CN108345987A - 一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统及方法，该系统包括特征年OD预测单元，用于根据增长率模型预测道路的车辆交通出行量，形成OD文件；录入单元，用于录入用户选择的map格式文件和特征年OD表；交通影响分析单元，用于计算和展示全局路网道路以及主要影响区路网的运行情况；交通数据处理单元，用于获取所述map格式文件中道路的出行量和所述OD文件；数据库编辑查看单元，用于录入、存储、更新和查看所述OD文件以及map格式文件。本发明使用OD反推方法可以方便获取所需的重要路段交通流量，大大减小人力物力；建立可更新的数据库，数据库更新数据量越大，预测的基年OD出行表越符合实际交通出行特性，提高了出行分布预测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及影响评价决策支持系统和方法，具体涉及一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统及方法。
背景技术
四阶段法作为交通小区间出行、吸引量和路网流量获取的传统方法，需要进行OD调查，而OD调查需要耗费大量的人力、物力，在实际操作中需要对驾驶员进行问询，影响交通运行，且操作困难。
城市规模传统的OD调查一般5年或者10年进行一次，调查周期长，特别是在建设项目影响评价和决策支持的过程中，要频繁获得基年OD表，这就需要一种快速、方便获得基年OD表的方法。在快速发展，交通出行特性变化大的城市，传统OD调查的结果在一段时间后，已经不能合理体现实际的交通出行特性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，该系统不会为了获取OD表花费大量人力物力，解决了运用于基础设施建设项目影响评价及决策支持适应性差的问题，本发明还提供一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统的使用方法，该方法提高了出行分布预测的准确性。
技术方案：本发明所述的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，该系统包括：
特征年OD预测单元，用于根据增长率模型预测道路的车辆交通出行量，形成OD文件；
录入单元，用于录入用户选择的map格式文件和特征年OD表；
交通影响分析单元，用于计算和展示全局路网道路以及主要影响区路网的运行情况；
交通数据处理单元，用于获取所述map格式文件中道路的出行量和所述OD文件，以及将所述出行量转化为路网上道路的流量；
数据库编辑查看单元，用于录入、存储、更新和查看所述OD文件以及map格式文件，并对所述全局路网道路以及主要影响区路网的运行指标进行分析。
优选的，所述录入单元包括：
建设项目录入模块，用于录入用户选择的map格式文件和特征年OD表，所述map格式文件包括现状路网map格式文件和建设项目路网map格式文件；
建设项目时序方案录入模块，用于录入、新增和清空用户选择的建设时序方案的map格式文件和特征年OD表。
优选的，所述交通影响分析单元包括：
路网宏观运行状态分析模块，用于计算和展示全局路网道路和主要影响区路网的宏观运行指标，所述宏观运行指标包括平均运行速度、路网负荷度和路网拥挤率；
路网微观运行状态分析模块，用于计算和展示全局路网和主要影响区路网的微观运行指标，所述微观运行指标包括道路最大服务交通量与基本通行能力的比值即V/C比、运行速度和交通流量；
拥堵分析模块，用于采用拥堵分析方法展示全局路网和主要影响区路网拥挤道路清单，并将所述拥挤道路清单中涉及的道路可视化展示；
服务水平分析模块，用于展示全局路网和主要影响区路网等级服务水平道路数量统计表，并将所述道路服务水平分别进行可视化展示。
优选的，所述拥堵分析方法为：
遍历所述现状路网和建设项目路网所有道路的V/C值，记录并展示V/C≥0.8的道路ID和名称。
