沈陽市公交數(shù)據(jù)采集整理方法的研究與實踐

張西軍,張笑涵

(沈陽市勘察測繪研究院,遼寧沈陽 110004)

沈陽市公交數(shù)據(jù)采集整理方法的研究與實踐

張西軍?,張笑涵

(沈陽市勘察測繪研究院,遼寧沈陽 110004)

沈陽市公交數(shù)據(jù)采集整理是數(shù)字沈陽地理空間框架項目的子項目?；诤喕粩?shù)據(jù)采集的難度、提高公交線路采集整理自動化程度、提高工作效率的目的,充分利用地名地址與路網(wǎng)數(shù)據(jù),通過公交數(shù)據(jù)庫設(shè)計、公交數(shù)據(jù)采集、生成公交線路與站點關(guān)系表、公交數(shù)據(jù)優(yōu)化等步驟,形成了一套公交數(shù)據(jù)采集整理流程,并開發(fā)了公交查詢數(shù)據(jù)生產(chǎn)整理輔助程序。從工作流程與數(shù)據(jù)處理工具兩方面著手處理公交數(shù)據(jù),得到較高精度和拓?fù)潢P(guān)系的公交數(shù)據(jù)。

公交站點采集;公交線路采集;站點線路關(guān)系表;公交線路優(yōu)化

1 引 言

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展及公交系統(tǒng)的不斷完善,公交車已成為城市居民出行的主要交通工具。但由于城市公交線路四通八達(dá),且隨著城市擴(kuò)建而快速發(fā)展,新的公交線路在不斷延伸和開辟,再加上單行道、禁左等道路交通約束,即使是當(dāng)?shù)鼐用褚膊灰欢苷业降竭_(dá)目的地的最佳線路,外地游客更是難以獲取公交出行的最佳路徑信息。因此,建立適合于公交線路查詢特點的公交數(shù)據(jù)模型,開發(fā)操作直觀、便捷、快速、準(zhǔn)確的城市公交查詢系統(tǒng),為出行者提供全面、準(zhǔn)確的公交信息,是城市公交建設(shè)與發(fā)展的迫切需要。數(shù)字沈陽地理空間框架建設(shè)項目為各項專題項目做好了鋪墊,提供了有力可靠了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),其中公交系統(tǒng)的建設(shè)融合了路網(wǎng)數(shù)據(jù),地名地址數(shù)據(jù)等必要基礎(chǔ)信息,迎合客戶端的搜索意向和查詢模式,建立智能公交系統(tǒng)。

2 公交數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)字沈陽地理空間框架建設(shè)項目中,地名地址數(shù)據(jù)采集子項已經(jīng)對于全市域三環(huán)內(nèi)建成區(qū)進(jìn)行了細(xì)致的普查。具體普查依據(jù)為沈陽市現(xiàn)狀1∶500數(shù)字地形圖,面積約450 km2,數(shù)據(jù)信息包括各類地名名稱、位置和各項地名屬性信息(自然地理實體和人文地理實體);在地名普查的基礎(chǔ)上,建立沈陽市地名地址信息數(shù)據(jù)庫。

公交數(shù)據(jù)庫采用ArcGIS的個人數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖1所示:

數(shù)字沈陽地理空間框架建設(shè)項目智能公交系統(tǒng)中所用數(shù)據(jù)主要來源于上述地名地址數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)按興趣點分類代碼篩選,將SCODE字段中代碼為111102 (普通公交站)的數(shù)據(jù)提取出來。進(jìn)行初步數(shù)據(jù)自身檢查,確保數(shù)據(jù)的完整性,達(dá)到不重不漏,字段屬性完整,位置準(zhǔn)確。該方法的最大優(yōu)點是充分利用了已有的地名地址數(shù)據(jù),避免了重復(fù)工作;并且能夠保證公交數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,站點精度可以達(dá)到米級。

圖1 公交數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)公交數(shù)據(jù)的特點,在地名地址數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上重新對公交站點數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行編碼。公交據(jù)最重要的屬性為體現(xiàn)出公交站點與公交線路之間的關(guān)系,因此編碼結(jié)構(gòu)如表1所示:

表1 公交站點圖層屬性結(jié)構(gòu)

