基于GIS的公交網(wǎng)絡(luò)模型及其在公交線路查詢中的應(yīng)用

1、基于gis的公交網(wǎng)絡(luò)模型及其在公交線路查詢中的應(yīng)用李季濤，楊俊鋒 mm 摘 要：分析了公交網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，研究了如何利用gis技術(shù)建立基于道路網(wǎng)的公交網(wǎng)絡(luò)模型，提出了基于最 優(yōu)化路徑條件下的換乘搜索方法，并探討了其在公交線路查詢中的應(yīng)用.該方法可用于計(jì)劃出行路線和提供 在線信息，有效綜合了線路 費(fèi)用 時(shí)間及相尖的動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)這樣的系統(tǒng)可建立在互聯(lián)網(wǎng)gis系統(tǒng)中，為 出行者桿供交頁式的服務(wù).中圖分類號:u491.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a城市公共交通作為城市交通網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，是城市內(nèi)部人流的主要傳輸載體，對降低車輛流 量，舒緩交通負(fù)載與堵塞,改善車流效率發(fā)揮至關(guān)重要的作用.一定程度上，一個(gè)城市公交系統(tǒng)

2、的發(fā)展水平體 現(xiàn)了一個(gè)城市的繁榮程度.面對迅速發(fā)展和不斷更新的城市公共交通網(wǎng)，如何快速尋找一條合理、經(jīng)濟(jì)、方便 的從出發(fā)點(diǎn)道目的地的最優(yōu)乘車路線或換乘方案，成為城市居民和外地旅客一個(gè)比較困惑的問題，這也是城 市信息化建設(shè)中一個(gè)不容忽視的研究課題i .本文提出了在以公交線路形成的簡化路網(wǎng)的基礎(chǔ)上，尋找最 優(yōu)出行路徑，并在此基礎(chǔ)上給出換乘方案和出行指導(dǎo).通過該方法給出的方案少、搜索快、適應(yīng)性強(qiáng),能夠更r * » v9 ."一 a、9 .1公交網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)(1) 連通性城市道路網(wǎng)絡(luò)中的道路交叉口無差異地連接著與該路口連通的多條路段，但不同公交線路在同一點(diǎn)樸 交時(shí)，公交線路間的連通性

3、是有差別的這是因?yàn)椋汗嘎凡煌痪€路在空間上的同一站點(diǎn)連通時(shí)，因換車 而增加了時(shí)間消耗；多條公交線路雖然可以相交于空間上的同一個(gè)點(diǎn)，但是該點(diǎn)不一定是公交?？空军c(diǎn)或 者不是同時(shí)有站點(diǎn)，因而不同公交線路在此是不連通的.(2) 方向性公交線路的運(yùn)行是有方向的，一條公交線路有上行和下行兩個(gè)行駛方向，即從始發(fā)站到終點(diǎn)站和從終點(diǎn) 站回到始發(fā)站，并且有不同的時(shí)間表大多數(shù)公交線路上下行站點(diǎn)不變，但上下行站點(diǎn)分別位于道路兩側(cè)冃 位置并不重疊此外，在有些城市里,因?yàn)槁范卧O(shè)置單行線等原因，公交線路上下行路線不完全相同因此對 于公交線路,有必要分別繪制上行線和下行線.(3) 節(jié)點(diǎn)的特性雖然不同的公交線路在行程上有重疊

4、，但是各自的站點(diǎn)不可能是完全的幾何重疊.在實(shí)際通勤屮必然要 求在不同的公交線路之間實(shí)現(xiàn)換車以到達(dá)目的地，這就要求相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖上不同屬性的邊在節(jié)點(diǎn)上的連 通，這是公共交通網(wǎng)絡(luò)分析的意義在公交網(wǎng)絡(luò)疊加分析時(shí)，要求把空間上相近的異線站點(diǎn)合理抽象成圖上 的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，來模擬不同公交線之間的可換車情況.此外，由于在一些城市存在著地名和站名不相符的問題;(4) 最短路徑的意義道路網(wǎng)絡(luò)上的最短路徑和公交線路的最短路徑的意義也不相同.道路網(wǎng)絡(luò)的最短路徑值要求兩點(diǎn)z頁 路徑距離最短即對，或者改進(jìn)為同時(shí)參考道路的速度權(quán)值，獲得最優(yōu)路徑.公交網(wǎng)絡(luò)中每一條公交線路也叫 理解為一個(gè)層次，從一條公交線路到另一條公交線路的

