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基于公交IC卡和GPS数据的居民公交出行OD矩阵推导与应用

作　者: 吴祥国
导　师: 杨晓光；张汝华；刘岱宗
学　校: 山东大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 交通规划公共交通公交IC卡数据公交GPS数据数据挖掘公交出行OD矩阵
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 189次
引　用: 2次
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内容摘要

随着我国城市社会经济以及物质文化生活水平的不断提升,快速城市化、机动化现象愈演愈烈；加之,城市人口不断增加,居民交通需求与日俱增,城市交通拥堵状况日益加剧。大力优先发展城市公共交通系统是我国城市缓解城市交通拥堵状况的根本出路和必然选择。公共交通基础数据资源是进行科学、有效的城市公共交通规划与管理运营决策的基础保障和关键。而传统基础数据采集采用人工调查的方式进行,不仅耗费大量的人力、物力、财力资源,还存在着调查数据样本量低、数据精度差、不能及时进行数据更新的固有缺陷。随着现代信息技术的发展,大量高科技硬件设施如公交刷卡收费系统、公交GPS系统等应用于城市公共交通系统之中,而所采集到的数据信息并未进行深度的挖掘与应用。本文基于公交IC卡和GPS数据进行城市居民公交出行OD矩阵的推导与应用,则实现了深度的公交基础数据挖掘与应用。首先,针对城市公交IC卡收费系统的国内外相关研究应用状况进行综述分析,分别从城市公交IC卡的推广应用、公交数据仓库构建与数据挖掘技术、公交出行OD矩阵反推、公交运营与规划应用4个方面展开。总结城市公共交通基础数据的采集技术,主要分为传统人工调查采集技术和基于现代信息技术的公交基础数据采集技术2类。城市公交数据仓库构建与数据挖掘技术、城市公交居民出行OD矩阵推导是本文的核心与关键。基于城市公交IC卡、GPS数据源,分别建立了基于公交IC卡数据的数据仓库结构体系、基于公交IC卡和GPS数据的数据仓库结构体系；并在此基础上,构建了包含数据仓库模块、数据挖掘工具模块、数据逻辑分析模块、用户控制模块4层结构的数据挖掘结构体系。城市公交居民出行OD矩阵推导主要包括公交站间OD矩阵推导、公交出行OD矩阵生成、公交出行OD矩阵校验3方面的内容。其中,公交站点OD矩阵推导是本章的核心研究内容,分别从上车站点推导、下车站点推导、公交换乘分析以及站间出行OD矩阵生成4个方面展开,并详细阐述了推导上车站点的基于公交IC卡数据和调度信息的聚类分析法、基于公交IC卡和GPS数据的时刻匹配分析法,推导下车站点的公交站点吸引权法、基于单个公交乘客的出行链分析法。最后,基于已挖掘的信息进行公交运营与规划的决策应用分析。分别从城市公交动态特性分析、公交服务质量分析、公交出行特征分析3个方面进行。

全文目录

目录  4-7
CONTENTS  7-11
摘要  11-13
ABSTRACT  13-15
第1章绪论  15-31
  1.1 课题提出的背景  15-18
    1.1.1 研究背景  15-17
    1.1.2 课题来源  17-18
  1.2 研究目的与意义  18
  1.3 国内外研究现状  18-28
    1.3.1 城市公交IC卡的推广应用  19-23
    1.3.2 城市公交数据仓库构建与数据挖掘技术应用  23-24
    1.3.3 城市公交居民出行矩阵推导研究  24-27
    1.3.4 基于挖掘信息的城市公交运营和规划应用  27-28
  1.4 研究内容与方法  28-29
  1.5 技术路线  29
  1.6 本章小结  29-31
第2章城市公交基础数据采集技术  31-43
  2.1 传统人工调查采集技术  31-33
    2.1.1 基本调查方法  31-33
    2.1.2 传统方法的优缺点  33
  2.2 基于现代信息技术的公交基础数据采集技术  33-42
    2.2.1 现代信息技术概述  34-37
    2.2.2 基于传感技术的采集方法  37-38
    2.2.3 基于图像技术的采集方法  38
    2.2.4 基于GPS和GIS系统的采集方法  38-39
    2.2.5 基于公交IC卡数据的采集方法  39-41
    2.2.6 自动数据采集系统  41-42
  2.3 本章小结  42-43
第3章城市公交数据仓库构建与数据挖掘技术  43-67
  3.1 概述  43-58
    3.1.1 数据仓库  43-46
    3.1.2 数据挖掘  46-58
  3.2 城市公交数据仓库构建  58-61
    3.2.1 数据仓库基本结构  58-59
    3.2.2 公交数据仓库构建  59-61
  3.3 城市公交数据挖掘技术  61-63
    3.3.1 数据挖掘系统结构  61-62
    3.3.2 公交数据挖掘系统  62-63
  3.4 城市公交基础数据预处理  63-66
    3.4.1 数据预处理基本方法  63-64
    3.4.2 公交IC卡数据预处理  64-65
    3.4.3 公交GPS数据预处理  65-66
  3.5 本章小结  66-67
第4章城市公交居民出行OD矩阵推导  67-90
  4.1 城市公交基础数据准备  67-68
    4.1.1 基于公交IC卡数据源的数据准备  67
    4.1.2 基于公交IC卡和GPS数据源的数据准备  67-68
  4.2 城市公交站间OD矩阵推导  68-84
    4.2.1 公交上车站点推导  68-75
    4.2.2 公交下车站点推导  75-81
    4.2.3 公交换乘分析  81-83
    4.2.4 站间出行OD矩阵生成  83-84
  4.3 城市公交出行OD矩阵生成  84-87
    4.3.1 站间出行OD矩阵扩样  84-85
    4.3.2 小区出行OD矩阵生成  85-87
  4.4 城市公交出行OD矩阵校验  87-89
    4.4.1 出行OD矩阵校验基本指标  87-88
    4.4.2 出行产生与吸引校验  88-89
  4.5 本章小结  89-90
第5章基于挖掘信息的公交决策应用分析  90-106
  5.1 城市公交动态特性分析  90-96
    5.1.1 城市公交客流时间特性分析  90-94
    5.1.2 城市公交客流空间特性分析  94-96
  5.2 城市公交服务质量分析  96-99
  5.3 城市公交出行特征分析  99-105
    5.3.1 公交出行特征基本指标  99-101
    5.3.2 公交出行OD矩阵  101-105
  5.4 本章小结  105-106
第6章结论与展望  106-109
  6.1 研究总结  106-107
  6.2 创新点  107-108
  6.3 研究展望  108-109
参考文献  109-114
致谢  114-115
个人简历攻读学位期间发表的学术论文与研究成果  115-117
学位论文评阅及答辩情况表  117

基于公交IC卡和GPS数据的居民公交出行OD矩阵推导与应用

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