一种城市轨道交通站点选址规划方法和装置与流程

本发明涉及轨道交通
技术领域：
，尤其涉及一种城市轨道交通站点选址规划方法和装置。
背景技术：
：城市轨道交通是解决城市化进程中人口急剧增加、城中心人口密度高度集中、远郊城市化地区快速发展等问题的有效办法。轨道交通的站点选址不仅会影响轨道交通对乘客的吸引力，更会影响轨道交通的工程费用，因此站点选址是轨道交通的规划建设、规划布局的首要步骤。现有的站点选址方案当中，主要依据人口数量、土地利用情况、出行时间和站点间距等影响轨道交通的静态因素，采用运筹学的最优理论、阈值函数模型或者仿真等方式进行轨道交通站点的选址。技术实现要素：现有技术方案主要基于相对静态的因素进行轨道交通站点选址，没有考虑用户出行的来源去向以及用户出行而形成的复杂网络的链接关系对站点规划的影响。本发明的目的在于提供一种城市轨道交通站点选址规划方法和装置，提高城市轨道交通站点选址规划的可靠性和便利性，使得站点选址贴合移动用户的出行需求。为实现上述目的，本发明实施例提供了一种城市轨道交通站点选址规划方法，包括：获取移动用户的基站切换信息，从所述基站切换信息中提取移动用户的来源去向数据；根据所述来源去向数据，构建有向带权值的用户出行网络；根据所述用户出行网络，计算各基站站点的重要性，获取城市轨道交通的核心站点和中转站点。本发明通过从基站切换信息中提取移动用户的来源去向数据，根据所述来源去向数据构建有向带权值的用户出行网络，并根据所述用户出行网络，计算各基站站点的重要性，获取城市轨道交通的核心站点和中转站点。与传统的大多采用相对静态的因素作为轨道交通站点选址进行建模的方案相比，本发明充分考虑用户出行的动态性，基于用户来源去向的动态信息进行轨道交通站点选址，数据获取便利，计算简单，贴近用户出行需求。优选地，所述获取移动用户的基站切换信息，从所述基站切换信息中提取移动用户的来源去向数据包括：通过移动台信令采集系统，获取所述移动用户的所有基站切换信息；根据所述基站切换信息，提取所述移动用户的基站切换路径，形成包含移动用户的来源基站、出发时间、目的基站和到达时间的来源去向数据。优选地，所述根据所述来源去向数据，构建有向带权值的用户出行网络，包括：对所述来源去向数据中的每一对来源基站和目的基站按时间顺序连线，获取预设时间段内所述移动用户的出行轨迹；将所有移动用户的出行轨迹进行叠加，统计从一个基站切换到另一个基站的移动用户数量，将所述移动用户数量作为两个基站之间有向连线的PR值，以构建有向带权值的用户出行网络。优选地，所述根据所述用户出行网络，计算各基站站点的重要性，获取城市轨道交通的核心站点和中转站点，包括：根据所述用户出行网络，基于改进的网页排名算法，计算各个基站站点的重要性；按照重要性从大到小的顺序对各个基站站点进行排序，将排序靠前的至少两个基站站点作为城市轨道交通的核心站点；计算各个核心站点指向某一核心站点的重要性，将指向所述某一核心站点的重要性较大的核心站点作为所述某一核心站点的中转站点。优选地，所述各个基站站点的重要性为IA；其中，Ti为基站站点A的来源基站站点，共有n个；INA为指向基站站点A的来源基站站点的总数；wAi为来源基站站点Ti指向基站站点A的权值；Mj为包括基站站点A在内的以Ti为来源基站站点的基站站点，共有mi个；INj是基站站点Mj的来源基站站点的总数；wMj为基站站点Ti指向基站站点Mj的权值；RTi-A为来源基站站点Ti到基站站点A的移动用户数量；d为阻尼因子，表示移动用户有d的概率会从当前基站往下一个基站运动；各个核心站点指向某一核心站点的重要性为本发明采用改进的网页排名算法，站点的选择不仅考虑用户聚集的节点，还考虑与用户聚集节点相连的其他节点的拓扑结构，有利于发现中转站点，决定轨道交通的路径。相应地，本发明实施例还提供了一种城市轨道交通站点选址规划装置，包括：数据获取模块，用于获取移动用户的基站切换信息，从所述基站切换信息中提取移动用户的来源去向数据；网络构建模块，用于根据所述来源去向数据，构建有向带权值的用户出行网络；站点规划模块，用于根据所述用户出行网络，计算各基站站点的重要性，获取城市轨道交通的核心站点和中转站点。