Hefei University of Technology

地理信息系统课程
实验报告

专业名称： 交通工程专业2班
年 级： 2019级
学生姓名： 曾培圣
指导教师： 王世广
学院名称： 汽车与交通工程学院
完成时间： 2021年10月27日

目录
目录 1
一、 实验所属课程名称 1
二、 实验名称 1
三、实验时间 1
四、实验目的 1
五、实验所用部分软件 1
六、实验过程及内容 2
1、交通状态数据的获取 3
1.1 研究区域 3
1.2 交通状态获取 6
第一部分 GIS构建数据坐标集 6
第二部分 批量获取数据 15
表 1交通态势文件情况 16
2、 交通状态数据可视化 19
2.1导入获取的交通态势表 19
2.2基于连接和关联表 19
2.3 将交通态势可视化操作 21
2.4可视化结果图一览 21
图 2-20日下午6点周三 22
图 3-21日下午6点周四 23
图 4-21日下午7点周四 23
图 5-22日下午6点周五 24
图 6-22日中午12点周五 25
图 7-23日下午6点周六 25
2.5可视化结果初步分析 26
3、交通状态数据分析 26
3.1.利用excel汇总数据 26
3.2.初步汇总拥堵路段数据 27
表 2拥堵路段汇总表 27
3.3.excel处理数据过程 28
3.4.数据可视化分析图表汇总 33
图 9标注拥堵路段次数前10%的道路 33
表 3主要拥堵路段拥堵次数统计表 33
图 11主要拥堵道路情况柱形图 34
图 12七天总计拥堵次数超过三次的道路统计图 34
图 13主要拥堵道路地点分布图 35
图 14拥堵道路名字频数词云 35
图 15每日拥堵情况数 36
3.5.常发性拥堵路段 37
3.6.总结 37

一、实验所属课程名称

地理信息系统

二、实验名称

电子地图交通状态数据获取、可视化及分析

三、实验时间

  2021年10月19日——2021年10月23日

四、实验目的

熟悉爬取百度地图交通态势数据的方法与步骤，并将其在地图上可视化，从而为区域内交通状态以及其他后续分析提供基础数据。

五、实验所用部分软件

 ArcGIS 10.5、Python以及PyCharm

六、实验过程及内容

1、交通状态数据的获取

1. ** **研究区域

名称：韶关市
隶属：广东省
韶关市人口：285.51万
韶关市面积：18218.06平方千米
韶关市车牌号：粤F
韶关市GDP：4.37万元（2019年）
韶关市交通信息：

全市机动车保有量	500976辆	+61211辆	13.9%
汽车保有量	369217辆	+51436辆	10.1%
机动车驾驶人	789817人	**+**76758人	10.8%
汽车驾驶人	670828人	**+**75077人	+12.6%

公交候车站点	公交候车亭	车辆数	线路数
591个	231座	562辆	69条
线路总里程	公交客运量	公交出行分担率	万人公交拥有量
1347.18公里	9641.9万人次	19.8%	9.98

全市机动车保有量为500976辆，同比增加61211辆，增长13.9%，其中，汽车保有量为369217辆，同比增加51436辆。

全年机动车驾驶人数量达789817人，随着机动车保有量的快速增长，机动车驾驶人数量也呈现同步增长趋势，与2017年同比共增加76758人，增长10.8%。其中汽车驾驶人数量达670828人，与2017年同比共增加75077人，增长12.6%。
韶关公交（Shaoguan Public Transport）是指服务于中国广东省韶关市的公共交通，包括公共汽车、客运车辆、轨道交通和出租车等。
韶关市区共设有公交候车站点591个，建成公交候车亭231座，其中设有广告灯箱的钢结构候车亭206座，混凝土结构候车亭25座；站牌式公交站点360个。韶关市辖三区有公交企业3家（含城乡公交），车辆562辆，线路69条，线路总里程为1347.18公里。2015年，万人公交拥有量为7.47。
2015年韶关市区公交客运量总计约5641.9万人次，公交出行分担率为19.8%。
**韶关市介绍：**韶关，简称“韶”，古称韶州，得名于丹霞的名山韶石山，取韶石之名改东衡州为韶州，之后历朝沿袭。元鼎六年设曲江县时，便以韶关为县治。韶州得名韶关始于明清之际，在今韶关市区先后设立水陆三个税关收税，俗称韶关。
韶关地处广东省北部，北江上游，浈、武、南三水交会处，与湖南省、江西省交界，毗邻广西，素有“三省通衢”之称，韶关是粤北地区的政治、经济、交通、文化中心，也是广东省规划发展的六大都市区、九个区域性中心城市之一和省域副中心城市。
韶关是客家人重要的居住地之一，被称为客家第五州，是闽粤赣客家大本营的重要组成部分；韶关客家人主要迁自福建汀州，宗族、宗教观念和民俗风情跟闽西、赣南、粤东等地客家人大体相似，以中华民族传统文化为主体的客家文化为韶关客家人所认同，硬颈精神、崇文尚武、耕读传家同样是韶关客家人的文化主流。韶关拥有“岭南名郡”，“中国锌都”，“有色金属之乡”，国家园林城市等称号。

