基于TransCAD4.x的四阶段预测法交通规划课程设计(22页).doc

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1、-基于TransCAD4.x的四阶段预测法交通规划课程设计-第 - 21 - 页交通规划课程设计基于TransCAD4.x的四阶段预测法毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收

2、集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：

3、 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪

4、论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件

5、工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰

6、写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计

7、）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、

8、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日1、交通规划课程设计任务

9、一座城市的发展很大程度上依赖于交通的发展，因此在城市布局之前做好交通规划很有必要，交通需求量预测是交通规划的核心内容之一，是决定网络规模、断面结构等的依据。其内容包括第一阶段：交通发生与吸引，第二阶段：交通分布，第三阶段：交通方式划分，和第四阶段：交通量分配。从交通的生成多交通流分配的过程，因为有四个阶段，所以通常被称为“四阶段预测法”。四阶段预测法是目前经典的方法，在实际工程项目中获得了极其广泛的应用，然而，由于四阶段预测法的局限性，例如明显地阶段划分、小区划分和统计出理等，已经逐渐不能适应信息化、个性化的要求，一些新的方法正在受到人们的重视，如用计算机模拟技术用TransCAD4.x来处理

10、实际交通问题，分析实际调查数据，将上述四阶段或其中某几阶段组合在一起的组合模型、利用断面实测交通量反推OD交通量的方法等能很便捷地解决本来计算繁琐的模拟问题。本次交通规划课程设计主要从四个方面介绍应用TransCAD4.x的过程，分别是：出行生成预测、出行分布预测、方式划分预测和交通分配与O-D反推。在交通规划实际应用中，这些预测的数据都是基于实际的交通调查，而本次设计的数据是来源于石家庄铁铁道大学给出的练习数据，主要目的在于练习使用TransCAD4.x软件，旨在提高学生分析数据和灵活运用软件能力。用TransCAD4.x解决交通规划问题，它的主要优点在于：能有效管理交通规划数据，交通规划工

11、作中所涉及的基础调查资料、模型运算结果等各种数据，不仅体量庞大，而且种类繁多。对于一些交通规划中特有的数据类型，如交通网络拓扑结构数据、交通需求矩阵数据等，需要采用TransCAD4.x这类软件才能进行更有效的管理和分析。另外TransCAD4.x还具有快速运行需求预测模型和直观表达规划分析结果等优点，因此这类软件在交通规划中广为应用。2交通调查数据处理与分析2.1交通规划数据特点交通调查是整个交通规划工作的一项重要内容，所调查收集的资料数据具有体量庞大、类型繁多的特点。如何对调查数据进行快速、有效的处理分析，是顺利完成交通规划工作的前提。2.2交通小区划分的基本操作启动TransCAD4.x

12、后，点击工具栏生成文件按钮，弹出“New File”对话框。在选择列表中的Geographic File 选项中，点击“OK”按钮。此时弹出“New Geographic File”对话框，完成对话框内相应的各选项，把小区图层命名为“TAZ”点击“Add Field”后，在“Name”文本框中输入“ZoneID”，即小区编号；在“Type”下拉列表框中选择“Integer（4bytes）”，然后点击“OK”系统提示保存文件。完成属性设置后就可以编辑小区的基本轮廓了，软件各个编辑按钮的功能在此就不一一介绍了，编辑小区的初始框图如下所示，本次课程设计使用的交通分区地理文件时练习数据中的“TAZ.d

13、bd”文件。保存地图时将当前显示的地图另存为BMP、JPG等格式的图像文件，便于将地图插入Word等软件中制作报告。2.3将数据表连接到地图上在TransCAD中打开上一个步骤建立的TAZ.dbd地理文件，同时打开基础资料数据表文件BaseData.bin。选择“Dataview Join”菜单，此时系统弹出数据连接对话框按要求完成相应选项，该数据视图将小区图层数据与各小区的基础资料数据建立起了动态的连接。连接后的数据视图如下2.4制作GDP和人口分布色彩专题图将小区地图窗口设置为当前窗口，点击工具栏上的按钮，弹出“Color Theme”对话框，在该对话框的“Filed”下拉列表中，选择“G

