一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法技术

一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，本发明专利技术涉及基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有公交线路设置不合理，不能很好满足需求，不符合实际情况，导致公交线路运行效率低的问题。具体过程为：一、获取出租车GPS数据；获取手机信令数据；获取土地利用图；获取公交站点数据；二、对一获取的数据进行处理；三、根据步骤二计算公交线路优化指标；三一、计算出行起讫点距离最近公交车站的距离；三二、确定公交站点包含的公交线路数量以及车流量；三三、计算道路车辆平均运行速度；四、根据优化指标设定优化措施。本发明专利技术用于公共交通规划领域。

A bus route optimization method based on taxi GPS and mobile phone signalling data

A bus line optimization method based on taxi GPS and mobile phone signaling data is presented, which relates to a bus line optimization method based on taxi GPS and mobile phone signaling data. The object of the invention is to solve the problem that the existing bus lines are unreasonably set up, can not meet the requirements well, does not conform to the actual situation, and leads to the low operation efficiency of the bus lines. The concrete process is as follows: 1. Obtain taxi GPS data; Obtain mobile phone signaling data; Obtain land use map; Obtain bus station data; 2. Processing the acquired data; 3. Calculate the bus route optimization index according to step 2; 3. Calculate the distance between the departure and departure points and the nearest bus station; 3. Determine the number of bus routes and traffic flow included in the bus stop; 3. Calculate the average speed of road vehicles; 4. Set optimization measures according to the optimization index. The invention is applied to the field of public transport planning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法
本专利技术涉及基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，属于公共交通规划领域。
技术介绍
目前，各个城市中的常规公交线网已经非常发达，但是随着汽车保有量的增加，城市交通拥堵的出现对公交线网的运行效率有着极大的影响，为了提升公交的运行效率，学者提出了很多优化方式。从20世纪80年代开始我国开始研究城市常规公交路线网优化。杨兆升将公交OD分配到出行路径上，获得客运工作量最小的方案。王炜教授以直达客流量最大为目标的公交网路逐条布设方法。现阶段，学者已经建立了很多优化算法，考虑了各种优化目标，一类是要求提高公交运行效率，吸引更多的乘客服务；另一类是要求降低公交运营成本，即公交系统费用的降低。选取的指标也不尽相同包括：平均运距、换乘距离、换乘率、线网密度、运送车速、行车准点率、平均站距、全天满载率等等，对某一特定的城市来说，公交发展的目标应是特定的，同时政府的公交政策对地方的公交规划也有一定的影响，所以各地区选取的优化目标以及优化方法也不尽相同。但是传统的公交线路优化方法大多需要大量的交通调查如OD调查、居民出行分析等，这些调查往往花费大量的时间和资金而又无法较快地获得数据，每次大型交通调查的时间间隔一般在几年到十几年之间，而中国城市经济的快速发展造成道路交通变化又使得调查及预测结果的有效期被缩短。随着GPS、移动互联网等技术的成熟及应用设备成本的下降，越来越多的城市运营出租车都安装了GPS监控设备，普通车辆以及乘客的位置也可以运用手机信令等数据获取。部分学者开始运用GPS数据进行城市交通规划，也有些运用到了公交线路优化领域。巴兴强等基于出租车运营的GPS数据设计了一种城市公交线路优化方法，运用其获取的参数数据的时效性强的特点，准确反映近期的城市交通运行状况和局面交通需求状况。基于出租车的GPS数据虽然一定程度上解决了数据的时效性问题，但是仅仅依靠出租车的GPS数据并不能完全反应乘客需求，需要更多的现代化的手段，如手机信令等数据，如何将这些数据综合运用并提出一种更为准确高效的公交线路优化方法的研究很有必要。综上，现有公交线路设置不合理，设计人员直接凭借经验或者使用聚类分析划分等方法设计施工的公交线路不能很好满足需求，不符合实际情况，导致公交线路运行效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有公交线路设置不合理，不能很好满足需求，不符合实际情况，导致公交线路运行效率低的问题，而提出一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法。