优选地，所述数据获取模块包括：基站切换信息获取单元，用于通过移动台信令采集系统，获取所述移动用户的所有基站切换信息；来源去向数据提取单元，用于根据所述基站切换信息，提取所述移动用户的基站切换路径，形成包含移动用户的来源基站、出发时间、目的基站和到达时间的来源去向数据。优选地，所述网络构建模块包括；出行轨迹获取单元，用于对所述来源去向数据中的每一对来源基站和目的基站按时间顺序连线，获取预设时间段内所述移动用户的出行轨迹；出行网络构建单元，用于将所有移动用户的出行轨迹进行叠加，统计从一个基站切换到另一个基站的移动用户数量，将所述移动用户数量作为两个基站之间有向连线的PR值，以构建有向带权值的用户出行网络。优选地，所述站点规划模块包括：核心站点计算单元，用于根据所述用户出行网络，基于改进的网页排名算法，计算各个基站站点的重要性；按照重要性从大到小的顺序对各个基站站点进行排序，将排序靠前的至少两个基站站点作为城市轨道交通的核心站点；中转站点计算单元，用于计算各个核心站点指向某一核心站点的重要性，将指向所述某一核心站点的重要性较大的核心站点作为所述某一核心站点的中转站点。优选地，所述各个基站站点的重要性为IA；其中，Ti为基站站点A的来源基站站点，共有n个；INA为指向基站站点A的来源基站站点的总数；wAi为来源基站站点Ti指向基站站点A的权值；Mj为包括基站站点A在内的以Ti为来源基站站点的基站站点，共有mi个；INj是基站站点Mj的来源基站站点的总数；wMj为基站站点Ti指向基站站点Mj的权值；RTi-A为来源基站站点Ti到基站站点A的移动用户数量；d为阻尼因子，表示移动用户有d的概率会从当前基站往下一个基站运动；各个核心站点指向某一核心站点的重要性为附图说明图1是本发明提供的城市轨道交通站点选址规划方法的一个实施例的流程图；图2是本发明提供的用户出行网络示意图；图3是本发明提供的站点选址和路径走向示意图；图4是本发明提供的城市轨道交通站点选址规划装置的一个实施例的结构图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1，是本发明提供的城市轨道交通站点选址规划方法的一个实施例的流程图；如图1所示，所述城市轨道交通站点选址规划方法包括步骤S1～S3：S1，获取移动用户的基站切换信息，从所述基站切换信息中提取移动用户的来源去向数据。基站切换是指移动台(如手机等)在与基站之间进行信息传输时，从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰造成通信质量下降时，必须改变原有的信道而转接到一条新的空闲信道上，以继续保持通信的过程。基站切换通常发生在移动台从一个基站覆盖小区进入到另一个基站覆盖小区情况下，为了保持通信的连续性，MSC(MobileSwitchingCenter，移动交换中心)将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台与新的基站之间的链路，这种切换操作不仅要识别一个新的基站，而且要求将语音和控制信号分配到新基站的相关信道上。在具体实施当中所述步骤S1包括：S11，通过移动台信令采集系统，获取所述移动用户的所有基站切换信息；移动用户在进行移动的过程中，会发生各种通信业务或者进行小区(即基站)切换，这些信息会记录在信令数据中，通过移动台信令采集系统，可以获得移动用户的所有基站切换信息。基站切换信息一般掌握在移动运营商手中，政府的相关部门很容易通过运营商获取，获取的基站切换信息如下表所示：用户ID切换时间小区经度小区纬度切换小区ID120150504132723120.406836.1166154216120150504133021120.405236.1153154217120150504133711120.395936.1082954321120150504134006121.173537.2225855452120150504134513121.264837.2854355383220150504081713121.312637.3123655325220150504090025120.686336.9611254222220150504092051120.670936.9614854353...............S12，根据所述基站切换信息，提取所述移动用户的基站切换路径，形成包含移动用户的来源基站、出发时间、目的基站和到达时间的来源去向数据。