基于GIS的公交路线优化设计

王玉霞+黄万里+国瀚文+魏智攀+贾旺雪+单盛志+杨开凯

摘要：为了缓解城市交通压力，促进交通拥堵问题的解决，必须利用先进的GIS技术对城市交通进行优化，增加公共交通的容量，减少人均道路资源的占用率 ，可有效缓解城市交通拥堵。本文以城市公交线路网络的特点为依据，深入研究GIS地理信息系统在优化公交路线设计中的具体应用，充分发挥GIS系统在城市公交线路规划中的优势具有重要意义。

关键词：GIS系统；公交线路；优化设计

在城市公交线路规划设计中，传统的技术方法存在很大的局限性，相关工作人员分析线路设计的空间关系及进行合理决策具有一定难度。而GIS地理信息系统在公交路线设计中的科学应用可使以上问题得到有效解决。对城市公交运行的实际状况进行分析，采用与城市公交线路优化设计相匹配的GIS地理信息系统，缓解城市交通压力，使居民出行的需求得到满足。

1GIS的基本定义

从技术方面来看，GIS系统的基础为地理的空间数据，所用的分析方法为地理模型，可进行多种动态和空间地理信息的适时提供，为地理决策及研究提供服务。表明上来看，该系统具有计算机的软硬件系统的外观，实际上则是地理数据与计算机程序组成空间信息的模型，通过GIS系统的作用完成不同层次与侧面的空间及时间的特征的提取，也可对自然演变及思维结果给予快速模拟，最终取得实验或者地理预测的结果，对管理及决策选择优化、合理的方案。

2基于GIS的公交路线优化设计分析

2.1优化公交线路的主要目的。对公交线路进行设计优化不仅可使公共交通的运营效率得到提高，服务于更多乘客，提高公共交通系统的收益；同时也使公共交通运营的成本及费用降低。以公交线路优化原则为基础，结合居民及公交企業的满意程度分析得出，公交路线优化的主要目标为确保乘客出行的总时间最少；提高服务效率，保证乘客乘车直达率最大化；使公交路线所覆盖的面积得到保证，确保最大的路线覆盖率；确保最小的路线重复率及降低公交企业运营的成本，取得最大的公交效益。

2.2公交线路传统优化方式。公交线路系统尤为复杂，实施优化比较苦难，优化模式的合理性、高效性直接影响着优化的结果，在实践过程中，常用的优化方式有以下几种：

2.2.1选择最佳线路。通常来讲，利用线路搜索的方法可以得到最佳的公交线路，不仅与线路的布设相符合，同时也利于计算机轻易实现。该方式以公交起点为出发点，对其临近的周围交通区域进行搜索，然后将搜索到的新的交通区域当作新起点，向附近交通趋于进行继续搜索，直到搜索的该条线路达到所需线路程度即可。对每个搜索的节点线路的目标函数及约束条件给予充分考虑，所得出的最终公交线路不仅使约束条件得到满足同时还应确保最大的运营效率。本质上来讲，该方式将公交起点作为根，然后开展临近网络区域的树状搜索。该种方法虽然可以通过全部线路搜索获得效率最高的线路，但是这种方法对于现状的公交线路并不适应。

2.2.2逐条分析备选线路。最简便实用的优化公交线路的方式就是对逐条备选线路进行分析，其基本原理是尽量保证最少的换乘次数和最大的运送量，通过对备选线路终点与起点的位置以及客流的分布情况进行分析，然后对各条线路运行的最佳方向机配对进行确定，使其约束条件得到满足。虽然该种方法在实际运用中具有较强的课操作性，但是在公交线路传统优化中不易实现。

2.2.3对客流进行合理拟合。在实现系统客流分配最佳化后，通过舍小取大的方法对网络进行截取，形成初始网络。虽然该种方法能够将居民的出行需求很好地反映出来，但是具体操作性研究比较缺乏。

2.2.4工作经验及专家建议的借鉴参考。在既有公交线路的设定方案的基础上，进一步优化设计公交线路，比如辐射型、方格型线网等。该方法虽然以相关工作经验或者专家的合理化建议为对线路进行优化，但是不能保证其科学性及优化效率。

3公交线路优化过程中GIS的实际应用

实际工作中，采用逐条布线、优选淘汰以及优选线路组合等方法构成线网，采用合并、延长、组合等方法对线路实施深度优化，结合实际状况予以调整。对居民出行规律、人口的区域分布以及用地的规划等情况进行考虑，保留既有的公交线路中最优的路线，作为公交线路优化的组成部分；同居民乘车、管理部门以及城市规划等部门的意见结合，并采用其中合理的、有效的建议和意见，纳入到公交线路优化中。

3.1基于GIS公交线路优化的过程。首先需要实现交通小区、步行及道路网络、线路及站点等文件的建立；然后对公交矩阵、居民出行、线路属性等相关数据文件进行编辑；确定所需模型及模型参数，并对出行的生成、分布、方式的划分等情况进行预测；预测客流需求，并进行合理分配，确定线路及断面的客流量，参考实际情况实施公交线路优化；对不满意的优化方案进行公交线路的层文件修改，对客流进行重新分配，然后分析结果，直至预期目标的实现。

3.2 GIS系统中，电子地图上站点布设的过程。首先用鼠标点击电子地图中相应站点的位置，标记出该点坐标；其次通过GIS检索，获取该点距离最近线路；然后对该点与路线的垂足进行确定，并对点对于的方位进行判别；对垂足位置及坐标做出记录；垂足所在位置即为公交站点位置，对公交站点进行命名。

3.3 GIS系统中，线路交互调整程序。首先进行需要进行调整的线路首站的选取工作，线路记录中GIS定位到相应路段，对插入的新线路的点进行确定；利用鼠标对下一个公交站点进行拾取，通过GIS对该点的位置进行判断，如果该点在原来的线路上，则结束该线路的调整，并将新线路终点定为该节点，进行新旧线路替换。如果不在原来线路上，可在线路中插入以前的站点与本站点间最短距离短的线路作为新线路，然后继续进行鼠标拾取。

结束语：实践证明，在公交线路优化过程中，运用GIS系统中客流分配的最佳方法，实现道路交通网络中的客流分配，并通过专题图示将个线路客流情况显示出来。公交线路的优化以系统最佳客流分配为基础，可有效促进公共交通线路效率及居民公交出行的满意度的提升。

参考文献

[1]陈艳艳， 魏攀一， 赖见辉，等. 基于GIS的区域公交可达性计算方法0[J]. 交通运输系统工程与信息， 2015（2）：61-67.