專利名稱：基于gis分類的公交換乘查詢方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能公共交通領域，具體涉及一種基于GIS分類的公交換乘查詢交互方法。
背景技術：
隨著近年來公交信息化進程的不斷推進，相當一部分公交車都安裝了 GPS定位系統(tǒng)、車載監(jiān)控系統(tǒng)、客流采集等系統(tǒng)。從另一角度說，現(xiàn)在很多城市公交車不同時段內，各路段的運行時間、車內擁擠情況、各站點等車時間等信息都能夠得到。只不過因為各地公交信息化程度的良莠不齊導致能得到的信息種類不同，同時隨著公交信息化進程的不斷推進這些信息不斷增加。然而如此多的信息并未應用到為乘客提供最佳乘車路線的公交車換乘查詢系統(tǒng)中?？v觀目前市場的主流的公交換乘查詢系統(tǒng)，無論是谷歌地圖、百度地圖等中的公交換乘查詢系統(tǒng)都以換乘次數最少、乘車距離最短為終極目標。事實上乘客出行更加關心的是如何用最少的時間、最舒適的方式到達目的地，在越來越擁堵的城市乘車距離和乘車時間并非成正比。這就要求公交換乘查詢系統(tǒng)需要綜合處理不同時段聯(lián)通站點間的運行時間、擁擠程度、站點等車時間、臨近站點間步行時間等信息。同時需要注意這些信息并非是固定的，在不同城市、不同時間這些信息項都是不同，所以系統(tǒng)要有對參數的伸縮有充分的適應性。公交換乘問題實質就是最優(yōu)路徑問題，對于最優(yōu)路徑問題，國內外學者提出了許多算法包括迪杰斯特拉(Dijkstra)算法、弗羅伊德(Floyd)算法、矩陣算法等.但是以上算法首先要求網絡拓撲圖和表示網絡圖的數據結構簡潔，顯然公交網絡不適合；其次公交網絡的連通性與圖論中網絡的連通性含義不同.兩條公交線路在某站點連通，從一條公交線路換乘到另一條公交線路，需要消耗換乘次數，這都是以上算法不容易控制的。針對公交換乘問題也有學者提出了基于數據庫或者基于線路站點集合的算法，這些算法能很好的解決公交線路連通性和公交網復雜性的問題，但是也產生了新的問題，臨近站點聯(lián)通性的問題。所謂臨近站點連通性指的是對于相鄰很近的站點(比如小于400米)，在公交線網圖中是非聯(lián)通的，在線路站點集合中也是非聯(lián)通的，但是實際情況乘客可以通過步行進行換乘使其聯(lián)通。目前已公開的相關專利如下專利申請200510126687. 4提出了一種城市道路和公共交通站點的編碼方法及出行信息采集與查詢的方法，對城市街道和公共交通的地圖進行經度和緯度以及經緯度之間的間隔進行編碼，站點編碼根據經緯線編碼產生；其缺點和不足是首先編碼過于復雜，數據整理過于困難。其次單純考慮了站點距離問題，導致最終能夠查詢結果非用戶最需要的。再次其此算法無法使用變化的換乘參數類型。專利申請200310104011. 6提出了一種方便換乘公交車輛的查詢系統(tǒng)，依據起始站點和目的站點，以乘車時間和線路距離為標準，實現(xiàn)了最短距離和最短換乘時間結合的最佳換乘線路和最佳換乘方案。其缺點和不足是需要用漢字輸入查詢的站點名稱，乘客難
4以記住各站點名稱。系統(tǒng)對于多種參數的支持擴展較弱，對于不斷增加的影響換乘的參數無適應性。專利200810027183. 0提出了一套基于城市公交站點編碼地圖的換乘查詢系統(tǒng)， 對地圖上的每個公交站點進行統(tǒng)一編碼，把每個公交站點的名稱和編碼標注在城市交通圖的相關位置。通過圖論相關算法搜索地圖得到換乘路線。其缺點是，查詢時需要先從站點名稱查找站點編號，然后通過站點編號查詢，這樣雖然解決了同名上下行站點問題，但操作過于復雜。同時此系統(tǒng)未考慮多參數查詢，步行換乘等因素。專利20101(^90407. 4提出了一套基于互聯(lián)網電視的公交換乘查詢平臺，該平臺通過從電視中選定出發(fā)站點和目的站點實現(xiàn)查詢換乘線路。缺點是算法完全基于數據庫， 無法實現(xiàn)臨近站點間的步行換乘。其終極查詢目標停留在換乘次數換乘站數層面無法擴展到乘客需要的其他參數。出行者在選擇公交線路時，其根本需求就是快速舒適的到達目的地。其中要達到快速的目標需要考慮多個因素換乘次數、等車時間、公交運行時間、步行距離、車內擁擠程度等，因此目前的公交線路計算方法都存在缺陷，不能滿足用戶的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠滿足用戶出行舒適度需求的基于GIS分類的公交換乘查詢方法。本發(fā)明所采用的技術方案是一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，包括如下步驟(1)建立數據庫，獲取歷史公交運行數據和城市站點地圖數據；(2)數據處理，建立線路站點換乘參數表，并將線路站點換乘參數表中的屬性數據和GIS中的空間數據關聯(lián)；線路站點換乘參數表包括等車時間，車輛從上一站點到達下一站點的運行時間；(3)換乘查詢計算，在查詢兩站之間的公交線路方案時，計算并對比不同方案的綜合出行代價，所述綜合出行代價為等車時間、乘車時間乘以相應權重系數的和。