基于MAS的虚拟公共交通环境建模与模拟分析

针对目前公共交通模型很少关注乘客行为和人车相互作用的问题,提出了虚拟公共交通环境的概念及其构成要素的矢量表达,进而采用Multi-agent System 方法构建了车辆Agent 和乘客Agent 行为模型;并提出了公共交通运行中的车辆、乘客之间相互作用,以及时空变化的模拟算法,实现了虚拟公共交通环境原型系统。最后,设计了7 条道路、8 条公交线路、30 个公交站点和1 万次出行的小型公交环境作为实例验证,结果产生了车辆1428 次,上下车刷卡30 436 人次。通过分析总出行时间分布和对比不同发车间隔下乘客平均等待时间,发现了总出行时间分布与输入的出行需求数据相一致,且缩短发车间隔情况下各站点乘客的平均等待时间明显随之缩短。同时,通过原型系统分析了公交车辆的运行情况和乘客公交出行行为。结果表明,本文所提出的模型和算法能有效地模拟公共交通环境,便于交通管理者和科研工作者观察、处理和分析公共交通环境中所产生的数据。     

顾及空间异质性的出租载客与公交客流回归分析

出租车一直以来被看作公共交通的补充,但是以往研究多侧重于出租客流与公交客流的独立研究,对于二者的关联关系分析没有足够得到关注。预测出租车载客热点区域不仅能够实时的了解城市交通热点区域,还能够很好地指引出租车司机,帮助出租车司机快速寻客。出租车载客热点常发生在人流密集并且交通出行需求较高的区域,公交乘客IC卡数据能够实时的反映城市中的交通需求。因此,本文使用厦门岛出租车GPS轨迹数据与公共交通运输系统运营数据,利用核密度估计法和地理加权回归模型分析了早晚高峰时段出租车载客与公交上下车（OD）客流之间的时空分布关系。研究发现,出租乘客O点的核密度值在空间上存在分布不均衡性,聚集特征明显。在同一区域,公交乘客O点和公交乘客D点对出租乘客O点所产生的影响刚好相反;在不同区域,城市功能类型复杂的地区公交乘客O点对出租乘客O点产生负的影响,在城市功能类型单一的地区公交乘客O点对出租乘客O点产生正的影响,公交乘客D点则刚好相反。与普通线性回归模型相比,地理加权回归模型的拟合效果显著提高,早晚高峰拟合优度分别从0.13和0.11提升到了0.59和0.53。研究结果可为出租车载客数量的预测提供相关依据。     

基于MapReduce的海量公交乘客OD并行推算方法

公交乘客出行OD能够反映居民出行特征和出行需求,是进行公交系统评价、调度和线路优化的重要基础数据,对城市规划具有重要的实用价值。现有公交OD推算方法多适用于少量公交数据,无法直接快速地推算海量公交乘客出行OD,因此本文提出了一种基于MapReduce的海量公交乘客OD并行推算方法。首先将公交数据从关系型数据库迁移至HBase数据库;接着利用MapReduce并行计算框架,根据HBase中IC卡数据的Region数量分成多个map任务,每个map任务中Map函数计算上车站点,Reduce函数将上车站点以用户为单位进行归并输出到HDFS;然后在上车记录数据的基础上,根据HDFS存储的块数量分成多个map任务,针对每个乘客的出行记录,综合考虑出行链方法和历史相似出行行为规律实现对公交乘客下车站点较为精确的推算。最后以厦门2015年6月13日至26日的IC卡数据和公交车辆GPS数据进行实例分析,共计算出295条公交线路,16 879 661条上车记录,14 410 058条完整OD记录,占IC卡数据的78.9%,计算效率相比传统方法有较大幅度提升。结果表明：该方法不仅可以较为准确地推算公交乘客上下车站点,而且计算效率较高。     

