智慧型公車轉乘系統
Smart Surf on Bus
作者：楊靜岑、吳依庭、何育俊、黃楷玲 黃思綺、謝立婷、黃品閎、林立爵 系級：都市計畫與空間資訊學系三年級 學號：D0076889、D0033169、D0033199、D0076697 D0076730、D0076790、D0191512、D0199882 開課老師：周天穎、林威延、蔡嘉哲 教授 課程名稱：都市計畫與空間資訊實習(四) 開課系所：都市計畫與空間資訊學系 開課學年：102 學年度 第 1 學期
中文摘要
以台中市公車 20 條路線為規劃範圍，擬定轉乘次數至多兩次、轉乘步行距 離不超過 500 公尺之限制條件為公車轉乘路線規劃前提。以 Arc GIS 中的路網分 析以及資料比對的方式，規劃公車轉乘路線，最後建立模組完成自動化之路線規 劃。成果以網頁方式呈現，網頁名稱為 TBTS (Taichung Bus Transit System)， 以便民、創新、效率為本網站之主旨，轉乘方案規劃頁面提供轉乘次數、總旅行 時間以及總步行距離之方案排序，供民眾更快速的選擇所需項目。轉乘點中，亦 提供周邊 500 公尺內超商資訊予以轉乘等待時間較長之民眾一個歇腳的地點。其 中最具特色的頁面為「近期活動」。提供台中近期相關活動，例如:爵士音樂節、 秦始皇展覽、東海聖誕節敲鐘等等相關活動資訊。於此頁面中，按進路線規劃後， 起點位置可讓民眾自行輸入起點，至於迄點則將該活動之地點作為固定式的迄 點，省去想搭公車遊玩的民眾查詢各活動地點之麻煩。 關鍵字：轉乘、路網分析、地理資訊系統
Abstract
The purpose of this study is to establish a website of route planning bus transfer. Bus routes we selected in this website include twenty major bus lines in Taichung City. There are, however, several restrictions we made to implement the entire system. For instance, the number of transfer for a trip is less than 3 to avoid the waste of waiting. Besides, the maximal walking distance while transferring is 500 meters that is acceptable by most bus riders including senior citizens. In order to plan the optimal route according to travel time or distance, we digitalized those bus routes including bus stops in a map and employed Network Analyst of Arc GIS to make candidate routes for an Origin-Destination pair. We also build several process models by using Model Builder embedded in ArcGIS to automate complicated map processing steps.
The result of this study can be presented by the website we built, Taichung Bus Transit System (TBTS). The main goal of design is to make a convenient, innovative, and easy-to-use information system for all bus riders. TBTS provides three routing preferences for bus riders including minimal number of transfer, shortest traveling time, and shortest walking distance while transferring. One of TBTS features is the linkage with upcoming events in Taichung City, such as Musical Concerts and Lantern Festival. TBTS list those events on the side bar of the website homepage, where riders can simply click on the link and of the event venue will be brought to the trip as the destination. This can save riders’time and energy of finding the location of activities.
目 次
第一章
緒論 ... 6
第一節 前言 ... 6 第二節 動機與目的 ... 6第二章
文獻回顧 ... 7
第三章
前置作業 ... 9
第一節 相關圖資蒐集 ... 9 第二節 預期成果圖 ... 10第四章
研究方法 ... 12
第一節 研究流程 ... 12 第二節 轉乘路線規劃 ... 14第五章
網站成果 ... 24
第一節 解說程式碼 ... 24 第二節 網站頁面成果 ... 27第六章
結語 ... 35
第七章
建議 ... 35
第八章
參考文獻 ... 36
