网络分析-以某地公交选线为例
一种公交网络最佳出行路线选择算法
第29卷第4期湖南科技学院学报 V ol.29 No.4 2008年4月Journal of Hunan University of Science and Engineering Apr.2008一种公交网络最佳出行路线选择算法伍雁鹏刘水强雷军程（邵阳学院 网络中心，湖南 邵阳 422000）摘要：随着城市公交网络的扩展，选择合适的出行路线越来越重要。
本文提出一种以最短出行时间、最少换乘次数、最小出行费用为目标的公交路线选择算法。
在北京公交网络的试算结果表明了该算法效率高。
关键词：公交网络；公交换乘；出行路线中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2008）04-0119-031 引 言我国人民翘首企盼的第29届奥运会2008年8月将在北京举行，届时有大量观众前往现场观看奥运比赛，其中大部分人将会乘坐公共交通工具（简称公交，包括公汽、地铁等）出行。
这些年来，城市的公交系统有了很大发展，北京市的公交线路已达800条以上，使得公众的出行更加通畅、便利，但同时也面临多条线路的选择问题。
针对观众需求，如何快速寻找一条经济、合理、方便的最佳乘路线，成为观众一个非常困惑的问题。
因此，研制开发一个解决公交线路选择问题的自主查询计算机系统从而具有重要的现实意义。
*传统的公交线路选择算法主要是基于经典最短路径搜索算法的单目标寻径算法（如Dijkstra算法、A*算法、Floyd算法等），此类算法的缺点是不能解决换乘次数等因素对出行线路选择的影响。
本文提出一种以最短出行时间、最少换乘次数、最小出行费用为目标的公交路线选择算法。
2 问题分析为便于模型的建立与解决，做如下的基本所设：假设1 出行站点搭乘交通工具为零时刻，且只考虑乘坐公汽，不考虑乘坐其它交通工具。
假设2 公交系统在考虑线路安排时，为方便乘客出行及增大乘客流量，尽量做到两条无公共站点的线路，能有第三线路与它们相交。
假设3 乘客在出行时，当换乘次数太多且到达时间相差不太多时，选择换乘次数少的。
南阳市区公交网络现状分析与评价毕业论文
百度文库- 让每个人平等地提升自我1 南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题目: 南阳市区公交网络现状分析与评价完成人：班级：学制：专业：地理信息系统指导教师：完成日期：百度文库- 让每个人平等地提升自我2 目录摘要 (1)0引言 (1)1研究区概况 (1)2南阳市公交网络现状及评价 (2)现状分析 (2)存在问题 (3)3南阳市公交网络现状评价 (3)线路长度 (3)线路网密度 (4)重复系数 (4)非直线系数 (4)站点密度 (6)平均站距 (6)站点覆盖率 (8)公交车拥有率 (8)公共交通最大出行耗时 (9)4结语 (10)参考文献 (10)Abstract (11)百度文库- 让每个人平等地提升自我1南阳市区公交网络现状分析与评价摘要：城市公共交通的发展对改善城市人居环境、促进城市可持续发展起着非常重要的作用。
本文选取公交线路长度、线路网密度、重叠系数、非直线系数、站点密度、平均站距和站点覆盖率等评价指标，应用GIS技术对南阳市公交网络进行现状分析和评价。
通过对南阳市公交主要线路指标和站点指标的分析，揭示了南阳市现有的地面公交网络中存在的一些问题，以期为提出合理的解决对策和进一步优化线路方案提供理论依据。
关键词：公交网络；现状分析；评价指标；南阳市区0 引言随着经济社会的不断发展进步，公共交通的地位在整个城市交通网络和规划中扮演者越来越重要的角色。
城市公共交通作为重要的城市基础设施，与其他出行方式相比，具有价格便宜、安全、方便、线路分布广、道路占用率低、能耗低等优势，是解决城市交通拥堵的有效途径[1]。
公交网络是城市交通的重要组成部分，公交网络的通达度直接关系到居民出行的方便与否[2]。
对于南阳市城区范围而言，公交是狭义上的公共交通的唯一承载着。