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述歷史公交運行數據應包括線路號，車輛號，站點編號，進站時間，站點上、下車人數；所述站點數據應包括 帶有上下行方向標志的站點標號、站點名稱、經度和緯度。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中步驟(2)的線路站點換乘參數表的屬性數據還包括當前時間段、線路號、站點編號、擁擠情況。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中步驟(3)中所述綜合出行代價為等車時間、乘車時間、站點擁擠情況、步行時間乘以相應權重系數的和。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述換乘查詢計算包括單站查詢、線路查詢、以及站站換乘查詢；所述站站換乘包括(a)確定起始站點A和目的站點B ；(b)查出經過站點A的公交線路集合L(i) (i = 1,2,3,…，m，m為正整數)，以及經過站點B的公交線路集合S(j)(j = 1，2，3，…，n，n為正整數)；其中i，j表示公交線路即車輛號；
(c)判斷是否為一次換乘，若為一次換乘，則輸出結果，否則進行二次換乘查詢；(d)判斷是否為二次換乘，若為二次換乘，則輸出結果，否則進行三次換乘查詢；(e)判斷是否為三次換乘，若為三次換乘，則輸出結果，否則結束查詢。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述一次換乘具體包括判斷是否有L(i) = S(j)，若有一條線路足要求，則該公交線路即為最優(yōu)線路，輸出結果并結束運算；若有多條線路滿足要求，則從公交線路數據庫中查出各線路經過的站點，計算各條公交線路的綜合出行代價，選擇一條綜合出行代價最小的線路即為最優(yōu)線路， 輸出結果并結束運算；如果不存在L(i) = S(j)，在站點A以及站點B周圍范圍通過不斷擴大半徑搜索臨近站點集合A(u) (u = 1，2，3，···，m，m為正整數)和B(V) (ν = 1，2，3，…，η，η為正整數)；其中u，ν表示站點編號；對A (u)和B (ν)中的每組站點組合查找相應的公交線路集合 Lu⑴(i = 1,2,3,…，m，m為正整數)、Sv(j) (j = 1,2,3,…，η，η為正整數)，并判斷能否進行一次換乘，否則進入二次換乘查詢。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述二次換乘具體包括首先，由公交線路集合擴展得到站點集合從公交線路數據庫中查出公交線路集合 L(i)中線路 i 經過的站點集合 E(i，g)，(i = 1,2,3, ...，m;g= 1,2,3,…，η ;m，η 為正整數)，以及公交線路集合S (j)中線路i經過的站點集合F(j，h)，(j = 1，2，3，…，p;h =1,2,3,…，q;p，q為正整數)；其中，g，h表示站點編號；然后，判斷擴展后的站點集合中是否有相同的站點判斷是否有E(i，g) = F(j， h)，同時利用GIS判斷是否有站點E(i，g)到站點F(j，h)的距離小于步行最大運行值Μ;若有一個站點滿足要求，該站點即為二次換乘的中轉站點；如果擴展后的站點集合中沒有相同的站點，即E(i，g)與F(j，h)中沒有相同的站點，則對步驟(c)中站點集合A(U)和B(V)中的站點組合查找相應的公交線路集合Lu (i) (i =1,2,3,…，m，m為正整數)、Sv(j)(j = 1，2，3，…，η，η為正整數)，并對線路集合擴展得到站點集合，判斷站點集合中是否有相同站點；如果能得到二次換乘線路則結束運算并輸出結果；如果二次換乘中不存在可供換乘站點E(i，g)和F(j，h)，則進行三次換乘。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述二次換乘具體包括首先，從公交站點數據庫中查得經過站點集合E(i，g)中各站點的公交線路集合 T(k) (k= 1,2,…，m，m為正整數)，并從公交線路數據庫中查得線路T(k)包含的站點集合 G(k，w) (k = 1，2，…，m;w=l，2，…，η ;m，η 為正整數)；其次，判斷是否有G(k，w) = (]_丄)，或者6(1^)中的站點到F(j，h)中站點的距離小于200米；若有某個站點D滿足要求，則站點D為三次換乘的第二個中轉站點。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述等車時間為第i時間段的K路車在第j站的平均等車時間。如上所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其中所述站點擁擠情況根據不同車型座位數和實際乘客數量做對比，其比值則為本輛車在該站的擁擠率，把本時間段內所有經過該站點車輛的擁擠率取平均值即為該時段某站點所有車輛平均擁擠率。