如上表所示，用户1在该时间段内的基站切换路径为54216→54217→54321→55452→55383。同理，其他用户的切换路径可通过同样的方式进行处理。在提取用户切换路径的基础上，添加移动用户的O-D标签。O-D标签是指用户出行起终点间的交通出行数据。“O”来源于英文ORIGIN，指出行的出发地点，“D”来源于英文DESTINATION，指出行的目的地。移动用户O-D标签是指移动用户从一个基站到达另一个基站的数据，即所述来源去向数据。通过O-D标签可确定用户的出发时间、到达时间、出发站点(来源基站)和目的站点(目的基站)，获得的O-D标签数据如下表所示：如上表所示，“DEPARTURE”和“ARRIVAL”栏目中具有相同标记的基站为一组来源基站和目的基站(即一对O-D序列)，用户上一时刻的目的站点也是下一时刻的出发站点。S2，根据所述来源去向数据，构建有向带权值的用户出行网络。前述步骤中获取的来源去向数据包含移动用户的来源基站、出发时间、目的基站和到达时间等出行信息，通过对所有用户的出行信息进行统计，即可获得目标区域在特定时间段内的用户出行网络。在具体实施当中，所述步骤S2包括：S21，对所述来源去向数据中的每一对来源基站和目的基站按时间顺序连线，获取预设时间段内所述移动用户的出行轨迹。S22，将所有移动用户的出行轨迹进行叠加，统计从一个基站切换到另一个基站的移动用户数量，将所述移动用户数量作为两个基站之间有向连线的PR值，以构建有向带权值的用户出行网络。对O-D标签中的每一对O-D序列进行连线处理，按照时间顺序把用户的出行轨迹拟合成线，记录用户在一段时间内的出行轨迹，通过对全部用户的O-D序列进行叠加，统计从一个基站到另外一个基站的移动用户数量。将其作为两个基站之间有向连线的PR(PageRank，网页排名)值，以构建有向带权值的用户出行网络。如图2所示，为某区域早上7点到8点的用户出行网络示意图。所述用户出行网络的节点由基站构成，基站的起点和终点的连线代表网络的边，从起点到终点的人数(即从来源基站切换到目的基站的移动用户数量)可认为是该网络的PageRank值，边权值由节点的拓扑结构决定。S3，根据所述用户出行网络，基于改进的网页排名(PageRank)算法，计算城市轨道交通的核心站点和中转站点。在具体实施当中，所述步骤S3包括：S31，根据所述用户出行网络，基于改进的网页排名算法，计算各个基站站点的重要性；按照重要性从大到小的顺序对各个基站站点进行排序，将排序靠前的至少两个基站站点作为城市轨道交通的核心站点；设所述各个基站站点的重要性为IA：其中，d为阻尼因子(也称衰减系数)，表示移动用户有d的概率会从当前基站往下一个基站运动；Ti为基站站点A的来源基站站点，共有n个；RTi-A为来源基站站点Ti到基站站点A的移动用户数量；INA为指向基站站点A的来源基站站点的总数；为来源基站站点Ti指向基站站点A的权值，Mj为包括基站站点A在内的以Ti为来源基站站点的基站站点，共有mi个；INj是基站站点Mj的来源基站站点的总数；wMj为基站站点Ti指向基站站点Mj的权值，其计算方法与wAi相同。基站站点A为非特定站点，在对某个基站的重要性进行计算时，可将其作为所述基站站点A代入进行计算。核心站点的选取数量可根据实际需要进行预先设定，如可依据当前区域的面积大小和人口密度等进行设置。S32，计算各个核心站点指向某一核心站点的重要性，将指向所述某一核心站点的重要性较大的核心站点作为所述某一核心站点的中转站点。各个核心站点指向某一核心站点的重要性IB-A可通过以下公式计算：该公式表示核心站点B指向核心站点A的重要性，如果核心站点B指向核心站点A的人数越多，且从其他基站站点到该基站站点的大部分人数都指向A，那就证明核心站点B对核心站点A很重要，公式的值也就越大，因此越有可能成为核心站点A的中转站点(也称为换乘站点)。现有的PageRank算法仅考虑节点链接计数，并未考虑各个节点链接之间的不同重要程度。本发明采用改进的PageRank算法，通过统计各个基站站点之间向移动的移动用户数量，将其作为基站节点有向连线的权值，充分考虑到移动用户出行的方向和数量，采用社会网络算法挖掘用户的出行需求。