1. 交通状态获取

第一部分 GIS构建数据坐标集
（1）获取韶关路网信息。

（2）导入韶关路网，形成新图层<roads.shp>。

（3）新建<研究范围.shp>。
新建Shapefile，属性选择面。

打开目录面板，点击系统工具箱，点击Date Manage Tools,点击投影和变换，使用[定义投影]。

调出编辑器，点击开始编辑，新建矩形框选实验主要道路范围。

（4）将<研究范围.shp>转换为投影坐标系，生成新图层<研究范围(投影坐标系).shp>。
打开目录面板，点击系统工具箱，点击Date Manage Tools,点击投影和变换，使用[投影]。
投影区的选择根据：经度/6+30得到UTM的区位，如图为北半球49区。

（5）对<研究范围(投影坐标系).shp>创建渔网，形成新图层<渔网.shp>。
打开目录面板，点击系统工具箱，点击Date Manage Tools,点击采样，使用[创建渔网]。
模板范围选择与研究范围相同，像元为500*500。

（6）对<roads.shp>进行字段处理，并融合形成新图层<roads(已融合).shp>。
新建一个字段，并将字段通过[字段计算器]统一为1。

打开目录面板，点击系统工具箱，点击Date Manage Tools,点击制图综合，使用[融合]。

（7）对<渔网.shp>进行要素转面，形成新图层<渔网(已转为面属性).shp>。

（8）将图层<roads(已融合).shp>用图层<渔网(已转为面属性).shp>进行标识，形成新图层<roads(已被渔网分割).shp>。
打开目录面板，点击系统工具箱，点击Analysis Tools,点击叠加分析，使用[标识]。

（9）对<roads(已被渔网分割).shp>进行字段处理。
新增字段，计算字段从一开始，逐渐加1。

添加字段X，Y；
分别进行几何计算；
参数选择:选择WGS1984坐标系，选择终点的X/Y值。

（10）将<roads(已被渔网分割).shp>表转excel，形成坐标集。
打开目录面板，点击系统工具箱，点击Conversion Tools,点击Excel，使用[表转excel]。

将导出的excel表进行整理，只留下Id,X,Y三个字段。

第二部分 批量获取数据

Python爬取原理:
通过程序模拟浏览器请求站点的行为，把站点返回的HTML代码/JSON数据/二进制数据（图片、视频） 爬到本地，进而提取自己需要的数据，存放起来使用。

运行代码，获得交通状态数据：

数据基本情况:
共获取406条数据，其中有58条数据获取错误。

表 1交通态势文件情况

提取时刻	文件大小	报错数	总数	覆盖率
10月19日18点	48.7kb	58	406	85.7％
10月20日18点	50.6kb
10月21日18点	49.0kb
10月21日19点	44.7kb
10月22日18点	53.3kb
10月22日12点	44.4kb
10月23日18点	46.2kb
10月24日18点	47.2kb

