GIS公交出行信息系统设计方案一览英才网@测绘英才网

1、封面作者：PanHongliang仅供个人学习基于G IS的公交出行信息系统的设计1 1 引言长期以来 , 公共交通被认为是解决城市交通阻塞的有效方法 , 先进的公共运输系统 (APTS - Advanced PublicTransportation System )是 ITS 的子系统之一。APTS 研究集中于使公共运输和合乘更有效和可 靠, 它包括向出行者传达可靠和精确的情报 , 有了这些信息 , 更多的 人可以选用这些备选出行方式。提供公交信息是为了帮助利用公交的 出行者进行出行路线、换乘路线和出行时间的选择 , 以提高出行者出 行的便利性和高效性。通过车载装置、便携装置或置于用户家中、

2、位 于路边、车站等处的个人终端提供实时的公交信息以利于出行者选择 并反馈。 GIS 技术具有很强的数据处理和图形显示能力 , 它可以在后 台进行复杂的数学运算并把最终结果用图表显示给用户。因此 , 利用 G IS 技术开发公交出行信息系统是可行而有效的 , 并且能极大的方便出 行者。1 1 系统的设计1. 1 系统功能出行者在出发乘公交车前 , 可能不熟悉的目的地的路线 , 不知道 乘几路车 , 对于外地来客尤其如此。而出行者通过公交出行信息系统 可以方便的解决这个问题。在信息系统提供的用户界面上输入出发地 点和到达地点 , 计算机便会自动计算出最短的出行路线并告诉出行者 应该乘几路公交车 ,

3、 是否需要换乘等。 信息系统还具备另一个 功能 , 那就是可以接收实时的公交车数据 ,并在数字地图上反映出公 交车的实时位。比如 , 出行者已被告知可以乘坐 8 路公交车到达目的地, 但不知道需要等多久才能上车。这时系统可以接收从交通信息中 心传来的8 路车的位置信息 , 并反映在地图中 , 同时可以计算出该车 到达车站的时间。出行者于是根据得到的信息做出自己的选择。 如果 公交车不能立刻达而出行者又需要赶时间 , 就可以选用其他出行方式 前往目的地。 1. 2 公交网络的生成G IS 中属性不同的数据存放在不同的图层里 , 信息系统所 用的公交网络主要由三个图层组成 : 城市路网层、公交线路

4、层和公交 站点层。城市路网经计算机处理后作为底图 , 然后把公交线路与站点 图覆盖在其上以便进行地理分析。 公交站点的信息在计算机中分为 两个表存放 : 一为路线站点表 ,按照每条公交线路的行车方向记录了 站点。 二为站点标识号表 , 给所有的站点分配互不相同的数字并记录 其所在地理位置。因为在实际中 , 一个公交站点可能为几条公交线路 服务 , 因此有必要给每个站点分配一个唯一的标识号。这两张表通过 唯一的标识号连接起来 , 是多对一关系。图 1 给出了两表间的关系。这种线性参照和站点唯一标识的方法不仅能给出站点间的相对位 置 , 而且可以识别每个站点在路网中所在地点。 通过这种方式可以把

5、公交站点与公交网络、街道路网相联系 , 判断不同公交路线间可能的 换 乘 点 。 1. 3 最 短 路径 搜 索 模 型公交线路网是由数字地图数据库所表示的 , 最短路径算法需要通过搜索这个有向线路网来实现 , 其中每一个节点代表一个公交站 点。最短路径算法主要代表之一是 D ijk st ra算法, 该算法采用了在优化问题中常用的贪心技巧。 贪心算法在每一步都选择局部最优解 以期望产生一个全局最优解。在公交出行信息系统中 , 没有必要在网 络中从出发站点到其他站点都求最优路径。可对 Dijk2st ra 算法进行 改进 , 使得该算法找到到达目标站点的最优路径就停止。改进的最短 路径算法的主

6、要思想为:1)设初始 Temp 表只含出发点 , 权值为 0。 Check 表为空。 设 其他节点的权值为无穷大。2)选取 Temp 表中权值最小的节点 , 设其为 Op t im um 。把节 点 Opt im um 移至 Check 表中。如果 Op t im um 是目标节点 , 转步骤3。否则找出其后继节点 ,对于每一后继节点 h 完成以下步骤:(a) 计算 h的权值 : h 权值= Op t im um 的权值 + 从Optimum到h的权值(b) 若节点h 和 Temp 表或 Check 表中的一个节点相同,检查节点h 权值是否较小。若是 , 则用h 的权值代替表中相同节点的权值

