基于ArcGIS的校车路径规划系统设计与实现

摘要

随我国社会经济的快速发展，越来越多的中小学校开始提供校车服务，校车逐渐成为接送学生的重要交通工具。使用校车服务可以保障学生出行安全，减少上学和放学时间段的交通拥堵，不仅减轻了家长的负担，更减少了交通高峰时段接送学生的私家车数量。同时，校车服务减缓了交通压力，减少尾气排放造成的环境污染，能够塑造良好的交通环境。
　　校车路径规划是校车运营中的关键环节。良好的校车路径规划能够提高校车服务质量和效率。然而，目前我国大部分地区采用人工方式规划校车路线，工作量极大。因校车路径规划涉及学校位置、学生分布、校车容量、停车场位置、交通网络等因素，人工方式的路径规划难以兼顾校车成本与服务质量，可能造成校车利用率偏低、行车路线过长或投入成本过高等问题。
　　鉴于校车路线规划的复杂性，迫切需要使用计算机软件来代替人工进行更科学、高效的路线规划。
　　本文基于ArcGIS设计并实现一个校车路径规划系统，目标是为中小学校或校车公司提供一个通用、灵活的校车路径规划工具。ArcGIS具备强大的空间分析功能，其中网络分析模块提供了车辆路径优化(VRP)功能，可用于校车路径规划。其基本步骤是：准备学校、学生站点、车场和车辆数据；建立道路网络数据集，计算站点之间的距离和校车行驶时间；在VRP模块中建立校车路径规划模型，进而调用VRP优化算法进行路径规划。建立校车路径规划问题模型比较复杂，且针对不同的需求，操作流程差异也较大。因此，本文综合分析校车路径规划需求，设计校车路径规划系统的基本功能，基于ArcGIS开发校车路径规划工具，大幅度简化操作流程和系统操作界面；并结合WebGIS技术开发校车路径规划系统，使用户可以在浏览器端方进行数据管理和路径规划等操作，实现科学便捷的校车路径规划。
　　本文主要工作总结如下：
　　（1）完成了校车路径规划系统需求分析。针对教育主管部门、校车运营企业、中小学校、公众等不同用户进行校车路径规划需求分析，明确系统功能需求和数据需求。
　　（2）研究了基于 ArcGIS的校车路径规划方法。针对多种校车路径规划需求，利用 ArcGIS网络分析模块的车辆路径优化(VRP)功能，确定校车路径规划的数据准备、详细操作流程，为校车路径规划系统开发奠定基础。
　　（3）完成了校车路径规划系统的设计。基于 ArcGIS技术，设计系统总体架构及软硬件配置，设计了基础地理数据库和业务数据库、系统功能模块等。使用GIS关键技术包括ArcGIS网络数据集、路径优化模块、Web服务、Python程序设计等，并选择FlexViewer技术，确立系统开发流程和开发模式等。
　　（4）完成了校车路径规划系统系统开发。首先，在 ArcGIS中完成了基于ArcPy的校车路径规划工具开发；其次，进行系统部署及相关服务的发布和调用；第三，开发相关功能模块，主要包括地图基本操作功能、数据维护功能、规划工具地用功能、路径方案下载功能等，并提供简单易用的用户界面。
　　（5）完成了一个校车路径规划案例研究。在系统中准备案例数据，并针对多个实际应用场景进行校车路径规划和分析，测试所开发系统的实用性，并验证校车路径规划在成本和服务质量上的优势。
　　综上，本文设计并实现了一个基于ArcGIS的网络校车路径规划系统，案例测试表明该系统能够满足常见校车路径规划需求。案例研究也表明，与现有校车运营方案相比，本文规划方案能降低校车运行成本。

目录

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目录

1绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3研究内容

1.4研究进展

1.5论文结构

2研究方法

2.1研究思路

2.2校车路径规划

2.3关键技术基础

2.4技术路线

3系统分析与设计

3.1 需求分析

3.2系统架构设计

3.3系统功能设计

3.4系统数据库设计

4系统实现

4.1地图操作模块功能开发

4.2数据维护模块功能开发

4.3业务管理模块功能开发

4.4系统功能展示

5案例研究

5.1 研究区概况

5.2场景一

5.3场景二

5.4小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