基于gps數(shù)據(jù)的交通擁堵時(shí)間時(shí)空分析

基于gps數(shù)據(jù)的交通擁堵時(shí)間時(shí)空分析

0上海延安路交通路網(wǎng)的現(xiàn)狀分析隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對旅游需求的增加，已發(fā)現(xiàn)城市尤其是國際化城市的交通狀況。如何提高交通的運(yùn)行效率成為城市管理者要解決的問題。基于地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和遙感(RS)的3S技術(shù)逐步用于車輛導(dǎo)航與交通管理,對節(jié)省車輛的運(yùn)行時(shí)間,減少道路的擁堵狀況,提高交通運(yùn)行效率起著很大作用。相關(guān)資料表明,目前上海的車輛安裝GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的比例還較低,而這些導(dǎo)航系統(tǒng)僅限在根據(jù)路網(wǎng)靜態(tài)信息提供路線,并不能把交通堵塞等動態(tài)情況及時(shí)反饋給車主,并智能化地提出改道建議。此項(xiàng)目是為建立這樣一個(gè)實(shí)時(shí)交通信息與改道建議發(fā)布系統(tǒng)所做的前期研究。研究采用基于GPS的實(shí)地定位監(jiān)測收集多天連續(xù)時(shí)段的交通流量數(shù)據(jù),利用遙感圖像和GIS構(gòu)建交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫,通過對數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)空分析,判斷出研究區(qū)域內(nèi)不同時(shí)段交通狀況,并以此為基礎(chǔ)對車輛行駛生成改道建議。該方法可以為優(yōu)化上海交通狀況,提高交通管理效率提供參考意見。本項(xiàng)目選擇了上海市延安路的一段及其附近道路作為案例,獲得了對系統(tǒng)構(gòu)建過程的認(rèn)識和預(yù)期成果。報(bào)告余下部分將對項(xiàng)目過程做詳細(xì)論述,最后對項(xiàng)目的成果進(jìn)行小結(jié)。1軌道記錄及數(shù)據(jù)分析在GoogleEarth上選取延安西路武夷路、延安西路法華鎮(zhèn)路、江蘇路華山路、延安西路武夷路的四個(gè)交叉路口為頂點(diǎn),界定所研究的區(qū)域范圍。將其組成路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的25個(gè)路口分別用數(shù)字0～24命名(如圖1所示),并將各個(gè)路段的單雙向及各個(gè)路口的轉(zhuǎn)彎規(guī)則實(shí)地調(diào)查清楚(見表1)。運(yùn)用M1000GPS軌道記錄儀記錄了一天從早到晚各個(gè)時(shí)段在此區(qū)域各路段的車流量,用一輛車行駛完某路段的時(shí)間來反映車流量的大小。軌道記錄儀采集的數(shù)據(jù)在GoogleEarth上的顯示(如圖2所示),黃色的線表示車輛行駛的路徑。將鼠標(biāo)移到線上,即可顯示出車輛運(yùn)行到該點(diǎn)的速度、時(shí)間、距離出發(fā)地時(shí)間及高程。利用GoogleEarth對所研究的延安西路進(jìn)行道路矢量化,然后,將結(jié)果導(dǎo)入到ArcGIS。將7:00～8:00,8:00～9:00,10:00～12:00,12:00～13:00,19:00～20:00及其他時(shí)間段的各個(gè)路段的車輛行駛時(shí)間已經(jīng)統(tǒng)計(jì)好,速度通過ArcGIS軟件里的函數(shù)計(jì)算得出(見表2)。2交通流量的變化根據(jù)在延安西路及其臨近的11條道路的交通流量連續(xù)七天的跟蹤觀察記錄,將一天的交通流量分為六個(gè)區(qū)段,通過流量分級等技術(shù)把每個(gè)區(qū)段的交通流量客觀地反應(yīng)到道路圖上(如圖3所示)。道路的不同顏色代表不同車流量,其中紅色線表示擁堵、黃色線表示正常、綠色線表示暢通。