因此充分地认识南阳市公交网络现状中存在的问题和发展中的特点，对全面、系统地确定城市未来发展的基本思路、发展方向和规划目标等具有非常重要的现实意义。
公交线路之间“竞争”关系的复杂网络分析
基 金 项 目 ：国家 高 技 术 计 划 （ ８ ６ ３计 划 ） 资 助 项 目（ ２ ０ ０ ７ ＡＡｌ ｌ Ｚ ２ ０ １ ） ； 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ ６ １ １ ７ ４ １ ８ ８ ） ； 南 通 大 学 自然 科 学 类 科 研 基 金 项 目（ １ ２ Ｚ ０ ４ ６ ； Ｉ Ｏ Ｚ ０ ２ ９ ）
式中： 节 点度 ｋ表 示 节 点 与 网络 非 自身 节 点 相 连 接
的边数 。 在 该 文 网络 中 ， 度 的 含义 为 公交 线 路 “ 竞 争” 对
复 杂 网络 上 的动力 学行 为都 具有 重要 意 义 。
该 文 首先 建立 公交 线路 之 间“ 竞争” 关 系的 网络 模型 ， 以广州 市为 例 ， 对 该 网络 进 行 复 杂 网络 分 析 ， 探讨 分析 结果 对现 实公 交 线 网设计 的 意义 。
（ 忌 ） 和节点 总数 Ｎ 的 比例 ， 计算 公式 如下 ：
）一
已证 明复杂 网络 广泛 存在 于 自然界 、 生物界 、 工 程界 和 人类 社会 界 ， 包 括 地 震 网络 、 食 物链 网络 、 电力 网 络、 铁 路 网及演 员合 作 网络 等 ， 通 过深 入研 究 揭示 隐 藏 其 中 的共 同规律 ， 对 把握 系统 的宏 观 特 征 和 调 节
（ 南 通 大 学 交通 学 院 ，江 苏 南 通 ２ ２ ６ ０ １ ９ ）
摘要： 根据 ２ ０ ０ ９年 公 布 的 广 州 市 公 交 线 网 数 据 ， 构 建 了不 同公 交 线路 之 间 “ 竞 争” 关 系的 网络
模型， 使 用 Ｕｃ ｉ ｎ ｅ ｔ 软 件 统 计 了 网络 的 各 种属 性 值 ， 分 析 了 网络 拓 扑 结构 特 征 ， 探 讨 了分 析 结 果 对 公
07年获奖论文_全国二等奖--公交网络中的线路选择问题（第四组）
公交网络中的线路选择问题陈钢浒（计算机科学与技术）范传林（计算机科学与技术）戈卯卯（物流管理）全国二等奖摘要近年来，城市的公交系统有了很大发展，使得公众的出行更加通畅、便利。
本文分析了公交网络的特点，指出道路模型不适合公交网络模型。
通过对公交乘客出行心理分析，得到乘客的需求因素主要有三类：换乘次数、出行耗时、出行费用。
对问题一，我们建立了网络流模型，并据此模型构造一个类似邻接矩阵的0-1稀疏矩阵。
利用该矩阵的代数运算就可以方便地得到两给定站点换乘次数最小的线路。
为了综合考虑换乘次数最少与总时间最少，我们根据图论的最短路问题建立基于换乘次数最短单目标0-1整数规划模型，并提出一种以换乘次数最少为第一目标、时间最短为第二目标的最优路径算法。
该算法在求出两个站点之间最少换乘次数的所有可能路线的同时，还给出了其中总行驶时间最少的换乘路线。
对于题中所给的六对公交站点间的交通问题，得到一次换乘可达的线路为：(1)S3359→L436→S1784→L217→S1828 ；(3)S0971→L013→S0992→L417→S0485；(4)S0008→L159→S3614→L058→S0073 ；(6)S0087→L454→S3496→L209→S3676；两次换乘可达的线路为：(2)S1557→L084→S3389→L454→S1427→L447→S0481 ；(5)S0148→L308→S0036→L156→S2210→L417→S0485。
在问题二中同时考虑公汽与地铁线路。
将地铁站点与其临近得公交站点近似得看作一个整体站点可以得到一个增广的网络模型。
于是完全可以仿照问题1的算法来解决问题2。