5、換車活動(dòng)是有時(shí)間消耗的，因而就不能為尋找簡單的 路徑距離的最短而隨意換車，因?yàn)閾Q車吋間成本成了整個(gè)路徑最優(yōu)性的關(guān)鍵因素之一2 .2公交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型2.1公交網(wǎng)絡(luò)的圖層設(shè)置實(shí)際公交線路是有方向的，站點(diǎn)間的路段長度和道路通暢程度也有差異，因而實(shí)際公交網(wǎng)絡(luò)抽象的拓?fù)?模型是有向帶權(quán)圖.在地理信息系統(tǒng)中，具有地理特征的信息是分層管理和存儲的，gis利用層的概念來管 理 貯存和分析信息，然后把不同的圖層相互疊加起來，實(shí)現(xiàn)對研究區(qū)域信息的可視化彳.不同層中的地牧 有著不同的空間表現(xiàn)特征，一般的公交網(wǎng)絡(luò)可以抽象為五個(gè)圖層:交站點(diǎn)層:存放公交站點(diǎn)的位置信息; 交線路層：存放公交線路信息；成市道路層：存放城市道

6、路網(wǎng)絡(luò)，公交網(wǎng)絡(luò)在其基礎(chǔ)上生成；亦通小 區(qū)層:小區(qū)以公交站點(diǎn)為中心，形成不規(guī)則形狀向周邊輻射;信息資源層：存放公交站點(diǎn)周圍交通小區(qū)內(nèi)笊 各種資源信息.2.2公交網(wǎng)絡(luò)的實(shí)體表達(dá)根據(jù)公交網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)可以建立線路站點(diǎn)和道路的拓?fù)浼庀?在實(shí)際情況中，公交線路和站點(diǎn)的空間分 布在出行換乘搜索中十分重要.因此，公交線路和站點(diǎn)的表達(dá)需要考慮如下的實(shí)際情況：公交線路網(wǎng)與基 礎(chǔ)路網(wǎng)之間的尖系；同一公交站點(diǎn)在道路兩邊的單個(gè)點(diǎn)需要進(jìn)行表示；一個(gè)公交站點(diǎn)可能有2個(gè)以上笊 單向站點(diǎn);公交線路在高峰運(yùn)行期間可能會忽略某些站點(diǎn).站點(diǎn)：由于單個(gè)公交站點(diǎn)的具體位置在必要的時(shí)候需要參與換乘搜索過程，并給用戶提供換乘方案的詳 細(xì)圖形

7、解釋，公交站點(diǎn)的表達(dá)可以采用精確定位于相對定位相結(jié)合的方式.精確定位直接記錄站點(diǎn)的坐標(biāo)有向線路中論 站點(diǎn)順序編號以準(zhǔn)確的描述站點(diǎn)的位置.相對定位分為相對于道路的定位和相對于線路的定位，相對于道路的定位記錄一個(gè)站點(diǎn)在道路中的線性位置，即偏移道路中心線的距離及方向，相對于 點(diǎn)的位置及次序.線路實(shí)際編號線路：一條公交線路對應(yīng)著兩條線路，即上行線路和下行線路，線路表達(dá)的尖鍵是要記錄線礙炳圍匕本文采用動(dòng)態(tài)分段技術(shù)“來實(shí)現(xiàn)線路與道路間的尖系具體的表達(dá)方式為，一鬻向縹麺祈慝禺簪接笊 在gis系統(tǒng)中，線路采用動(dòng)態(tài)分段的表達(dá)方式，站點(diǎn)則既有空間位置坐標(biāo)，也包含了與道路的相對位置.從而初步建立起了道路、線路和站點(diǎn)

8、間的拓?fù)潢P(guān)系，道路、公交線路和站點(diǎn)的信息全部存放在數(shù)據(jù)庫中.公交線路的數(shù)據(jù)格式:線路標(biāo)識線路段號道路段號起點(diǎn)位置終點(diǎn)位置發(fā)車間隔公交站點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式:站點(diǎn)標(biāo)識站點(diǎn)名稱線路段號道路段號偏移距離線路位置資源名稱地理位詈小區(qū)標(biāo)識道路標(biāo)識道路段號屬性信息城市道路的數(shù)據(jù)格式：道路標(biāo)識道路段號周邊資源的數(shù)據(jù)格式：線路標(biāo)識站點(diǎn)標(biāo)識小區(qū)標(biāo)識3基于gis的公交線路查詢一般來講，基于g1s的公交線路查詢包含5個(gè)步驟：©平估現(xiàn)有公交線路客流分配情況；在以公交線 路形成的簡化路網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)客流分配等情況尋找最優(yōu)路徑；g搜索最優(yōu)路徑屮的公交線路和換乘點(diǎn); 給出公交換乘方案；(5在地圖上標(biāo)記公交線路和換乘點(diǎn)位

