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项目简介：

城市公共交通作为城市交通网络中的重要组成部分,作为我们日常生活中不可或缺的交通工具，是城市内部人流的主要传输载体,同时也是周边地区进入城市的交通之一。一个城市的公交系统的合理安排在减少交通拥挤、缓解交通负载与堵塞、改善车流效率等方面有着极其重要的作用，是提高城市人口出行的保证。

从计划经济时代运行至今的城市公共交通系统主要体现了低成本、容易管理、要求单一的特点，而在新经济时代，人们对于出行的方便性、人性化等方面的要求逐渐提高，过时的公交系统已经不能满足这些需求。随着社会经济的发展，城市公交将不断完善。我国多年来经济保持高速增长，预计今后长时间内这样的增长仍将持续，城市公交系统也会随之不断完善，相信人们期待的人性化公交系统也会得以实现。

而我们所选项目的研究内容和目的就是通过对益阳市数据资料的综合、合理的分析和研究，设计、安排、规划出最实用、最安全、最可靠、最方便、最人性化的公交系统，给人们的出行带来最实际有效的便利。

益阳市公交系统还存在不少问题，主要表现在：

1） 机非混行——车辆、行人十分混乱，公交系统的安全性、高效性大受影响

2） 路口拥挤——尤其主要的路口情况非常的明显

3） 占用旁侧的机动车道停车

4） 候车时间长

5） 出租车占用公交车停车位

6） 对向公交换乘——行人危险的过街

7） 站牌简陋——不便于不熟悉线路的人出行

8） 司机的普通话不过关而且没语音报站系统——不便于外地人乘坐

9） 线网过分集中于主干道

10）不同运量\运距公交争抢资源

11）公交结构不合理

针对益阳公交系统的实际问题，并结合我们自身的实际情况，对益阳市市区人口分布做出公交的合理调度，人口密度的不同、不同的出行条件、不同的地域决定了公交线路的选定及公交站点的安设，如何快速寻找一条合理、经济、方便的从指定出发点到目的地的最优乘车路线或换乘方案，成为城市居民和外地旅客一个比较困惑的问题，这也是城市信息化建设中不容忽视的研究课题。

而我们项目研究的主要方向及侧重点是通过调查益阳市相关数据资料（市区人口分布情况、出行情况，重要公共实施的分布情况等），并对其进行合理的分析和研究，设计规划出最实用、最安全、最可靠、最方便、最人性化的益阳市公交路线，给人们的出行带来最实际有效的便利。并设计出一个基于益阳市优化后的公交线路查询系统。

此项目研究所涉及的主要技术、方法和内容有：

1、 GIS处理技术

地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是一门综合的新兴信息科学技术和产业。它是测绘学、地理学、空间科学、生态环境学、信息学、计算机科学、管理学、人工智能、专家系统与网络通讯技术等领域的边缘交叉科学，是以这些学科为基础技术平台，用各种现代化的方法来采集、存储、管理、分析、显示和应用与整个地球表面(包括大气层)空间和地理分布有关的数据信息的信息系统。

GIS的基本原理：

1）GIS信息存储方式

数据库技术是GIS的主要支撑技术。计算机地理信息系统存储的地图(即数字地图)是以数据库(如dBase数据库)的形式存储的。

数字地图包含两种类型的信息:空间信息和描述性信息。它们都是以一系列的数据库文件的形式存储于计算机中。

2）数字地图的显示与输出

GIS并不以图形或图像文件的形式保存地图，而是存储着地图元件的空间信息数据库和描述性信息数据库。在显示数字地图时，GIS能实时地访问空间信息数据库并读取其中的数据进行分析处理，然后在计算机屏幕上显示出相应的图形。

3）GIS的数据来源

GIS可用的数据非常广泛，包括现有的地图、以计算机图形图像文件形式存放的影像资料(卫片及航片等)和表格资料、以及绘图软件(如AutoCAD)绘制的图形等。对现有的地图，可利用数字化仪对需要的地理图形进行数字化，并输入相应的描述性信息。GIS可直接利用以数据库(如Access等)文件及文本文件(用制表符或逗号分隔字段)形式提供的表格资料。对影像资料和CAD图形资料，GIS可通过一定的方法对其进行数字化处理。