基于换乘次数最小和时间最短为目标，选择路线如下：(1) S3359→L436→S1784→L217→S1828；(2)S1557→L084→S1919→T1→S3068→L072→S0481；(3)S0971→L119→S0567→T1→S0464→L469→S0485；(4) S0008→L159→S3614→L058→S0073；(5)S0148→L308→S0302→T1→S2512→L051→S0485；(6)S0087→T2→S3676。
公交线路的选择问题
公交线路的选择问题摘要这是一个在不同的目标下，求解最优路径的问题。
在模型预处理部分，我们较详细地进行公交网络特性分析、换乘情况分析、公交路线分析和影响因子分析。
通过分析，我们提取出影响乘客抉择的主要3个因子：换乘次数、耗时和费用。
其中换乘次数影响最大，很大程度上影响乘客的心理和抱怨度，作为一级指标；耗时和费用，在换乘次数确定的条件下，对乘客的抉择起到一定作用，并列地作为二级指标。
对问题1：本文采用直达矩阵这一数据存储结构来有机的构建复杂的公交网络。
接着我们引入最小换乘矩阵，讨论公交网络结点间的换乘问题，得出最小换乘算法。
用最小换乘算法算得最小换乘次数，并确定了相应的路径，得出公交网络的方便可达性的结论。
再在这些路径中分别选取耗时最少和费用最少的路径。
通过仔细分析数据，我们得出耗时最少的同时费用最少。
不论乘客对耗时和费用的偏好程度怎样，线路的选择总是不变。
对问题2：当考虑地铁线路时，我们认为有地铁尽量选择地铁，使得耗时尽量小。
通过与换乘次数最小的结果进行比较，取耗时相对较少的解。
对问题3：当考虑步行线路时，根据步行长度的长短，将所有站点之间的距离分成三类，每类耗时和费用取不同的权值，来进行决策。
第一问的结果：（我们只列出了前三组的结果，详见正文）（1）143616733591784(1828L L S S S −−−−→−−−−→经过31站经过站乘坐乘坐中转站），耗时101分钟，费用3元。
（2）12317L18418946015571919()3186(0481L L S S S S −−−−→−−−−→−−−−→经过站经过站经过站乘坐乘坐乘坐中转站中转站），耗时106分钟，费用3元。
（3）109712184()0485S S S −−−−→−−−−→经过20站经过2站乘坐L013乘坐L417中转站，耗时128分钟，费用3元。
第二问的结果(我们只列出前三组的结果,详见正文):（1）143616733591784(1828L L S S S −−−−→−−−−→经过31站经过站乘坐乘坐中转站） （2）12317L18418946015571919()3186(0481L L S S S S −−−−→−−−−→−−−−→经过站经过站经过站乘坐乘坐乘坐中转站中转站） （3）19641709710567()1920(20)0485L S S S D S −−−−−→−−−−→−−−−→经过6站经过站经过站乘坐L094或L119乘坐T1乘坐D01关键字：换乘次数、耗时、费用、最小换乘算法、标号法、交集法一、问题重述第29届奥运会明年8月将在北京举行，届时有大量观众到现场观看奥运比赛，其中大部分人将会乘坐公共交通工具（简称公交，包括公汽、地铁等）出行。
城市交通公交线网优化分析
城市交通公交线网优化分析摘要：城市公共交通是社会生产的先行者，是效率最高的交通方式，大力发展公共交通是解决城市交通问题的有效途径。
公交网络调整是公交网络优化的重要组成部分，也是短期内提高公交吸引力的重要手段。
本文对城市公交线网的优化问题进行了简要的分析，以供参考。
关键词：公路交通；交通规划；公共交通；公交线网；线网优化随着我国经济的快速发展，城市交通日趋紧张，在一定程度上影响了城市经济的发展及人民生活水平的提高。
城市公共交通是城市赖以生存的重要基础，缓解交通拥挤的重要方法之一是优先发展公共交通系统。
优先发展公共交通的一个重要内容是优化公交线网，提高公共系统服务水平。
因此，合理的公交线网布局可以充分发挥公共交通的优势，提高公交运营效率，改善服务水平，缓解公交紧张状况，减轻城市道路系统的交通压力，发挥有限城市用地的最大效能。
1 城市公交线网优化的目标1.1线路的走向必须与主要客流流向一致，以满足乘客乘车需要。