代码如下：
import requestsimport pandas as pd

key = 'ljIS5EiGMd2mZrswSrU9TOpGSy0PvdZB’error_num=0num=0
#读取坐标文件csv_path=‘D:\文档资料\合工大\大三\地理信息系统\Arcgis\planet_113.479,24.728_113.668,24.864.osm.shp\韶关roads_坐标.csv’data1=pd.read_csv(csv_path,sep=’,',engine=‘python’,iterator=True,encoding=‘utf8’)
**#转换csv文件到 Framdate_df=pd.concat(data1,ignore_index=True)
#创建表头**road_information_head = [[‘id’,‘x’,‘y’,‘status’,‘description’,‘tra_status’,‘status_desc’,‘road_traffic’]]
save_path ="D:\缓存\Pycharm文件\韶关交通态势.csv"out = pd.DataFrame(road_information_head)
out.to_csv(save_path,mode=‘a’,header=False,index=False,encoding=‘ANSI’)

#提取每行坐标,形成循环，同时获取交通态势数据for k in range(len(df)):
id=df.iloc[k,0]
x=df.iloc[k,1]
y=df.iloc[k,2]
_#print(id,x,y)
_try:
# x = 120.16440028477912
# y = 30.300828151699363
_ # 访问url__ url = ‘https://api.map.baidu.com/traffic/v1/around?ak=’ + str(key) + ‘&center=’ + str(y) + ‘,’ + str(
x) + ‘&radius=200&coord_type_input=wgs84&coord_type_output=gcj02’
data = requests.get(url)
data.close()
html_data = data.json()
# print(url)
# print(data.text)
# print(html_data)
** # 拆分数据,解析数据格式__ # html_data ={‘status’: 0, ‘message’: ‘成功’, ‘description’: ‘该区域整体轻微拥堵。’, ‘evaluation’: {‘status’: 2, ‘status_desc’: ‘轻微拥堵’}, ‘road_traffic’: [{‘road_name’: ‘UNKNOW’}, {‘road_name’: ‘东三环中路辅路’}, {‘road_name’: ‘光华路’}]}
_status = html_data[‘status’]
description = html_data[‘description’]
tra_status = html_data[‘evaluation’][‘status’]
status_desc = html_data[‘evaluation’][‘status_desc’]
road_traffic = html_data[‘road_traffic’]
_# id,x,y 放进数据里
_road_information = [[id, x, y, status, description, tra_status, status_desc, road_traffic]]
# print(road_information)
_ # 储存数据_**_ _save_path = “D:\缓存\Pycharm文件\韶关交通态势.csv”
out = pd.DataFrame(road_information)
out.to_csv(save_path, mode=‘a’, header=False, index=False, encoding=‘ANSI’)
print(road_information)
except:
error_num=error_num+1
num=num+1
n=round(num/len(df)*100,2)
print(‘已运行’+str(n)+‘%’)print(‘数据读取完成，’+‘共有’+str(error_num)+‘错误数据’)

备注：<>代表图层，以及图层名字。
[ ]代表使用工具，以及名称。

1

2 交通状态数据可视化

2.1导入获取的交通态势表

2.2基于连接和关联表
基于表连接的方法，将交通态势信息导入<roads(已被渔网分割).shp>图层中。

2.3 将交通态势可视化操作
通过设置符号系统，将交通态势通过不同的颜色显示出来。
对已连接数据的表右键打开属性，选择符号系统。

2.4可视化结果图一览

图 1-19日下午6点周二

图 2-20日下午6点周三

图 3-21日下午6点周四

图 4-21日下午7点周四

图 5-22日下午6点周五

图 6-22日中午12点周五

图 7-23日下午6点周六

2.5可视化结果初步分析
经过连续五天的交通态势获取，可以一定程度上窥视处路段的拥堵情况，以及拥堵路段的分布，从而推测拥堵原因。
时间上，下午六点明显为晚高峰，晚上7点拥堵状况已经消解，没有拥堵路段。
拥堵路段明显为中心城区和临江临桥地区，这些地区人和车流量大，且经过时间上十足的发展，需求大于供给。

