公交网络中多目的地路线推荐系统的研究与实现

许崇　刘俊岭

摘要：以城市公交网络为背景，提出了基于多目的地的出行线路问题，对于乘客去往多个目的地的乘车时间短、站点换乘方便、路线快捷具有重要意义。系统在使用中可以在多个目的地的查询中快速推荐最优路线，给乘客的出行带来了更多的便捷。

关键词：多目的地；最优路径；公交网络

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）27-6544-02

Abstract： In the city public transport network as the background， proposed the multi destination travel route based on the problems， for passengers to multiple destination travel time is short， quick， convenient site transfer route has important significance. The system can be in use fast recommend optimal route in multiple destination query， for the passengers to travel more convenient.

Key words： Multi objective optimal path； transit network

在信息化高速发达的今天，地理信息系统的应用已经深入到人类生活的各个方面。而城市公共交通因其价格低廉、覆盖面广、乘用方便快捷等优势，作为城市交通网络中的重要组成部分，是城市人流的主要传输载体，也是吸引乘客选择公交出行的重要因素。

多目的地公交路线推荐系统是为市民及游客出行方便而设计。目前，国内的公交查询系统通常最常见的都是基于单目的地的公交线路查询问题，即某人从一个地点到另一个地点的最优路径和换乘方案，近年来旅游产业的迅速发展而升温，旅游形式日趋多样化，随着网络发展和人们旅游需求的变化，报名旅行团已经不再是人们旅游的唯一途径，“背包客”、“ 自由行”、“穷游”等新潮词汇已平民化，自助旅游蓬勃发展的同吋，更多的人需要个性化的旅游规划。但由于城市规模的不断发展，尤其在一些旅游城市，外地游客在选择乘公交车出行去多个景点时，由于在陌生的城市，选择适合自己的线路比较困难，如何按游客的要求提供合理、便捷的公交线路，即多目的地的公交路线推荐问题。

1 系统设计

1.1开发平台

多目的地路线推荐系统以Windows XP Professional SP3操作系统， 以Visual C++程序设计语言作为开发环境，调用MapX组件，查询算法都是在Visual C++6.0 Enterprise Edition中实现的，数据存储在.tab及.map中。以MapInfo为平台，首先对公交站点及线路进行处理，然后用Visual C++对MapX进行二次开发[1]，通过建立公交线路拓扑结构和最短路径算法，A*算法求得网络中任意两点间的最优路径完成的任务。所有测试算法都采用MFC AppWizard（exe），而显示检测效果的程序采用MFC AppWizard（exe）。

1.2 系统构成

多目的地路线推荐系统，基于MapX的最优路径查询系统就是结合GIS，MapX和Visual C++技术，数据集成、信息处理，属性数据库和空间数据库等技术，该系统主要功能包括浏览功能和线路推荐功能构成。公交站点及公交线路编码设计，为系统查询提供有效的数据基础，在信息表现与可视化方面，提供多项信息表现与可视化功能。地图查询界面提供良好的操作界面，能够定位查询所需信息。

空间数据库模块是交通查询系统的重要组成部分，数据库中存放着查询所需的公交线路、站点分布和地理位置等各种信息[2-3]；存放着由该城市的站点和线路组成的网络拓扑结构图，以及站点周围的医疗、行政单位和公共设施等信息[4]，该文以换乘次数少、乘车时间短、路线最近距离、等多个因素作为城市公交多个目的地出行路线的目标。

2 系统实现

多目的地路线推荐系统结合公交乘客出行的特点，为需求者提供所需的服务和帮助。用户在系统查询界面输入出发地和多个目的地站点信息，即可按照自己的需求推荐合理的公交车换乘方案和多点之间的乘车路线。多目的地路线推荐系统由交通线路查询、地图信息查询和最优路线推荐3个功能模块组成。

1）交通线路查询模块。该模块主要实现所有公交线路、站点的录入查询等功能， 选择某一条公交线路或者输入公交线路的名称信息，能够查询并显示到公交线路上所有站点信息。在地图中用红色线路将其标出，并在又下角文本框中将该线路经过的所有站点用文字形式输出。站点信息查询是指查询经过某一站点的所有公交线路信息，每条线路上所有的公交站点数都能同时查询。

2）地图信息查询模块。该模块主要的功能是电子地图的显示，可以通过工具栏上的按钮来控制地图视角的转移、定位、打开、放大、缩小、移动等提供了可视化功能。输入某一站点名称，在地图中显示出来，并在右下角文本框中显示出所有经过该站点的线路。用户通过查询可以得到查询的公交路线地图，同时在电子地图上显示。站点名称的选择由系统为用户提供，或者用户只需要在地图上点击查询即可查询到所选择的线路。

3）最优路线推荐模块。主要负责对用户提出查询目标和要求进行推荐，乘客通过输入需要查询的信息来选择所推荐的最少换乘、最短路径和最短时间换乘方案。最优路线推荐模块是指输入起点和到达多个目地的路线，在选择起点、和去多个目的地的终点时用户可以通过按钮对所需点进行选择，如果只知道点的某项属性，不知道位置，也可以通过搜索按钮进行精确或模糊搜索[5]。能够获取经过这多个点的最优换乘的公交线路或者是换乘方案；其中最优换乘方案里的最短路径的数学模型的建立可简单规定为乘客从出发点到目的地所花费的时间最少[6]。但是在公共交通中，有诸多因素决定所花费时间，如换乘次数、距离、发车间隔、车速、步行、出发点和目的地的位置，以及首发车和末班车时间[7]。最优换乘方案的搜索不但是空间的搜索，而且要和具体的搜索时间结合，是一个同时涉及时间和空间的问题[5，8]。

3 结束语

公交网中多目的地路线推荐系统， 为人们的需求提供比较好的出行信息和方案的查询。本系统主要实现了关于公交网络中多目的地线路的站点查询、线路查询、线路推荐功能，及相应的浏览功能。且能够结合地图显示查询信息。在以后的研究中， 还要考虑到在乘车选择中的其他因素：如交通的车流状况、公交车换乘的间隔时间、车速等，做到在满足了用户对查询功能的要求的同时能适应复杂多变的交通环境，适当改进系统，方便乘客查找多目的地的最佳公交线路，提高人们实际应用中的出行效率。

参考文献：

[1] LI Xiao-peng，YU Bin，LI Ya-min.Shortest path search algorithm based on MapX.Computer engineering and design，2009，30（22）.

[2] 温小文，臧德彦.城市公交信息查询系统设计初探[J].江西测绘2006，3：10-15.

[3] 陈立潮，刘玉树，张永梅，等.城市交通智能咨询系统的设计与实现[J].计算机工程，2003（01）：68-69.

[4] 杨鹤.城市多目的地路径问题的双标号最临近算法[J].计算机与现代化，2008（7）：82-84.

[5] 张永梅，韩焱，陈立潮.城市公交查询系统的研究与设计[J].计算机应用，2005，25（2）：422-425.

[6] WANG Hai-xia，WANG Chun-lian，To Analyze Simply Computer Artificial Intelligence Heuristic Searching Function.Computer knowledge and technology，2008，1（8）.

[7] 冯震，刘佳，李靖，等.复杂网络中最短路径问题的求解算法研究[J].自动化技术与应用，2010，29（3）：32-35.

[8] 龚翱，朱宁波，史长琼，等.基于多目的地的公交最短路径问题的研究[J].科学技术与工程，2008，8（13）：3643-3644.