[发明专利]一种应用手机GPS数据来优化公共自行车站点布局的方法

说明书

本发明公开一种应用手机GPS数据来优化公共自行车站点布局方法，包括以下步骤：(1)通过运营商收集乘客的GPS轨迹数据；(2)将收集来的轨迹数据分成停留和移动，并通过随机森林模型将移动轨迹又分为小汽车、自行车、步行等5种轨迹；(3)提取出所有自行车出行的OD，并应用几何概率模型，建立所有OD轨迹的概率和模型；(4)根据实际情况设置站点数量和概率区域的半径，并应用PP‑PSO迭代出所有概率区域的最优中心点位置；(5)在概率区域内找寻最合适的站点位置。本发明分离出了自行车需求并提取出了自行车出行轨迹，解决了先前方法中交通方式未检测和缺少OD矩阵的弊端，并解决了实际建设条件不确定的不足，极大提高了公共自行车站点设置的最优性。

技术领域

本发明涉及城市公共自行车的站点布局设计方法，尤其是对现有公共自行车站点的优化，属于交通规划领域。

背景技术

作为智慧和可持续城市发展的代表，公共自行车系统是交通、公共卫生、城市规划方面的热点。公共自行车不仅为短距离出行带来了方便，而且也扩大了公共交通站点的影响，尤其是地铁，改善了中长距离的出行结构，节约了道路资源。但是由于自行车站点的设置不合理，大大影响了公共自行车发挥它的应有的作用。过去的注重实效的布局优化中，需求预测是第一个难点，需要根据所处位置(比如商场，医院，地铁站，购物广场，居住小区)来估计潜在的交通需求。但是这种方法有很多缺陷，第一这种方法没有检测到乘客的实际的交通方式(比如，火车，地铁，私家车，公共汽车，自行车，步行等)；第二，这种方法缺少OD矩阵。第二个难点是在特定的区域，建造条件的不确定性。因为不可能收集自行车站点的具体信息，所以自行车站点的建造条件不太确定。

因此，需要一种新的关于公共自行车站点优化的方法来优化现有站点的布局，充分发挥公共自行车的影响。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种收集数据方便，节省大量人力物力的应用GPS数据来优化公共自行车站点布局的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明应用GPS数据来优化公共自行车站点布局的方法，包括如下步骤：

(1)为了更准确地识别自行车用户的起、终点，通过运营商收集一部分具有代表性的市民一段时间的GPS轨迹数据；

(2)将收集来的轨迹数据分成停留轨迹和移动轨迹，并通过随机森林模型将移动轨迹又分为火车、地铁、小汽车、自行车、步行5种轨迹；

(3)提取出所有自行车出行的OD，并应用几何概率模型，建立所有OD轨迹的概率和模型；

(4)根据实际情况设置该区域的预计规划的公共自行车站点数量和每个概率区域的半径，并应用捕食者-食饵粒子群算法迭代出所有概率区域的最优中心点位置；

(5)在每个概率区域内找寻最合适的站点位置。

更进一步的，步骤(2)中的具体步骤为：

21)停留轨迹的提取，停留轨迹对应一系列的连续的点。这些点代表用户在某个地方停留的点，通过设定相邻点之间的时间和距离限制来识别停留段。同时一些噪音点存在于GPS轨迹点中，这些噪音与实际位置有较大的偏差，应予以剔除。应用正态分布来展示这些GPS点。并运用公式和如果则标记为异常点，予以剔除。其中x_i为第i个GPS轨迹点，N为所有GPS轨迹点的数量，σ为正态分布的标准差，μ为正态分布的均值。

22)移动路段的分割，首先提取出移动速度小于100m/min的路段，对应步行的交通方式，剩下的移动路段通过改变的点来分割，在改变点处乘客改变了交通方式。改变点通过两种特点来识别，分别为速度变化率(VCR)和铁路线上的点。速度变化率(VCR)是当前段的平均速度与当前观测速度之比。在GPS数据稀疏的情况下，VCR 指数比加速度指数更有效、更稳定。