3、交通状态数据分析

3.1.利用excel汇总数据

3.2.初步汇总拥堵路段数据
将每天拥堵和轻微拥堵的路段进行统计，分类汇总拥堵和轻微拥堵路段。
表 2拥堵路段汇总表

3.3.excel处理数据过程
对原始表格的处理：
（1）将交通态势数据表统一导入至1个excel表中，并建立数据查询。
（2）在查询和连接中对交通态势字段进行分割，形成多个路段名称字段road_traffic.1至road_traffic.20。
（3）将每个查询加载到工作表中，通过替换功能，并多次替换，将多余的字符与文字去掉，形成只有路名的字段。将错误及无路名的路段统一设定为未命名，不参与统计结果。
（4）新建一列名为<路名>的字段。
（5）通过函数的方法提取由road_traffic.1至road_traffic.20中的路名，
其中由空置，由多个路名，以排名最靠前的为准。
（6）将表格按拥堵到畅通状态排序。
（7）对所有表格统一操作，可以通过设置宏，批量处理。

基于表格创建图形：
（8）根据时间分类，手动汇总数据，以日期为横坐标，拥堵情况为纵坐标，值为道路名称。
将<路名与时间>绘制为柱形图为一个表，将<计数与时间>绘制为一个表。
（9）根据路名分类，以道路为横坐标，拥堵情况为纵坐标，统计道路在这几天内的总拥堵次数，其中我只列出有拥堵与轻微拥堵的道路。

下面是操作图片，

3.4.数据可视化分析图表汇总
可视化中，我主要统计了：
路段的拥堵的，轻微拥堵的次数。
拥堵与轻微拥堵总和次数前10%的路段。
拥堵与轻微拥总和次数超过3次的堵路段。
主要拥堵路段分布图。
拥堵和轻微拥堵路段词云。
每日拥堵情况数。

表 3主要拥堵路段拥堵次数统计表

路名	韶南大道北	韶关大道北	韶关大道	沙洲三路	如意路	仁爱路
拥堵次数	0	0	0	2	1	0
轻微拥堵次数	1	1	1	3	1	1
路名	沐溪大道	金沙一路	金沙二路	焦冲路	建设路	吉祥路
拥堵次数	0	2	2	1	1	0
轻微拥堵次数	1	0	1	0	7	3
路名	和平路	工业西路	芙阳路	东河十二巷	东河路	东堤中路
拥堵次数	3	2	0	0	1	0
轻微拥堵次数	1	1	1	1	3	1
路名	前进路	启明北路	南韶路	沐阳大道	北江北路	8号路
拥堵次数	0	4	1	0	0	3
轻微拥堵次数	3	4	0	1	1	4
路名	惠民南路	惠民南横街	惠民北路	皇景路	朝阳路	碧亭路
拥堵次数	0	0	1	2	1	1
轻微拥堵次数	2	7	3	3	1	0
路名	丹霞大道中	丹霞大道北	大学路	大塘路
拥堵次数	1	0	0	2
轻微拥堵次数	2	2	2	0