骑行替代步行后公共交通可达性改善效果评估方法

改善末端的慢行环境是提升绿色交通出行竞争力的关键问题。既有研究多针对出行效率问题分析地面公交末端出行的改善效果，未充分考虑城市公共交通系统与土地利用的关系。本文融合多源交通大数据构建“门到门”精细尺度的公共交通出行链，提出步行和骑行等两种方式下公共交通全过程出行时间的计算方法，据此构建基于累计机会模型的末端出行改善效果的评估模型，研究骑行替代步行后公共交通可达性改善效果。该方法两步计算具有计算量较小和数据更新机制灵活的特点，适应于大空间尺度公共交通可达性研究。基于2020年北京的案例研究表明：骑行替代的公共交通出行时间平均减少315 s，降低幅度达12.8%；末端出行效率的提高改善将进一步提升就业、医疗、餐饮、绿地、购物和休闲等城市居民活动的公共交通可达性，其改善幅度达90%、74%、94%、33%、107%和77%，且改善的区域聚集于中心城区和外围居住组团。另外，公共交通可达性改善效果呈圈层径向递减的空间特征，城市轨道交通作为公共交通的主干网络，就业、医疗、餐饮、绿地、购物和休闲活动提升效果分别为地面公交的1.43、1.43、1.70、1.42、1.70、1.71倍。     

改进潜能模型的城市公共交通系统可达性测度方法——以成都市中心城区为例

城市公共交通系统主要为城市居民提供高效出行服务,故其可达性情况将直接影响城市的稳定运行。针对传统的潜能模型对居民的交通站点选择影响因素考虑较少的问题,本研究使用改进潜能模型对城市公共交通系统的可达性进行度量研究。首先,利用复杂网络理论,考虑公共交通线路和站点的度中心性、介数中心性和接近中心性构建出一种综合中心性度量指标;其次,引入潜能模型并考虑人口空间分布,建立顾及人口空间异质性的改进潜能模型,进而结合综合中心性度量指标提出一种城市公共交通系统可达性测度方法;最后,为评价方法的有效性,以成都市中心城区为例,对融合地面公交网络和地铁网络的公共交通网络进行实验分析。结果表明：武侯区和锦江区的公共交通可达性较优,成华区和金牛区的可达性较差;可达性的高值区域主要分布在城市几何中心处和武侯区与锦江区的交界处。研究结果较好地反映了成都市中心城区公共交通系统的可达性情况,可为进一步评价城市公共交通系统可达性提供方法支撑。     

基于互联网公交调度管理系统的设计与实现

随着国民经济的发展和城市化进程的推进,城市交通问题日益凸显。在当今数字城市和智慧城市建设的浪潮下,通过互联网和现代IT技术实现城市公交系统的高效管理,提高公共交通的运营效率和社会服务水平,符合现代化大城市发展的必然要求。从设计与实现角度,本文对基于互联网的公交调度管理系统的组成与功能进行了详细介绍。     

基于ArcIMS的城市公交导航信息系统设计——以焦作市公交导航为例

随着计算机软硬件和网络技术的发展,网络化的公交导航系统在城市的数字化与信息化建设中发挥着越来越重要的作用.相对于其他普通的公交查询系统,网络化的公交导航信息系统能够更方便地服务于城市的公交、旅游和政府等部门,同时能为人们的出行提供便利.本文从公交导航系统的总体设计出发,介绍了系统的功能设计、界面设计和程序设计的思路,详细介绍了地物定位、车次查询、公交换乘等功能的实现过程.     

基于AreIMS的城市公交导航信息系统设计——以焦作市公交导航为例

随着计算机软硬件和网络技术的发展，网络化的公交导航系统在城市的数字化与信息化建设中发挥着越来越重要的作用。相对于其他普通的公交查询系统，网络化的公交导航信息系统能够更方便地服务于城市的公交、旅游和政府等部门，同时能为人们的出行提供便利。本文从公交导航系统的总体设计出发，介绍了系统的功能设计、界面设计和程序设计的思路，详细介绍了地物定位、车次查询、公交换乘等功能的实现过程。     

基于ArcGIS和MapObjects的公交查询系统

公交车搭乘是武汉市市民日常出行的主要手段之一.合理的公交搭乘方案能够减少市民出行在时间和精力方面的损耗,本文以武汉市道路网为基础,阐述了通过ArcGIS进行公交网络数据模型构建的过程,并利用Visual C++和MapObjects实现了公交简易查询系统的开发.     

