本發(fā)明涉及公共交通數(shù)據(jù)分析和可視化方法，尤其是一種可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，屬于交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
公交客運(yùn)是一個城市不可或缺的重要的一部分，隨著城市的不斷發(fā)展，流動人口的不斷增加，公交客運(yùn)為大眾服務(wù)，集約化的作用越來越明顯。公交作為一個城市的窗口，承擔(dān)的任務(wù)越來越重，公交客運(yùn)系統(tǒng)的完善迫在眉睫。尤其對于大城市來說，公交線路、公交站點(diǎn)以及公交排班的規(guī)劃必須是合理有效的。
然而，由于公交客運(yùn)系統(tǒng)沒有形成精準(zhǔn)化、可視化的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，導(dǎo)致現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。例如，公交到站時間不準(zhǔn)確、高峰期大量公交車車內(nèi)人數(shù)過多、公交線路設(shè)置重復(fù)、公交站點(diǎn)設(shè)置不合理等問題經(jīng)常出現(xiàn)。然而當(dāng)出現(xiàn)這些問題時，目前的公交客運(yùn)系統(tǒng)無法及時的發(fā)現(xiàn)問題和反饋問題，這樣會錯過解決交通問題的最佳時間和方式，容易導(dǎo)致客運(yùn)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行甚至?xí)?dǎo)致整個城市出現(xiàn)交通癱瘓。
傳統(tǒng)的獲取公交出行數(shù)據(jù)的方法通常依賴于實(shí)地考察，然而在今天的大數(shù)據(jù)時代，城市交通大數(shù)據(jù)智能應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，但是由于公交數(shù)據(jù)種類繁多，動態(tài)多變，形式多樣，目前的公交分析系統(tǒng)并不能解決公交車車輛擁堵、線路調(diào)整和站點(diǎn)設(shè)置不合理等問題。同時，一個城市公交站點(diǎn)數(shù)以百計或千計，一個有效的公交可視化分析系統(tǒng)也是一個不容忽視的問題，但是當(dāng)前的不完善的可視化系統(tǒng)并不能滿足需求。
針對現(xiàn)有的公交數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確以及可視化效果不佳所帶來的種種弊端，本發(fā)明提出了一種可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。利用大數(shù)據(jù)分析和可視化技術(shù)，向用戶以可視化方式動態(tài)展示公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣和公交線路路段流量，當(dāng)出現(xiàn)站點(diǎn)人數(shù)過多、車輛偏離軌跡或車內(nèi)人數(shù)超過一定閾值時發(fā)出告警，相關(guān)人員可以迅速處理異常情況。本發(fā)明還對公交線路規(guī)劃以及公交站點(diǎn)選址提供數(shù)據(jù)支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所采用的公交大數(shù)據(jù)主要包括車輛GPS數(shù)據(jù)、IC卡刷卡數(shù)據(jù)以及公交線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析和可視化的結(jié)果包括公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣和公交線路路段流量。主要包括以下幾個步驟：1）公交大數(shù)據(jù)的提取，其包含車輛GPS數(shù)據(jù)、IC卡刷卡數(shù)據(jù)以及公交線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)；2）公交車運(yùn)動軌跡的確定，利用公交線路、公交站點(diǎn)和GPS數(shù)據(jù)，描繪公交車的運(yùn)動狀態(tài)；3）公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，包括公交車上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)、客流OD矩陣和公交線路路段流量；4）公交系統(tǒng)可視化，通過可視化界面展現(xiàn)公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣和公交線路路段流量。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
步驟1，公交大數(shù)據(jù)的提取