1.2按最短距离布设线路，使全服务区乘客总出行时间最短。
1.3使规划区域的线路网络覆盖率最大、路线重复系数最低，无公交空白区。
1.4使线路上的客流分布均匀，充分发挥运载工具的运能，使公交企业的经济效益最佳。
2公交线网优化的原则和方法2.1公交枢纽从系统工程的观点看，城市公交枢纽的选址属于物流中心的选址问题，规划方法大致分为三类：1)经验选址法；2)连续型选址模型，如重心模型；3)离散型选址模型，如整数规划法等。
从几个备选站址中按目标函数最优选取。
2.2公交服务区公交服务区的划分要结合城市总体规划，针对不同的地域范围，分别考虑中心区、一环、二环、区外组团等的土地利用发展情况，结合城市综合交通规划来进行。
可以使用聚类分析法对公交服务区的特征进行评价、分析，选取公交线网密度、公交站点覆盖率、公交分区可达性、线路重复系数和交通区入口密度等5项指标作为公交服务区的聚类因子，得到现有网络中公交服务水平薄弱的公交服务区，在这些区域中应增大线网密度。
公交线路之间“竞争”关系的复杂网络分析
公交线路之间“竞争”关系的复杂网络分析在城市交通系统中，公交线路是城市居民出行的重要工具之一，不同公交线路之间存在着一定的“竞争”关系。
本文将利用复杂网络理论对公交线路之间的竞争关系进行分析，探讨其对城市交通系统的影响。
一、复杂网络理论的基本概念复杂网络理论是研究网络结构与功能的一种新兴学科，它主要关注节点之间的连接方式和网络整体的特性。
复杂网络主要有小世界网络、无标度网络、随机网络等类型，其中小世界网络具有短路径长度和高聚类性的特点，是一种很常见的网络结构。
1.节点的定义在公交线路之间的竞争网络中，节点可以表示不同的公交线路。
每条公交线路都是一个节点，节点之间的连接表示线路之间的竞争关系。
2.连接的定义连接可以表示不同公交线路之间的竞争强度。
如果两条公交线路之间存在较大的共同覆盖区域或者相似的终点站，可以认为它们之间存在较大的竞争关系，连接的权重可以表示竞争的强度。
3.网络的特征通过对公交线路之间的竞争网络进行分析，可以得到网络的各种特征，包括节点的度分布、聚类系数、平均路径长度等。
这些特征可以帮助我们更好地理解不同公交线路之间的竞争关系。
三、竞争关系对城市交通系统的影响1.调整线路布局通过对公交线路竞争关系的分析，可以发现存在较大竞争关系的线路之间往往会出现重叠覆盖的情况，这会导致资源浪费和效率降低。
基于竞争网络的分析结果，可以对公交线路的布局进行调整，减少线路之间的竞争，提高运输效率。
2.优化调度策略竞争网络的分析还可以帮助城市交通管理者优化公交线路的调度策略。
通过对不同线路之间的竞争关系进行量化，可以根据竞争情况合理分配公交车辆和资源，实现更有效的运输服务。
3.提高客运质量竞争网络的分析可以揭示不同线路之间的竞争强度，通过针对性地调整线路设计和运营策略，可以更好地满足乘客的出行需求，提高公交运输的质量和效率。
综上所述，利用复杂网络理论对公交线路之间的竞争关系进行分析，可以帮助城市交通管理者更好地了解公交线路之间的竞争情况，优化线路布局和调度策略，提高城市交通系统的效率和服务质量。
城市公交路网线路优化分析
城市公交路网线路优化分析随着社会的不断发展，城市公共交通成为城市居民生活、工作和社交的重要组成部分。
公共交通线路的优化设计和规划是当前城市规划和交通运输领域的热点问题。
本文通过分析城市公交路网线路优化的背景和意义，梳理当前城市公交路网线路优化的现状，探讨线路优化的方法和技术，并结合实际案例对线路优化进行深入研究和分析，以期为城市公交线路优化提供一些有益的启示和参考。
一、城市公交路网线路优化的背景和意义城市公交线路优化是指在固定的道路网络上，通过合理的线路布局及线路调整，以优化线路的运营效率、提升服务质量、减少运营成本等方式，逐步满足城市居民出行的需求和提高城市交通系统的整体水平。
随着城市化进程的加速和城市人口的激增，城市交通问题越来越凸显出来。
如何解决城市交通拥堵、提高出行效率、减少污染等问题已经成为城市规划和交通运输领域亟待解决的问题。
