基于gps数据的交通拥堵时间时空分析

基于gps数据的交通拥堵时间时空分析

0上海延安路交通路网的现状分析随着经济的快速发展和人们对旅游需求的增加，已发现城市尤其是国际化城市的交通状况。如何提高交通的运行效率成为城市管理者要解决的问题。基于地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)和遥感(RS)的3S技术逐步用于车辆导航与交通管理,对节省车辆的运行时间,减少道路的拥堵状况,提高交通运行效率起着很大作用。相关资料表明,目前上海的车辆安装GPS导航系统的比例还较低,而这些导航系统仅限在根据路网静态信息提供路线,并不能把交通堵塞等动态情况及时反馈给车主,并智能化地提出改道建议。此项目是为建立这样一个实时交通信息与改道建议发布系统所做的前期研究。研究采用基于GPS的实地定位监测收集多天连续时段的交通流量数据,利用遥感图像和GIS构建交通路网数据库,通过对数据的网络时空分析,判断出研究区域内不同时段交通状况,并以此为基础对车辆行驶生成改道建议。该方法可以为优化上海交通状况,提高交通管理效率提供参考意见。本项目选择了上海市延安路的一段及其附近道路作为案例,获得了对系统构建过程的认识和预期成果。报告余下部分将对项目过程做详细论述,最后对项目的成果进行小结。1轨道记录及数据分析在GoogleEarth上选取延安西路武夷路、延安西路法华镇路、江苏路华山路、延安西路武夷路的四个交叉路口为顶点,界定所研究的区域范围。将其组成路网节点的25个路口分别用数字0～24命名(如图1所示),并将各个路段的单双向及各个路口的转弯规则实地调查清楚(见表1)。运用M1000GPS轨道记录仪记录了一天从早到晚各个时段在此区域各路段的车流量,用一辆车行驶完某路段的时间来反映车流量的大小。轨道记录仪采集的数据在GoogleEarth上的显示(如图2所示),黄色的线表示车辆行驶的路径。将鼠标移到线上,即可显示出车辆运行到该点的速度、时间、距离出发地时间及高程。利用GoogleEarth对所研究的延安西路进行道路矢量化,然后,将结果导入到ArcGIS。将7:00～8:00,8:00～9:00,10:00～12:00,12:00～13:00,19:00～20:00及其他时间段的各个路段的车辆行驶时间已经统计好,速度通过ArcGIS软件里的函数计算得出(见表2)。2交通流量的变化根据在延安西路及其临近的11条道路的交通流量连续七天的跟踪观察记录,将一天的交通流量分为六个区段,通过流量分级等技术把每个区段的交通流量客观地反应到道路图上(如图3所示)。道路的不同颜色代表不同车流量,其中红色线表示拥堵、黄色线表示正常、绿色线表示畅通。由早上7:00～8:00早高峰时段的交通流量示意图可见,上班早高峰在延安西路的上行线(自西向东)较拥堵,在下行线却非常畅通。定西路是单行线,经实地调查得知该路段拥堵是由于此路两边为菜市场,行人多。在定西路牛桥路交叉口附近道路拥堵,经分析得知当地有长宁区法华镇路第三小学,家长送子女上学而导致交通拥堵。3段的数据分析以8:00至9:00的高峰段为代表3.1行行驶路线系统选取的最佳路径如图4所示;人为选择的行驶路线如图5、图6所示;三条路线总结见表1。综上分析:在高峰时间段换路线不仅不能节省时间,而且行驶的路程还要多。3.2在分析过程中，考虑到许多因素对驾驶的影响1、之间设置的共享在最佳路径分析中车辆转弯所消耗的时间是一个不能忽略的因素。将转弯在30°～150°之间设置为右转,耗时为30s;在150°～210°之间设置为U字形转弯,耗时为40s;在210°～330°之间设置为左转,耗时为30s;在330°～30°之间设置为直行,耗时为10s。这种方法能够很好的将转弯耗时考虑到实际的应用分析中。2fps的属性f单双行线是shapefile的数据库文件的一个属性,包含F,T和FT三个值,当值为F时,此路只可以正向通行;当值为T时,此路只可以逆向行驶;当值为FT时,此路既可以正向行驶,也可以逆向行驶。3.3到很大地限制一些人1)延安西路两侧单行线为7条,总路段为12条,单行线占的比例为58.3%。因此,车辆转弯受到很大地限制。2)单行线中除了定西路为三车道外,其余的都为一车道,道路很窄,不便于行驶。3)转弯成本比较大,如果换路绕行,转弯等待的时间较长。尽管会在路段上节省时间,但转弯等待的时间多于路上节省的时间。4)延安西路两侧的次要道路两边大多是居民楼,车辆较多,道路也比较拥堵。4事故工况下驾行驶道路的改变基于ArcGIS平台,用道路数据shapefile文件建立shapefilenetworkdataset,利用networkanalyst工具条对路网进行分析。将延安西路划分为L1,L2,……,L7共7个路段,驾驶员将从0号路口行驶到7号路口,分别研究当某个路段发生交通事故等突发情况时,驾驶员该如何改变行驶路线。1)以L4路段在10:00～11:00之间某时刻发生交通事故为例研究,此事例结果如图7所示。2)从0号路口到7号路口。下表为在非拥堵时间段遇到突发情况,驾驶员该选择的行驶道路。例如,L10-8-12-13-14-6-7,代表的意思是当L1路段发生突发情况,驾驶员应该选择从0号路口,经过8号路口……一直到7号路口(见表4、表5)。3)从7号路口到0号路口由于延安西路从7号路口到0号路口(自西向东),道路通达性较差,所以,根据实际情况,将分为两组:L1,L2,L3和L4,L5,L6。5研究结果给驾驾车时系的运行依据研究结果表明,在上下班高峰时期,道路拥堵情况较为严重,即使换道也不会节省时间。在非拥堵时段,如果遇到车祸等其他突发情况,换道可以节省行驶时间。研究结果为驾驶员提供了出行依据,驾驶员可以在非拥堵的时间段内查出此时延安西路路段的交通流量,并且当遇到交通事故等突发情况时,该研究可以为驾