一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法具体过程为：步骤一、获取出租车GPS数据，包括：车辆ID、采样时间、经纬度、瞬时速度、GPSID、状态信息及方向；所述状态信息为是否载客；获取手机信令数据，包括手机识别号、日期、时间、经度以及纬度；获取土地利用图；获取公交站点数据，包括站点名称、经度、纬度以及经过线路数；步骤二、对步骤一获取的数据进行处理；步骤二一、起讫点识别；步骤二二、对公交出行手机信令数据筛选，根据筛选出的公交出行手机信令数据，统计各个基站覆盖范围内用户数量，得到用户分布热力图；步骤二三、对起讫点采用DBSCAN或K-Means聚类算法进行聚类，得到聚类结果，根据聚类结果得到起讫点分布热力图；步骤二四、将用户分布热力图和起讫点分布热力图进行叠加，得到初步起讫点热力图，再用通过土地利用图得到的热力图参照图对初步起讫点热力图进行修正，得到最终的起讫点热力图；步骤二五、对步骤二四得到的最终的起讫点热力图和公交线路进行匹配，识别出差异区域；步骤三、根据步骤二计算公交线路优化指标；步骤三一、计算出行起讫点距离最近公交车站的距离；步骤三二、确定公交站点包含的公交线路数量以及车流量；步骤三三、计算道路车辆平均运行速度；步骤四、根据优化指标设定优化措施。本专利技术的有益效果为：本专利技术的目的是提出一种更为准确高效的公交线路优化方法。主要通过建立出租车、网约车辆运营监控系统以及居民出行的手机信令监控数据来广泛获取居民出行的起讫点、经过路线、平均出行时间等数据，利用出租车、网约车数量多、运行频次高、活动范围广、信息实时、行驶于全市所有可行驶道路，使得采集到的数据具有实时、代表性强的特点。同时，手机的广泛使用，数据信令数据的庞大，也大大加强了手机数据的准确性。运用GPS数据、手机信令等数据，对需求预测更加准确；结合GIS可视化以及精确的指标计算，所提建议更加科学；对线路的优化更加精细化，做到站与站之间的线路优化；实现综合优化，对站点拆分，节约部分停滞时间；优化后的公交路网，公交运行效率更高；结合实地考察，使得公交优化建议更加具有可行性；节约了常规OD调查的时间，节省大量人力物力，可以更准确的预测到居民出行的需求，使得公交的出行效率更高、公交的吸引能力更强，设置合理，能很好满足需求，符合实际情况，提高了公交线路运行效率，本专利技术公交车的运行效率提升10％左右，解决了现有公交线路设置不合理，设计人员直接凭借经验或者使用聚类分析划分等方法设计施工的公交线路不能很好满足居民出行需求，不符合实际情况，公交线路运行效率低的问题。附图说明图1为本专利技术的基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法的流程图；图2为本专利技术的根据GPS和手机信令得出的出行起讫点聚类热力图，图中的圆圈中点为根据gps和手机信令数据得到的出行起讫点的聚类中心点，圆圈的半径大小由聚类的起讫点的个数的多少决定，本图主要展示了出行需求的分布，图中文字不清楚不影响对技术方案的表达；图3为本专利技术的公交站点分布热力图，图中的圆圈中心点代表站点所在地，圆圈的半径由经过该站点的公交线路的条数决定,本图主要展示了公交出行供给的分布，图中文字不清楚不影响对技术方案的表达。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法具体过程为：本方法是基于车辆GPS数据以及手机GPS数据等进行的公交线路优化方法。一方面获取现有的手机信令数据，同时结合出租车出行的起终点进行整合聚类，获得出行的需求点分布图。另一方面获取其他车辆的GPS数据或道路的车流量信息，方便对公交车出行的顺畅度进行评价。另外还需获取现阶段公交车运行的路线及站点布设信息。基于以上信息进行线路优化。将整合聚类产生的出行需求点热力分布图与公交车路线及站点布设进行匹配拟合，分析站点布设与需求点分布的不同之处，并结合道路车流量信息、用地性质及综合指标确定公交路线是否需要改线或增加线路。步骤一、获取出租车GPS数据，包括：车辆ID、采样时间、经纬度、瞬时速度、GPSID、状态信息及方向等；所述状态信息为是否载客；获取手机信令数据，包括手机识别号、日期、时间、经度以及纬度等；获取土地利用图；获取公交站点数据，包括站点名称、经度、纬度以及经过线路数等；步骤二、对步骤一获取的数据进行处理；步骤二一、起讫点识别；步骤二二、对公交出行手机信令数据筛选；根据时间-位置的变化频次、速度推测交通出行方式。比如和公交线路很贴合，且中间有停顿，这些停顿和站点又很贴合，那么基本可以推断是乘坐公交的。以此方法筛选出公交出行手机信令数据；根据筛选出的公交出行手机信令数据，统计各个基站覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、获取出租车GPS数据，包括：车辆ID、采样时间、经纬度、瞬时速度、GPSID、状态信息及方向；所述状态信息为是否载客；获取手机信令数据，包括手机识别号、日期、时间、经度以及纬度；获取土地利用图；获取公交站点数据，包括站点名称、经度、纬度以及经过线路数；步骤二、对步骤一获取的数据进行处理；步骤二一、起讫点识别；步骤二二、对公交出行手机信令数据筛选，根据筛选出的公交出行手机信令数据，统计各个基站覆盖范围内用户数量，得到用户分布热力图；步骤二三、对起讫点采用DBSCAN或K‑Means聚类算法进行聚类，得到聚类结果，根据聚类结果得到起讫点分布热力图；步骤二四、将用户分布热力图和起讫点分布热力图进行叠加，得到初步起讫点热力图，再用通过土地利用图得到的热力图参照图对初步起讫点热力图进行修正，得到最终的起讫点热力图；步骤二五、对步骤二四得到的最终的起讫点热力图和公交线路进行匹配，识别出差异区域；步骤三、根据步骤二计算公交线路优化指标；步骤三一、计算出行起讫点距离最近公交车站的距离；步骤三二、确定公交站点包含的公交线路数量以及车流量；步骤三三、计算道路车辆平均运行速度；步骤四、根据优化指标设定优化措施。...