通过对城市公交线路的优化，可以优化城市交通组织结构，提高公共交通服务的效率和可靠性，加快城市的发展，改善城市居民的生活品质，缓解交通拥堵等问题，实现可持续发展目标。
二、当前城市公交路网线路优化的现状当前城市公共交通线路优化面临着以下几个问题：1、线路网络不连贯城市公交线路相对独立，线路网络相互独立，没有形成完整的线路网络体系。
有的线路之间相互竞争，有的线路之间相互独立，缺乏协调而相互制约。
因此，如何构建完整的公交线路网络体系，建立起相互协调的线路关系，已成为城市公交线路优化的重要课题。
2、线路设置不合理城市公交线路设置不够合理，有些路段公交车辆经过频繁，造成不必要的拥堵，有些路段公交车辆经过很少，无法满足出行需求。
因此，如何确定合理设置公交线路，优化公交网络线路布局，满足居民的日常出行需求，成为城市公交线路优化的重要研究内容。
3、线路运营管理不规范城市公交线路的运营管理面临的问题包括：不同时间段运营车辆数量供需不平衡的问题、班次安排不科学导致行车拥堵的问题等。
因此，加强公交线路运营管理，优化线路的运营模式、完善线路的班次规划、制定线路的调度计划，提高线路运营效率，为居民提供高品质、高效率的公共交通服务，对城市公交线路网络优化具有重要的实践意义。
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兰州交通大学开放性实验
基于ArcGIS的地理分析
实
验
报
告
实验名称：网络分析-以某市公交选线为例
学生姓名：张鑫港
学生学号：201408301
指导老师：朱睿
时间：2016年5月25日
1. 实验背景
现在的交通环境状况明显已经对人类生命安全、财产以及生存环境构成了威胁，现阶段的交通问题已经成为了各国城市面临的极其严重的病症之一，成为城市可持续发展的主要障碍之一。
修建道路是解决城市交通拥挤等问题的传统办法，但是无论哪个国家的城市，空间都越来越小，没有更多的土地资源可提供修建道路。
依托快速公交系统，全市重要的政治、经济、文化、体育、生活等功能片区被紧密联系起来。
同时，在线网周围，老城区地块被置换出来，成为厦门发展现代服务业的集聚区，新开发片区、重点建设区域的发展被带动，城市产业结构不断得到优化调整。
2. 实验目的
通过练习，熟悉ArcGIS网络分析的主要研究方法，掌握如何根据实际采样数据特点，结合ArcGIS提供的Network Analyst工具集，制作符合要求的线路选择方案。
3. 实验要求
（1）准备道路网络；
（2）创建公交站点辐射区；
（3）创建公交路线；
（4）制作并输出专题地图；
4. 实验操作步骤
步骤一添加网络文件，打开网络分析工具
1）添加名为Street的栅格数据，并查看属性表中的Feet数据
2）生成时间数据
右键点击【streets】，打开属性表，选择【表选项】中的添加字段，添加名为【Minutes】的字段，设置为【浮点型】，【精度】和【比例】选择8与4。
右键点击【Minutes】字段，选择【字段计算器】，输入如下的公式：
[Feet]/5280/[SPEED_MPH]*60
如上图所示，此步骤已经将时间数据添加至属性表中。
3）创建网络数据
启动【Arccatalog】中【自定义】中的【扩展模块】，在目录树中右键点击【streets】，选择【新建网络数据集】。
用【英尺】和【分钟】来指定成本，如下图所示。
启动右下角的【赋值器】，可以看到Feet属性已经被添加作为衡量网络距离的单位，如下图所示。
(如果没有在streets形文件的属性表中建立明确的命名变量，软件无法自动提取英尺和分钟。
)
如下图所示，在【Arccatalog】的目录书中已经建立了两个网络数据集的文件。
其中【streets——ND.nd】与原始的街道数据形状类似，但与streets.shp其用法与性质不同；【streets_ND_Junctions.shp】文件包含了研究范围内所有的街道和交叉节点。
步骤二创建公交站点辐射区
1）添加网络文件，打开网络分析工具
