交通态势实验报告

发布于:2022-11-09 ⋅ 阅读:(8) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

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。