同济大学申请硕士学位论文

GIS技术在公共交通规划中的应用

研究生：徐士伟

导 师：杨东援 教授

专 业：交通运输规划与管理

　

同济大学道路与交通工程系

中国 上海

二○○○年三月

答辩委员会主席:    周商吾 教授

答辩委员会委员:    陈志坚 高级工程师

                   林航飞 副教授

                   杨东援 教授

论文评阅人:        陈声洪 高级工程师

                   林航飞 副教授

摘 要

公共交通规划一方面需要进行大量的空间关系分析以抽取公共交通的基本特征，另一方面需要进行各种公交特征的可视化分析以支持方案的制定。GIS技术的发展则为这些问题的解决提供了技术基础。借助于GIS软件，可大大降低各种公交特征的数据抽取难度以及公交规划人员的工作强度，从而使规划人员有更多的时间和精力投入到对公共交通的分析之中，同时使得公交评价更加客观合理，促进方案制定的科学化水平。

论文在全面分析公交规划中的数据组织、数据加工、数据分析以及数据表现的基础上，提出了一整套建立支持公交规划的GIS系统的方法；并从公共交通规划的需求出发，建立了支持公交规划的GIS系统的功能框架。

论文重点分析了GIS支撑下的各项公交线网评价指标的计算方法，给出了基于GIS的公交线网服务面积的计算方法；并针对目前大城市中部分路段公交线路分布过于集中、站点停靠时间过长的状况，提出了计算共用同一中途停靠站的公交线路数上限的方法。

最后，论文以广州市公交规划为例，详细说明了GIS技术在公交规划现状分析和方案拟定过程中的应用。

　

【关键词】 公共交通规划 地理信息系统 可视化分析 公共交通评价 数据组织 数据加工 数据分析

Abstract

Urban Transit planning needs a great deal of spatial analysis to educe the basic character of urban transit system, and also needs visualization analysis of many kinds of transit character to support the establishment of the project. The development of GIS (Geographic Information System) technology provides technology foundation to solve these problems. With GIS software, it is easier to educe the basic character of urban transit and reduce the work intensity of planners. So they have more time and energy to carry out the transit analysis, and the result of transit evaluation is more objective and reasonable.

The thesis thoroughly analyses the whole course of data organization, data process, data analysis and data visualization in transit planning, then put forward a serial of methods to set up GIS system to support transit planning. The thesis founds the GIS framework based on the demand of transit planning.

The paper emphasizes the analysis of the evaluation standards of bus routes net, and puts forwards the calculation methods of route service area witch are based on GIS. Concerned about the status of too concentrative bus routes and too long dwell time, the paper gives the upper limit of route sharing the same midway bus station.

Illustrated with Guangzhou City transit planning, the paper explains the application of GIS technology in transit planning in the end.

　

　

【Keywords】 Urban Transit Planning Geographic Information System

Visualization Analysis Transit evaluation Data Organization

Data Process Data Analysis

　

　

目 录

　

摘要

Abstract

第1章 概述 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究概况 5

1.3 研究目的 9

1.4 研究意义 9

1.5 研究内容 10

　

　

第2章 公交规划中的数据采集和GIS系统的建立 12

2.1 公交规划中数据的收集 12

2.1.1 现有数据的收集 12

2.1.2 调查数据的采集 13

2.2 GIS系统的建立 13

2.2.1 支持公交规划的GIS中的数据元素 13

2.2.2 地图比例 14

2.2.3 公交路线的表示 15

2.2.4 定位参照系（Location Reference System）的设计 17

2.3 基础数据库的概念结构设计 18

2.4 本章小结 19

　

　

第3章 支持公交规划的GIS系统方案设计 20

3.1 系统功能需求分析 20

3.2 系统功能设计 21

3.3 系统功能的实现 22

3.3.1 功能实现的方式 22

3.3.2 基本功能的实现 24

3.3.3 交通分析模块的实现 25

3.4 本章小结 28

　

　

第4章 公共交通评价指标体系 29

4.1 公共交通的综合评价指标体系 29

4.1 基于GIS的公交线网评价 29

4.1.1 评价指标选取原则 29

4.1.2 公交线网评价指标体系 31

4.1.3 评价指标的计算 31

4.2 站点评价 34

4.2.1 中途停靠站的通行能力 35

4.2.2 公交车在停靠站的饱和车头时距ts 35

4.2.3 中途停靠站驻车数的概率分布 36

4.3 本章小结 38

　