图 8主要拥堵道路情况柱形图

图 9标注拥堵路段次数前10%的道路

图 10七天总计拥堵次数超过三次的道路统计图

图 11主要拥堵道路地点分布图

图 12拥堵道路名字频数词云

图 13每日拥堵情况数

3.5.常发性拥堵路段
由上述统计数据，表格，可以得出
（1）在大江的周围，大桥前的路段是常发性拥堵路段，如慧民南路，沙洲路。一个在北江大桥前，一个在武江大桥前。推断由于桥的限流导致这里常发性拥堵。
（2）一些离中心城区远的地方也有常发性拥堵路段，并且堵的很严重，如吉祥路，启明北路。根据地图显示，应该有一定的历史形成原因，本来偏远的道路没有跟上城市的快速发展的脚步，从而无法满足需求，导致拥堵。
（3）道路差异及分析。
1)启明北路（拥堵次数8次）：
路段特征及区位：它是跨境交通的一条重要枢纽，同时建设有大型立交，同时也是在帽峰大桥前，大桥的通行能力的减少导致车流无法消散，同时它也是两个小区之间的疏散道路。
土地利用:该路口两旁都有大型商场，故道路承担了一部分集散功能。
道路等级:主干道。
渠化: 在交叉口合理地布置交通岛、交通标志、标线（元素）等。
2)建设路（拥堵次数8次）：
路段特征及区位：离市区较远，属于过境交通，它衔接这两条省道的的交叉口，这可能是它拥堵的一部分原因，即满足不了省道上的集散需求。同时它的后面业是大江，这使的它的交通量更加难以消散。
土地利用: 主干道，周围正在迅速发展，以它为导向带动经济发展。
道路等级:主干道。
渠化:设立十字交叉路口，另一端设立T型路口。
3)8号路（拥堵次数7次）：
路段特征及区位：它临近城市中心主干道，与城市主干道方向平行，在两条主干道之间。它是承担主干道车流量分散的道路之一，同时侧靠公园，使得道路上车流不易分散。
土地利用:连接商区的一段，朝向主干道。
道路等级:主干道。
渠化:设立直左右专用车道。
4)惠民南横街（拥堵次数7次）：
路段特征及区位：它与大桥方向相同，它是连接河边路的主干道之间的道路，承担主干道上的车流量转移。附近有大型购物中心与中学，还有已建立已久的中医院。
土地利用:连接市区的河边的枢纽。
道路等级:主干道
渠化:T型交叉口，设双向车道。
3.6.总结
在可视化分析中，我主要将数据进行了分级处理，再进行数据统计，因为再韶关虽然有一定的拥堵路段，但是畅通路段还是占大多数的。
通过获取韶关市中心的路网交通态势数据，再经过可视化，可以窥探出韶关道路交通的情况。
主要拥堵发生在三江汇聚的桥前，桥后，以及老城区附近。
现韶关发展已经逐渐扩大至三江外围，和芙蓉山外侧。芙蓉离韶关市区相对较近，所以韶关要继续发展，必须跨过芙蓉山，如今已有几条芙蓉山隧道。
韶关北边距离较远处也被武江环绕，所以越往后发展，越要突破江流的交通限制。所以近期韶关开始增加对水上公交的投资，并投入运行。随着交通拥堵、环境污染问题的日益严重，城市土地资源的紧缺，人们在重视发展地面公共交通的同时，正越来越认识到发展城市水上交通的重要意义，水上巴士在缓解城市交通拥堵，实现居民绿色低碳出行，带动城市旅游发展中发挥了重要作用。

“三江六岸”间的交通，主要靠百旺大桥、北江大桥、曲江桥等连接，交通高峰期拥堵严重。

（1）韶关市中心发达地区主要围绕着武江，曲江所夹的半岛进行发展，同时也分为武江区，曲江区，浈江区，其中以北江区占中心城市地区最多，最为发达。所以韶关有三座十分重要的桥，分别是北江桥，武江桥，曲江桥；它们形成了闭环，连接着岛的的两侧。<br />	但是桥梁的通行能力是十分有限的，所以车辆极其容易在桥梁的一段发生拥堵即上岛的一段，特别是武江桥前。并且其直通韶关最大主干道，工业东路，和惠民北路，其中惠民北路在数据获取期间发生过拥堵。<br />	（2）对于北江大桥，它的周围都是历史遗留产物；在桥梁的西北侧，如粤北人民医院，一直作为韶关的大医院在运作；在桥梁的东北侧，也是运行已久且人车流量的韶关汽运站。它承担着公交车的总站点之一，以及跨境交通的中转站，所以北江桥的交通量也是经久不衰。<br />	（3）根据统计情况，发现拥堵与轻微拥堵数量不多，但是路段也不多，也就是堵的路段就是那固定的几条，这也比较符合实际情况。其中星期五拥堵情况最严重，不管是拥堵还是轻微拥堵的次数都较高。<br />	（4）曲江东边有新建的火车客运站，人车流量较大。韶关这几年经过省政府的帮持经济快速发展，成为粤北的顶梁柱，是广东与湘赣交流的必经之路，但是由于地势环境，发展一直处于受限且无规律的状态，所以在曾经的老城区周边，非常容易发生拥堵情况。<br />	（5）目前政府正在整改的地方有武江区工业路四一九医院转盘、鹅坑桥转盘、新华北路（供电局路口三角花池）道路、西河立交交通、西河桥西端交叉路口等路段的道路、五里亭大桥东侧区域、帽峰桥南侧桥底道路、五里亭碧桂园区域道路等8项交通改造工程。 

最后，韶关如果要继续可持续发展，并且处理好交通需求平衡就一定要与河流情况向结合，如水上公交等。韶关发展的越来越快，要紧跟国家政策，制订正确的规划，才能进一步更好的发展。