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1、基于G IS 的公交出行信息系统的设计 1 引 言 长期以来， 公共交通被认为是解决城市交通阻塞的有效方法,先进的公共运输系统(PTS -Adanced Pulicrnoration ystem） 是IT的子系统之一。ATS 研究集中于使公共运输和合乘更有效和可靠, 它包括向出行者传达可靠和精确的情报, 有了这些信息,更多的人可以选用这些备选出行方式。提供公交信息是为了帮助利用公交的出行者进行出行路线、换乘路线和出行时间的选择,以提高出行者出行的便利性和高效性。通过车载装置、便携装置或置于用户家中、位于路边、车站等处的个人终端提供实时的公交信息以利于出行者选择并反馈。S技术具有很强的数据处理和
2、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。1系统的设计 1系统功能 出行者在出发乘公交车前, 可能不熟悉的目的地的路线, 不知道乘几路车， 对于外地来客尤其如此。而出行者通过公交出行信息系统可以方便的解决这个问题。在信息系统提供的用户界面上输入出发地点和到达地点, 计算机便会自动计算出最短的出行路线并告诉出行者应该乘几路公交车, 是否需要换乘等。 信息系统还具备另一个功能, 那就是可以接收实时的公交车数据， 并在数字地图上反映出公交车的实时位。比如, 出行者已被告知可以乘坐路
3、公交车到达目的地, 但不知道需要等多久才能上车。这时系统可以接收从交通信息中心传来的8 路车的位置信息， 并反映在地图中, 同时可以计算出该车到达车站的时间。出行者于是根据得到的信息做出自己的选择。如果公交车不能立刻达而出行者又需要赶时间， 就可以选用其他出行方式前往目的地。1. 公交网络的生成 IS中属性不同的数据存放在不同的图层里， 信息系统所用的公交网络主要由三个图层组成：城市路网层、公交线路层和公交站点层。城市路网经计算机处理后作为底图, 然后把公交线路与站点图覆盖在其上以便进行地理分析。公交站点的信息在计算机中分为两个表存放： 一为路线站点表, 按照每条公交线路的行车方向记录了站点;
4、 二为站点标识号表, 给所有的站点分配互不相同的数字并记录其所在地理位置。因为在实际中, 一个公交站点可能为几条公交线路服务, 因此有必要给每个站点分配一个唯一的标识号。这两张表通过唯一的标识号连接起来, 是多对一关系。图1给出了两表间的关系。下载 (2.1 K)207-6 3:03 这种线性参照和站点唯一标识的方法不仅能给出站点间的相对位置,而且可以识别每个站点在路网中所在地点。通过这种方式可以把公交站点与公交网络、街道路网相联系，判断不同公交路线间可能的换乘点。1.3最短路径搜索模型 公交线路网是由数字地图数据库所表示的,最短路径算法需要通过搜索这个有向线路网来实现, 其中每一个节点代表一
5、个公交站点。最短路径算法主要代表之一是jk st ra算法，该算法采用了在优化问题中常用的贪心技巧。贪心算法在每一步都选择局部最优解以期望产生一个全局最优解。在公交出行信息系统中，没有必要在网络中从出发站点到其他站点都求最优路径。可对Dj2st r 算法进行改进,使得该算法找到到达目标站点的最优路径就停止。改进的最短路径算法的主要思想为: 1)设初始Tep 表只含出发点, 权值为0;eck 表为空; 设其他节点的权值为无穷大。 2) 选取Tmp 表中权值最小的节点,设其为Ot mum。把节点O tim m 移至hec 表中。如果p t im um是目标节点，转步骤3;否则找出其后继节点,对于每
6、一后继节点 完成以下步骤: (a) 计算h 的权值： h 权值= O tim m 的权值+ 从Op timum到h 的权值 (b) 若节点h和Tm 表或Ch表中的一个节点相同,检查节点h 权值是否较小。若是,则用h的权值代替表中相同节点的权值, 并设置其后向指针指向Op t im um。如果是Chec 表还需把节点转移至Temp 表。 (c)如果e 表和Cek 表中均无h 节点,将 放入Tp 表, 并设置h 的后向指针指向O t im m。（d) 重复步骤2。 3）遍历后向指针到出发点, 显示最短路径。算法结束。实际上, 出行者查询信息时可能离公交站点有一段距离， 出发点并不是公交站点， 目的