【技术特征摘要】
1.一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、获取出租车GPS数据，包括：车辆ID、采样时间、经纬度、瞬时速度、GPSID、状态信息及方向；所述状态信息为是否载客；获取手机信令数据，包括手机识别号、日期、时间、经度以及纬度；获取土地利用图；获取公交站点数据，包括站点名称、经度、纬度以及经过线路数；步骤二、对步骤一获取的数据进行处理；步骤二一、起讫点识别；步骤二二、对公交出行手机信令数据筛选，根据筛选出的公交出行手机信令数据，统计各个基站覆盖范围内用户数量，得到用户分布热力图；步骤二三、对起讫点采用DBSCAN或K-Means聚类算法进行聚类，得到聚类结果，根据聚类结果得到起讫点分布热力图；步骤二四、将用户分布热力图和起讫点分布热力图进行叠加，得到初步起讫点热力图，再用通过土地利用图得到的热力图参照图对初步起讫点热力图进行修正，得到最终的起讫点热力图；步骤二五、对步骤二四得到的最终的起讫点热力图和公交线路进行匹配，识别出差异区域；步骤三、根据步骤二计算公交线路优化指标；步骤三一、计算出行起讫点距离最近公交车站的距离；步骤三二、确定公交站点包含的公交线路数量以及车流量；步骤三三、计算道路车辆平均运行速度；步骤四、根据优化指标设定优化措施。2.根据权利要求1所述一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，其特征在于：所述步骤二一中起讫点识别；具体过程为：根据GPS数据中的状态信息以及瞬时车速进行识别，首先识别出瞬时速度为0点点位，再识别同一车辆速度为0时GPS数据里面的车辆状态是否处于载客状态；假设状态值为0则为空驶状态，1则为载客状态，由1变为0即为下客状态，该点为讫点，状态值由0变为1即为上客状态，该点为起点。3.根据权利要求2所述一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，其特征在于：所述步骤二三中对起讫点采用DBSCAN或K-Means聚类算法进行聚类，得到聚类结果，根据聚类结果得到起讫点分布热力图；具体过程为：对起讫点采用DBSCAN或K-Means聚类算法进行聚类，得到聚类结果，聚类结果包括每个聚类中心点的经度、纬度以及聚成该聚类中心点的起讫点个数；根据聚类结果得到起讫点分布热力图。4.根据权利要求3所述一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，其特征在于：所述步骤二四中将用户分布热力图和起讫点分布热力图进行叠加，得到初步起讫点热力图，再用通过土地利用图得到的热力图参照图对初步起讫点热力图进行修正，得到最终的起讫点热力图；具体过程为：将用户分布热力图和起讫点分布热力图进行叠加，得到初步起讫点热力图；提取土地利用图中每块土地的中心，并根据土地利用图中每块土地的形态赋予相应的权值，根据每块土地的中心和权值得到热力图参照图；采用热力图参照图对得到的初步起讫点热力图进行修正补充，使初步起讫点热力图与热力图参照图一致，得到最终的起讫点热力图。5.根据权利要求4所述一种基于出租车GPS及手机信令数据的公交线路优化方法，其特征在于：所述步骤二五中对步骤二四得到的最终的起讫点热力图和公交线路进行匹配，识别出差异区域；具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：左文泽，胡晓伟，安实，张瀚麟，张锋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23