9、置并顯示出行路線.3.1客流分配模型用loeit路徑選擇模型§選擇公交線路時(shí)往往帶有不確定性，稱之為隨機(jī)因素，故一般用多路徑概率分配法來分配客流本文采以此來計(jì)算公交出行者對路徑的選擇.p(k, i, j) = exp (-(i<(k) / r) / exp (-(k( h) / r、v (k.i.j) = v (i,j) xp(k, i,j)式中：p(k.i.j)為公交od量v(i,j)在第&條有效公交出行路迭上的分配率，人"丿為第&條有效公交 出行路線的交通阻抗, r(h)為公交出行線路力的實(shí)測交通阻抗,為各條有效公交出行路線的平均交通 阻抗為分配參

10、數(shù)，反應(yīng)乘客對公交系統(tǒng)的了解情況,0>0; m有效公交出行路線的條數(shù)；v(k, i,j)為公交 0d量v(i,j)在第&條有效出行路線上的分配量.木文交通阻抗采用岀行時(shí)間表示.根據(jù)對居民公交出行全過程的分析，公交出行時(shí)間包括了乘車時(shí)間、 步行時(shí)間、候車時(shí)i'可以及由公交車票價(jià)轉(zhuǎn)換為的等價(jià)時(shí)間.3.2出行路徑選取方便 舒適是影響公交出行的重要因素,乘客總是希望能夠乘坐公交車直達(dá)目的地，然后才考慮換乘.因 為大多數(shù)乘客最多二次換乘就能到達(dá)目的地,所以本文只考慮直達(dá)一次換乘和二次換乘的情況.一個(gè)城市的所有公交線路網(wǎng)構(gòu)成了完整的網(wǎng)絡(luò)，為了方便運(yùn)算，公交線路網(wǎng)可以轉(zhuǎn)換為底層的道路網(wǎng)

11、來表示即線路優(yōu)化算法仍然針對基礎(chǔ)路網(wǎng)來進(jìn)行，只是這是一個(gè)簡化的路網(wǎng)，這樣公交線路的相對表達(dá)方式可以很快的生成一個(gè)有效的道路網(wǎng).本文使用使用改進(jìn)的dijks論，只是假定通過計(jì)算已經(jīng)獲得出行的最優(yōu)路徑/最優(yōu)路徑運(yùn)算的結(jié)果用出行路徑表示，出行'寸路徉熏要錯(cuò)検為公交線路根據(jù)前面討論的公交區(qū)a和它們之間有l(wèi) 1、厶2、厶3三條線路，假圖2兩公交小區(qū)間岀行線路選擇設(shè)換乘的兩站點(diǎn)間距小于200米(用戶可以通過交互式的輸入，自行確定換乘站點(diǎn)間的距離八詢兩小區(qū) 間與最優(yōu)路徑相符的直達(dá)線路如l 1; (2s詢兩小區(qū)間與最優(yōu)路徑相符的一次換乘線路如厶2厶1、厶1 l3:6詢兩小區(qū)間與最優(yōu)路徑相符的二次換乘線

12、路如厶2ia厶3.由此可以得到小區(qū)/和3之間所有的出行路徑條數(shù)厶=v/o + v /! 4- v /2.為觸乘 $換乘因?yàn)槌鲂新窂绞怯梅侄蔚姆绞絹肀硎镜模恳欢慰赡軐?yīng)著若干條公交單向線路，如果單向線路較多, 將會生成大量的換乘方案，這時(shí)應(yīng)考慮公交線路的客流分配情況、候車時(shí)間、行走距離及票價(jià)等因素.3.3生成換乘方案在一次換乘條件下,如果兩條單向線路有重復(fù)段，那么該重復(fù)段上的任何一個(gè)站點(diǎn)都可以作為換乘點(diǎn). 如果沒有重復(fù)段，則兩條線路必然在某一路口相交，此時(shí)站點(diǎn)可能分布在不同的街道上，需要做以下的處理 第一步，找出相交路口的節(jié)點(diǎn)號；第二步，找出與此節(jié)點(diǎn)號相連的所有公交線路段并搜索在一定距離內(nèi)的所