2、数据的采集和处理

在建立城市公交系统的时候，首先要建立一个地理数据库，在建立的时候我们首先要弄清益阳市区的空间数据，空间数据结构就是指空间数据在GIS内的组织和编码形式。用GIS矢量化益阳市区地图。将矢量化后得到的益阳市地理数据放入数据库，以便后面阶段的编程实现规划、优化公交系统调用。

另外需统计出城区居民在选择各种交通工具（包括步行）在人们出行方式中所占的比列并总结其规律，市区人口分布情况并总结其分布规律，工厂、学校、机关等主要建筑的分布情况及规律，市区线路的非直线系数，公交车在运行时标准的行驶速度，及在各站停留的标准平均时间，统计出公交车的投入多少对公交公司资金压力的大小等。并将其中相关数据和矢量化益阳市地图得到的数据联合起来并入数据库，再根据益阳市区人口密度的不同，将数据库的相关数据分成若干等级，形成不同的优先级。

3、数据库的建立

1）资料预处理——对外业的调查资料进行检查及预处理

2）矢量数据采集——利用gis技术进行采集和处理

3）面积量算

4）质量检查——确保数据精度的保证

5）建立数据库——数据经质检生成数据字典和数据索引,建立图形和属性数据库,然软件系统与数据的融合检查,最后进行系统运行测试。数据字典:统一规定数据库中相关的性字段、字段值等,达到规范数据库的目的;索引图:建立分幅索引图和行政区索引图数据,有效提高空间数据库的检索功效;空间数据库:对调查的要素根据点、线、面的几何特征和地物分类特征进行分类,应用GIS技术建立空间数据库;属性数据库:根据空间数据的分类建立相应属性数据库,建立空间数据和属性数据的关联,建成完整的、符合建库标准和系统软件要求的数据库。

6）数据库的管理和维护——包括数据库的创建，数据的更新（添加、删除、修改）

4、公交系统的建立及优化

在公交线路的规划和设计阶段我们将充分考虑以下问题：

首先，要考虑需求，是为了解决居民多方向出行问题，还是解决运量和运能的紧张问题，是填补了道路空白，还是提供了新的换乘途径，不同的需求，决定了不同的线路模式

其次，是客流分析，是潮汐式客流，还是典型的高峰客流，有多大预测客流量，走向又为何。

再次，就进入了线路实际设计阶段，我们以一条新辟线路为例，看看怎样进行各种利益的权衡和满足。先是场站：由点才能及线，在线路两端，必须要有合适的站点，一般来说，站点要相对封闭、有停车场地和维护区、有休息场所和调度用房，但是，现在城市里都是寸土寸金，要规划出最好且又不过分浪费地空出一块地做始发站是需综合度量的。

同时，像线路长度不合理、场站不规范、管理难度大、车辆无效行驶里程过长等问题

也是制约城市公交设计的最大瓶颈。

公交出行时耗、候车时间（外围区、镇区）、换乘时间、换乘系数、线网密度（中心城区、外围区、镇区、近郊）线路非直线系数、公交车辆拥有率和站点覆盖率（中心城、外围区）等都是规划设计必须得综合考虑的因素。

具体来讲

公交系统规划的总原则如下：

1)充分考虑城市功能性用地的开发和建设，推进城乡公共交通一体化；

2)充分考虑公共汽车与其他交通方式的有机衔接、相互协调，做到优势互补；

3)中远期规划模式以线网功能布局为重点，近期实施方案以解决公交现状运行存在的问题为重点；

4)系统考虑线网规划、建设、管理、运营一体化，合理性与可操作性相结合。

公交线网布设原则：

1 均衡分配运能满足断面流量需求；

2 各类型线路功能层次分明、接驳合理；

3 均衡道路资源，线路功能与道路等级相协调；

4 线路功能、站点的设置充分考虑城市土地利用方式；

5 引导路段换乘向枢纽换乘，枢纽功能与接驳线路类型相协调；

6 注意线网规划的连续性，保持既有线路客源的稳定性。

项目最终是在考虑以上因素及原则条件下，在GIS软件应用技术、面向对象的对象数据库技术、人机交互性的多媒体技术、虚拟现实技术等的支持下，以数据库为基础，通过面向对象程序设计及可视化程序设计等基本设计工具，编写出程序计算优化并通过人脑综合分析出最佳的站点选择、线路安排、公交出行时耗、候车时间（外围区、镇区）、换乘时间、换乘系数、线网密度（中心城区、外围区、镇区、近郊）、公交车辆拥有率和站点覆盖率（中心城、外围区）。最终规划设计出益阳市的最优公交线路。同时设计出一个基于我们规划出来的益阳市公交系统的公交线路查询系统。

