基于GIS的城市公交复杂网络特征分析决策平台设计

罗钧韶

摘 要：融合大数据、人工智能、GIS和Echart等技术，提出一种基于WebGis的城市公交复杂网络特征分析决策平台，给出了总体设计方案、数据库设计方案和主要功能模块实现。软件框架采用三层架构技术，具有易扩展、升级和部署等优点。鉴于该系统与GIS-TransCAD平台无关系，可以迅速被推广应用在其它城市。本软件平台可以辅助用户分析公交网络涉及站点可达性、线路换乘性内在逻辑关系，从而辅助提升公交线网优化与调整的科学水平。

关键词：公交网络;复杂网络;决策支持平台;GIS

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0045-02

0 引言

公交线网管理与优化是一项复杂系统工程，涉及站点、线路、站点和客流时空分布，随着大城市公交线网的逐步扩大，其内在业务逻辑复杂且计算量庞大，人工方式计算费时费力[1]。借助信息化技术，开发公交线网管理与优化决策平台，可以辅助交通规划师进行精细化、科学化的数据分析、线网调整决策和可视化评估工作，从而极大地提升公交线网管理与优化决策水平。目前，城市公交线网分析的软件系统多数集中在常规线网指标的分析与数据统计，无法分析站点之间可达性、线路间换乘性的线网内在逻辑关系。虽然少部分基于运筹与优化思路开发线网优化平台，但是他们仅适合解决小规模简单问题。现有该方面研究虽然涉及利用复杂网络对公交系统进行分析，但是较少涉及公交复杂网络决策软件平台。因此，借助GIS、Echart可视化技术，亟需建立一套基于GIS的城市公交复杂网络特征分析决策平台，可以辅助决策者在公交线网评价、线网调整、站点的规划与布局等方面提供决策支持。

1 系统框架

软件平台融合.net、SQL Server、Echart和百度GIS等技术，采用三层软件构建技术，主要由五大部分组成，软件框架如图1所示，包括数据存储、基础数据管理、常规线网指标计算、公交复杂网络指标计算、数据可视化，其中：线网数据是平台的核心数据，存储在数据库;常规线网指标计算、公交复杂网络指标计算是系统软件的核心竞争力，从不同视角，定量评估公交线网的优劣;数据可视化是基于Echart和百度GIS，以散点图、热力图描述直观地辅助用户决策[2]。

2 主要功能实现

2.1 基础数据

通过与百度GIS进行数据交互，获得城市公交线网的基础数据，包括：线路信息、站点经纬度等，将其可视化显示在百度GIS上，并把这些数据作为公交线网分析的基础[3]。如图2所示，公交线路GIS可视化展示。

2.2 常规线网指标计算

如图3所示，以单线路的常规指标统计为例，涉及线路长度、直线距离、非直线系数、站点数、重要性程度等。

如图4所示，显示通过站点的线路数热力图，用不同颜色区分不同区域各个站点的线路布局密度。

2.3 公交复杂网络指标计算

如图5所示，站点之间可达性复杂网络，如果任意两个站点之间有线路直达或一次换乘到达，他们之间有连接。通过公交站点的可达性复杂网络可以识别换乘枢纽站点，以及公交覆盖薄弱区域，从而有利于公交线网规划与调整[4]。

如图6所示任意线路之间换乘示意图，包括换乘线路名称、换乘次数等，提供功能查询按钮，辅助进行线路调整与优化。

3 结语

本文主要介绍了基于GIS的城市公交复杂网络特征分析决策平台框架设计，包括需求分析、系统框架和结构、数据库设计、主要功能界面以及代码实现，该系统与GIS-TransCAD平臺无关系，具有易扩展等优点，可以迅速被推广应用在其它城市[5]。

然而，目前的系统平台主要以静态数据为主，不能客观反映在时间这个维度上城市公交网络的特征，下一步工作可以通过结合GPS和IC进行公交线网的运力和运量时变分析。

参考文献

[1] 陈艳艳，魏攀一，赖见辉，张伟伟，冯国臣等.基于GIS的区域公交可达性计算方法[J].交通运输系统工程与信息，2015，15（02）：61-67.

[2] 孙萌.公交线网智能化辅助决策研究[J].城市公共交通，2013（10）：23-24.

[3] 杨刚.基于GPS的城市公交运营管理研究[D].大连海事大学，2013.

[4] 李挥剑，康浩，陈艳艳，赖见辉，等.基于ArcGIS Engine的公交规划辅助决策系统的研制[J].交通运输部管理干部学院学报，2012，22（02）：41-45.

[5] 兰泉军，郑骞.武汉市公共交通管理数字信息系统研究[J].交通与运输（学术版），2011（02）：99-102.