基于OpenStreetMap的出行可达性分析与实现

论文摘要

近年来,网络、GPS和图形等技术的迅速发展深刻影响着地理信息的获取与发布,产生了一种有别于传统测绘与遥感的地理数据采集方式,即普通用户在Web2.0环境中自发贡献各种地理数据的方式,这种方式使得大量地理数据不断地被创建并且相互交叉引用,极大地缩短了地理信息获取和传播的时间。Michael Goodchild将这种现象定义为“自发地理信息”（Volunteered Geographic Information, VGI）。OpenStreetMap是VGI实例中一项领先且具有深远价值的应用,它的目标旨在建立一整套免费的覆盖全球的矢量地理数据集,由于其获取免费、更新速度及时等特点,成为国外很多学者、学术机构开展具有创新性应用研究的数据基础。本论文采用OpenStreetMap（OSM）数据,对欧洲范围内GB级别的道路及公交数据进行提取、处理,并通过网络数据模型及网络分析算法设计,实现了欧洲范围内多种交通模式下（步行、公交、驾车）的出行可达性分析,并以在线位置信息服务（Location-based Services LBS）的形式进行发布,为居民日常出行提供决策支持。通过基于开源OSM数据可达性应用的研究与实现,本文能为各项基于或受限于昂贵的地理数据的研究与应用提供数据来源方面新的解决思路；同时本文还在密集型数据（Data-intensive）计算方面做了实证性的探索与尝试,通过对GB级别（40GB的欧洲数据）的数据处理与分析,实现大尺度数据的可达性分析研究,为基于密集型地理数据的应用与研究提供参考；三,利用位置信息服务（LBS）理念来实现在出行可达性分析服务,拓展了可达性研究的应用,使之能为居民的日常出行服务。另外,基于LBS的可达性分析应用同时也延伸了LBS的实现形式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景与意义
• 1.2 研究状况与进展
• 1.3 可达性分析研究拟解决的关键问题
• 1.4 论文组织结构与技术路线
• 第二章 可达性分析的基本概念与理论
• 2.1 可达性分析基本理论与方法
• 2.1.1 评价方法
• 2.1.2 时空可达性
• 2.2 基于交通道路网的可达性分析
• 2.2.1 等时线与等时区域
• 2.2.2 潜在路径树
• 第三章 基于OSM的交通道路网络与公交网络数据
• 3.1 自发地理信息与OpenStreetMap项目
• 3.1.1 自发地理信息
• 3.1.2 OpenStreetMap项目
• 3.2 OSM数据
• 3.2.1 OSM数据质量
• 3.2.2 OSM数据文件与数据结构
• 3.2.3 OSM数据获取
• 3.3 基于OSM数据的研究区域
• 3.4 道路数据提取与处理
• 3.4.1 OSM道路数据及其提取
• 3.4.2 道路数据分析
• 3.4.3 基于道路网络的数据模型设计
• 3.4.4 道路数据处理与图的生成
• 3.5 公共交通数据提取与处理
• 3.5.1 OSM公共交通数据
• 3.5.2 OSM公共交通数据提取
• 3.5.3 公共交通数据分析
• 3.5.4 基于公交网络的数据模型设计
• 3.5.5 公共交通数据处理
• 第四章 基于OSM的出行可达性分析的设计与实现
• 4.1 基本思路与框架
• 4.2 分层式架构设计
• 4.2.1 分层式开发架构设计
• 4.2.2 可达性实现的平台部署
• 4.3 开发方式
• 4.3.1 Web服务表现层开发方式
• 4.3.2 可达性分析应用层开发方式
• 4.4 开发环境
• 4.5 驾车与步行出行模式下的可达性分析实现
• 4.5.1 基于道路网络的可达性分析主要算法实现
• 4.5.2 基于凸包扩展的可达范围表达
• 4.5.3 基于路径树的可达性表达
• 4.5.4 基于等时区域的出行可达性分析功能实现
• 4.6 公共交通出行模式下的实现
• 4.6.1 公共交通模式下的可达性分析算法实现
• 4.6.2 公交模式下在线可达性分析功能实现
• 4.6.3 公交信息在线显示与查询功能实现
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究成果
• 5.2 创新之处
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文与参与的科研项目