14、DP”，然后点击“OK”就完成了GDP分布色彩图的设置生成的GDP色彩分别分布图如下同样通过简单的方法，点击工具栏上的按钮可以设置人口密度分布图如下2.5建立和编辑矩阵文件O-D调查的数据主要是以矩阵形式存储的出行分布量数据，在TransCAD4.x中，矩阵文件不能凭空创建，必须在一个已经打开的表格或地图文件的基础上创建。启动TransCAD4.x后，先打开练习数据中的“BaseData.bin”文件，然后点击顶部工具栏的相应按钮，弹出“New File”对话框。选择列表框中的Matrix选项，点击“OK”按钮。此时弹出“Create Matrix File”对话框如下对应填好各个选项后，已经

15、完成了矩阵文件的创建工作，可以在这个矩阵视图中输入O-D矩阵中各个元素的值。2.6制作期望线启动TransCAD4.x，打开练习数据中的“BaseOD.mtx”矩阵文件和“TAZ.dbd”小区地图。选择“Tools Geographic Analysis Desire Lines”菜单项，弹出“Desire Lines”对话框，完成各项设置后生成的小区期望线图如下期望线图可以直观地显示小区之间出行分布量的大小，它是一种特殊的等级符合专题图。如果想要修改期望线图的颜色、线条宽度等，可以通过顶部工具栏的一些列操作完成设置。3、基于TransCAD4.x的四阶段预测法3.1出行生成预测回归分析法在T

16、ransCAD4.x中的应用出行生成预测是交通需求预测四阶段法的第一阶段，其目的是求出对象地区未来年各小区的出行产生量与吸引量。在出行生成预测阶段，每个小区的出行量可用于该小区相关的出行端点数来表达。出行端点可以分为起点和讫点，也可以分为产生点和吸引点。在生成预测中，起点、讫点和产生点、吸引点的概念则是根据与出行端点相关的用地性质定义的：出行的产生点定义为与某一小区中的居住用地相关联的出行端点，而出行吸引点则定义为与非居住用地相关的出行端点。学完交通规划我们知道出行生成预测方法有：原单位法、增长率法、聚类分析法和函数法、回归分析法等，其中回归分析法是目前国内交通规划工作中使用较多的一种方法，以

17、下介绍这种方法在TransCAD4.x中的基本操作。3.1.2数据准备在TransCAD4.x中运行回归模型，需要准备如下数据：1、 基于小区的现状年出行产生量和吸引量数据；2、 基于小区的现状年社会经济活动变量；3、 基于小区的未来年社会经济活动变量；3.1.3估计回归模型参数在TransCAD中，打开练习数据中“TripsGen.bin”文件，然后选择“Statistics Model Estimation”菜单选项，会弹出“Model Estimation”对话框如下 TripsGen.bin 数据截图Model Estimation对话框在Model Estimation对话框中的De

18、pendent选项卡中选择变量，先选择“P_Base”在“Independent”选项卡中添加自变量，此处选择“Add”两个字段到自变量中，分别是“People_Base”和“GDP_Base”。然后点击“OK”按钮，此时系统提示将模型文件保存起来，将这个文件命名为“Pro.mod”，然后保存到目录中。这样就完成了出行产生量回归预测模型的建立过程。点击上图对话框中的“Show Report”会弹出程序运行报告文件（部分）如下： Field Name Mean Std Dev People_Base 232.000 45.4973 GDP_Base 24.0000 6.51920 P_Base

19、1040.00 108.397 Dependent field is P_Base Source df SS Mean SS F Ratio Model 2 45685.9 22842.9 34.7659 Error 2 1314.10 657.051 Total 4 47000.0 R Squared = 0.9720 Adj R Squared = 0.9441 Field Name Estimate Std. Error t stat CONSTANT 386.325 People_Base 2.00855 0.282059 7.12101 GDP_Base 7.82051 1.9684

20、8 3.97287 Execution Time was 00:00:00.030在该文件的最后部分，是刚才估计模型的标准误差、相关系数、t值、F值等统计检验结果。通过此报告，可以判断回归模型是否有效。最简单的统计检验可以通过观测报告中的“R Squared”值进行判断，一般来说，如果该值大于0.8，说明模型自变量与因变量之间的相关程度是比较高的，可以用于预测。用类似方法，将因变量换成“A_Base”，即可建立出行吸引量回归预测模型。同样方法可得到运行报告（部分）如下： Source df SS Mean SS F Ratio Model 2 45685.9 22842.9 34.7659 E

