叙述理论新阳光医院是满足3.1小节所叙述理论恒宝酒店是满足3.1小节所叙述理论龙御天下是满足3.1小节所叙述理论小李化妆城是满足3.1小节所叙述理论龙熏大厦是满足3.1小节所叙述理论山水大酒店是满足3.1小节所叙述理论水果批发市场是满足3.1小节所叙述理论恒艺嘉苑是满足3.1小节所叙述理论大洋一组否该站位于龙岩火车站附近，周边车流量大，且距离交通交叉口较近排头是满足3.1小节所叙述理论火车站是满足3.1小节所叙述理论4.4 站点选址修改方案由表3-2所得出的分析结论，结合图4-6至图4-10对2路公交车的站点选址优化提出如下修改方案：1. 溪连村公交车站修改原因以及方案溪连村公交站周边并未覆盖功能点，人流量较少且与学院宾馆公交站距离不足500M，同时学院宾馆站作为公交中转站，可以为周边较大范围提供公交服务，因此可以将溪连村公交车站去除，如图4-6。图4-6 溪连村公交站点去除2. 地址八队公交站与标致公司公交站修改原因以及方案地址八队公交站与标致公司公交站距离不足500M，且周边人流量较少，可以将两站合并，选址应考虑其叠置分析的结果，其相互重叠的范围为即公交站能够同时服务两点位置，故该范围为新公交站点的最佳选址范围，但选址前应综合考虑其周边的交通条件，如图4-7所示，重叠范围内有一条道路穿过，故新公交站点应避免选在道路路口附近，消除了交通拥堵的隐患。 图4-7 地质八队、标致公司新站点选址 3.洋潭村公交站修改原因以及方案 洋潭村公交站位于交通交叉口附近，应将其移动，远离交通交叉口，如图4-8。图4-8洋潭村公交车站新选址 4.博爱医院与交警大队公交站修改原因以及方案博爱医院公交站都毗邻交通交叉口，距离交警大队站不足500M，且该路段路况较差，经常发生交通拥堵，故在其服务范围相互重叠的部分选择新站点，将两站合并为一站，同时新站点应避免设置在路口附近，以免造成交通堵塞，如图4-9。 图4-9交警大队与博爱医院公交站合并 5.大洋一组公交站修改原因以及方案 大洋一组公交站位于龙岩火车站附近且毗邻交通交叉口，距离排头与恒艺嘉苑公交站不足500M，可以将其去除且通过移动恒艺嘉苑公交站以达到服务大洋一组周边市民出行的目的，并能在一定程度上缓解该路段的交通压力。站点的新位置选择大洋一组与恒艺嘉苑旧站点服务范围互相重叠的范围，同时应远离附近的交通交叉口，如图4-10。 图4-10大洋一组站去除、恒艺嘉苑站移动6. 小结 通过以上优化方案，最终将龙岩市2路公交车原本的33个公交车站优化到了30个，通过增加、去除和移动部分公交站点，使2路公交站点选址得到优化，同时提高2路公交车的运行效率，在一定程度上增加了乘客乘坐公交时候的舒适度。不仅降低公交公司的运营成本，同时也缓解了2路公交运行线路上的交通压力。5. 课题研究的不足与展望5.1 课题研究的不足公交车线路优化不仅需要研究人地关系，还需要考虑多方面的社会因素。本文仅从站点的设计、功能区的分布特点、公交运营成本以及公交运行效率为主，考虑线路的站点优化设计。存在的不足主要在于忽视了站点设计位置与相邻功能区的距离是否恰当，可能导致乘客下车后需步行较长的时间到达相应功能区；数据收集不够综合、全面同时并没有研究已有站点设计的现实意义，仅以出行用户和公交运营公司作为主要方面考虑问题，分析问题不够全面。5.2 课题研究的展望GIS具有优秀的空间分析能力，可以利用GIS技术提高公交线路站点选址优化的水平，但是要使站点选址得到更加广泛的推广和应用，就必须要解决这些问题： （1）公交线路站点选址在我国并没有很成熟的理论支撑； （2）基于GIS的公交线路站点选址的优化模型没有统一的标准； （3）对综合数据的需求比较强烈，包括：人口数据，线路运行数据，城市区域分布图等，需要得到多个部门的配合，才能得到综合、完整的数据内容，从而提高站点选址的科学性； （4）当前技术并不支持分析数据的即时发布，因此开发出对应的发布平台也是十分必要的。 （5）线路优化可以与城市地理信息系统（Urban Geographical Information System）和Web Gis 结合。利用Web的云计算功能，通过事先拟定的条件，由云端进行智能处理，可以得到科学客观的优化设计方案。并可以与城市中的物联网、传感器网连接，智能化监控，优化公交的运行，实现运力的合理、高效的应用。6. 结语本文通过对龙岩市新罗区2路公交车的现状调查，利用地理信息系统的空间分析能力，采用了地图数化、缓冲区分析、叠置分析的手段，科