基于gis軟件設(shè)計的青島即墨公交路線

1、基于GIS的家鄉(xiāng)公交查詢系統(tǒng)設(shè)計報告 學 院： 交通學院 班 級： 交通運輸 學 號： 1301031420 姓 名： 孫悅 指導老師： 張俊友 日期： 2015-11-03 1摘要隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平的穩(wěn)步提升，人們出行的代步工具也發(fā)生了顯著變化。近幾年，私家車數(shù)量猛增，交通擁擠隨處可見，拋開交通規(guī)劃與社會需求的合理分析不講，在當前情況下，推行公交出行可以有效改善交通擁堵?，F(xiàn)階段，已經(jīng)有不少公交查詢方式投入使用，如百度地圖，谷歌地圖等。在學習了GIS課程之后，我們基于GIE軟件設(shè)計一個公交查詢系統(tǒng)，實現(xiàn)站點查詢、線路查詢、換乘查詢幾個方面的功能，實現(xiàn)公交信息管理的系統(tǒng)化、規(guī)范化和

2、自動化，這樣不僅減少了管理工作量，還提高了查詢效率，使得人們乘坐公交更加的方便快捷，從而間接地改善交通擁堵，實現(xiàn)交通與環(huán)境的和諧發(fā)展。關(guān)鍵詞：數(shù)字化 屬性分析 網(wǎng)絡(luò)分析 最優(yōu)路徑查詢目錄第一章 功能分析- 4 -第二章 數(shù)據(jù)的收集和整理- 4 -第三章 數(shù)字化處理- 5 -1.錄入柵格底圖- 6 -2.柵格底圖的配準- 7 -3.新建地理信息數(shù)據(jù)庫- 8 -4.新建要素集和要素類- 9 -第四章 繪制地圖- 10 -1繪制城市路網(wǎng)- 11 -2.繪制公交站點- 11 -3.繪制公交路線- 12 -4.道路打斷- 13 -5.為各要素類添加屬性數(shù)據(jù)- 14 -第五章 網(wǎng)絡(luò)分析- 14 -1.新建

3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集- 15 -2.為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加時間屬性- 19 -3.為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加長度屬性- 21 -4.設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的方向?qū)傩? 23 -第六章 路徑分析- 25 -1將新建的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加到ArcMap中- 25 -2.開啟“ArcMap”中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析- 26 - 3 -3.選擇路徑求最優(yōu)方案- 26 -4.以路徑長度最短為決策目標求解- 27 -5.以時間最短為決策目標求解- 28 -第七章 總結(jié)- 29 - - 5 -第一章 功能分析在網(wǎng)絡(luò)還未普及時，人們出行獲得公交信息的方式局限于電話、交通圖或向熟人問詢，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，公交在線查詢應(yīng)運而生，當然服務(wù)的對象為能上網(wǎng)的公眾。對乘客來說

4、，能夠方便、快捷準時的乘坐公交是他們的主要目的，也是公交管理部門急需提供的服務(wù)。面對上述情況，我們利用GIS設(shè)計一種公交查詢系統(tǒng)，以實現(xiàn)以下功能：1、 站點查詢：在查詢窗口輸入需要查詢的站點名稱，可以查出該站點所在的具體位置和通過這個站點的公交路線。2、 線路查詢：可以在始發(fā)地和終點之間基于路程最短和時間最優(yōu)選擇不同的公交線路與換乘方式。3、 換乘查詢：可以查詢不同公交線路之間的最佳換乘站點，可以查詢步行通道與乘車站點的距離。第二章 數(shù)據(jù)的收集和整理以青島即墨地區(qū)為例，建立公交查詢系統(tǒng)，首先在桌面新建一個文件夾存儲圖片和數(shù)據(jù)，然后調(diào)查空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。先在百度衛(wèi)星地球在線上截取即墨市區(qū)的地圖

5、（含有完整的公交路網(wǎng)）作為需要繪圖的地圖，保存在文件夾里。如圖2-1： 圖2-1 在此圖上選取三個控制點，在百度衛(wèi)星在線地圖中查找到相應(yīng)的點，并記錄下所選點的經(jīng)緯度坐標：即墨市實驗高級中學：經(jīng)度 120°3026.93 東 緯度 36°2439.9 北市北醫(yī)院： 經(jīng)度 120°2727 東 緯度 36°2512.61 北市政府： 經(jīng)度 120°2652.74 東 緯度 36°2318.99 東在區(qū)域圖和控制點坐標信息整理好之后，接下來要查的就是線路的屬性數(shù)據(jù)。第三章 數(shù)字化處理數(shù)字化處理是查詢系統(tǒng)當中很重要的一部分，主要包括鏈接文件夾