13、 有站點(diǎn);第三步，找出符合條件的可換乘站點(diǎn)并給出步行弧描述.如圖3所示.圖3換乘搜索過程公交線路換乘搜索的結(jié)果可存儲于換乘表中，換乘表給出換乘次數(shù) 換乘標(biāo)識 單向線路標(biāo)識和換乘梵 點(diǎn).在最優(yōu)出行路徑條件下，一般會有2到3個(gè)換乘方案，其中站點(diǎn)之間的相對位置尖系可以借助于道路段 和道路交叉口來確定.系統(tǒng)除給出詳細(xì)的文本描述如在往方向行走米外，還可在地圖上顯示乘車路線以及步行路線.嬴可以t下客喋囲鼻3. 4線路客運(yùn)量和斷面流量尸在公交客流分配時(shí)，先搜索到所有可能的出行路徑然后確定卷如圖4所示丄1是一條直達(dá)線路,l2與l3是換乘線路如果乘小區(qū)人 客選擇直達(dá)線路，那必然在站點(diǎn)s“與sb上下客;如果選擇換

14、乘人數(shù)n乘以直達(dá)出行比例p直達(dá)，分配至線路厶1上的(s-圖4公交客流分配s“ + j、(sa+, sa + 2)、(sb.、s這6個(gè)區(qū)間.同理，把n xp換乘分配至站點(diǎn)sc與se、sf與sd的區(qū) 間上，這樣就完成了一次0d分配.所有的0d量均按這種方法累加到公交線路以及公交站點(diǎn)區(qū)間上，最后 便得到每條線路總的客運(yùn)量和線路斷面流量.4結(jié)論本文在gis的基礎(chǔ)上，分析了公交網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，研究了如何利用gis技術(shù)建立公交網(wǎng)絡(luò)模型，并探討了 在公交線路查詢中的應(yīng)用.該方法可用于計(jì)劃出行路線和提供在線信息,它有效的綜合了線路、費(fèi)用、時(shí)間及 相關(guān)的動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)這樣的系統(tǒng)可建立在互聯(lián)網(wǎng)gis系統(tǒng)中，為出行者提供

15、交互式的服務(wù).公交客流分蚯 有著不同于機(jī)動(dòng)車分配的特性,它與人們的出行心理、小區(qū)內(nèi)居民分布等諸多因素有關(guān)，如何使分配模型中 的交通阻抗更符合實(shí)際,即如何正確把握乘客選取出行路徑的心理，還有待于更深入的研究.q士411陳立潮，劉玉樹,張永梅.城市交通智能咨詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j 計(jì)算機(jī)工程,2003 , 29(1) :322 3 40. 2陸 忠，錢翔東,張登榮.基于最短路徑査詢的城市公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Ｑ芯縥.遙感信息，2002(1):112 14.pen g z r , iiuan g r. design and develop me nt of interactive trip planning

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17、統(tǒng)規(guī)劃方法與管理技術(shù)m.北京:科學(xué)出版社,2002.(下轉(zhuǎn)第95頁)3孔繁貴1高濃度乳化液的快速破乳j 1工業(yè)水處理.1985. 5(3) :512 5214吳敦虎1陰離子交換樹脂纖維吸附及亞硝酸跟的研究j 1上海環(huán)境科學(xué).1992.11(8):112 1415李愛玲1超濾處理乳化液污水j 1水處理技術(shù).1983.9(3):432 4416許郁蒼1廢乳化液的處理及綜合利用j 1環(huán)境污染與防治.1991.33(3):4417中國環(huán)境保護(hù)法規(guī)匯編1北京:中國環(huán)境出版社.1986.4772 4851zs丄兒 « hv a zro tf/ / k -*r- 4.4- z tt «

18、j八乙雖 1*7"丄立工,2.4-0 aa q/尺、 、 technical parameters of the treatment of emulsion in machining processfei qing2zhi ,xu zhi ,zhan g yao2bin(dcpl. of environmental science & engineering ,dalian railway institute, dalian 116028 china)abstract:the effect of 2 vertical steps magnetization and oxyge

19、nation and filter on an emulsion is studied , and the emulsion life is lengthened by 5 times. the electro2coagulation conditions arc polar plate space = 1() mm、anperage = 5 ma/ cm2 , for 3() min with values of are cod = 860 mg/ l , n05 = 180 mg/ l , ph = 9.2. the treated effluent can be used for the

20、 preparation of the new emul2 sion , and the performance of the emulsion nleets cb6114 85 criterion. pac and the acid a1? waste water are the best in the coag ulating conditio n of p h = 6 ()7.5 , pac = 2 g/ l , acid al” * waste water = 18 ml/ l the coagula wit h onc liter waste cmulsificc water treated by adding 12 ml concentrated 1ici and the reclaimed oil has 15 ml/ l , and the rest mixture can used circular to treat the waste emulsified water.key words :magnetization ; emulsion ; electronic2coagulation; chemicaecoagulation ;clea