城市公交線路存儲設計及查詢

張建梅 孫志田 崔繼紅

（1.河北建筑工程學院數理系；2.張家口市第五中學）

城市公交以其經濟快捷、覆蓋面廣等特點成為目前人們出行首選的出行方式，它也是目前城市大力發(fā)展的一種交通方式.

1 城市公交查詢系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在國外，一些發(fā)達國家對公交查詢系統(tǒng)的研究并不是作為一種單一的課題進行研究的，它是作為APTS（Advanced Public Transportation System）智能公交系統(tǒng)其中的一個部分來進行研究的.從技術層方面來對APTS進行描述，就是在公交調度和公交的網絡分配等基礎理論的前提之下，利用系統(tǒng)工程的方法將信息、計算機、現(xiàn)代通信、網絡、控制、GPS以及電子和GIS等一些高科技結合在一起的公交系統(tǒng)，而且整個公共交通系統(tǒng)多于子系統(tǒng)，可以實現(xiàn)現(xiàn)代公交的管理信息化和交通的調度以及公共交通的現(xiàn)代化、信息化和智能化等.這個系統(tǒng)的主要服務對象是車輛，它的主要功能是對緊急事件、客流量、車輛位置以及交通流量進行采集，對公交出行地的位置、交通法規(guī)、道路管制措施等的采集，通過各種媒體信息為出行者提供靜態(tài)的公共交通信息和動態(tài)的公共交通信息.如：公交車的換乘線路、和公交車的發(fā)車時刻表以及出行者選擇的最佳路徑等，通過這些方式來達到和規(guī)劃出行的最佳路線，以避免交通的擁擠，節(jié)約出行的時間，真正為出行者提供優(yōu)良的服務［2］.以下是智能公共交通系統(tǒng)的框架圖，如圖1所示.

圖1 APTS智能公共交通系統(tǒng)框架圖

從智能公共交通系統(tǒng)的框架圖中我們不難看出，在智能公共交通系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)當中，公共交通的信息服務子系統(tǒng)包括交通信息的查詢功能，所以可以繼續(xù)對該子系統(tǒng)進行細化，城市公交查詢就是這里的一個分支.它可以成為一個單獨的系統(tǒng)也可以成為一個信息服務系統(tǒng)中的一個功能模塊.這就是公交查詢系統(tǒng)在整個APTS智能公共交通系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位.

2 數據庫存儲結構的優(yōu)化

想要建立一個優(yōu)良的公交系統(tǒng)自主查詢網站系統(tǒng)就要建立一個優(yōu)良的公交系統(tǒng)自主查詢數據庫.一個完整的數據庫要具有數據結構優(yōu)化、信息結構完整、可持續(xù)性等特點.在對數據庫進行優(yōu)化之前首先要考慮下面幾個方面：

（1）公交系統(tǒng)自主查詢系統(tǒng)需要在網絡環(huán)境下才能運行，所以在同一時間進行查詢的數量就比較多，因此查詢的客戶就希望查詢的速度也要很快.

（2）運用Dijkstra算法進行標號修改，每次都需要調用關聯(lián)矩陣，然而每次修改的標號只關系到已經知道的站點的直達線路［3］.

（3）在一些節(jié)假日或是特別活動期間可能需要增加一些臨時的公交線路，尤其是在特別繁華的地段.

（4）盡最大的努力完成交通網絡的實時監(jiān)控系統(tǒng).

根據上面的一些特點，要求公交查詢系統(tǒng)的數據庫必須要能夠滿足需要及時修改的內容，以便來充分發(fā)揮其Dijkstra算法的優(yōu)點.它包括在系統(tǒng)升級時的要求和數據的完整性等.因此，最優(yōu)良的數據庫結構應該是，信息查詢包括：車次、出發(fā)站點、價格、終點站、關聯(lián)指針、運行時間、約定關聯(lián)等等，為了提高計算的速度，指針向下時下一條出發(fā)點的線路為負的時候表示的意思是不存在下一條線路.

為了盡快建設好整個數據庫系統(tǒng)，首先我們要對已經知道的交通出行方式進行有效的處理.

（1）我們把步行也定義為一種出行的公共交通方式，在客戶進行網上公共交通系統(tǒng)查詢的時候所顯示的線路包括中間客戶可能遇到或經過的站點名稱，最后我們把途中可能經過和遇到的站點名稱全部都加入到數據庫中.

（2）針對相同的一條公共交通線路，如果是上行或者下行，和原路返回的情況.我們將把它視為是兩條相同名稱的線路，但是方向要相反，否則我們將把它視為同一條線路［4］.

3 公共交通模型建立和求解

交通網絡指的是連接若干站點的交通線路的綜合，下面的模型結構和實際的交通網絡具有相同的拓撲結構，它的特點是對交通網的結構比較清晰，方便讓人們迅速查找兩點之間的最優(yōu)的線路，下圖2為模型的結構圖.

圖2 道路交通網絡示意圖

如上圖所示，V1表示的是一個站點，V1和V7之間的W35表示的是兩個站點之間的交通線路.道路交通問題最關鍵的是從任意兩個節(jié)點之間所有的路線當中找到最小的一個，想要解決這個問題最好的辦法就是使用Dijkstra算法.

在針對稀疏網絡的存儲時我們經常采用的是矩陣的方式來進行的，關聯(lián)的矩陣模式可以存儲和發(fā)揮最大數據庫的優(yōu)勢，方便我們查詢和建立完善的查詢系統(tǒng).我們對關聯(lián)矩陣進行Dijkstra算法的求解，首先要完成下面幾個步驟：

（1）編制自主的公交查詢系統(tǒng)；

（2）格局設計來進行求解的運算，并且優(yōu)化相關的矩陣存儲方式，建立完善的數據庫系統(tǒng)；

（3）研究Dijkstra算法和公共交通查詢系統(tǒng)的不同之處，并且針對Dijkstra算法的差異來進行相關調整；

（4）完成關系數據庫.

4 總 結

城市公交查詢系統(tǒng)在我國城市公交服務系統(tǒng)中占有重要地位，它是同我國民生以及居民的生活休戚與共的.雖然目前各大城市都紛紛建立了屬于自己的公交線路查詢系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)存在的問題是數據庫結構普遍不夠合理，查詢的結果也復雜多樣，而且有時查詢多于算法的實現(xiàn)［5］.擴展性系統(tǒng)的算法隨時可能存在附加屬性的可能，因此基于算法的查詢系統(tǒng)一旦要增加新型的信息就要進行及時的更換新算法，而且算法是實現(xiàn)增加附加屬性的功能.

［1］王濤，蘭兵華，桂麗，楊柳，史良.兩面逼近算法在公交查詢系統(tǒng)中的應用［J］.武漢工業(yè)學院學報，2008，27（2）：99～102

［2］田曉明，樊東平，劉義誠.MIS系統(tǒng)構件化開發(fā)中系統(tǒng)集成過科的研究與設計［J］.計算機工程與科學，2004，26（1）：72～83

［3］陸鋒，周成虎，萬慶.基于層次空間推理的交通網絡行車最優(yōu)路徑算法［J］.武漢測繪科技人學學報（自然科學版），2000，（24）：148～151

［4］梁虹，袁小群，劉蕊.一種新的公交數據模型與公交查詢系統(tǒng)實現(xiàn)［J］.計算機工程與應用，2007，（03）：109～111

［5］楊蔭凱.智能交通系統(tǒng)（ITS）概述及我國的發(fā)展對策選擇［J］.地理科學進展，2011，18（30）：274～278