1、基于GPS 数据采集的出租汽车交通运行特点研究Research on Characteris tics of Taxi Traffic 胡小文等Based on GPS Data摘要: 对装载GPS的出租汽车采集到的数据进行预处理和地图匹配, 实现了出租汽车路径的跟踪, 确定了出租汽车上下客点的位置, 据此可得到反映出租汽车交通运行特点的相关数据, 为出租汽车交通管理乃至城市交通管理提供了科学依据。以深圳市装载GPS的出租汽车数据为例进行分析, 通过一定的数据处理方法, 利用Vi sual Bas i c和Ar cVi ew的组件MapObj ect 相结合进行编程, 得到了深圳市出租汽车交通
2、运行的特点, 如出租汽车交通出行需求的空间分布、出租汽车出行距离分布、出租汽车出行时长分布等。Abstract : This paper carries out by tracking taxi routeand determining the locations of pick-up and drop-off passengersafter preprocessing the data collected by taxi equippedwith GPS and map-matching. Therefore, relativedata about taxi traffic characte
3、ristics have been attainedwhich can provide scientific basis for taxi traffic managementand urban transportation management. This researchbased on case study in Shenzhen. The characteristics oftaxi traffic are obtainedspatial distribution of taxi tripdemand, distribution of trip distance and distrib
4、ution oftrip time. The whole process is carried out by the programthrough the combination between Visual Basic andMapObject.关键词: 出租汽车; GPS; 地图匹配; Vi sual Bas i c;MapObj ectKeywords: taxi; GPS; map-matching; Visual Basic;MapObject中图分类号: U491 文献标识码: A目前, 我国正在提倡大力发展公共交通, 出租汽车因其便利的特点成为公共交通的重要补充。但出租汽车的管理
5、较为混乱, 对城市交通造成了不良的影响, 特别是出租汽车作为一种便利的交通方式, 在城市道路上随意停靠上下客, 不但影响了道路通行能力, 而且也带来了交通安全隐患。因此, 有必要对出租汽车交通运行特点进行深入研究。1 数据的采集及预处理1.1 数据的采集GPS 定位数据采集主要来自于装载GPS的出租汽车, 它以一定的时间间隔报告车辆的地理位置、运营状态、瞬时速度、方位角以及设备状态情况。数据格式见表1。1.2 数据的预处理数据的预处理主要包括两个方面: 排除设备异常状态下传回的数据, 即表1中设备可用性一栏的数据为0以及错误的数据, 如经纬度超出地图范围的数据; 坐标转换: 对反映车辆位置的经
6、纬度进行转换, 即把经纬度转换成地方平面坐标系下的坐标, 使之与路网坐标系相一致。2 地图匹配2.1 问题的产生地图匹配主要用来纠正数字地图的误差、坐标转换误差胡小文冯均佳( 同济大学交通运输工程学院, 上海200092)HU Xiaowen, and FENG Junjia(School of Transportation Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)收稿日期: 2006-08-25作者简介: 胡小文, 男, 同济大学交通运输工程学院博士研究生, 主要研究方向: 交通运输规划与管理, 交通信息工程。E-mail
7、:城市交通Urban Transport of China 文章编号: 1672- 5328( 2007) 02- 0091- 05 第5 卷第2 期2007 年3 月Vol.5 No.2 Mar. 2007基于GPS 数据采集的出租汽车交通运行特点研究Research on Characteris tics of Taxi Traffic Based on GPS Data91城市交通Urban Transport of China 第5 卷第2 期和GPS 定位误差12。车辆在道路上行驶, 由于这三个方面的误差, 使得车辆可能脱离了路网, 因此, 需要通过地图匹配, 把车辆重新定位到路网上
8、去。2.2 地图匹配算法在深圳市城市交通仿真系统3中, GPS的采样时间间隔长短不一, 从6 s 到近5 min不等。这增加了地图匹配和车辆路径跟踪的难度。最主要的一个问题是:车辆相邻两点位于不同的路段上, 甚至大多数情况下,相邻两点之间有一个或一个以上的路段存在。依据以往的地图匹配算法, 不能够确定中间跨越路段的车辆实际的行驶路径。因此, 中间跨越路段车辆行驶路径的确定就成了关键问题。假定车辆相邻两点间在跨越路段沿最短路径行驶, 这与出租汽车载客一般走最短路的情况是相符的。由此提出一种综合考虑了点到路段的距离、车辆航向角、车辆速度信息、路网拓扑信息、交叉口转向关系、交通管制信息以及相邻两点间
9、最大行驶距离等的地图匹配算法来解决上述问题。另外, 在确定候选路段时利用了固定的半径取代传统的误差椭圆方法, 使得算法更加实用, 增强了可操作性。3 出租汽车上客点与下客点位置的确定根据装载GPS的出租汽车在传回数据中的运营状态指标来判断出租汽车的载客情况, 0表示空车, 1表示重车(载客)。当地图匹配完成后, 车辆的运动轨迹就可以清楚地在地图上显示出来。上客表示相邻两点出租汽车的状况从空车变成重车, 即从0变成1, 下客表示相邻两点出租汽车的状况从重车变成空车, 即从1 变成0。从而可以确定车辆运营状态的转换区间。在找出转换区间之后, 需要确定上下客点的位置。为此, 利用物理学知识求解, 具
10、体过程如下:相邻两点运营状态值为不同值(即0和1), 假定前一个点P1(速度为v1)到停车点(上客或者下客点)之间车辆作匀减速运动, 停车点P(速度为0)到后一个点P2(速度v2)之间车辆作匀加速运动, 加速度分别为a1, a2。根据调查得知, 一般情况下, 上客和下客停车时间为一固定值, 这里假定为k/s , 在计算中取25 s 。显然,相邻两点之间的距离D、时间t、瞬时速度v1和v2为已知的。只要求出从前一个点到停车点的距离D1或者从停车点到后一个点的距离D2, 即可确定上下客点的位置。如图1所示。根据物理学的知识, 得到以下的方程组:D =D1+D2 , (1)t1+t2+k =t , (2)0=v1+a1t1 , (3)v2=a2t2 , (4)D1=v1t1+ 12a 1 t 12 , (5)D2= 12a 2 t 22 , (6)联立求解上述方程组, 可得:D1=v1v2(t- k)- 2D2(v2- v1), (v1v2 )D2=v22D- v1(t- k)2(v2- v1), (v1v2 )当v1=v2时, 则D1=D2= 12D。根据上面的计算结果, 可以得到较为准确的上下表1 数据格式Tab.1 Data format字段
