公交信息系统主要服务于公交出行者。对于市内对公交线路不太熟悉的居民以及外地旅客来说，他们在以公交方式出行时，在选择公交线路和乘车方案方面存在着很大的盲目性，该公交信息系统除了可以为出行者提供城市建筑物基本信息、公交线网基本信息、线路运行信息外，还可以将经过计算机分析的最佳出行线路及换乘方案推荐给出行者，通过对乘客选择线路进行合理的引导，减少乘客的出行延误，从而提高整个公交线网的运行效率。
本公交信息系统主要实现以下功能：
1、查询功能：
查询功能是本系统的主要功能之一，用户可通过选择方式或交互方式，进行公交线路和站点、道路、企事业单位等的查询，以及公交线路选择和换乘方案的咨询。
1) 城市基本建筑物信息的查询
该功能根据用户输入的查询条件，显示用户想要知道的信息。用户可以选择不同的查询方式：按门牌、关键字、坐标等。
2) 公交线路的查询:
该功能根据用户选择的车次，显示公交信息，车的走向，起始站点，终止点站，经过站点，首班车时间，末班车时间。
3) 车站信息查询:
该功能根据乘客选择的车站，显示该站的基本信息以及经过该站的车的信息。
4) 公交出行路径生成功能:
这是公交信息查询系统的核心部分。该公交信息系统根据用户输入的任意起始站点，查找搜索出最优的公交出行路径，并以文字的方式反馈给乘客。选出的路径是依据两个目标生成的，第一，换乘车次最少，第二，路径最短。根据用户选择的查询方式的不同，就可以生成不同的出行方案。
2、分析决策功能：
分析决策功能是本系统的关键所在，也是该系统的最大特点。根据用户指定的出行起始站点和终止站点，系统经过分析计算，可以找出连接起始站点和终止站点的公交线路，并在需要换乘的情况下，将最优的换乘方案推荐给用户，或者将连接起始站点和终止站点路径最短的乘车方案推荐给用户。
公交信息系统功能模块图如图2.1所示。
公交信息系统 系统功能 数据管理 图形操作模块 信息查询模块 分析决策模块 格式转换 数据组织 属性数据 图形数据 文件转换 坐标转换 专题图层 背景图层 拓扑关系组织 图2.1 公交信息系统功能模块图
该公交信息系统的整个分析决策过程如下：
1、用户通过输入起始站点名和终止站点名的方式，向系统输入出行的起点和终点。
2、 系统收到输入信息后，在系统的数据库中寻找与出行起点和终点相应的属性数据，并将其输入至分析模块中。
3、根据不同的数学模型在公交线网上搜寻最优出行方案，并将该结果输出，显示公交线路信息，站点信息等。
系统分析过程如图2.2所示。
用户 输入起始站点名和终止站点名 数据库 分析决策 输出结果 换乘最少 路径最短 图2.2 公交信息系统分析决策过程
用户进入系统之后，可以进行的操作有对地图的操作和查询操作。对地图操作为对地图的放大、缩小、拖动等。查询操作为，用户首先根据所要查询的内容选择查询方式，可以有基本信息查询和公交查询。基本信息下查询又分为按门牌、按关键字、按坐标三种查询方式。公交查询下查询又分为按路径最短、按换乘最少和基本公交信息查询。系统根据用户选择的查询方式，输入的查询条件，执行不同的程序，从而得到用户想要了解的信息，并最后以简便易懂的方式反馈给用户。
公交信息系统的执行过程如图2.3所示。
用 户 地图操作 查询操作 放大 缩小 拖动 基本查询 公交查询 门牌 关键字 坐标 公交线路 路径最短 换乘最少 地图区显示结果 输出查询结果 图2.3 公交信息系统执行过程
1、 连通性：公交网络中的节点连接着与该节点连通的多条弧段。
2、 节点的不完全重叠性：尽管不同的公交线路在部分停靠站点上有重叠，但是各自的站点不可能是完全重叠的。
在实际的乘车中必然存在需要换乘不同线路的公交车才能到达目的地的情况，这就要求在公交网络中，不仅节点是连通的，不同的公交线路在节点上也要是连通的。这是公交网络分析的重点。
1、 公交网络中节点的抽象
节点抽象把公交网络中不位于同一条公交线路上的公交站点合理的抽象成地图上的相关节点，模拟不同公交线路之间的换车情况。节点抽象是公交网络抽象的关键。
实际公交网络的抽象，涉及到很多站点归并问题。路径搜索时不同的公交线路在节点处的连通对应于实际乘车中在公交站点的换车。这就可以将位置相近且存在换车的多个公交站点归并成图的一个节点，这是生成公交拓扑图的关键。
（1）、实际网络中，同一公交线路两个方向上的同名站点的空间位置是不重合的，我们把它们归并为同一点，并抽象成网络图上的一个节点。如图2.4所示。
图2.4 公交网络同一线路上节点的抽象
（2）、不同交通线路的站点空间分布情况较复杂，现以两条不同交通线路为例来说明。根据站点调查和乘车经验，将公交站点分为图2.5所示的几种情况。其中，站点重合的情况最简单，多个重合站点可抽象为图上的一个节点。
图2.5 公交网络不同线路上节点的抽象
2、 公交网络的抽象
在本系统中，将公交网络看成是带权有向不完全稀疏图。其形式化定义为：
RoadWork=(N,R),
N={x|x∈Nodeset},
R={NR},
NR={<x,y>|L(x,y)∩(x,y)∈N}，
其中N 是道路的节点集，NR 表示了公交网络上两个节点的拓扑关系集合，无序对<x,y>表示了节点 x 和 y 之间的一条边，谓词L(x，y)表示了节点 x 到 y 的通路，节点和节点之间连接的权可以用节点之间的几何长度或者长度和其他因素的加权和来表示。由于存在转向限制和道路行驶方向的限制，所以它是有向图。在本系统中，地图的覆盖区域是有限的，区域内的节点和节点之间的联系也是有限的，因此这种图是有限的，也是强连接的。对于电子地图上的一对节点（P,Q），总存在P到Q路径，反之亦然。
节点 路径穿越 图2.6 公交网络的拓扑和几何元素
图2.6显示了公交网络的基本拓扑和几何元素。图中节点反映了公交线路与公交线路的交点，即公交站点。公交线路的穿越反映了公交线路之间的邻接关系。节点可以用二文坐标表示。节点和节点的联系可以用连接两点的弧段（两点间的公交线路）表示。两条相邻的弧段构成—个公交线路的穿越，它反映了公交网络的邻接拓扑关系。
从图中可以看出，公交线路由站点和弧段组成，需要特别指出的是，这里的弧段不是总隶属于一条公交线路，它起始和终止于公交站点。
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