运在【Arcmap】中添加新创建的【streets_ND.nd】数据集以及两个形文件【community.shp】和【parks.shp】。
社区内有学校，市政厅，艺术中心等设施，以及公园，设计公交线路中的停靠点就是这些标志性地物，在弹出的对话框中将【streets_ND.nd】相关的文件也添加进来。
添加结果如下图所示。
2）设置设施点
在【Network Analyst】工具条中点击【Network Analyst】下拉菜单，选择【新建服务区】。
Network Analyst窗口中出现六个新的词条（设施点、面、线、点障碍、线障碍、面障碍），在内容列表中也可以看到一个名为服务区的新图层，如下图所示。
在【Network Analyst】窗口中右键点击【设施点（0）】，选择【加载位置】。
在【加载自】下拉栏中，选择【community】，如下图所示。
可以看到出现了一些面状符号，也可以展开设施点，查看每个的名称与属性。
3）添加设施点
点选【设施点】后，点击【NetworkAanlyst】工具条中的【创建网络位置工具】按钮，光标中出现小黑旗，则可以插入新的设施点。
此步骤中设施点的数量因人而异，此实验中得到的设施点数量为17个，如下图所示。
4）设置辐射区的范围
点击【NetworkAanlyst】窗口服务区下拉栏右边的【服务区属性】按钮，点击【分析设置】标签。
在【阻抗】下拉栏中选择【Feet（英尺）】，在默认中断文字框中输入【1320 2640】.为生成距离环，两数字之间要有空格。
点击【面生成】标签。
在【面类型】下方选择【详细】，其余接受默认值。
如下两图所示。
5）首次求解，生成公交站点辐射区
点击【Network Analyst】工具条中的求解，会出现一些多边形，这些多边形便是每个设施所对应的各自的辐射点，下面两图显示了所有辐射点的分布情况与一个辐射点的放大观察的形态。
6）设置点障碍
在【Network Analyst】窗口中点击【点障碍(0)】，再次点击【Network Analyst】工具条中的【创建网络位置】，将障碍设置在行人无法穿越的高速公路上，如下图所示。
7）二次求解，更新设施辐射区
再次求解依然点击【求解】按钮，可以看出再次求解的结果，已经避开了我们所设置的障碍点，如下图所示。
步骤三创建公交路线
1）设置公交停靠站
选择【新建路径】，在【标准】工具条中【清除所选要素】，在【Network Analyst】窗口中右键点击【停靠点(0)】，选择【加载位置】，具体的选项如下图所示。
2）设置最优路径原则
检查路线设置情况，在【Network Analyst】窗口中点击【路径属性】按钮。
点击【分
析设置】标签，【阻抗】选择【Minutes】。
这意味着会以出行时间最短为原则生成路线。
点击【累积】标签，勾选【Feet】和【Minutes】检验栏，如下两图所示。
3）首次求解，生成公交线路
点击【求解】按钮，新的公交路线出现。
在【路径1】词条右边点击加号，右键选择【属性】可以查看到达线路所需的总时间和总线路长度，本实验中的公交路线和属性结果如下两图所示。
4）二次求解，更新公交线路
可以考虑优化局部公交站点的顺序。
点击【路径属性】，在【分析设置】标签上，勾选
【重新排序停靠点以查找最佳路径】，点击【确定】，随后点击【求解】，即可得到站点顺序优化过的公交线路，如下两图所示。
5）检查公交线路行驶时间和距离
在【Network Analyst】窗口右键点击【属性】，检查更新后的时间和距离属性。
6）设置点障碍
在【Network Analyst】窗口中点击【点障碍（0）】，然后点击【Network Analyst】工具条中的【创建网络位置工具】，创建点障碍如下图所示。
7）三次求解，更新公交路线
再次点击求解，得如下图所示公交路线。
8）将公交线路设置为循环线路
如果规定此公交路线开始并结束于【Town Hall】，在【停靠点】上点击【Town Hall】至开头，右键选择【复制】，将其托至列尾。
选择求解，则得如下图所示循环路线。
步骤四输出专题地图。