公交地理信息系统：面向对象的多层次数据模型

公共交通是GIS在交通规划中的一个重要应用方面。发达国家广泛应用GIS技术于公共交通的规划与管理之中。1991年，Antonisse指出，地理编码、叠置、缓冲和线路数据结构是公共交通的几个主要特征。Choi and Kim（1994）利用GIS数据库来开发公共交通网络。Choi and Jang（1997）曾发表了关于基于需求模型的公共交通网络的论文。

洛杉矶都市交通委员会研究建立了企业级的公交GIS系统，服务于交通规划、运营计划、运营管理，以及效益评价。Peng（1998）较为系统地研究了如何建立适合公交企业的GIS。以Peng提出的企业级公交GIS为基础，可以构建服务于公交规划和管理的应用系统。1996年，美国联邦公共交通管理局还专门发布了《适用于公共交通的地理信息系统国家规范》，通过规范公交GIS数据，以推动GIS技术在公共交通中的应用（罗智丰，2007）。

早期由于计算机技术的限制，公交信息系统的功能很不完善，只能完成诸如属性查询、图形显示等简单的功能。近年来，随着GIS技术的发展及人们对公交系统的重视，先进公交系统（Advanced Public Transportation System，APTS）逐渐成为当前公交信息系统的代表。所谓先进公交系统，是在对公交系统优化的基础上，运用系统工程理论，将交通流诱导技术、GPS定位技术、GIS及地图匹配技术、公交运营优化与评价技术、计算机网络技术、数据库技术、通信技术、电子技术、智能卡技术等先进技术科学集成，形成集智能化调度、公交电子收费、信息服务、网络通信于一体的先进的公共交通管理系统。

先进公交系统可以具体描述为：采用全球卫星定位系统（GPS）进行数据采集，结合公交出行调查，以地理信息系统（GIS）为操作平台，在对公交线网布局、线路公交方式配置、站点布置、发车间隔确定、票价的制定等进行优化和设计的基础上，提高公交车辆的调度和指挥的智能性，保证车辆的准点运行，并使出行者能够通过电子站牌了解车辆的到达时刻，从而节约乘客的出行时间。

同时，公交出行者可以通过媒体。例如，可变信息牌、信息台、电话、互联网等，方便地获得公交相关信息（出行线路、换乘点、所需时间、票价、车型等），吸引更多出行者采用公交出行方式。最后，还可以对公交系统的社会效益、经济效益和服务水平进行综合评价。

先进公交系统技术有着很强的国界特征，不同国家对先进公交系统技术所实现功能的要求也不同。例如，美国将先进公交系统称为“公共交通运营系统”，该系统用以提高公共交通的可靠性、安全性及其生产效率，使公共交通对潜在的用户更具有吸引力。主要实现交通标志占先权（高乘载率车辆专用车道的设置）、车辆定位和跟踪、语音和数据传输等功能。该系统将公共交通管理部门同驾驶员直接联结起来，进行实时调度和行驶路线的调整，帮助运输部门增加客运率，降低运营成本，提高运输效益。

日本则将先进公交系统称为“公共交通援助系统”，即通过提供公共交通运行状况等措施来提高公共交通的运营效率。其主要服务对象为公共交通使用者、运输企业。(www.xing528.com)

综上所述，不同国家对公共交通系统研究的侧重点有着明显的区别。美国对公共交通系统的研究主要是针对乘客，如何让乘客满意是他们追求的首要目标，而日本追求的是整个系统的自动化程度，高效率是他们的目标（李书，2003）。

截至“十二五”末，我国城市公共汽电车运营车辆超过63万标台，比2010年增长38%，每万人拥有公交车12.99标台（2014年），距离发达国家每800人拥有一辆公交车的水平还有一定差距，全国多数城市公交机动化出行分担率不足40%，与国外同类城市相比差距较大。城市公交供给模式单一、服务质量不高、吸引力不强，“等车时间长、行车速度慢、乘车环境差、换乘不方便”等问题，仍然较为突出。公交基础设施不足，城市公交枢纽场站、公交专用道等设施建设滞后，制约了城市公交运营调度效率和服务质量提升。

近几年，由于科学技术的进步和政府对公交投入力度的加大，我国智能公共交通系统已初现端倪。

比如，杭州、上海、北京、大连等几座大城市已在部分公交线路上建成了公交车辆跟踪调度系统，并安装了电子站牌，车载GPS定位设备，实现了对车辆的实时跟踪和定位、公交车与调度室的双向通信，以及电子站牌上实时显示下班车位置信息等功能。由于上述功能，使得调度过程有据可依，并实现了计算机辅助管理，节约了劳动力，减轻了劳动负担。同时，提高了车辆运行正点率和服务水平，吸引了大量客流。

虽然目前的公交系统改造，使中国迈入了公交智能化时代，但是，由于缺乏对许多基础理论的深入研究，一般没有将动态交通状态信息纳入系统范围，而且，某些系统的开发和研制又缺乏交通领域专家的直接参与，使目前的系统具有许多缺陷：未能以公交线网优化为基础，致使调度效果欠佳。大多数系统线路与线路间缺乏联系，未能实现网络上的整体协调调度。缺少信息服务系统，使系统智能化程度大大降低。由于站点间运行时间单纯由距离比车辆运行速度求得，缺少先进的算法做保证，致使在电子站牌上显示的下班车到达时间不准确。

我国各级政府都非常重视公交事业的发展，对公交企业给予一定的财政补贴，鼓励运用先进的科技手段改造传统的公交运营模式。通过优先发展公共交通来解决大、中城市目前普遍存在的交通拥堵、交通事故频繁和环境污染等问题已成为一种共识，它是实现城市可持续发展的一条必由之路。