论文-地理信息系统1new

1、 文献综述文献综述 题 目 安宁区公交线路的优化 学 院 资源与环境学院 专 业 地理信息系统 毕业届别 2012 届 姓 名 程建峰 指导教师 李小英 职 称 讲师 甘肃农业大学教务处制 二一二年三月 目 录 摘要.1 关键词.1 前言.1 1.相关概念.2 1.1 地理信息系统 .2 1.2 缓冲区分析 .2 1.3 叠置分析 .2 1.4 曲折度 .3 1.5 重叠率 .3 2.研究进展.3 2.1 国外研究进展 .3 2.2 国内研究进展 .3 3.主要研究方法.5 3.1 缓冲区分析方法 .5 3.2 叠置分析方法 .5 3.3 其他数据处理方法 .5 4.展望.5 参考文献.7 程

2、建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 1 安宁区公交线路的优化 程 建 峰 （甘肃农业大学资源与环境学院地理信息系统专业，甘肃兰州 730070） 摘要：GIS 是在计算机软、硬件支持下，采集、存储、管理、处理、检索、分析 和显示空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并以回答用户问题为主要任 务的技术系统。本文讨论了怎么样利用 GIS 软件处理地图，利用 GIS 软件的空间 分析功能做矢量化地图的缓冲区分析和叠置分析，综合人口及道路分布情况分析 公交线路的空白区。本文介绍了论文中采用的方法及怎么样去实现公交线路的优 化。 关键词：GIS，公交线路，空间分析，重叠系数，优化 前言 在经济与城市建设

3、快速发展的同时，安宁区规模不断扩大，人口迅速增长， 对交通的需求也在日益增长。当前城市公交的发展速度、发展水平已经不能满 足城市人口、经济的发展需求。在安宁区主要交通道路和某些流量集中的交叉 口上，不同程度地出现了交通阻塞现象。公交公司在规划布设公交线路时,出于 经济效益的考虑,线路主要从客流集中的区域经过,由于规划人员对线路的熟悉 程度有限,缺乏对区域总体公交线路分布情况的认识,会出现客流密集区公交线 路多,而邻近区域线路偏少、车辆配置偏少甚至无公交线路的无序运行,易造成 运力浪费和交通堵塞。公交路线的优化是城市交通建设中重要的一方面；一条 合理的路线对城市的发展起着作用。 基于本文对安宁区

4、的人口密集区域进行空间分析，对公交线路进行空间分 析，要根据城市人口分布区域,规划和调整公交线路,覆盖所有城市居民工作和 生活的地方,使容量适应不断膨胀的人流变化。 从国内的发展需求和国外的发展趋势可以看出，需要尽快研究适合我国的 基于的公交基础数据系统，使更好的应用于公共交通中。 公交线路路的优化必须以方便出行为目的，同时兼顾城市公共交通经济效 益为指导思想。我们考虑现有的公交路线的缺陷，在此基础上应该怎么考虑优 化公交路线；我们先对现有的公交路线矢量化，然后对现有的公交路线进行缓 程建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 2 冲区分析，观察那些重要的人口密集区没有公交车路线的缓冲区的覆盖；看哪

5、些路段公交公交线路的重叠度比较大；最后进行综合分析，设计并优化设计出 合理的公交路线。按照国家的标准，城市公交站距在 500-600 米。市中心宜择 下限值，城市边远地区宜择上限值。使一般乘客都处于以该站为中心的 350- 700 米半径的范围内。但有些地方，站距过于小，这样在一些路面较窄的地方 会导致交通阻塞，产生了不少负面效应。建立数字化的城市道路网是进行公交 线网优化的基础。 公交线网优化的目标：公交线网优化的目标可以概括为两个方面一方面是 提高公交运营的效率，为更多的乘客服务，使公交系统收益提高另一方面是降 低公交运营成本，使公交运营费用降低。 1.相关概念 1.1 地理信息系统 地理

6、信息系统是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信 息系统可以为决策者提供相关的、多源的、多类型的、多尺度的空间信息，具 有数据采集、存储和管理、空间数据分析、空间信息推导、结果可视化表达和 辅助决策的功能。中的地理要素按照坐标系统进行空间定位，使具有时序性、 多维性、区域性特征的空间要素能够进行复合和分解，将隐含信息进行显示表 达，支持空间问题的处理与决策。地理信息系统是描述、存储、分析和输出空 间信息的理论和方法的一门交叉学科。从技术角度讲，地理信息系统是以地理 空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地 理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统