基于上述算法，提取核心站点和中转站点后，可进一步根据所述核心站点和所述中转站点的选址位置，确定城市轨道交通的路径走向。所述路径走向可通过最短路径算法(如Dijkstra算法等)进行计算。以图2所示用户出行网络进行计算，得到城市轨道交通的站点选址和路径走向如图3所示。本发明从基站切换信息中提取移动用户动态的、具有时间时效性的来源去向数据，构建有向带权值的用户出行网络，采用改进PageRank算法识别出行网络中的每一个基站的重要性，通过该重要性排序进行核心站点和中转站点的识别，站点的选择不仅考虑用户聚集的节点，还考虑与用户聚集节点相连的其他节点的拓扑结构，有效提升站点选址的可用性和可靠性，贴近用户出行需求。参见图4，是本发明提供的城市轨道交通站点选址规划装置的一个实施例的结构图。本实施例的基本原理与图1所示方法实施例一致，本实施例未详述之处可参见图1所示实施例中的相关描述。如图4所示，所述城市轨道交通站点选址规划装置包括：数据获取模块41，用于获取移动用户的基站切换信息，从所述基站切换信息中提取移动用户的来源去向数据；网络构建模块42，用于根据所述来源去向数据，构建有向带权值的用户出行网络；站点规划模块43，用于根据所述用户出行网络，计算各基站站点的重要性，获取城市轨道交通的核心站点和中转站点。其中，所述数据获取模块41包括：基站切换信息获取单元411，用于通过移动台信令采集系统，获取所述移动用户的所有基站切换信息；来源去向数据提取单元412，用于根据所述基站切换信息，提取所述移动用户的基站切换路径，形成包含移动用户的来源基站、出发时间、目的基站和到达时间的来源去向数据。所述网络构建模块42包括；出行轨迹获取单元421，用于对所述来源去向数据中的每一对来源基站和目的基站按时间顺序连线，获取预设时间段内所述移动用户的出行轨迹；出行网络构建单元422，用于将所有移动用户的出行轨迹进行叠加，统计从一个基站切换到另一个基站的移动用户数量，将所述移动用户数量作为两个基站之间有向连线的PR值，以构建有向带权值的用户出行网络。所述站点规划模块43包括：核心站点计算单元431，用于根据所述用户出行网络，基于改进的网页排名算法，计算各个基站站点的重要性；按照重要性从大到小的顺序对各个基站站点进行排序，将排序靠前的至少两个基站站点作为城市轨道交通的核心站点；中转站点计算单元432，用于计算各个核心站点指向某一核心站点的重要性，将指向所述某一核心站点的重要性较大的核心站点作为所述某一核心站点的中转站点。具体地，所述各个基站站点的重要性为IA；其中，Ti为基站站点A的来源基站站点，共有n个；INA为指向基站站点A的来源基站站点的总数；wAi为来源基站站点Ti指向基站站点A的权值；Mj为包括基站站点A在内的以Ti为来源基站站点的基站站点，共有mi个；INj是基站站点Mj的来源基站站点的总数；wMj为基站站点Ti指向基站站点Mj的权值；RTi-A为来源基站站点Ti到基站站点A的移动用户数量；d为阻尼因子，表示移动用户有d的概率会从当前基站往下一个基站运动；各个核心站点指向某一核心站点的重要性为综上所述，本发明利用移动通信的用户来源去向数据挖掘轨道交通的站址，成为移动运营商为政府规划建设提取有价值信息的关键。通过结合数据挖掘、GIS技术和移动通信技术，运营商能够获取用户来源去向的数据，构建有向带权值的用户出行网络，采用改进的PageRank算法处理复杂网络的链接关系并识别网络的关键节点，以关键节点作为轨道交通规划的核心站点，根据与核心站点相连的节点的拓扑结构判断轨道交通的中转站点位置，以确定轨道交通的路径走向。本发明基站切换信息可通过运营商的信令采集系统直接获取，数据获取便利；基于用户的来源去向信息进行站点选址充分考虑了用户出行的动态性，贴近用户出行需求；算法仅仅考虑动态出行人数以及网络的拓扑结构等因素，省去了传统方案中考虑多种社会因素进行建模的麻烦，计算简单；站点的选择不仅考虑用户聚集的节点，还考虑与用户聚集节点相连的其他节点的拓扑结构，有利于发现中转站点，决定轨道交通的路径。需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3