优选的，所述服务水平分析模块中的服务水平分析方法为：
遍历现状路网和建设项目路网所有道路的V/C值，将0≤V/C≤0.34的道路记为一级服务水平；0.34＜V/C≤0.74的道路记为二级服务水平；0.74＜V/C≤0.88的道路记为三级服务水平；V/C＞0.88的道路记为四级服务水平。
优选的，所述交通数据处理单元包括：
OD反推模块，用于获取所述map格式文件中道路的出行量，根据OD反推模型计算得到基年OD表；
交通分配模块，用于根据交通分配模型，将道路的出行量转化为路网上道路的流量。
一种根据所述的系统实现道路基础设施建设项目影响评价决策支持的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将所述现状路网和建设项目路网的map格式文件复制到数据库中，从所述map格式文件中获取道路的所有路段的路段长度、通行能力值、设计速度和调查路段的交通流量，采用所述OD反推模型计算得到基年OD表，并采用交通分配模型得到所有路段的分配交通量；
(2)根据步骤(1)所述的基年OD表，OD矩阵的行值相加得到各交通小区交通量产生值，列值相加得到各交通小区交通量吸引值；
(3)将用户指定的历年GDP和人口数据的格式文件复制到数据库中，从历年GDP和人口数据文件获取历年的GDP和人口数据以及对应的年份，采用时间序列法预测得到特征年的GDP和人口；
(4)采用增长率法预测得到各交通小区特征年的交通产生值和吸引值；
(5)采用步骤(1)所述的基年OD和步骤(4)得到的所述各交通小区特征年的交通产生值和吸引值，采用底特律法计算得到各交通小区的特征年OD表，并根据交通分配模型得到所有路段的分配交通量；
(6)计算得到所述全局路网和主要影响区路网所有路段的V/C比；
(7)根据步骤(6)的V/C比，计算拥堵道路的数量和所述等级服务水平道路的数量。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明使用OD反推方法方便获取所需的重要路段交通流量，大大减小人力物力；2、本发明建立可更新的数据库，随着使用次数的增多，数据库更新数据量越大，预测的基年OD出行表越符合实际交通出行特性，为建设项目交通影响评价和决策支持提供更准确合理的信息，提高了出行分布预测的准确性。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明交通影响分析单元的结构示意图；
图3是本发明数据库编辑查看单元的结构示意图；
图4是本发明的方法的流程图。
图中包括：特征年OD预测单元1，录入单元2，建设项目录入模块21，建设项目时序方案录入模块22，交通影响分析单元3，宏观运行状态分析模块31，微观运行状态分析模块32，拥堵分析模块33，服务水平分析模块34，交通数据处理单元4，OD反推模块41，交通分配模块42，数据库编辑查看单元5，道路基础信息数据库51，社会经济资料数据库52，OD数据库53。
具体实施方式
实施例1
如图1，本发明涉及的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，该系统包括特征年OD预测单元1，用于根据增长率模型预测新建和改扩建道路项目道路开通当年的各交通小区之间的机动车交通出行量；录入单元2，如图2，包括建设项目录入模块21，用于录入用户选择的现状路网map格式文件、建设项目路网map格式文件和特征年OD表，建设项目时序方案录入模块22，用于录入用户选择的现状路网map格式文件、特征年OD表和新增、清空多个建设时序方案的map格式文件和特征年OD表；
交通影响分析单元3包括宏观运行状态分析模块31，用于计算和展示全局路网道路和新建、改扩建道路项目中道路的主要交通影响区路网道路的宏观运行指标，并分别将新建、改扩建道路项目中的道路和主要交通影响区路网可视化展示。宏观运行指标包括路网平均运行速度、路网负荷度、路网拥挤率；其中，主要交通影响区道路的界定方法是通过获取所有新建、改扩建的道路的端点的坐标，以坐标为圆心建立以路段长度为半径的圆，将端点坐标位于圆内的所有道路界定为主要影响区道路，优选的路段长度为3公里。
