基于WebGIS技术的道路交通分配算法研究

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合理的交通需求预测是优秀的交通规划方案提出的前提与保障,是解决城市交通问题重要的技术支撑。然而国内除东南大学王炜教授团队研发的TranStar外,交通需求预测方法基本是通过国外研发的软件实现,如TransCAD、Cube、Emme和VISUM等,缺少自主知识产权的需求预测工具。不仅如此,这些软件使用也较为繁琐复杂,内部算法实现原理并不开放。因此结合新技术探索并研发具有良好图形显示效果、友好交互界面、开源特性的交通需求预测程序是必要的,从而提升国内交通软件技术研发能力。
  首先,论文综述需求预测软件研究现状、检索国内外常用交通分配方法以及WebGIS技术在交通分析领域的应用现状,通过检索发现WebGIS以其广泛的用户受众、平台独立性、高效的计算能力、统一更新等优势广泛应用于各行业中。其次,论文对WebGIS相关技术进行研究,比选当今主流WebGIS应用技术,并选定开源的WebGIS开发体系框架。接着论文在拆解道路交通分配过程中,实现了道路交通网络建模及与OD数据连接的方法,提出固定阻抗值法、动态阻抗值法、排除法、原理法4种含质心连杆的最短路径识别方法。并利用积淀的技术与理论相结合,完成基于WebGIS的道路交通分配算法开发,实现数据上传、最短路方法选择、分配方法选择及可视化分析等功能。除此之外,论文也构建了基于JavaScript语言的用户平衡分配算法流程。最后通过案例比较Floyd和Dijkstra计算准确性与运行速度,并且也通过与常用规划软件TransCAD和Cube的分配结果对比,利用交通量空间分布与非参数检验方法验证了WebGIS分配算法的准确性与实用性。
  在论文给定的案例中,基于WebGIS技术的交通分配算法研究结果表明:(1)采用动态阻抗值法的Floyd和Dijkstra算法分配结果相同,且运行速度均值在500ms以下,但Dijkstra算法在全有全无、连续平均及用户平衡分配中比Floyd算法分别提高11%、35%和10%;(2)通过与TransCAD、Cube分配结果对比,在平均分配计算时长上,采用Dijkstra最短路算法的基于WebGIS的交通分配应用程序在全有全无、连续平均和用户平衡分配分别为221.02ms、262.91ms、297.55ms,其中全有全无、用户平衡分配用时分别是TransCAD的3.17倍和2.28倍;在可视化效果分析上均能实现用户自定义、美观的可视化分析效果;在分配结果上,WebGIS三种分配结果与TransCAD结果平均相对误差分别为0%、16%和1%,与Cube平均相对误差分别为0%、46%和0%。
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