基于时间序列聚类方法分析北京出租车出行量的时空特征

受城市资源配置、区域功能分化的影响,城市中居民的出行往往呈现出特定的模式和规律,而这种出行模式的背后反映出城市的功能结构。城市车辆GPS导航的广泛使用,以及车辆轨迹数据的大量获取,为分析城市居民出行模式及理解城市功能结构提供了数据支撑。本文以道路分割城市得到的地块为研究单元,利用北京市一个月的出租车轨迹数据,对北京居民的出行模式及城市功能格局进行分析。在轨迹数据分析中,本文从轨迹数据中提取每个地块的出行量时间序列信息,然后采用结合时间序列距离度量和时间序列自身相关性的聚类方法,对出行量时间序列数据进行聚类分析,从而研究乘客出行的时空分布特征,最后结合北京市POI数据,探讨了不同区域乘客出行规律和区域功能类型的相互关系。结果表明,出租车出行量时间序列模式在工作日和周末间存在明显差异。此外,工作日的2个出行高峰与通常的通勤早晚高峰不同。由出行量所得的区域聚类结构,除具有重要交通枢纽功能的地块外,总体上以市中心为圆心大致呈同心圆分布,且距离市中心越远出行量越小。研究结果对于分析北京市居民出行行为、辅助城市交通规划具有一定的意义。     

居民出行视角下的北京市双枢纽机场可达性研究

相较于传统的网络分析,利用在线地图API可以更加准确地获取实时出行时间数据。本文基于高德地图API,在居民出行视角下解析北京首都国际机场（“PEK”,简称“首都机场”）和北京大兴国际机场（“PKX”,简称“大兴机场”）在驾车和公共交通2种出行模式下的可达性空间格局,尝试对双枢纽机场可达性以及城市的“民航+城市交通”一体化发展提出建议。结果表明：① 大兴机场的投用使北京市民航服务在空间分布上趋于“南北均衡”,两机场分别在驾车出行0.5 h和公共交通出行1 h的覆盖范围形成互补,有效提升了城市内部腹地的覆盖;② 在以北京为起止点的出行视角下,驾车出行的1 h覆盖范围开始出现重叠;而公共交通出行模式的1.5 h范围呈现重叠;③ 驾车出行模式下的机场可达性高于公共交通出行模式,且在公共交通出行模式下,北京市两机场1 h服务面积和人口数量均有待提高,亟需打造“1 h公共交通服务圈”;④ 在以北京为中转点的视角下,首都机场到各火车站的可达性高于大兴机场;未来应重点提升大兴机场-城市交通枢纽的可达性,以提升城市内部中转能力。本研究有助于为双枢纽机场城市的“民航+城市交通”一体化发展提供科学依据。     

城市出租车上下客的GPS轨迹时空分布探测方法

出租车作为城市公共交通的重要补充,是城市面向公众的一个窗口,在人们日常出行中起到越来越重要的作用。出租车资源时空分布的不均衡,直接影响到城市公共交通的运行效率和城市形象。通过研究出租车上下客的时空分布特征,不仅可以反映城市居民的工作、生活、出行的规律和模式,也可反映城市空间在不同时段内的动态性和“热度”。本文基于出租车GPS轨迹大数据,针对出租车上下客事件轨迹呈现的线状特征,以及城市道路网络空间不同时段“热度”的动态分段特征,提出了出租车上下客时空分布的线密度探测模型。该模型通过对时间多粒度描述与表达,对不同城市道路网络空间,进行出租车上下客事件的探测和分析,获取城市出租车上下客的时空分布规律,更深刻地理解和认知了城市空间的动态性。     

