基于WEBGIS的公交线路规划模型及应用研究

摘要

随着计算机科学和地理信息科学的迅速发展，地理信息系统(GIS)因其强大的空间分析功能得到了广泛的应用。路径分析是GIS中最普遍也是最基本的功能，其核心是对最优路径求解。本文研究的主要内容就是最优路径分析在公共交通中的应用。文章的结构按照“模型建立一算法研究一系统实现”的思路来组织。 在研究公交网络模型中，详细分析了公交网络的特点，指出道路模型不适合公交网络模型。同时，指出了从具体的公交网络抽象成公交网络拓扑模型需解决的关键问题。并对公交网络的具体形态进行分析，详细研究了公交站点的分布情况，给出了对公交站点进行合理的抽象、合并的方法和原则。最后给出由现实的公交网络到拓扑模型的建模方案和公交网络拓扑模型的相应定义。 在最优路径算法研究中，分析了乘客选择公交出行的主要考虑因素，提出了以最小的换乘次数和最短的出行时间为双目标的公交出行最优路径模型，并给出了两种求解模式下的相应算法。最后，讨论了公交随机路径旅行费用与时间和距离相关时的GERT算法，为乘客选择出行路径提供相关帮助参数。 在GIS系统实现方面，首先研究了实现GIS系统的关键技术一动态分段技术。它是管理线性要素的一种新技术，可以实现对线性特征的动态分析、显示和绘图，并能解决多重属性地理要素的表达问题。目前已在ARC/INFO等GIS软件中得以实现，本文探讨了在MapXtreme软件平台下实现动态分段思想的关键方法，并将其应用到公交网络分析中。文章最后提出“城市公交信息查询系统”(WEBGIS)的总体方案，并结合具体的公交数据，实现了其中的关键模块。

目录

文摘

英文文摘

声明

1序论

1.1地理信息系统概述

1.1.1地理信息系统的概念

1.1.2地理信息系统的产生与发展

1.1.3地理信息系统的功能

1.1.4地理信息系统的发展趋势

1.2城市交通地理信息系统的概述

1.2.1交通地理信息系统概念

1.2.2交通地理信息系统的发展现状

1.2.3交通地理信息系统的意义

1.2.4交通地理信息系统的具体应用

1.3本论文主要研究的内容

1.4本章小结

2公交网络分析

2.1图论基本知识

2.2地理网络的特点

2.3公交网络的特点

2.4公交网络拓扑模型的建立

2.5本章小结

3公交网络最优路径模型研究

3.1公交出行最优路径模型目标

3.2基于网络变换的公交网络最优路径算法

3.2.1网络变换方法

3.2.2实例分析

3.3公交网络最小换乘K最短路径算法及时间评价函数

3.3.1公交网络搜索模型的建立

3.3.2传统的Dijkstra算法描述

3.3.3边权为1时的Dijkstra算法

3.3.4前驱节点算法

3.3.5K最短路径算法

3.3.6算法算例

3.3.7时间评价函数

3.4考虑换乘站点等待时间的公交随机路径算法

3.4.1数学模型

3.4.2公交车辆旅行费用与时间相关的GERT模型

3.4.3公交随机路径选择分析

3.5本章小结

4公交网络数据结构

4.1线性参照系统

4.2动态分段技术的介绍

4.2.1动态分段的基本思想

4.2.2动态分段的基本要素

4.2.3ARC/INFO中动态分段数据结构

4.3动态分段思想在MapXtreme中的实现

4.3.1两种典型的GIS数据模型的比较

4.3.2MapXtreme环境下道路-站点拓扑关系的构建

4.3.3MapXtreme中动态分段数据结构

4.4本章小结

5城市公交查询系统的设计与实现

5.1城市公交查询系统总体设计

5.1.1系统设计目标

5.1.2系统总体设计

5.1.3系统功能模块介绍

5.2开发平台的选择

5.2.1开发环境的选择

5.2.2WEBGIS平台的选择

5.3系统体系结构的选择

5.4系统数据的组织

5.4.1MapXtreme空间数据拓扑关系模型

5.4.2MapXtreme数据组织

5.4.3具体组织形态

5.5数据库设计

5.5.1属性数据概念模型

5.5.2数据字典

5.6系统的实现

5.6.1模型(Model)的设计

5.6.2控制器(Controller)的设计

5.6.3视图(View)的设计

5.6.4系统与运行界面

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