6、，建立文件地理信息庫，柵格底圖的配準。1.錄入柵格底圖打開ArcCatalog,鏈接已經(jīng)創(chuàng)建的文件夾“GIS作業(yè)”，并在文件夾下找到底圖“全圖.png”長按鼠標左鍵，將底圖拖至ArcMap左側(cè)窗口的“圖層”下。拖動完成后數(shù)據(jù)框里就會有導入的底圖。如圖3-1-1,3-1-2。 圖3-1-1 文件夾鏈接圖 圖3-1-2在“GIS作業(yè)”文件夾下找到“全圖”2.柵格底圖的配準1、在ArcMap界面下，在空白處點擊右鍵，選擇“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴保缓笤凇白鴺讼怠毕乱来芜x擇“預(yù)定義”“Projected Coordinate Systems”“Gauss Kruger”“Xian 80”，選擇其下的內(nèi)容，點擊確

7、定完成設(shè)置。如圖3-2-1.圖3-2-1 選擇坐標系2. 點擊“地理配準”。取消下拉菜單中的“自動校正”。3. 點擊按鈕，將鼠標拖拽至已經(jīng)選取的控制點處，單擊鼠標右鍵，選擇“輸入坐標的經(jīng)度和緯度”,在對話框中分別輸入各對話框的經(jīng)緯度即可。4. 依次為所選的控制點進行配準，輸入坐標完成后，重新選擇“自動校正”按鈕，完成地圖的配準，如下圖3-2-2。 圖3-2-2 配準后的圖像5.配準完成后，文件保存，關(guān)閉ArcMap。3.新建地理信息數(shù)據(jù)庫打開“ArcCatalog”，找到“GIS作業(yè)”文件夾，右鍵選項“新建”，建立一個“新建文件地理數(shù)據(jù)庫”如圖3-3-1。圖3-3-1 新建文件地理數(shù)據(jù)庫4.新

8、建要素集和要素類打開“新建文件地理數(shù)據(jù)庫”,新建一個名為“即墨”的要素集. 新建要素類：打開新建的要素集，在右側(cè)空白處依次新建“公交站點”、“公交線路”、“城市路網(wǎng)”三個要素類。為要素類添加屬性：以“公交站點”為例，點擊鼠標右鍵，選擇“屬性”，現(xiàn)在“字段”下為該要素添加“name”、“id”、“subtype”、“站點”字段，并選擇字段類型，再打開“子類型”在子類型字段為“subtype”下添加圖表類型。同理，為“公交線路”添加“name”、“id”、“subtype”、“speed”“l(fā)ength”“time”字段。為“城市路網(wǎng)”添加“name”、“id”、“speed”“l(fā)ength”“t

9、ime”字段。如圖3-4-1。 圖3-4-1 為公交站點添加屬性 在數(shù)字化處理的過程中需要注意的問題是：1.底圖配準之后，點擊“自動校正”若發(fā)現(xiàn)，柵格圖消失，這時，在窗口上點擊鼠標右鍵，選擇“全圖”，如果還是不出現(xiàn)，則重復(fù)點擊“全圖”2.開始新建地理信息數(shù)據(jù)庫時，可以選擇“新建文件地理信息數(shù)據(jù)庫”也可以選擇“新建個人地理信息數(shù)據(jù)庫”；3.為各要素添加字段時，要選擇字段類型，如“name”為“文本”，“subtype”為“長整型”。 第四章 繪制地圖打開ArcMap，將在ArcCatalog下建立好的各要素類拖動到“圖層”下，并編輯各站點“樣式”“顏色”，編輯各路線的“線寬”“顏色”；依次選擇“

10、自定義”“工具條”“捕捉”，開啟對象撲捉功能。1繪制城市路網(wǎng)點擊“編輯工具條”,在編輯器”的下拉菜單中選擇“開始編輯”，在界面左側(cè)選中“城市路網(wǎng)”層，在底圖上畫出城市重要道路線，沿著底圖的道路依次畫出所有道路，右鍵，選擇“停止編輯”并保存。在繪制時，一條道路最好用一條路線繪制，如圖4-1-1。圖4-1-1 繪制路網(wǎng)2、繪制公交站點選中“即墨公交”層，沿著已經(jīng)繪制出的城市道路網(wǎng)依次標注出各路公交車所要經(jīng)過的公交站點，這里應(yīng)注意，公交站點一定要畫在道路上，否則路網(wǎng)和站點是不相通的，后期也就無法實現(xiàn)換乘已經(jīng)最短路選擇。如圖4-2-1。 圖4-2-1 繪制站點3.繪制公交路線公交路線的繪制方法和城市路