7、。 1.2 缓冲区分析 针对点、线、面实体，自动建立起周围一定宽度范围以内的缓冲区多边形， 通常用于确定地理空间目标的一种影响范围或服务范围。它是用来解决邻近度 问题的空间分析工具之一。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度。 程建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 3 1.3 叠置分析 叠置分析是将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层 面，叠置结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性。叠置分析不仅生 成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生了新的属 性关系。叠置分析要求被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的相同区域， 同时还必须查验叠加层面之间的基

8、准面是否相同。 1.4 曲折度 公交线路曲折度是指公交线路首末站之间的实际距离与空间直线距离之反 映了公交线路的曲折程度。公交线路的布设原则上应以尽量接近直线为宜，但 线路走向布设受道路条件、线路网总体规划、地形地貌、服务面积、服务群及 运营成本等因素的限制，因此始终保持直线是很难的。根据规范 ，公线路的 非直线系数以小为佳，理想值为 1，一般取 1.151.30 为宜，不应大于 1.3，这 样有利于提高行车速度，缩短乘车时间。 1.5 重叠率 重叠率是指公交线路长度与公交线路相同的长度与总长度之比，反映了公 交线路在城市主要道路上的密集程度，能够说明公交网络的结构合理与否。一 般来说，公交线

9、路在主干道上的重率最大不宜超过 67%，最好不大于 50%。 2.研究进展 2.1 国外研究进展 第一阶段是从二战后到 60 年代初，主要采用人工定线法，这种方法又分为 两种形式一种是自然演变法，随着城市规模的扩大，公交线路的布设依据居民 的反应和公交公司的观察另一种是权威定线法户法，公交线网的布设通过权威 结构的评分或者专家的知识和经验来确定。 第二阶段是从 60 年代到 80 年代，首次将乘客的舒适程度和出行时间作为 公交网络的规划的指标，同时建立了相应的公交线网优化模型。 第三阶段是从 80 年代至今，这一时期是公交线网的繁荣时期，计算机技术 的普遍应用，使得线网规划研究与计算机技术相结

10、合。 程建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 4 2.2 国内研究进展 国内关于公共交通规划研究起步较晚，其研究是从上世纪八十年代开始的。 随着我国经济的发展，城市化进程的加快，以及公交优先的政策的提出，公共 交通规划和公交线网的优化的研究受到政府和专家的重视，发展较快。早期的 代表主要有杨兆升等提出了在公交网络总长一定的条件下，将公交分配到出行 路径上，得到公交客运量最小的方案。张启人等人以长沙市公交线网优化为研 究对象，提出了以直达公交乘客量最大为目标，以线路重复系数、线路长度等 为优化约束条件的公交线网优化模型。刘清等人提出了基于人工智能的广义算 法，以乘客总交通时间、客流直达率为目标，确立

11、目标估计函数，采用启发式 搜索技术，从每对端点搜索出满足条件的备选路线，以此为基础按二进制理论 优化组合成优化网络。张国伍等人考虑了公交线网的特性，采用了扩展算法， 提出了多条公交线网最短路径算法。 公交线网的优化方法较多，但各种优化方法均有其优缺点，一种被广泛接 受的公交线网优化实用方法还有待进一步研究。城市公交线网优化布局时，大 部分数据信息都同空间地理位置密切相关，且需要考虑众多的因素，各项关键 技术的决策过程也大多同空间地理位置相关。例如公交线网布设、公交站点设 置、人口分布、交通小区划分等与空间位置密切相关的信息。随着规划优化工 作的进行，作为中间结果或优化成果的新的数据会不断产生，

12、数据、图纸的种 类和数量会不断增加，传统的数据管理模式会更加困难。交通规划人员很难综 合、定量地考虑各个空间因素的影响，不能够对空间关系进行分析和有效的决 策，需要引入一种能够进行空间分析决策的技术。技术的发展注重于对空间决 策的支持，的空间分析与决策功能是其区别于其他信息系统的重要特征。在这 种情况下，在城市公交线网优化设计中引入技术成为一种必然。而且在我国城 市相关领域中的应用，为技术在公共交通中的应用提供了较好的数据支持。在 我国相当一部分城市中是，为加强城市规划管理工作的需要，技术在城市规划 部门都有一些应用。在公交线网优化中采用，为利用城市规划、市政管理等部 门的基础设施资料提供了技