7、, 并设置其后向指针指向 Op t im um 。如果是 Check 表还需把节点转移至Temp 表 。(c) 如果 Temp 表和 Check 表中均无 h 节点, 将 h 放 入 Temp表 , 并设置 h 的后向指针指向 Op t im um 。3(d) 重 复 步 骤 2 。3)遍历后向指针到出发点 , 显示最短路径。算法结束。 实际上 , 出行者查询信息时可能离公交站点有一段距离 , 出发点并不 是公交站点 , 目的地也是如此。这时可以在地图数据库中找寻离出发 点 或 目 的地 最 近 的站 点 来 解决 。 1. 4 动 态 显示 公 交 车位 置1) 实时跟踪模块的开发思路。公交

8、车上都配备了全球定位系统，通过 GPS 技术确定自己在路网中的具体位置。交通信息中心不 断接收公交车发来的位置信息 , 然后传送给公交出行信息系统。系统 把接收到的公交车位置信息存储在自己的数据库中 , 根据具体的查询 要 求 把 有 用 信 息反 馈 给 用 户 。 流 程 图 如 图 2 所 示。出行信息系统可考虑采用 M ap Info 软件作为图形显示界 面。 M apInfo 是美国 M apInfo 公司的产品 , 其吸收传统 G IS 系统 的精华, 借助计算机技术的发展 , 将 G IS 概念从大中型计算机的专用 工作站上推广至普通桌面PC 机上, 成为桌面地理信息系统软件的代

9、表 之一。系统采用 V isual Basic 作为开发软件 ,M ap2Info 通过 OL E 技术接收实时车辆数据进行地图匹配 , 然后可视化。软件运行环境见 图2) 实时数据可视化。在 M ap Info 编程中 , 用 A dd M ap L ayer 语句可以在地图窗口中新建图层。如 A ddM ap L ayer 语句中含有 A nim ate 关键字, 这个图层就被定义为具有特殊的活跃属性的图层 , 即活跃层。当这种图层的内容被改变需要重新绘制该图层时 , 地图窗口其余没有更新的普通图层保持不变 , 只重新绘制更新过的活跃图层。活跃层的这个特性在实时监控程序中 , 遇到地图窗口

10、频繁更新的情况时非常有用。接收到变化着的实时数据 , 进行地图匹配 , 然后显示车辆位置 , 这期间需要不断的更新地图。地图的对象时常发生改变 , 被更新的对象在活跃层 , 其他图层保持不变 , 从而满足使用要求。路网图中的每一点都对应着一对经纬度坐标 , 系统接收到的公交车实时信息也包括了坐标位置。在地图匹配时位置坐标先进行修正 , 然后在 Map Info 的活跃层中绘制出来。公交车在地图中可以用一个符号表示 ,比如圆点 , 其坐标用 x 和 y 表示。使用 CreatePo in t(x , y ) 语句可在图中增加一个点 , 用 U pdate 语句可重新绘制活跃层。表 Coordin

11、ate 中存放坐标值 , 系统可以每隔几秒接收一次坐标值 , 并放入表中。示例程序如下：Open table Coo rdi nate in teract ive打开存放坐标的表A dd map layer veh icles an imate绘制活跃层Fetch first from Coo rdin ate读取表中第一个记录Do w h ile no t eo t (Coo rdi nate)循环读取表中记录X1= Coo rdinate. xY1= Coo rdinate. y图 4 公交车实时位置示意出行者在地图中可以看到代表公交车的圆点不停的闪烁,并且沿着公交线前进。接收到公交车的位

12、置坐标后，还可以大致推算出车辆到达车站的时间。选取间隔若干秒的两组数据，坐标分别为(x 1,y 1)、(x 2, y 2), 用 D istanee (x 1, y 1, x 2,y 2, m )语句可计算车辆行驶过的距离，除以行驶时间得到行驶速度v。同样用 Distanee 语句得出车辆离站点的距离d ,把 d 除以 v 就得出车辆站还需要的时间。公交车实时位置示意图如图4 所示。1. 5 设计过程中还需注意的问题1)地理编码。用户输入的出发点和目的地的位置不能直接在地图上显示，必须先进行地理编码。大多数的G IS 软件都支持地理编码功能。输入的可能是街道名称、标志性建筑物名称，为了保证能准

13、确的在地图上找出出发点和目的地，地理数据库中的数据必须齐loopU pdate veh icle显示车辆位置Setobj=Fetch n ext fo rm Coo rdinate读取全、准确。通过与数据库中的地名匹配，就可以根据坐标在图中显示。2）公交网络的生成。在计算机生成公交网络并把其覆盖到城市路网上时，必须注意在不同的时刻城市中的公交网络是不同的。比如白天所有的公交车都正常运行，而到晚上有的线路就停开了。还有一些线路在高峰时段内可能会开一些区间车。因此，需要根据用户查询时的时间来决定公交网络的生成。2 2 结 语将该信息系统与触摸屏技术结合，可以方便的进行人机对话。设置在公交站点、商业

14、区等地方，可以为居民、外来人员提供查询服务，也可以结合 W ebGis 技术发布到互联网上。所以，系统具有 良好的应用前景。版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text,pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ngs pers onalown ership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及 其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关 法律的规定，不得侵犯本网站

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