本發(fā)明所采用的公交大數(shù)據(jù)主要包括車輛GPS數(shù)據(jù)、IC卡刷卡數(shù)據(jù)以及公交線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)平臺的流處理能力，實(shí)現(xiàn)車載GPS設(shè)備、刷卡設(shè)備等多個車載終端采集到了實(shí)時數(shù)據(jù)的匯集。
步驟2，公交車運(yùn)動軌跡的確定
將公交實(shí)時GPS數(shù)據(jù)與路網(wǎng)匹配，并且結(jié)合公交線路、公交站點(diǎn)數(shù)據(jù)，確定公交實(shí)時運(yùn)動所在線路和經(jīng)過每個站點(diǎn)時間。
步驟3，公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析
本發(fā)明所要分析的數(shù)據(jù)有站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)、客流OD矩陣和公交線路路段流量，具體做法如下：
步驟3.1，對步驟2獲取的公交車運(yùn)行線路和過站信息，結(jié)合IC卡刷卡時間，利用聚類分析法獲取每個站點(diǎn)的刷卡上車人數(shù)；
步驟3.2，根據(jù)站點(diǎn)上車人數(shù)、站點(diǎn)周邊500米范圍內(nèi)土地性質(zhì)、乘客平均出行距離、站點(diǎn)換乘線路數(shù)量確定站點(diǎn)下車概率矩陣，利用站點(diǎn)上車人數(shù)和站點(diǎn)下車概率矩陣，確定站點(diǎn)下車人數(shù)；
步驟3.3，當(dāng)前位置車內(nèi)人數(shù)為當(dāng)前位置之前所有站點(diǎn)的上車人數(shù)減去當(dāng)前位置之前所有站點(diǎn)的下車人數(shù)；
步驟3.4，利用每個站點(diǎn)的下車概率矩陣：得到每兩個站點(diǎn)間的客流交換情況，經(jīng)過疊加，獲取站點(diǎn)間客流OD矩陣；
步驟3.5，統(tǒng)計每條線路路段指定時間內(nèi)所有經(jīng)過的公交車車內(nèi)人數(shù)之和，獲取公交線路路段流量。
步驟4：公交系統(tǒng)可視化
本發(fā)明通過可視化界面展現(xiàn)公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣、公交線路路段流量，具體做法如下：
步驟4.1，使用步驟2獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS地圖，展示公交車實(shí)時位置和過站信息，當(dāng)公交車位置偏離既定的公交線路時，系統(tǒng)發(fā)出告警；
步驟4.2，使用步驟3.1和3.2獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合步驟4.1的展示的車站信息，展示每個站點(diǎn)的上下車人數(shù)狀況；
步驟4.3，使用步驟3.3獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合步驟4.1的展示的公交車位置信息，展示每輛公交車每一時刻的車內(nèi)人數(shù)，當(dāng)公交車車內(nèi)人數(shù)超過一定閾值時，系統(tǒng)發(fā)出告警；
步驟4.4，使用步驟3.4獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS，展示每兩個公交站之間的客流交換情況；
步驟4.5，使用步驟3.5獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS，展示每條路段的公交客運(yùn)流量。
本發(fā)明的有益效果是：該可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，整合公共交通系統(tǒng)多種數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析和可視化技術(shù)，向用戶動態(tài)展示公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)、客流OD矩陣和公交線路路段流量，當(dāng)出現(xiàn)站點(diǎn)人數(shù)過多、車輛偏離軌跡或車內(nèi)人數(shù)超過一定閾值時發(fā)出告警，相關(guān)人員可以迅速處理異常情況。該可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)還可以在公交車偏離既定的公交線路或者公交車車內(nèi)人數(shù)超過一定閾值時系統(tǒng)發(fā)出告警。
附圖說明