21、rror 2 1314.10 657.051 Total 4 47000.0 R Squared = 0.9720 Adj R Squared = 0.9441 Source df SS Mean SS F Ratio Model 2 93349.7 46674.9 25.5733 Error 2 3650.28 1825.14 Total 4 97000.0 R Squared = 0.9624 Adj R Squared = 0.9247 Field Name Estimate Std. Error t stat CONSTANT 177.208 People_Base 1.68091 0

22、.470099 3.57565 GDP_Base 19.7009 3.28080 6.00489 Execution Time was 00:00:00.0304.1.4运行回归分析模型在完成前述步骤后，选择“Statistics Model Evaluation”菜单项，会弹出“Open Model File”文件打开对话框，选择刚才建立的“Pro.mod”模型文件，然后点击“Open”。此时，TranaCAD弹出“Forecast”对话框，如下在对话框中的“Results in”后选择“P_Fur”，在变量列表框中，将第一“Forecasted Variable”选为“People_Fur

23、”，将第二个“Fore_casted Variable”选为“GDP_Fur”，然后点击“OK”按钮。此时完成了未来年出行产生量的预测，相应的数据被填充到了视图中的“P_Fur”列中。同样在弹出的对话框中点击“Show Report”得出的报告如下： CONSTANT 386.325 People_Base 2.00855 0.282059 7.12101 GDP_Base 7.82051 1.96848 3.97287 Execution Time was 00:00:00.016同样的方法，选择“Statistics Model Evaluation”菜单项后，打开“Att.mod”文件，

24、在弹出的“Forecast”对话框中，将“Results in ”改为“A_Fur”，其他操作步骤同前，即可完成未来年出行吸引量的预测。预测报告如下： CONSTANT 386.325 People_Base 2.00855 0.282059 7.12101 GDP_Base 7.82051 1.96848 3.97287 Execution Time was 00:00:00.016 Starting Procedure Linear Model Estimation with Regression Model on December 31, 2013 (11:10 PM) Model 2

25、93349.7 46674.9 25.5733 Error 2 3650.28 1825.14 Total 4 97000.0 R Squared = 0.9624 Adj R Squared = 0.9247 Field Name Estimate Std. Error t stat CONSTANT 177.208 People_Base 1.68091 0.470099 3.57565 GDP_Base 19.7009 3.28080 6.00489 Execution Time was 00:00:00.0304.1.5出行生成预测结果分析出行生成预测完成后，要对所以小区的产生量与吸引

26、量进行平衡，使两者的和相等，才能进行下一步的出行分布预测。打开“TripsGen.bin”文件，选择“Planning Balance”菜单项，此时弹出“Vector 1 Balanceing”对话框如下在该对话框中勾选完相应选项点击“OK”得出如下数据结果及报告报告： Dependent field is P_Base Source df SS Mean SS F Ratio Model 2 45685.9 22842.9 34.7659 Error 2 1314.10 657.051 Total 4 47000.0 R Squared = 0.9720 Adj R Squared = 0.

27、9441 Field Name Estimate Std. Error t stat CONSTANT 386.325 People_Base 2.00855 0.282059 7.12101 GDP_Base 7.82051 1.96848 3.97287 Execution Time was 00:00:00.030在TransCAD中打开练习数据中的“TAZ.bin”小区地理文件，再打开刚才生成的“Balance.bin”数据表文件，用2.3.2节中的方法，将这个数据表连接到地图。 Balance.bin数据截图将小区地图窗口设置为当前活动窗口，点击顶部工具栏中相应的菜单按钮，为出行产生

28、量和吸引量创建一个统计图表专题图。此时，系统会弹出“Chart Theme”对话框如，完成对话框的各个选项得到如下的小区出行产生量和吸引量专题图，图的大小、颜色等可以自己设置。4.2.出行分布预测4.2.1出行分布的基本原理交通的分布预测是交通规划四阶段预测的第二阶段，是把交通的发生于吸引量预测获得的各小区的出行量转换成小区之间的空间OD量，机OD矩阵。在出行生成预测阶段，得到了未来年各小区出行的产生量与吸引量，它们反映了对象区域和各个分区的出行总体水平。但对交通规划决策来说，仅有这些数据是不够的，需要进一步分析各小区之间的出行交换量，即出行分布量。4.2.2增长系数法在TransCAD中的应