【参考文献】

[1]  Michael F. Goodchild. GIScience, Geography, Form, and Process[C]. Annals of the Association of American Geographers, 2004,94(4), pp. 709–714

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[4] 胡鹏、黄杏元、华一新等编著，地理信息系统教程[M]，武汉大学出版社，2002

[5] 刘光编著，地理信息系统—基础篇[M]，中国电力出版社

[6] 李满春、任建武等编著，GIS设计与实现[M]，北京科学出版社

[7] 吴信才等编著，地理信息系统设计与实现[M]，北京电子工业出版社，2002

[8]  张永梅、韩焱， 城市公交查询系统的研究与设计[J]，计算机应用, 第25卷第2期, 2005,pp: 423-425

[9]  刘光明、蔡先华，一种城市公交查询的算法及其应用[J]， 交通运输工程与信息学报, 第3卷第2期, 2005, pp:89-91

[10] 周炎坤、李满春，WebGIS开发方法比较研究[J]，计算机应用

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[13] 李季涛、杨俊锋，基于GIS的公交网络配流新方法[J]，大连铁道学院学报，2004

[14] 顾志康、洪 锋，基于GIS的公交出行信息系统的设计[J]，交通与计算机，2001

[15] 孙淑霞、何建军，C/C++程序设计教程，电子工业出版社，2006

[16] 严蔚敏、吴伟民，数据结构（c语言版），清华大学出版社，2007

[17] 赵 雷、朱晓旭，面向对象程序设计基础，机械工业出版社，2006

[18] 甄 炜、李俊，C++和面向对象程序设计教程，机械工业出版社，2006

项目特色与创新点

地理信息系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统，具有以下三个方面的特色:

(1)具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性;

(2)以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息。

(3)由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

采用GIS技术处理益阳市区地图，并结合人口分布规律、工厂分布规律融入市区地图中，根据不同的优先级确定公交站点的合理安排。用GIS技术具有很强的数据处理和图形显示能力,它可以在后台进行复杂的数学运算并把最终结果用图表显示给用户。因此,利用GIS技术开发公交出行信息系统是可行而有效的,并且能极大的方便出行者。

通过面向对象技术和集成技术，利用对象链接和嵌入技术OLE(Object Linking and Embedding)，开放式数据库互连技术ODBC(Open Data Base Connectivity)等当下的主流技术，为用户提供简单，标准，透明的公共编程接口。平台网络化意味着GIS的工作平台将逐步从单机转入网络工作环境。GIS引入互连网(Internet/Intranet)使GIS可实现网上发布，浏览，下载，实现基于Web的GIS查询和分析。

在GIS软件应用技术、面向对象的对象数据库技术、人机交互性的多媒体技术、虚拟现实技术等的支持下，以数据库为基础，通过面向对象程序设计及可视化程序设计等基本设计工具，编写出程序计算优化并通过人脑综合分析出最佳的公交系统，不仅提高了系统规划设计的高效性、准确性，而且使得规划更加智能化。

预期达到的成果

1、规划出一个更安全、更高效、更可靠、更人性化的益阳市公交系统。

2、设计出一个基于益阳市优化后的公交线路查询系统——

A）程序启动时显示欢迎模块，一定时间后自动进入查询模块；

B）站点查询模块中，用户选择原站点及目标站点后，到后台数据库查询经过这两个站点的公交线路，得出最佳和供选择的乘车路线，并输出该路线的所有信息；

C）线路查询模块中，用户输入线路编号后，显示该路公交车要经过的站点

3、发表1～2篇相关论文

专家组评审意见

专家组组长签名

年 月 日

学校审核意见

学校教学指导委员会主任签名

年 月 日