基于大规模手机位置数据的城市潜在自行车出行需求评估

潜在自行车出行是指可能会使用自行车作为交通工具的出行,评估潜在自行车出行需求能够帮助指导城市自行车资源配置方案的优化。大规模手机位置数据蕴含丰富的人群移动信息,而且具有大样本、低成本的特点,能够用于评估城市潜在自行车出行需求。本文结合自行车出行的时间和距离特征,提出一种基于大规模手机位置数据的潜在自行车出行需求评估方法。该方法以单次出行为分析单元,从手机用户的轨迹中提取出具有短距离出行特征和公共交通接驳出行特征的移动轨迹段,并根据该移动轨迹段评估潜在自行车出行需求。基于该方法,利用上海市大规模手机位置数据评估上海市潜在自行车出行需求并分析其时空分布特征,发现在空间上,潜在自行车短距离出行需求主要分布在城市中心和郊区的商业中心,而公共交通接驳的自行车需求主要分布在郊区。在时间上,上午,自行车出行需求从非中心城区向中心城区聚拢;晚上,上海市自行车出行骑车与停车需求从中心城区向非中心城区扩散。     

基于网络地图的多交通模式医疗设施可达性分析

由于城镇化发展迅速、居民对医疗服务需求的提高,使得城市人口密集区域医疗服务压力增大,因此进行医疗服务设施可达性分析具有重要意义。本文以福州市主城区为例,医疗数据来自于福州市卫健委,利用爬虫技术获得小区户数进行人口估算,基于早、中、晚各时段的实时路况信息,计算居民点到医疗服务设施的最优路径旅行时间,并绘制医疗服务等时区,利用高斯距离衰减函数改进的两步移动搜法（Gaussian-Two Step Floating Catchment Area Method, Ga-2SFCA）,考虑出行模式,对福州市主城区二级以上医院进行可达性分析。结果表明：① 驾车出行模式下,医疗服务覆盖率和居民就医可达性要明显好于公共交通出行模式;② 驾车出行模式下,医疗服务可达性受出行时段影响较大;而公共交通出行方式下,各时段差异较小;③ 随着时间阈值的增大,居民点的医疗服务可达性等级提升,且高等级可达性范围逐渐扩大;④ 驾车模式下的医疗可达性空间分布和道路保持一致,呈现出“环线层次”的现象;而公共交通模式下的可达性空间分布由于受到城市公交微循环系统的影响,呈现出“轴向扩张”的现象。     

一种公交换乘优化算法设计

目前,在智能交通系统应用中,公交查询亟待解决其算法效率和换乘两大问题。对此,本文首先在分析乘客出行因素和公交网络特性的基础上,提出了关键站点的公交网络通达矩阵,分析了直达矩阵的计算原理;其次,阐述了城市道路网络最短路径算法,引入直达矩阵和公交网络通达矩阵,设计了一种公交换乘优化算法。该算法的基本原理:利用公交网络通达矩阵来确定哪些临时标记节点是潜在的永久标记结点,并始终优先考虑直达节点作为最短路径上的节点,从而实现对经典最短路径算法--Dijkstra算法的改进;最后,通过一个案例对该算法进行验证。实验表明,该算法不仅能够获得优于Dijkstra算法的性能,而且换乘次数更加合理。该算法能够适用于一般公交网络,对于换乘代价较高的公交网络更有优势。     

太原市地理信息公众查询系统设计与实现

随着智慧城市的发展,公众对城市地理信息服务的需求日趋多样化,综合运用网络技术、计算机智能技术、GIS技术等多种手段,建立城市地理信息公众查询系统,将很大程度上提升城市地理信息服务水平。本文在分析公众查询系统可行性的基础上,以太原市为例,运用C#语言和ArcGIS Engine二次开发组件实现了太原市地理信息公众查询系统。本系统主要实现了以下功能:地图的放大、缩小、还原、漫游、点选择、面选择、距离和面积的量算;图层的显示和隐藏、图层控制功能、图例显示功能、鹰眼功能、被选择目标的闪烁功能、标签的显示功能;以及公交车站查询、地名查询、查找最近地物、公交换乘等。本系统重点实现了对山西省太原市地理信息的查询与检索,旨在为公众出行提供及时准确的地理信息服务。     