29、用运行增长系数法之前，需要准备一个现状年的出行O-D矩阵和一个未来年的出行发生量和吸引量表。在TransCAD中，打开练习数据标准“OD_Base.mtx”矩阵文件和“TripsFur.bin”数据表文件。 OD_Base.mtx数据截图 TripsFur.bin数据截图选择“Planning Trip Distribution Growth Factor Method”菜单项，此时会弹出如下“Growth Factor Balanceing”对话框在该对话框最下方的两个下拉框列表中，“Production Field”后选择“O”，“Attraction Field”后选择“D”，点击“OK

30、”按钮。此时，系统弹出“Store Output Matrix in”对话框来，提示保存文件。按照上述一系列操作完成后，得到的数据截图如下，生成的报告如下： Field Name Mean Std Dev People_Base 232.000 45.4973 GDP_Base 24.0000 6.51920 P_Base 1040.00 108.397 Dependent field is P_Base Source df SS Mean SS F Ratio Model 2 45685.9 22842.9 34.7659 Error 2 1314.10 657.051 Total 4 47

31、000.0 R Squared = 0.9720 Adj R Squared = 0.9441 Field Name Estimate Std. Error t stat CONSTANT 386.325 People_Base 2.00855 0.282059 7.12101 GDP_Base 7.82051 1.96848 3.97287 Execution Time was 00:00:00.0154.2.3用TransCAD解交通规划书本中的例题62 用该软件解例题62的关键步骤在于数据表格的生成，数据表格是应用TransCAD的前提，其实由来4.2.2的数据表格形式，只要在相应的矩阵

32、内输入书本中的数据就可以得到我们需要的数据矩阵了。填“Growth Factor Balanceingz”选项卡时，注意把收敛“convergence”的值相应改为“0.03”保持与书本一致，以便对照。现状OD分布表及将OD发生与吸引量生成的mtx 矩阵文件如下用软件计算等到的将来OD分布表如下，由于软件的精确度是保留两位小数，因此和书本的数据有些区别。书本中用增长系数法保留三为有些数字计算结果如下 DO123合计122.22410.9695.03438.227211.28473.4229.31094.01635.3448.00621.86135.211合计38.85292.39736.205

33、167.5454.2.4重力模型在TransCAD中的应用标定重力模型前需要准备的数据有：1、 一个小区地理文件；2、 一个现状出分布矩阵，该矩阵的行列索引要与小区编号相同；3、 一个现状小区间阻抗矩阵。操作方法：在TransCAD中，打开练习数据中的小区地理文件“TAZ.dbd”、现状出行分布矩阵文件“Grav_Base.mtx”和现状阻抗矩阵文件“Imp.mtx”.将地图窗口设置为当前活动窗口，选择“Planning Trip Distribution Gravity Calibration”菜单项，此时弹出“Gravity Calibration”对话框如下Grav_Base.mtx和I

34、mp.mtx数据安装上图填好对话框后，系统提示保存文件，点击“Save”后，出现一个新的数据视图，其中列“b”下方的数字即为幂函数型阻抗函数参数。重力模型标定工作完成。如上图所示，b=1.3906，要记住b值以便后面重力模型参数的标定。运行生产的报告如下:模型数据文件summary.bin Results : All models converged OD_Base : Converged after 4 iterations. K-Factor not performed Calibrated Inverse Power = pow(t,-b) b = 1.3905571917 OD_Bas

35、e : Mean Cost Error = 0.0066503901 Mean: -0.0000000000 Var: 8830293.1140608247 SDEV: 2971.5809115790 RMSE: 2971.5809115790 Execution Time was 00:00:00.125.报告中b=1.3905571917是软件运行得出的参数结果，在下面运行重力模型的时候需要该参数。4.2.5运行重力模型标定后的重力模型可以用于预测未来年的出行分布矩阵，运行重力模型前，需要准备的基础数据包括：1、 一个现状小区间阻抗矩阵。2、 一个未来年出行产生量和吸引量。3、 重力模型阻抗函数的参数。在TransCAD中，打开练习数据中的现状阻抗矩阵文件“Imp.mtx”和未来年出行产生量和吸引量表“TripFur.bin”。选择“Planning Trip Distribution Gravity Evilcation”菜单项