由早上7:00～8:00早高峰時(shí)段的交通流量示意圖可見,上班早高峰在延安西路的上行線(自西向東)較擁堵,在下行線卻非常暢通。定西路是單行線,經(jīng)實(shí)地調(diào)查得知該路段擁堵是由于此路兩邊為菜市場,行人多。在定西路牛橋路交叉口附近道路擁堵,經(jīng)分析得知當(dāng)?shù)赜虚L寧區(qū)法華鎮(zhèn)路第三小學(xué),家長送子女上學(xué)而導(dǎo)致交通擁堵。3段的數(shù)據(jù)分析以8:00至9:00的高峰段為代表3.1行行駛路線系統(tǒng)選取的最佳路徑如圖4所示;人為選擇的行駛路線如圖5、圖6所示;三條路線總結(jié)見表1。綜上分析:在高峰時(shí)間段換路線不僅不能節(jié)省時(shí)間,而且行駛的路程還要多。3.2在分析過程中，考慮到許多因素對駕駛的影響1、之間設(shè)置的共享在最佳路徑分析中車輛轉(zhuǎn)彎所消耗的時(shí)間是一個(gè)不能忽略的因素。將轉(zhuǎn)彎在30°～150°之間設(shè)置為右轉(zhuǎn),耗時(shí)為30s;在150°～210°之間設(shè)置為U字形轉(zhuǎn)彎,耗時(shí)為40s;在210°～330°之間設(shè)置為左轉(zhuǎn),耗時(shí)為30s;在330°～30°之間設(shè)置為直行,耗時(shí)為10s。這種方法能夠很好的將轉(zhuǎn)彎耗時(shí)考慮到實(shí)際的應(yīng)用分析中。2fps的屬性f單雙行線是shapefile的數(shù)據(jù)庫文件的一個(gè)屬性,包含F(xiàn),T和FT三個(gè)值,當(dāng)值為F時(shí),此路只可以正向通行;當(dāng)值為T時(shí),此路只可以逆向行駛;當(dāng)值為FT時(shí),此路既可以正向行駛,也可以逆向行駛。3.3到很大地限制一些人1)延安西路兩側(cè)單行線為7條,總路段為12條,單行線占的比例為58.3%。因此,車輛轉(zhuǎn)彎受到很大地限制。2)單行線中除了定西路為三車道外,其余的都為一車道,道路很窄,不便于行駛。3)轉(zhuǎn)彎成本比較大,如果換路繞行,轉(zhuǎn)彎等待的時(shí)間較長。盡管會在路段上節(jié)省時(shí)間,但轉(zhuǎn)彎等待的時(shí)間多于路上節(jié)省的時(shí)間。4)延安西路兩側(cè)的次要道路兩邊大多是居民樓,車輛較多,道路也比較擁堵。4事故工況下駕行駛道路的改變基于ArcGIS平臺,用道路數(shù)據(jù)shapefile文件建立shapefilenetworkdataset,利用networkanalyst工具條對路網(wǎng)進(jìn)行分析。將延安西路劃分為L1,L2,……,L7共7個(gè)路段,駕駛員將從0號路口行駛到7號路口,分別研究當(dāng)某個(gè)路段發(fā)生交通事故等突發(fā)情況時(shí),駕駛員該如何改變行駛路線。1)以L4路段在10:00～11:00之間某時(shí)刻發(fā)生交通事故為例研究,此事例結(jié)果如圖7所示。2)從0號路口到7號路口。下表為在非擁堵時(shí)間段遇到突發(fā)情況,駕駛員該選擇的行駛道路。例如,L10-8-12-13-14-6-7,代表的意思是當(dāng)L1路段發(fā)生突發(fā)情況,駕駛員應(yīng)該選擇從0號路口,經(jīng)過8號路口……一直到7號路口(見表4、表5)。3)從7號路口到0號路口由于延安西路從7號路口到0號路口(自西向東),道路通達(dá)性較差,所以,根據(jù)實(shí)際情況,將分為兩組:L1,L2,L3和L4,L5,L6。5研究結(jié)果給駕駕車時(shí)系的運(yùn)行依據(jù)研究結(jié)果表明,在上下班高峰時(shí)期,道路擁堵情況較為嚴(yán)重,即使換道也不會節(jié)省時(shí)間。在非擁堵時(shí)段,如果遇到車禍等其他突發(fā)情況,換道可以節(jié)省行駛時(shí)間。研究結(jié)果為駕駛員提供了出行依據(jù),駕駛員可以在非擁堵的時(shí)間段內(nèi)查出此時(shí)延安西路路段的交通流量,并且當(dāng)遇到交通事故等突發(fā)情況時(shí),該研究可以為駕