公交客流时空分析及三维可视化表达研究

作     者：李明志 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨慧

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：公交客流 时空分析 时空可视化 WebGIS,WebGIS 3D Threejs 公交OD 

摘      要：在智慧城市建设的背景下,城市公交系统作为城市重要的交通网络之一,其面临公交线网密度不断增大、客流动态变化不断增强、乘客出行需求不断多样化等诸多挑战。基于公交刷卡数据提取公交客流信息是公交线网规划、公交系统评价、公交运营计划和日常调度的重要参考。因此,根据公交运营单位采集的乘客刷卡数据分析公交客流的时空变化特征,挖掘乘客出行模式,并随之调整公交运营配置,进而对提升公交运营单位的运营效率和服务质量具有重要意义。另外,数据可视化是发掘时空信息潜在知识的重要环节,时空数据维度的不断增长,迫切需要对数据表达的场景空间、时间维度进行提升。本文旨在,以苏州工业园区为例,首先,基于公交刷卡数据及其衍生数据,通过数理统计、数据融合等方法提取公交客流信息、客流OD分布,并分别从时间和空间两个维度对园区公交客流的时空变化特征进行分析。然后,基于城市基础地理数据(路网、湖泊水系、建筑等)和三维可视化技术构建Web三维可视化场景,为公交客流专题数据的时空可视化表达提供场景支撑。最后,在Web三维场景中对公交客流时空信息进行可视化呈现,实现信息知识的跨平台共享。本文主要研究内容如下:(1)分对析相关数据组织结构,数据进行预处理,其中包括公交线路站点数据的更新,城市基础数据简化处理。同时,采用PostGIS对相关数据进行存储。(2)对地理信息三维可视化表达的相关技术做了详细介绍。在深入理解WebGL图形API的基础上,选择底层基于WebGL技术的Web3D框架—Threejs来构建三维可视化场景。(3)基于乘客公交出行的时间特征,对乘客IC卡类型进行推断;基于公交刷卡、公交站点、公交线路等数据,在提出使用四个推断假设的基础上,构建乘客下车站点推断求解模型,实现乘客下车站点的推断。(4)基于基础数理统计方法,实现不同类型群体刷卡客流提取、线路分时客流提取、站点分时客流提取,分别从时空和空间两个维度对园区公交客流的时空变化特征进行分析。(5)基于城市基础地理数据构建三维可视化场景。从地理空间数据的组织编码、数据传输解码、三维空间坐标系统定义、三维场景构建流程和空间数据绘制等多个方面介绍了三维场景构建的过程。最后实现了三维可视化场景的构建,为接下来数据三维可视化表达提供场景支撑。(6)结合WebGIS相关技术,使用Angular7开发框架,Threejs、***等相关技术,开发实现了基于B/S端的“公交客流时空分析及三维可视化平台。