微观运行状态分析模块32，用于计算和展示全局路网道路和新建、改扩建道路项目中道路的主要交通影响区路网道路的微观运行指标，并分别将新建、改扩建道路项目中的道路和主要交通影响区路网可视化展示。所述路网微观运行指标包括V/C比、运行速度、交通流量；
拥堵分析模块33，用于展示全局路网和新建、改扩建道路项目中道路的主要影响区路网拥挤道路清单表格，并将拥挤道路清单中涉及的道路可视化展示。拥堵分析方法为在拥堵分析范围，遍历基年路网和建设项目路网所有道路的V/C数值，将V/C数值不小于0.8的道路ID和名称进行记录，以表格的形式进行展示，并在路网图中以红色粗线条进行可视化展示。
服务水平分析模块34，用于展示全局路网和新建、改扩建道路项目中道路的主要影响区路网各等级服务水平道路数量统计表，并将全局路网和主要影响区的道路服务水平分别进行可视化展示。服务水平包括一级服务水平、二级服务水平、三级服务水平和四级服务水平；
上述服务水平分析的方法为：在服务水平分析范围，遍历现状路网和建设项目路网所有道路的V/C数值，将V/C不小于0和不大于0.34的道路记为一级服务水平；当将v/c大于0.34和不大于0.74的道路记为二级服务水平；将V/C大于0.74和不大于0.88的道路记为三级服务水平；将V/C大于0.88的道路记为四级服务水平，以表格的形式展示分析范围基年路网和建设项目路网各级服务水平的道路数目；并分别用蓝、绿、黄、橙加粗线条可视化展示一级、二级、三级、四级服务水平道路。
交通数据处理单元4包括：OD反推模块41，用于获取map格式文件中重要路段的交通流量和各交通小区预测出行量表，根据OD反推模型计算得到基年OD表；交通分配模块42，用于根据交通分配模型，将各交通小区的出行量转化为路网上所有道路的流量；
数据库编辑查看单元5，如图3，用于存储、更新和查看基础数据库。基础数据库包括道路基础信息数据库51、社会经济资料数据库52和OD数据库53。
随着数据库的数据的不断更新，该系统有：(1)历年GDP、人口数据增多，在OD预测单元中预测得到的特征年OD精度增加。在OD反推模块中以特征年预测OD作为初始OD反推得到的特征年OD更能反映特征年OD的真实情况。(2)路网的真实度更接近现实路网，在交通分配模块中，分配得到的交通量更合理。(3)OD数据库中积累得到更多历年OD，可以为其他OD预测方法提供真实的数据源。
实施例2
如图2，一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、复制用户指定文件，更新道路基础信息数据库和社会经济资料数据库。道路建设项目周期短，建立可更新的数据库可以增加数据量，提高模型计算结果的精度。其中，道路基础信息数据库存储map格式文件，map格式文件中包含路网所有道路的路段长度、通行能力值、设计速度和调查路段的交通量为后续基年OD反推和交通分配提供数据。社会经济资料储存各交通小区历年的GDP、人口数据为特征年OD预测提供基础数据。OD基础数据库存储基年OD表，基年OD表通过OD反推方法获得。
步骤2、采用OD反推模型计算得到各交通小区的基年OD，更新OD数据库。
OD反推模型公式为：
约束条件为交通分配模型：
v＝assign(t)
其中，t表示推算的OD矩阵；v代表推算的路段流量；代表先验OD矩阵；表示路段观测流量；γ1，γ2代表权重系数。
步骤3、访问社会经济资料数据库，采用时间序列法预测得到各交通小区特征年的GDP和人口。
步骤4、计算各交通小区的基年OD行之和得到各交通小区基年交通量产生值，计算列之和得到各交通小区基年交通量吸引值。
步骤5、采用增长率法预测得到各交通小区特征年的交通产生值和吸引值。
增长率模型公式为：
其中，Ti为特征年交通小区i交通发生量即吸引量；Tαi为基年交通小区i交通发生量即吸引量；Pi为特征年交通小区i的人口；Pαi为基年交通小区i的人口；Ei代表特征年交通小区i的GDP；Ei表示基年交通小区i的GDP。