　

第5章 实例分析：GIS技术在广州市公交规划中的应用 39

5.1 项目背景 39

5.1.1 研究背景 39

5.1.2 ArcView软件功能介绍 40

5.2 GIS系统的建立 41

5.2.1 数据的采集 41

5.2.2 数据库的建立 42

5.3 系统的应用 43

5.3.1 现状分析中的应用 43

5.3.2 方案拟定过程中的应用 47

5.4 本章小结 52

　

　

第6章 结 语 53

6.1 本文所完成的主要工作 53

6.2 有待进一步研究的问题 53

　

　

参考文献 55

致 谢 58

　

结 语

6.1 本文所完成的主要工作

　

本文对GIS技术应用于公共交通规划进行了有益的探讨和尝试。所取得的主要成果有：

　

全面分析了支持公交规划的GIS系统的数据组织、数据加工、数据分析以及数据表现的整个过程，提出了一整套建立面向公交规划的GIS系统的方法。

所提出的方法主要包括：GIS系统的建立以及GIS系统各部分之间的数据组织、公交基本特征的加工和提取、公交特征的可视化分析等。

提出了利用GIS系统辅助公交规划的系统框架。

论文从从公共交通规划的需求出发，设计了支持公交规划的GIS系统的功能，并且给出了实现各功能的框架。

提出了基于GIS的公交线网评价指标的计算方法。

公交评价可以说渗透于整个公交规划的过程之中。支撑公交规划的GIS系统更是离不开评价模型的支持。论文重点对GIS支撑下的公交线网评价指标的计算进行了分析，特别给出了基于GIS的公交线网服务面积的计算方法。

提出了确定共用同一中途停靠站的公交线路数上限的方法。

针对目前大城市由于公交服务竞争加大，导致许多站点线路分布过于密集、站点停靠时间过长的情况，论文以广州市的公交线网为例，详细推导了共用同一中途停靠站的公交路线数的上限，为中途停靠站最大重复线路数的拟定提供有益的参考。

编制了支持公交规划的GIS程序，并在广州市公交规划中加以应用。

笔者以ArcView 3.0为GIS平台，以Avenue、Visual Basic等为开发工具，在前述系统分析的基础上，编制了支持公交规划的GIS程序，并以广州市公交规划为例，详细说明了GIS技术在公交规划中的应用。

　

6.2 有待进一步研究的问题

目前国内GIS的应用越来越广泛，GIS用于公交规划运营管理的呼声也越来越高，但国内GIS技术在公交规划中的应用尚处于探索阶段，还存在许多阻碍GIS系统应用的因素。

GIS系统中的数据来源问题

没有了数据，GIS技术就成了“无米之炊”。GIS系统是建立在大量数据基础之上的。但在我国一方面基础数据还不完备，另一方面部门分隔、部分保护，使得数据的收集有较大的难度。美国GIS系统的广泛应用就是和其丰富低廉的数据来源分不开的。美国商业部人口普查局将人口普查的数据和完整的全国所有城镇数字化的TIGER文件系统一起向社会发布。TIGER（Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing System，集成图形地理编码参照系统）文件包括了全国的街道、铁道、公路、水域，全国345个最大城市的街道地址，还包括了统计地理区域边界的数据，计有全国的7,000,000个街区，229,000个街区组，62,000个地段，每个地段约有2000~4000人口。正是如此巨大的数据库推进了GIS系统的应用。2000年我国要进行第5次人口普查，希望结合此次普查工作，能够建立中国的人口普查地理编码系统，并能向社会开放，以促进政策制定的合理化水平。

GIS系统的数据共享问题

就目前全国已建成的交通方面的GIS系统而言，几乎都是各自为营，各取所需，没有统一的数据格式。由此下去势必给今后的数据共享造成障碍，产生重大的经济损失。建议由国家的标准化部门制定专门的针对GIS-T的数据交换标准、元数据标准等，以期促进各系统之间的数据共享，避免低水平的重复建设。

GIS系统的开发问题

目前国内还没有专门针对交通运输的地理信息系统软件，交通运输地理信息系统的开发大都是在通用地理信息系统软件的基础上进行的，而通用的地理信息系统往往不能很好地支持交通运输中的各要素，同时从我国的交通信息化角度考虑，开发专门针对交通运输的国产地理信息软件尤为必要。

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