公交線路數(shù)據(jù)利用站點數(shù)據(jù)采集得到,公交線路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表2所示:

表2 公交線路圖層屬性結(jié)構(gòu)

線路-站點關(guān)系表和站點-線路關(guān)系表表示線路ID與站點ID之間的對應(yīng)關(guān)系,以便于進(jìn)行路徑分析和地圖表達(dá),這兩個表主要利用程序?qū)崿F(xiàn)。

線路-站點關(guān)系表如表3所示:

表3 135路公交車(上行)線路-站點關(guān)系表

站點-線路關(guān)系表如表4所示:

表4 展覽館(Id=1)站線路-站點關(guān)系表

3 公交數(shù)據(jù)采集

3.1 公交站點數(shù)據(jù)采集

公交站點數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)是否準(zhǔn)確,實用,成為決定公交系統(tǒng)是否優(yōu)秀的硬性標(biāo)準(zhǔn)。在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中,公交站點往往位于人行道內(nèi),與道路邊線幾乎重疊,如果按照數(shù)據(jù)本身坐標(biāo)制作公交線路,公交線路顯示在道路面以外,在視覺上與實際情況有很大反差。

沈陽市公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集工作充分利用數(shù)字沈陽框架數(shù)據(jù)庫中的道路中線數(shù)據(jù),參考沈陽市一般道路寬度,利用ArcGIS緩沖功能,對道路中心線生成緩沖面,生成以道路中心線對稱的沿道路方向左右擴(kuò)充2 m的道路緩沖線。該方法既可以明確的將公交線路顯示在路中,與周邊的道路邊線和其他地名地址數(shù)據(jù)合理避開,又可以進(jìn)行下一步的雙向線路的處理,如圖2所示。

圖2 公交線路采集預(yù)處理

為了將公交站點數(shù)據(jù)與緩沖后的雙向線路數(shù)據(jù)成為一套可用數(shù)據(jù),決定對公交站點數(shù)據(jù)與緩沖線數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)涮幚?將站點從實際位置作垂線到道路中心線緩沖面上,為今后的站點與線路,線路與站點之間的查詢,路徑分析等功能做好了前期準(zhǔn)備。

圖3 公交站點垂直落到緩沖面上

3.2 公交線路數(shù)據(jù)采集

根據(jù)沈陽市公交資料和前面處理的公交站點數(shù)據(jù),采集沈陽市公交線路。由于同一條公交線路上行與下行路徑不完全相同,因此,同一條公交路線應(yīng)分別采集上行路線與下行路線數(shù)據(jù)。

稱取60 mg標(biāo)準(zhǔn)品于2 mL離心管中，按照試劑盒說明書操作提取基因組DNA。利用QIAxpert測定所提DNA溶液濃度，并以A260/A280比值判斷DNA的質(zhì)量。DNA稀釋至50 ng/μL備用。

公交線路采集的原則為:

(1)公交線路只與停車換乘的公交站點相交;

(2)公交線路依據(jù)道路中心線緩沖面邊線采集;

(3)同一條道路中心線必須是一條連續(xù)的多義線或線段;

(4)公交線路采集方向應(yīng)與公交行駛方向一致

(5)同一條公交線路不能自相交。

3.3 線路與站點沖突處理

在公交數(shù)據(jù)處理問題中,線路與站點得沖突是最難解決的一個問題,這個問題解決好了,今后的實用功能與查詢功能都會迎刃而解。其中涉及的問題有:

(1)該線路在該站點有站如何采集;

(3)該站點附近還有1個至多個同名站點如何避免相交;

(4)該站點有還有1條至多條線路,公交線路如何采集。

這些問題需要理清公交線路數(shù)據(jù)與公交站點數(shù)據(jù)得位置關(guān)系,并兼顧盡量同時去解決這些問題。繪制每條公交線路的同時經(jīng)過站點的時候,采取是本條線路的站點經(jīng)過,不是本條線路的站點避讓的方法,繪制交通線路。

操作步驟為將緩沖生成的雙向線路,再各自緩沖左右方向0.5 m,并沿雙向線路開始繪制每條線路的公交線路,遇到該線路的站點,在站點處設(shè)立折點(為以后站點與路線拓?fù)渥龌A(chǔ),為站點與路線分析做準(zhǔn)備),遇到非該線路的站點,避讓到0.5 m緩沖區(qū)的輔助線路上,繞開該站點。繪制線路要求單一要素,方向單一,如圖4所示。