本發(fā)明的有益效果是1.通過結合GIS技術把公交站點的連通數據和公交車各時段各站點的運行狀況進行分類排序，綜合考慮路程時間與擁擠情況作為出行代價，將出行代價的方案排序反饋給用戶，使用戶選擇適合自己的舒適度最佳的方案，而不僅僅選擇出行距離最小的方案。2.本發(fā)明通過綜合換乘次數、車站等車時間、站點間通行時間、步行距離、車內擁擠情況等換乘參數并加以權重參數，使出行方案選擇更加豐富。3.通過建立線路站點換乘參數表，并將參數表屬性數據和GIS空間數據有機的結合起來，解決了屬性數據無法判斷地理相鄰性，以及空間數據和公交線網特性不符合的矛盾。


圖1為本發(fā)明提供的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法流程圖；圖2為一次換乘站點線路示意圖；圖3為二次換乘站點路線示意圖；圖4為三次換乘站點路線示意圖；圖5為三次換乘中存在多種路線的示意圖；圖6為一次換乘計算流程圖；圖7為二次換乘計算流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明提供的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法進行介紹如圖1所示，一種基于GIS分類的公交換乘查詢交互方法，包括如下步驟，(1)建立數據庫，獲取歷史公交運行數據和城市站點地圖數據。歷史公交運行數據應包括線路號，車輛號，站點編號，進站時間(即到達站點的時刻)，車上乘客數等。站點數據應包括站點標號，且在站點標號中應區(qū)別出上下行方向；站點名稱；經度和緯度。(2)數據處理步驟(2. 1)將全天時間分為多個時間段。通常公交運行分為6個峰段早平峰、早高峰、午平峰、午高峰、晚平峰、晚高峰；在不同時間段內公交車逐步的增加和減少發(fā)車間隔， 高峰發(fā)車間隔小，平峰發(fā)車間隔大。本事示例中，以一小時為一個時段，把全天分為M個時段，盡量保證每個時間段內的發(fā)車間隔十分相近，也可以根據需要劃分為更多或更少的時間段。(2. 2)通過對歷史公交運行數據(車輛到站時間、各站點車上乘客數量等信息)的挖掘，得到每個時間段上每個站點等待經過該站點的不同線路車輛的平均等車時間。本實施例中，例如計算第i(0 <= i <24)時間段的K路車(車輛號)在第j站(站點編號) 的平均等車時間，用60分鐘(每個時間段的時長)除以在i時間段所有進過j站的K路車數量，得到該時段該站點等待K路車需要消耗多少分鐘，即平均等車時間巧，。
(2. 3)計算得到不同時間段內每個站點到與其聯(lián)通的所有站點乘不同線路所需的平均運行時間。從歷史公交運行數據能夠得到在每個時間段內同一輛達到不同站點的時刻，從上一站點到下一站點兩個時刻之差即為此車輛在這兩站之間的運行時間。例如計算第i時間段乘坐K路從第j站到達第j+Ι站的平均運行時間K=，假設此時間段內有η輛車通過站點j。公式如下
權利要求
1.一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，包括如下步驟(1)建立數據庫，獲取歷史公交運行數據和城市站點地圖數據；(2)數據處理，建立線路站點換乘參數表，并將線路站點換乘參數表中的屬性數據和 GIS中的空間數據關聯(lián)；線路站點換乘參數表包括等車時間，車輛從上一站點到達下一站點的運行時間；(3)換乘查詢計算，在查詢兩站之間的公交線路方案時，計算并對比不同方案的綜合出行代價，所述綜合出行代價為等車時間、乘車時間乘以相應權重系數的和。
2.根據權利要求1所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述歷史公交運行數據應包括線路號，車輛號，站點編號，進站時間，站點上、下車人數；所述站點數據應包括帶有上下行方向標志的站點標號、站點名稱、經度和緯度。
3.根據權利要求1所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于步驟 ⑵的線路站點換乘參數表的屬性數據還包括當前時間段、線路號、站點編號、擁擠情況。
4.根據權利要求3所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于步驟 ⑶中所述綜合出行代價為等車時間、乘車時間、站點擁擠情況、步行時間乘以相應權重系數的和。
5.根據權利要求1所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述換乘查詢計算包括單站查詢、線路查詢、以及站站換乘查詢；所述站站換乘包括(a)確定起始站點A和目的站點B；(b)查出經過站點A的公交線路集合L(i)(i= 1,2,3,…，m，m為正整數)，以及經過站點B的公交線路集合S(j)(j = 1，2，3，…，n，n為正整數)；其中i，j表示公交線路即車輛號；(c)判斷是否為一次換乘，若為一次換乘，則輸出結果，否則進行二次換乘查詢；(d)判斷是否為二次換乘，若為二次換乘，則輸出結果，否則進行三次換乘查詢；(e)判斷是否為三次換乘，若為三次換乘，則輸出結果，否則結束查詢。