智能卡和出租车轨迹数据中蕴含城市人群活动模式的差异性分析

当前采用交通流数据量化城市人群活动模式研究已经取得了丰硕的研究成果,但是对于同一区域、同一时段不同类型交通流数据反映城市人群活动模式的共性与差异性仍然知之甚少,直接影响了城市人群活动模式挖掘结果的可解释性与实际应用效果。为此,本文旨在对目前广泛采用的智能卡数据（公交和地铁刷卡）和出租车轨迹数据2种重要的交通流数据,从时空分布模式的差异性、行程距离及距离衰减效应的差异性、空间社团结构的差异性3个方面,探索二者反映城市人群活动模式的差异性：① 采用北京市六环以内区域2016年5月9日至15日的智能卡和出租车轨迹数据进行实验分析,研究发现：① 2种交通流反映出行需求的空间分布呈现出高度相关性,但是在同一空间单元上,2种交通流反映出行需求的时间相关性较低;② 2种交通流的使用率在不同空间位置存在明显差异,仅在城市中心区域使用率较为均衡;③ 2种交通流反映人群行程距离的空间分布、距离衰减效应存在明显差异,公共交通对于促进长距离出行更为重要;④ 从2种交通流发现的空间社团结构都显示了城市的多中心结构特征,但是二者发现社团结构存在的差异性表明两种交通方式对城市空间交互起着不同的作用。本研究有助于深入理解多源交通流反映城市人群活动的内在机理,提升城市人群活动模式在城市规划、交通管理等领域的应用效果。     

基于IC卡综合换乘信息的公交乘客上车站点推算

现有研究在缺少公交车运营信息的情况下,利用公交线间正交换乘信息的方法来识别公交车持卡乘客的上车站点,但在实际运用中很多班次无正交换乘的乘客,容易导致公交乘客上车站点匹配困难。因此,本文提出了一种基于IC卡综合换乘信息的公交乘客上车站点推算方法,该方法充分利用IC卡数据中的综合换乘信息（公交线间的正交和非正交换乘信息、地铁和公交线间的换乘信息）与公交网数据确定班次行驶方向,对班次内的乘客进行分组,充分利用综合换乘信息确定基准组及其对应的上车站点;然后,通过最小偏差规则匹配待定组的上车站点,实现公交乘客上车站点的推估。利用换乘信息确定班次行驶方向弥补了现有研究无法确定班次行驶方向的不足,使公交乘客上车站点推算方法更科学;最后,基于2011年8月的“深圳通”IC卡数据进行实例分析,对比只利用正交换乘信息确定的基准组数量和利用综合换乘信息确定的基准组数量,结果表明：该方法可使确定上车站点的组数占总组数的比值提高,克服了只利用正交换乘信息推算上车站点方法中存在的单个班次无基准组从而无法进行站点匹配的困难。本文方法比只利用正交换乘信息匹配站点,具有更高的可行性与准确率。     

中小城市公共自行车出行模式与驱动机制研究

公共自行车在促进交通可持续发展、方便居民出行等方面意义重大。本文以广东省惠州市惠城区和惠阳区、韶关市区公共自行车为研究对象,利用时间序列数据分析、层次聚类、地理可视化等方法探究出行模式,利用随机森林算法分析出行行为的影响因素及其重要性程度。研究发现,惠州市惠城区和韶关市的公共自行车出行行为有规律、成规模,站点呈现生活居住、工作就业等类型;惠州市惠城区自行车使用目的多元,包括通勤、短途办事、公交接驳等,韶关市中,通勤是主要出行目的。惠州市惠阳区受到骑行道路限制,公共自行车使用率低。本研究可以为提高公共自行车系统运营效率、引导慢行交通政策制定、评估城市用地布局提供参考和建议,也能为其他区域公共自行车的研究提供借鉴作用。     

基于时空脉动分析模型的城市公交规划方案研究

随着城镇化进程加快和人民生活水平提高,城市公共交通资源的合理配置已成为城市发展水平的重要评价标准之一。为了科学地规划城市公交服务方案,本文从时空数据变化分析角度,建立了基于时间和空间维度组合研究的城市公交时空脉动分析模型和公交需求计算模型,设计了时空维度下的公交服务水平评价指标,包括基于时间维度的公交运送能力指标和基于空间维度的公交可达性指标。立足于中新天津生态城时空数据公共平台,利用城市公交时空脉动分析模型与公交需求计算模型协同优化区域内公交发车频率和行车路线,研究模型结果可以将整体公交服务水平总和提高17.58%。