圖1 為本發(fā)明可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)總流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種可視化的公交大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所采用的公交大數(shù)據(jù)主要包括車輛GPS數(shù)據(jù)、IC卡刷卡數(shù)據(jù)以及公交線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析和可視化的結(jié)果包括公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣和公交線路路段流量。主要包括以下幾個步驟：1）公交大數(shù)據(jù)的提取，其包含車輛GPS數(shù)據(jù)、IC卡刷卡數(shù)據(jù)以及公交線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)；2）公交車運(yùn)動軌跡的確定，利用公交線路、公交站點(diǎn)和GPS數(shù)據(jù)，描繪公交車的運(yùn)動狀態(tài)；3）公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，包括公交車上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)、客流OD矩陣和公交線路路段流量；4）公交系統(tǒng)可視化，通過可視化界面展現(xiàn)公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣和公交線路路段流量。
以成都市1路公交上行線為例，全程票價2.0元，實(shí)行一站式上車刷卡收費(fèi)。
步驟1，公交大數(shù)據(jù)的提取
獲取成都市1路公交上行線的線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)以及某天早高峰時段（7:00-10:00）的所有公交車的GPS數(shù)據(jù)、IC卡刷卡數(shù)據(jù)，其中包含39輛車的GPS數(shù)據(jù)以及2955條刷卡記錄。
步驟2，公交車運(yùn)動軌跡的確定
將公交實(shí)時GPS數(shù)據(jù)與路網(wǎng)匹配，并且結(jié)合公交線路、公交站點(diǎn)數(shù)據(jù)，確定公交實(shí)時運(yùn)動所在線路和經(jīng)過每個站點(diǎn)時間。
步驟3，公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析
本發(fā)明所要分析的數(shù)據(jù)有站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)、客流OD矩和公交線路路段流量，具體做法如下：
步驟3.1，對步驟2獲取的公交車運(yùn)行線路和過站信息，結(jié)合IC卡刷卡時間，利用聚類分析法獲取每個站點(diǎn)的刷卡上車人數(shù)，如表1所示；
表1
步驟3.2，根據(jù)站點(diǎn)上車人數(shù)、站點(diǎn)周邊500米范圍內(nèi)土地性質(zhì)、乘客平均出行距離、站點(diǎn)換乘線路數(shù)量確定站點(diǎn)下車概率矩陣，利用站點(diǎn)上車人數(shù)和站點(diǎn)下車概率矩陣，確定站點(diǎn)下車人數(shù)，如表2所示；
表2
步驟3.3，當(dāng)前位置車內(nèi)人數(shù)為當(dāng)前位置之前所有站點(diǎn)的上車人數(shù)減去當(dāng)前位置之前所有站點(diǎn)的下車人數(shù)；
步驟3.4，利用每個站點(diǎn)的下車概率矩陣：得到每兩個站點(diǎn)間的客流交換情況，經(jīng)過疊加，獲取站點(diǎn)間客流OD矩陣，如表3所示；
表3
步驟3.5，統(tǒng)計每條線路路段指定時間內(nèi)所有經(jīng)過的公交車車內(nèi)人數(shù)之和，獲取公交線路路段流量。
步驟4：公交系統(tǒng)可視化
本發(fā)明通過可視化界面展現(xiàn)公交車實(shí)時位置、站點(diǎn)上下車人數(shù)、車內(nèi)人數(shù)狀況、客流OD矩陣和公交線路路段流量，具體做法如下：
步驟4.1，使用步驟2獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS地圖，展示公交車實(shí)時位置和過站信息，當(dāng)公交車位置偏離既定的公交線路時，系統(tǒng)發(fā)出告警；
步驟4.2，使用步驟3.1和3.2獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合步驟4.1的展示的車站信息，展示每個站點(diǎn)的上下車人數(shù)狀況；
步驟4.3，使用步驟3.3獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合步驟4.1的展示的公交車位置信息，展示每輛公交車每一時刻的車內(nèi)人數(shù)，當(dāng)公交車車內(nèi)人數(shù)超過一定閾值時，系統(tǒng)發(fā)出告警；
步驟4.4，使用步驟3.4獲取的數(shù)據(jù)，展示每兩個公交站之間的客流交換情況；
步驟4.5，使用步驟3.5獲取的數(shù)據(jù)，展示每條路段的公交客運(yùn)流量。