[发明专利]利用出租车GPS数据进行城市公交系统的优化识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市出租车运营数据挖掘与应用领域，具体涉及一种利用出租车GPS数据进行城市公交系统的优化识别方法。

背景技术

出租车是城市里自由流动的交通载体，没有固定的运行线路和上下客站点，在城市中自由穿行寻找客源，并直达目的地，在城市公共交通中具有最高的便捷性。但是出租车的消费价格也明显高于公交、地铁等规律运行的公共交通工具。对于大多数城市居民而言，当廉价的固定线路公交无法满足通达便捷性需求的时候，出租车就成为一种替代选择。因此，出租车是固定线路公交系统的必要补充，承担着固定线路公交系统运能之外的居民出行运载任务。

随着现代GPS定位和无线数据传输等技术的发展与普及，正规运营出租车上都安装有GPS定位和数据无线上传设备，将车辆定位和运营状态数据实时上传至各自出租车运营公司的中心服务器上，用于车辆的安全监控和预约调度。所以，出租车运营公司会积累管辖出租车的全部GPS轨迹数据和对应的运营状态数据。而其中也正蕴含着城市居民最真实的出行需求，通过与固定线路公交网络的设站与换乘方案的对比，公交系统规划设计人员能够准确发现已建成公交网络与城市居民出行现时性需求之间的矛盾，即：相对于居民乘车需求而言，现行公交系统设站与换乘方案无法满足的地方。

目前针对固定线路公共交通系统评价方法主要分为两类：(1)针对公交系统总体规划方案的评价，利用数学模型计算公交线路(网络)的覆盖率指标、可达性指标、换乘率指标等，评价过程是单向的；(2)针对公交运营服务质量的评价，采用问卷调查和统计分析公交IC卡打卡记录等方式，评价公交运营过程中的发车频率、准点率、行车速度、无座率等指标。这两类指标性的评价方法都是对已建成公交系统综合服务效能的总体性正面评估，都未深入考察城市当前空间布局环境下的居民出行需求，特别是不能体现无法搭乘公共交通的居民的需求，不能反映公交运营系统规划与居民需求的差距，不能为公交系统优化指出明确存在乘车需求的位置和需要加强通达便捷性的公交站点区间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用出租车GPS数据进行城市公交系统的优化识别方法：获取每辆出租车的多个搭乘出租车的刚性需求地点、非刚性需求地点，针对多个刚性需求地点实施空间聚类分析，获取显著聚类区域，并将显著聚类区域视为需要新增公交站点的区域，对照现行公交系统选择新增站点位置；针对多个非刚性需求地点识别非必需的出租车业务，统计各公交站点间的非必需出租车业务数量，构建公交站点间的出租车业务量源-目标矩阵，识别出真正需要优化换乘便捷性的公交站点区间。本发明利用地理信息系统的分析手段，从城市出租车GPS及运营状态的海量数据中挖掘出租车上客、下客的热点区域及热点区间，通过对照公交系统的线路规划和站点分布，识别当前城市空间布局下，公交系统相对于居民需求的设计缺陷，为城市公共交通系统的优化和后续建设提供决策依据。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种利用出租车GPS数据进行城市公交系统的优化识别方法，其特点是，该优化识别方法包含：

S1，将调度中心每天获取的城市所有出租车GPS报文数据进行分组、排序及合并处理形成每辆出租车的GPS报文数据时序队列；

S2，从每辆出租车的GPS报文数据时序队列中分割出该辆出租车的每一单承运业务；

S3，提取每一单承运业务的上客地点GPS坐标及下客地点GPS坐标；计算对应所述上客地点GPS坐标周边最近的公交站点距离该上客地点的第一最短路径距离，及计算对应所述下客地点GPS坐标周边最近的公交站点距离该下客地点的第二最短路径距离；

S4，设定距离阈值，根据所述步骤S3获取的所述第一最短路径距离、所述第二最短路径距离，判断所述上客地点、所述下客地点是否为需要搭乘出租车的刚性需求地点；当判断所述上客地点和/或为所述下客地点需要搭乘出租车的刚性需求地点时，执行步骤S5；当判断所述上客地点和为所述下客地点均为搭乘出租车的非必要刚性需求地点时，跳转至步骤S7；

S5，获取每辆出租车的所有刚性需求地点，在经纬度坐标系或平面坐标系所定义的二维空间中实施空间聚类分析；

S6，根据空间聚类结果，结合附近的路网、公交线路和站点设置选择合理的增设站点位置；结束；

S7，针对该城市现行公交系统中的所有公交站点，建立站点间出租车业务量的源-目标矩阵；

S8，找出上述源-目标矩阵中的极大值元素，通过评估极大值元素对应站点间的公交便捷性，识别出真正需要优化换乘便捷性的公交站点区间。

优选地，所述步骤S1包含：