首先，读取OD基础数据库中的基年OD表，获取每个交通小区的OD量，如i交通小区到j交通小区的OD量记为Tαi，其中，α为用来区分基年和特征年标识。
其次，预测未来GDP和人口，获取各交通小区历年GDP(人口)数据记为yi，历年年份数据记为xi。
计算∑(xi*xi)、∑(yi*yi)、∑(xi*yi)
分别计算各交通小区拟合公式中的参数a和b，其中，
a＝∑(xi*yi)/∑(xi*xi)、b＝∑yi/n-a*∑xi/n。
根据各交通小区拟合公式y＝ax+b，带入特征年的年份x计算各交通小区特征年GDP(人口)，即y。
最后，运用增长率法计算特征年OD；特征年GDP除以基年GDP计算GDP增长率特征年人口除以基年人口计算人口增长率根据公式计算特征年OD，Ti。
步骤6、采用底特律法计算得到各交通小区特征年的OD。
步骤7、采用交通分配模型计算得到基年路网和特征年路网所有路段的分配交通量。
交通分配模型公式为：
约束条件为：
其中，xa代表路段a上的交通量；ta表示路段a的交通阻抗；ta(xa)代表路段a的以交通量为自变量的交通阻抗函数；表示点对(r,s)间第k条路径的交通流量；qrs表示点对(r,s)之间的OD量；代表路段—路径相关变量。
步骤8、根据平均运行速度、路网负荷度、路网拥挤率计算公式计算得到全局路网和主要影响区路网的平均运行速度、路网负荷度、路网拥挤率。
步骤9、计算全局路网和主要影响区路网所有路段的V/C比，计算拥堵道路的数量和各等级服务水平道路的数量。
通过交通分配模型，将基年OD和特征年OD分配到基年路网和特征年路网所有道路上，得到所有道路的交通量记为qi，运行速度记为vi。
交通影响分析的方式有四种：路网微观运行指标分析、路网宏观运行指标分析、拥堵分析、服务水平分析。
路网微观运行指标分析
从道路基础信息数据库获取所有路段的通行能力ci和交通量qi。
通过公式V/C＝qi/ci计算每条道路的V/C比。
在表格中显示基年路网、和特征年路网每条道路的通行能力、运行速度和V/C值三个微观指标。
路网宏观运行指标分析
从道路基础信息数据库获取所有路段的通行能力ci、路段长度li。
通过公式V＝∑(vi·li·qi)/∑(li·qi)，计算公路网平均车速V。
通过公式S＝∑(li·qi)/∑(li·ci)计算公路网负荷度S。
计算所有道路的V/C比，即交通量除以通行能力值。将通行能力大于0.8的道路记为拥堵道路，计算所有拥挤道路的长度lsi，通过公式Ps＝∑lsi/∑li计算公路网拥挤率。
在表格中显示基年路网、基年路网主要影响区、特征年路网、特征年路网主要影响区计算的公路网平均车速、公路网负荷度、公路网拥挤率三个宏观指标。
拥堵分析，计算所有路段的V/C比，判断V/C比大于0.8的道路为拥堵道路。计算基年路网、基年路网主要影响区、特征年路网、特征年路网主要影响区的拥堵道路数量。
服务水平分析，计算所有路段的V/C比，判断V/C比在区间[0,0.34]的道路为一级服务水平道路；判断V/C比在区间[0,0.34]的道路为一级服务水平道路；判断V/C比在区间(0.34,0.74]的道路为二级服务水平道路；判断V/C比在区间(0.74,0.88]的道路为三级服务水平道路；判断V/C比在0.88以上的道路为四级服务水平道路。
Claims (7)
1.一种道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，其特征在于，包括：
特征年OD预测单元(1)，用于根据增长率模型预测道路的车辆交通出行量，形成OD文件；
录入单元(2)，用于录入用户选择的map格式文件和特征年OD表；
交通影响分析单元(3)，用于计算和展示全局路网道路以及主要影响区路网的运行情况；
交通数据处理单元(4)，用于获取所述map格式文件中道路的出行量和所述OD文件，以及将所述出行量转化为路网上道路的流量；
数据库编辑查看单元(5)，用于录入、存储、更新和查看所述OD文件以及map格式文件，并对所述全局路网道路以及主要影响区路网的运行指标进行分析。