13、术上的可行性。 发达国家广泛应用技术于公共交通的规划与管理中。洛杉矶都市交通委员 会研究建立了企业级的公交系统，服务于交通规划、运营计划、运营管理以及 程建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 5 效益评价。加拿大艾伯塔省的卡尔加里市也在建立企业级的系统。美联邦公共 交通管理局还专门发布了适用于公共交通规划和管理的应用系统国家规范 ， 通过规范公交数据，以推动技术在公共交通中的应用。 3.主要研究方法 本论文通过应用地理信息系统技术的空间分析为主要研究工具，分析居民 出行特点，道路的等级情况，公交线路的缓冲区，建立公交线网基础数据库， 研究基于的公交需求模型，提出一种在 GIS 环境下的公交线网优化

14、设计方法； 通过实地调查兰州市安宁区目前的公共交通状况和特点、道路交通基础设施情 况和客流分布的情况，提出目前存在的主要问题，并且给出相关优化路线。 3.1 缓冲区分析方法 针对点、线、面实体，自动建立起周围一定宽度范围以内的缓冲区多边形， 通常用于确定地理空间目标的一种影响范围或服务范围。它是用来解决邻近度 问题的空间分析工具之一。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度。 3.2 叠置分析方法 叠置分析是将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层 面，叠置结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性。叠置分析不仅生 成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产

15、生了新的属 性关系。叠置分析要求被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的相同区域， 同时还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同。 3.3 其他数据处理方法 公交基础数据收集：公交基础数据可分为四大类公交网络数据、公交客 流数据、公交行车数据和其他数据。本论文的数据是在网络上经过统计处理而 来的。 数字地图的获取：直接获取方式包括直接从同一城市的相关规划成果中 获取数字地图和直接从国家基础地理信息数据库中获取该城市的数字地图，间 接获取方式包括数字化地图、数字化地形图、解析遥感数据等方式。本论文的 程建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 6 数字地图是兰州行政区划图。 利用 GIS 软件对地图进行处

16、理，纠正、矢量化、空间分析。 4.展望 GIS 技术具有强大的空间分析功能，利用技术能提高公交线网优化的水平， 但要使基于的 GIS 公交线网优化设计得到推广和应用，以下问题有待进一步解 决：基于 GIS 的公交实体数据模型没有统一的标准，有待于进一步研究。 基于 GIS 的公交需求预测模型还没有完善，需要开发适用于技术的公交需求预 测模型，进一步提高公交线网优化的水平。许多城市的不同部门都建立了相 应的系统，但数据资源并不共享，造成了数据资源开发和管理的浪费，政府部 门专门的技术力量，实现数据资源的共享。 公交路线应当尽可能的覆盖整个城市，而目前的路线在一些路段还是存在 着盲区。发车间隔时间

17、过于固定，没有考虑高峰期和空闲期。公交线路目前的 发车时间基本上都是固定的，而实际中的客流量却是随着时间和日期的变化而 不断的改变。这样在现实中就会存在着一种现象：有时候，车内空空只有几个 人；有时候，乘客却挤不上车。所以，需要根据客流量的变化对发车频率做相 应的调整。如 ：公园、学校周末出行人口就比较多，上班的人口就比较少，周 末可以给这些地方缩短发车时间，平时人比较少的时候可以延长发车时间。早 上上班时间是公交线路最为繁忙的时期，这个时间段应该加大对交通要道的检 查。 程建峰：兰州市安宁区公交线路的优化 7 参考文献 1 刘阳明.宁波市公交线网优化研究D.宁波:宁波大学,2011,10-1

18、2. 2 顾志康.地理信息系统在城市公交规划中的应用研究D.南京:东南大学，2002,15-18 3 胡华科,郑春燕,徐焕文.基于GIS技术的中小城市公交线路优化设计J.嘉应学院， 2006,31（4） 4 谢华,都金康.基于优化理论和GIS空间分析技术的公交站点规划方法J.武汉理工大学 学报,2004,28 (6) 5 张秩,赵彦庆.城市公交地理信息系统中的线路规划模型J.测绘信息与工程,2003,28 (4) 6 李晓冬,冯树民.公共交通线路布设方法研究J.哈尔滨工业大学学报,2004,36(10) 7 郑爱龙,王秋平.城市常规公交路线优化探讨J.西安建筑科技大学学报,2004,36 (2)： 195-199 8 曾国荪.南昌市区公交线路优化方法J.江西师范大学学报(自然科学版),1999，23(1)： 53-56 9 中国城市交通发展战略国际研讨会， 中国城市公共交通的改革与发展,J,