6.根據權利要求5所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述一次換乘具體包括判斷是否有L(i) = S(j)，若有一條線路足要求，則該公交線路即為最優(yōu)線路，輸出結果并結束運算；若有多條線路滿足要求，則從公交線路數據庫中查出各線路經過的站點，計算各條公交線路的綜合出行代價，選擇一條綜合出行代價最小的線路即為最優(yōu)線路，輸出結果并結束運算；如果不存在L (i) = S (j)，在站點A以及站點B周圍范圍通過不斷擴大半徑搜索臨近站點集合A(u) (u = 1，2，3，…，m，m為正整數)和B(V) (ν = 1，2，3，…，n，n為正整數)；其中u，ν表示站點編號；對A (u)和B (ν)中的每組站點組合查找相應的公交線路集合Lu (i) (i = 1,2,3,…，m，m為正整數)、Sv(j) (j = 1，2，3，…，η，η為正整數)，并判斷能否進行一次換乘，否則進入二次換乘查詢。
7.根據權利要求6所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述二次換乘具體包括首先，由公交線路集合擴展得到站點集合從公交線路數據庫中查出公交線路集合 L(i)中線路i經過的站點集合E(i，g)，(i = 1,2,3,…，m;g= 1,2,3,…，n;m，n為正整數)，以及公交線路集合S (j)中線路i經過的站點集合F(j，h)，(j = 1,2,3,…，p;h = 1,2,3,…，q;p，q為正整數)；其中，g，h表示站點編號；然后，判斷擴展后的站點集合中是否有相同的站點判斷是否有E(i，g) =F(j，h)，同時利用GIS判斷是否有站點E (i，g)到站點F(j，h)的距離小于步行最大運行值M ；若有一個站點滿足要求，該站點即為二次換乘的中轉站點；如果擴展后的站點集合中沒有相同的站點，即E(i，g)與F(j，h)中沒有相同的站點， 則對步驟(c)中站點集合A (u)和B (ν)中的站點組合查找相應的公交線路集合Lu (i) (i = 1,2,3,…，m，m為正整數)、Sv(j)(j = 1，2，3，…，η，η為正整數)，并對線路集合擴展得到站點集合，判斷站點集合中是否有相同站點，如果能得到二次換乘線路則結束運算并輸出結果；如果二次換乘中不存在可供換乘站點E(i，g)和F(j，h)，則進行三次換乘。
8.根據權利要求7所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述二次換乘具體包括首先，從公交站點數據庫中查得經過站點集合E(i，g)中各站點的公交線路集合T(k) (k= 1，2，···，πι，πι為正整數)，并從公交線路數據庫中查得線路T(k)包含的站點集合G(k， w) (k = 1,2,…，m;w=l，2，…，η ;m，η 為正整數)；其次，判斷是否有G(k，w) = (]_丄)，或者6(1^)中的站點到F(j，h)中站點的距離小于200米；若有某個站點D滿足要求，則站點D為三次換乘的第二個中轉站點。
9.根據權利要求1所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述等車時間為第i時間段的K路車在第j站的平均等車時間。
10.根據權利要求3所述的一種基于GIS分類的公交換乘查詢方法，其特征在于所述站點擁擠情況根據不同車型座位數和實際乘客數量做對比，其比值則為本輛車在該站的擁擠率，把本時間段內所有經過該站點車輛的擁擠率取平均值即為該時段某站點所有車輛平均擁擠率。
全文摘要
本發(fā)明涉及智能公共交通領域，具體涉及一種基于GIS分類的公交換乘查詢交互方法。目的是能夠滿足用戶出行舒適度需求。包括如下步驟(1)建立數據庫，獲取歷史公交運行數據和城市站點地圖數據；(2)數據處理，建立線路站點換乘參數表，并將線路站點換乘參數表中的屬性數據和GIS中的空間數據關聯(lián)；線路站點換乘參數表包括等車時間，車輛從上一站點到達下一站點的運行時間；(3)換乘查詢計算，在查詢兩站之間的公交線路方案時，計算并對比不同方案的綜合出行代價。本發(fā)明通過結合GIS技術把公交站點的連通數據和公交車各時段各站點的運行狀況進行分類排序，使用戶選擇適合自己的舒適度最佳的方案。
文檔編號G06F17/30GK102436466SQ20111026688
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2011年9月9日
發(fā)明者張霞, 李洋, 董振超, 霍建立 申請人:中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所