11、網(wǎng)大致相同，將已畫設(shè)的站點用各自對應(yīng)的公交線路依次連接起來，不同的公交路線選擇不同的圖層。如圖4-3-1。 圖4-3-1 繪制線路4.道路打斷選擇上方中的按鈕，對路網(wǎng)和公交線路進行雙擊打斷，打斷時為避免出現(xiàn)遺漏，應(yīng)該逐條打斷，現(xiàn)將“公交線路”關(guān)閉，在“城市路網(wǎng)”上操作，用按鈕，選中一條線路，在各個拐點和交叉路口處進行打斷；路網(wǎng)打斷完成后，將路網(wǎng)關(guān)閉，打開線路層，采用相同的手段進行打斷，但此處只在公交站點處雙擊打斷即可。5.為各要素類添加屬性數(shù)據(jù)分別點擊“圖層”下的“公交站點”“城市路網(wǎng)”“公交線路”,選擇“打開屬性表”，彈出添加屬性的對話框，對話框中有對各要素類添加的屬性字段，根據(jù)前期搜集到的

12、屬性數(shù)據(jù)，逐個添加屬性，如圖4-5-1。圖4-5-1 添加公交站點屬性數(shù)據(jù) 完成各屬性數(shù)據(jù)的添加之后，返回“ArcMap”界面，右擊“圖層”下的“公交站點”,選擇“顯示屬性數(shù)據(jù)”將屬性數(shù)據(jù)標注在圖像上，如圖4-5-2。 圖4-5-2 數(shù)字化完成后的圖像在以上過程中需要注意的問題有：1. 選擇站點樣式，和線路的線寬與顏色時，盡量選擇容易區(qū)分的顏色，且為避免錯亂，不同公交線路應(yīng)選擇不同的顏色；2. 為各個公交站點添加屬性數(shù)據(jù)時，如果填寫完整的名稱，可能會使得地圖雜亂，這是可用數(shù)字代替，如“110”“111”。第五章 網(wǎng)絡(luò)分析要進行網(wǎng)絡(luò)分析，就要首先建立一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，在建立好網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集后，我們可以

13、以“路程最短”“時間最短”分別作為兩個決策目標，實現(xiàn)查詢功能，求得最優(yōu)路徑。1. 新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集 1、保存數(shù)字化完成后的圖像，關(guān)閉“ArcMap”，打開“ArcCatalog”,在上方工具欄中選擇“自定義”在下拉菜單中選擇“擴展模塊”，在彈出的對話框中勾選“Network Analyst”和“Geostatistical Analyst”選項，開啟網(wǎng)絡(luò)分析，如圖5-1-1。 圖5-1-1 選擇網(wǎng)絡(luò)分析選項2.在作側(cè)的目錄框內(nèi)，打開，再雙擊打開，在空白處右擊，選擇“新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集”，并輸入名稱為“即墨公交”,點擊“下一步”，如圖5-1-2。圖5-1-2 新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集3.選擇參與到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的要

14、素類，點擊“全選”按鈕，將三個要素全部選中，點擊“下一步”，如圖5-1-3。 圖5-1-3 選擇參與網(wǎng)絡(luò)分析的要素類4. 構(gòu)建轉(zhuǎn)彎模型，如圖5-1-4。圖5-1-45.彈出網(wǎng)絡(luò)分析資料組的窗口，如圖5-1-5。 圖5-1-56. 設(shè)置連通性 點擊上圖窗口中的按鈕，點擊“subtypes”,將“公交站點（4）”、“公交線路（4）”全部選中，點擊“確定”添加。如圖5-1-6。 圖5-1-6 7、在“Group Columns”下選2，公交線路、城市路網(wǎng)的連通性策略為“Any Vertex”任意節(jié)點連通，站點的連通性策略為“Override”依邊線連通，點擊“確定”，如圖5-1-7。進入下一步，在彈

15、出的網(wǎng)絡(luò)分析資料組的對話框中選擇“確定”，如圖5-1-8。 圖5-1-7圖5-1-82.為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加時間屬性1.添加“time”屬性，點擊“添加”按鈕，彈出對話框，按照下圖所示填寫，然后點擊“確定”，如圖5-2-1。 圖5-2-1 添加time屬性2. 在出現(xiàn)新窗口處添加時間屬性賦值，如圖5-2-2。選擇窗口右下角的“賦值器”按鈕，彈出另一個新窗口，在“類型”的下拉菜單下全部選擇“字段”，如圖5-2-3。選擇“公交線路行，然后點擊右側(cè)“”按鈕，在彈出的“字段賦值器”窗口中，編輯“time”的賦值公式，將公式“SHAPE_Length*2000/Speed”填入圖5-2-4。同理為“公交站點