7、地也是如此。这时可以在地图数据库中找寻离出发点或目的地最近的站点来解决。1. 4 动态显示公交车位置 1)实时跟踪模块的开发思路。公交车上都配备了全球定位系统， 通过GS 技术确定自己在路网中的具体位置。交通信息中心不断接收公交车发来的位置信息, 然后传送给公交出行信息系统。系统把接收到的公交车位置信息存储在自己的数据库中, 根据具体的查询要求把有用信息反馈给用户。流程图如图2所示。 下载(3106KB）20-9- 13:3 出行信息系统可考虑采用M aIno 软件作为图形显示界面。M ap Ifo 是美国apno 公司的产品, 其吸收传统IS系统的精华， 借助计算机技术的发展，将G 概念从大
8、中型计算机的专用工作站上推广至普通桌面C 机上,成为桌面地理信息系统软件的代表之一。系统采用isual Bic 作为开发软件,M apfo 通过OL 技术接收实时车辆数据进行地图匹配, 然后可视化。软件运行环境见图3。 2) 实时数据可视化。在a Inf 编程中, 用Add Ma L yer语句可以在地图窗口中新建图层。如A dM ap aye 语句中含有A im at 关键字,这个图层就被定义为具有特殊的活跃属性的图层,即活跃层。当这种图层的内容被改变需要重新绘制该图层时, 地图窗口其余没有更新的普通图层保持不变, 只重新绘制更新过的活跃图层。活跃层的这个特性在实时监控程序中， 遇到地图窗口
9、频繁更新的情况时非常有用。接收到变化着的实时数据,进行地图匹配, 然后显示车辆位置, 这期间需要不断的更新地图。地图的对象时常发生改变,被更新的对象在活跃层，其他图层保持不变, 从而满足使用要求。路网图中的每一点都对应着一对经纬度坐标,系统接收到的公交车实时信息也包括了坐标位置。在地图匹配时位置坐标先进行修正, 然后在M ap If 的活跃层中绘制出来。公交车在地图中可以用一个符号表示, 比如圆点, 其坐标用x和y 表示。使用Creae n(x, y)语句可在图中增加一个点,用U pate 语句可重新绘制活跃层。表Coordinae 中存放坐标值，系统可以每隔几秒接收一次坐标值， 并放入表中。
10、示例程序如下:Oen tblCoo rdne intrct ive 打开存放坐标的表A dd a yr ve cesaniate 绘制活跃层Ftch fist from oo dit读取表中第一个记录Dw h eno t t (Coo rdnate) 循环读取表中记录 1 Cordnate. x 1= Co dinae y pdateveh cl显示车辆位置St objreatpo int （， y1)Fech next fo rmCoodint 读取下一个记录lop 图4公交车实时位置示意图下载(20.1 KB)209-613：12 出行者在地图中可以看到代表公交车的圆点不停的闪烁,并且沿着
11、公交线前进。接收到公交车的位置坐标后, 还可以大致推算出车辆到达车站的时间。选取间隔若干秒的两组数据, 坐标分别为(x, y)、( 2, y 2) , 用D stnce(x 1,y ,x 2,y , ) 语句可计算车辆行驶过的距离，除以行驶时间得到行驶速度v。同样用tanc语句得出车辆离站点的距离d，把d 除以v 就得出车辆站还需要的时间。公交车实时位置示意图如图4 所示。1 5 设计过程中还需注意的问题 1) 地理编码。用户输入的出发点和目的地的位置不能直接在地图上显示,必须先进行地理编码。大多数的G S 软件都支持地理编码功能。输入的可能是街道名称、标志性建筑物名称, 为了保证能准确的在地图上找出出发点和目的地, 地理数据库中的数据必须齐全、准确。通过与数据库中的地名匹配，就可以根据坐标在图中显示。 2）公交网络的生成。在计算机生成公交网络并把其覆盖到城市路网上时, 必须注意在不同的时刻城市中的公交网络是不同的。比如白天所有的公交车都正常运行, 而到晚上有的线路就停开了。还有一些线路在高峰时段内可能会开一些区间车。因此, 需要根据用户查询时的时间来决定公交网络的生成。2结 语 将该信息系统与触摸屏技术结合, 可以方便的进行人机对话。设置在公交站点、商业区等地方, 可以为居民、外来人员提供查询服务, 也可以结合 ebGis 技术发布到互联网上。所以， 系统具有良好的应用前景。