2.根据权利要求1所述的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，其特征在于，所述录入单元(2)包括：
建设项目录入模块(21)，用于录入用户选择的map格式文件和特征年OD表，所述map格式文件包括现状路网map格式文件和建设项目路网map格式文件；
建设项目时序方案录入模块(22)，用于录入、新增和清空用户选择的建设时序方案的map格式文件和特征年OD表。
3.根据权利要求1所述的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，其特征在于，所述交通影响分析单元(3)包括：
宏观运行状态分析模块(31)，用于计算和展示全局路网道路和主要影响区路网的宏观运行指标，所述宏观运行指标包括平均运行速度、路网负荷度和路网拥挤率；
微观运行状态分析模块(32)，用于计算和展示全局路网和主要影响区路网的微观运行指标，所述微观运行指标包括V/C值、运行速度和交通流量；
拥堵分析模块(33)，用于采用拥堵分析方法展示全局路网和主要影响区路网拥挤道路清单，并将所述拥挤道路清单中涉及的道路可视化展示；
服务水平分析模块(34)，用于展示全局路网和主要影响区路网等级服务水平道路数量统计表，并将所述道路服务水平分别进行可视化展示。
4.根据权利要求3所述的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，其特征在于，所述拥堵分析方法为：
遍历所述现状路网和建设项目路网所有道路的V/C值，记录并展示V/C≥0.8的道路ID和名称。
5.根据权利要求3所述的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，其特征在于，所述服务水平分析模块中的服务水平分析方法为：
遍历现状路网和建设项目路网所有道路的V/C值，将0≤V/C≤0.34的道路记为一级服务水平；0.34＜V/C≤0.74的道路记为二级服务水平；0.74＜V/C≤0.88的道路记为三级服务水平；V/C＞0.88的道路记为四级服务水平。
6.根据权利要求1所述的道路基础设施建设项目影响评价决策支持系统，其特征在于，所述交通数据处理单元(4)包括：
OD反推模块(41)，用于获取所述map格式文件中道路的出行量，根据OD反推模型计算得到基年OD表；
交通分配模块(42)，用于根据交通分配模型，将道路的出行量转化为路网上道路的流量。
7.一种根据权利要求1所述的系统实现道路基础设施建设项目影响评价决策支持的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将所述现状路网和建设项目路网的map格式文件复制到数据库中，从所述map格式文件中获取道路的所有路段的路段长度、通行能力值、设计速度和调查路段的交通流量，采用所述OD反推模型计算得到基年OD表，并采用交通分配模型得到所有路段的分配交通量；
(2)根据步骤(1)所述的基年OD表，OD矩阵的行值相加得到各交通小区交通量产生值，列值相加得到各交通小区交通量吸引值；
(3)将用户指定的历年GDP和人口数据的格式文件复制到数据库中，从历年GDP和人口数据文件获取历年的GDP和人口数据以及对应的年份，采用时间序列法预测得到特征年的GDP和人口；
(4)采用增长率法预测得到各交通小区特征年的交通产生值和吸引值；
(5)采用步骤(1)所述的基年OD和步骤(4)得到的所述各交通小区特征年的交通产生值和吸引值，采用底特律法计算得到各交通小区的特征年OD表，并根据交通分配模型得到所有路段的分配交通量；
(6)计算得到所述全局路网和主要影响区路网所有路段的V/C比；
(7)根据步骤(6)的V/C值，计算拥堵道路的数量和所述等级服务水平道路的数量。
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