16、”“城市路網(wǎng)”依次編輯賦值公式。圖5-2-2 在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中添加時間屬性 圖5-2-3 為time屬性賦值 圖5-2-4 利用賦值器為time屬性賦值3.為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加長度屬性添加“l(fā)ength”屬性，同添加“time”屬性添加方式相同，點擊“添加”按鈕，按圖5-3-1填寫圖5-3-1 添加“l(fā)ength”屬性點擊“確定”之后，會出現(xiàn)以下的對話框，然后選擇圖5-3-2窗口右下角的“賦值器”按鈕，彈出圖5-3-3所示窗口，在“類型”下拉菜單中全部選擇“常量”，“值”下全部選擇“2”,長度屬性賦值完成。圖5-3-2 在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中添加長度屬性 圖5-3-3 length屬性賦值完成4.設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的

17、方向?qū)傩匀鐖D5-4-1，在彈出的對話框中，點擊“方向”按鈕，在網(wǎng)絡(luò)方向?qū)傩灾悬c擊“常規(guī)”。然后設(shè)置方向，顯示的長度單位為“千米”，長度屬性為“l(fā)ength”,時間屬性為“time”。網(wǎng)絡(luò)源首先選中“公交路線”,等級為“主要”，前綴和名稱處皆選擇“name”。設(shè)置完成后點擊“確定”然后“下一步”，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集建成，并選擇“立即構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集” 圖5-4-1圖5-4-2 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的方向?qū)傩詧D5-4-3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集構(gòu)建完成圖5-4-4 選擇立即構(gòu)建 圖5-4-5 完成后的ArcCatalog窗口第六章 路徑分析1將新建的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加到ArcMap中打開ArcMap，將新建的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集拖拽到“圖層

18、”下，如圖6-1-1所示，將參與的所有要素集添加到地圖中。圖6-1-12.開啟“ArcMap”中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析在窗口上方的工具條處單擊鼠標右鍵，在下拉菜單處勾選“Network Analyst”選項。此時在窗口上方會出現(xiàn)Network Analyst工具條。點擊此工具條左側(cè)“Network Analyst”的下拉菜單中選擇“新路徑”，此時，部分工具會被激活，工具條改為3.選擇路徑求最優(yōu)方案點擊工具條中的“”按鈕，為路徑確定起點和終點，我們這里任意選擇路徑的起點和路徑的終點，然后點擊工具條上的“”按鈕，進行最優(yōu)路徑求解。此時，該段道路顯示為棕色，表示得到最優(yōu)路徑，如圖6-3-1。點擊工具條中的“

19、”就會得到最優(yōu)方案。如圖6-3-2。 圖6-3-1 得到最優(yōu)路徑圖6-3-2得到最優(yōu)方案4.以路徑長度最短為決策目標求解在“圖層”下“路徑”中點擊下拉菜單的“屬性”，在彈出的對話框中勾選“l(fā)ength”,點擊“確定”返回“ArcMap”界面。依次點擊“”“”按鈕，就會生成最短的最優(yōu)路徑。如圖6-4-1。圖6-4-1 選擇長度為最短決策目標圖6-4-2 以最短路為目標的最優(yōu)方案 5.以時間最短為決策目標求解 同上，在路徑的屬性對話框里勾選“time”點擊“確定”返回“ArcMap”界面。依次點擊“”“”按鈕，就會生成最短的最優(yōu)路徑。如圖6-5-1。圖6-5-1以時間最短為目標的最優(yōu)方案在最優(yōu)方案的確定環(huán)節(jié)需要注意的問題有:1. 方案顯示的路徑有重復(fù)或折回現(xiàn)象，說明某些路徑?jīng)]有安全打斷，應(yīng)檢查網(wǎng)和公交線路，重新打斷；2. 當出現(xiàn)的最優(yōu)方案中，現(xiàn)實路徑長度和時間累計值太小或太大時，是因為選的單位不合適，要返回檢查在設(shè)置網(wǎng)絡(luò)屬性時，選的單位是否合適；如果檢查到不是因為單位的問題，就要依據(jù)設(shè)置路網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)時的“SHAPE_Length”值適當更改為time屬性賦值的公式，這里指“SHAPE_Length*2000/Speed”。第7章 總結(jié)出現(xiàn)的問題1、打開AraCatalog一直不能新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)