圖4 公交路線與公交站點相交處理

4 公交數(shù)據(jù)后期處理

4.1 生成公交線路與站點關(guān)系表

數(shù)字沈陽地理空間框架門戶網(wǎng)站上的公交線路查詢模塊,主要依據(jù)Line-Point和Point-Line兩張關(guān)系表的Id信息作為索引,進(jìn)而查找到Point圖層上的公交站點數(shù)據(jù)和Line層上的公交線路數(shù)據(jù),因此Line-Point和Point-Line兩張關(guān)系表的生成質(zhì)量直接決定了公交查詢模塊的質(zhì)量。

生成兩張關(guān)系表的基本算法依賴與之前采集公交線路時的五大原則中的最關(guān)鍵兩個原則,即:①該線路的折點與該線路的站點重合;②該線路與不停車換乘的站點避讓。

為了便于編程生成線路與站點之間關(guān)系表,將Line圖層和Point圖層分別轉(zhuǎn)換成Shapefile文件格式以進(jìn)行一系列算法編寫。生成關(guān)系表流程如5圖所示:

圖5 生成Line-Point表和Point-Line表流程

至此公交數(shù)據(jù)采集工作全部完成,下一步需要對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。

4.2 公交數(shù)據(jù)優(yōu)化

公交路線查詢的速度主要取決于查詢算法和公交數(shù)據(jù)復(fù)雜度,公交線路的節(jié)點數(shù)越少,查詢速度越快,同時為了查詢效果美觀,需要對公交線路過小的折點進(jìn)行裁彎取直,因此最后利用線平滑算法,對公交線路進(jìn)行優(yōu)化處理,處理結(jié)果如圖6所示:

圖6 公交線路優(yōu)化效果

5 公交查詢案例

利用以上方法建立的沈陽市公交數(shù)據(jù)建立的公交查詢系統(tǒng),已經(jīng)應(yīng)用于“天地圖·沈陽”項目。公交站點數(shù)據(jù)采集精度優(yōu)于1 m;道路中心線數(shù)據(jù)利用1∶500地形圖數(shù)據(jù)采集,采集精度優(yōu)于0.5 m,在采集公交線路過程中沒有損失精度,沈陽市公交查詢系統(tǒng)的線路計算精度優(yōu)于2 m。

沈陽市公交查詢系統(tǒng)提供換乘查詢、線路查詢和站點查詢3種方式,查詢結(jié)果如圖7所示:

圖7 沈陽市公交查詢系統(tǒng)應(yīng)用案例

6 結(jié) 論

本文結(jié)合沈陽市公交線路采集工程,詳細(xì)介紹了公交數(shù)據(jù)采集及優(yōu)化處理的方法及步驟,該方法可充分利用已有地形圖數(shù)據(jù)中的道路、地名地址等高精度測繪成果,減少了外業(yè)工作量,提高了工作效率,并且能夠保證采集到的公交數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量。項目最終形成公交線路、公交站點、線路與站點關(guān)系表數(shù)據(jù),在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上開發(fā)的公交查詢系統(tǒng)查詢到的路程精度達(dá)到米級,有一定的實用價值。

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Research and Practice the Method of Shenyang Bus Data Acquisition and Consolidation

Zhang Xijun,Zhang Xiaohan
(Shenyang Geotechnical Investigation&Surveying Research Institute,Shenyang 110004,China)

Shenyang Bus Data Acquisition System is the subproject of Digital Shenyang Geospatial Framework Project.For simplify difficulty of the bus data collection and improve automation of bus date arrange,and improve work efficiency.The paper use address of Geographical Names and road net datas,by design bus database,collect bus data,create bus station and the bus route relationship,optimize bus data,adopted a process of bus date produce and developed the program of bus data collection,from the workflow and data processing tools two aspects process bus date.The method achieved good results.

bus stops collection;bus lines collection;site-line relational tables;bus lines optimization

2014—05—05

張西軍(1983—),男,工程師,主要從事GPS高精度測量科研及應(yīng)用和GIS開發(fā)應(yīng)用等工作。

國家測繪地理信息局項目(CG20121717)