圖目錄
圖 2-1-1 轉乘網站旅運規劃演算邏輯 ... 7 圖 3-1-1 公車站牌點位 Excel 檔 ... 9 圖 3-2-1 預期成果圖 A ... 10 圖 3-2-2 預期成果圖 B ... 10 圖 3-2-3 預期成果圖 C ... 11 圖 3-2-4 預期成果圖 D ... 11 圖 4-1-1 研究流程圖 ... 13 圖 4-2-1 路網整合屬性表示意圖 ... 14 圖 4-2-2 路網整合示意圖 ... 14 圖 4-2-3 模組示意圖 A ... 16 圖 4-2-4 模組示意圖 B ... 16 圖 4-2-5 模組示意圖 C ... 17 圖 4-2-6 模組示意圖 D ... 17 圖 4-2-7 模組示意圖 E ... 18 圖 4-2-8 模組示意圖 F ... 18 圖 4-2-9 模組示意圖 G ... 19 圖 4-2-10 模組示意圖 H ... 19 圖 4-2-11 模組示意圖 I ... 20 圖 4-2-12 模組示意圖 J ... 20 圖 4-2-13 模組示意圖 K ... 21 圖 4-2-14 模組示意圖 L ... 21 圖 4-2-15 模組示意圖 M ... 21 圖 4-2-16 方向引導視窗 ... 22 圖 4-2-17 資料比對示意圖 ... 22 圖 4-2-18 演算流程圖 ... 23 圖 5-1-1 程式碼示意圖 A ... 24 圖 5-1-2 程式碼示意圖 B ... 25 圖 5-1-3 程式碼示意圖 C ... 25 圖 5-1-4 程式碼示意圖 D ... 26 圖 5-2-1 登入頁面示意圖 ... 27 圖 5-2-2 首頁示意圖 ... 27 圖 5-2-3 網站介紹示意圖 ... 28 圖 5-2-4 轉乘查詢示意圖 ... 29 圖 5-2-5 近期活動示意圖 ... 30 圖 5-2-6 活動迄點示意圖 ... 31 圖 5-2-7 輸入活動起點示意圖 ... 31圖 5-2-8 轉乘方案示意圖 ... 32
圖 5-2-9 路線規劃示意圖 ... 32
圖 5-2-10 列印結果示意圖 ... 33
第一章
緒論
第一節 前言
以智慧城市做為目標概念，並以科技技術與公共設施為基礎，發展符合目標之智 慧功能，提升居民生活便利性，更創造永續發展之城市生態環境。我們朝著「以 人為本」、「以民生的改善」作為主要方向，並使用有限的運輸資源結合路網分析 與高科技，做出最有效的利用。以網頁方式呈現智慧型公車轉乘系統的成果，網 站內的構思吸收國內外現有之轉乘網站優點，並且改善缺點，以達成更便利、快 捷的使用。第二節 動機與目的
(一) 研究動機 現代多數人皆擁有智慧型手機和電腦網路，裡頭也有許多有關公車的資訊網 頁，提供給使用者查詢票價或搜尋站牌以及公車到站的時間等等，但經過使用比 較後仍然是有許多缺點可進行改進的，並發現這些公車資訊方便之處大多都是提 供給在地人使用，外地人要輕易簡單的上手仍然是有些困難度與不便之處的，例 如公車資訊僅有起迄點並無搭配地圖方向讓人難以尋找站牌，轉乘系統說明不清 楚等等。 本研究期望可以將各類型公車查詢資訊的優點整合起來，使其變的智慧且使 用起來更加方便簡單，不僅僅是在地人使用方便，連外地來的遊客在旅行前也能 清楚簡單的瞭解當地的公車資訊和查詢，以增加旅次。 (二) 研究目的: 目的在於了解目前台中市公車轉乘的資訊應用層面，是否有達到一般民眾能 需要的協助，發現到這些缺點之後，進而有更進一步的改善空間，提出問題討論， 並探討資訊要如何運作才能有更便利的智慧公車資訊，並對於所查詢之網路資 訊，以一個想要搭乘公車之乘客的角度，設計出最便利，最快捷的公車轉乘系統 網頁，改善提出解決方案之後，若能有效的運用概念，更能活用到全台各個地區， 無論都市或鄉村地區，進而達到智慧生活目標。第二章
文獻回顧
(一)地理資訊系統於運輸規劃之應用 使用 ArcView 進行服務範圍、人口分佈、公車路線之分析，且得到各站間精 確的距離及路線重疊長度，使路網最佳化建立。(張家輔，2005) 於另一份研究中則利用 GIS 測量節點間之候選路段距離，作為候選路段長 度，並利用 GIS 測量各需求點與各候選路段的距離。(王惠吟，2011) (二)路網分析 就數學意義而言，路網是一種「圖」的結構，是由「節點」和「連線」所組 成。路網分析中包含了，最短路徑、售貨員旅行問題、鄰近設施分析等功能，可 將這些分析功能加以應用於不同領域。 (三)實際案例介紹： 1.臺北大眾運輸路線轉乘網站建置 (1)GIS 操作介面 提供電子地圖於觀看時能作縮放等動作，讓使用者更了解空間分布的相對關 係。可於電子地圖把查詢點位設為起迄點，並且規劃了四種查詢方法:站牌查詢、 路線名稱查詢、重要地標查詢及路口查詢。 (2)起訖點至站牌位置圖引導 許多網站皆以文字呈現怎麼抵達大眾運輸場站，而此規劃結果搭配 GIS 地圖 查詢，提供更完整的規劃資訊。 (3)轉乘網站旅運規劃演算邏輯 圖 2-1-1 轉乘網站旅運規劃演算邏輯(4)優缺點分析: 優點分析:配合 GIS 操作介面規劃便於使用者對路線位置更加明確。 缺點分析:轉乘演算僅提供一次轉乘，在都市偏遠地帶若無提供兩次之轉乘 即會有無方案之情形產生。 (5)補充說明 運旅規劃邏輯: A.考量使用者之最長步行距離限制: 在轉乘方案中，亦必須考量不同客運路線間站牌之步行距離限制，在我 們所參考的文獻中皆以500公尺為可接受之最長步行距離。 B.旅次間之路線轉乘最多以兩次為原則： 由於使用者發生轉乘行為時，必須產生額外之時間成本，因此一般大眾 運輸旅次規劃系統常以兩次轉乘為上限。 2.日本公共運輸系統 提供時刻表、路線資訊、運具到離站資訊、運具間轉乘資訊系統等。網 站上面可查得清楚的轉乘資訊，甚至分為花費時間及轉乘次數多寡便於民眾 選擇自行所需之方案。 表 2-1-1 日本公共運輸系統呈現 方案 網頁呈現 花 費 時 間 少 轉 乘 次 數多 花 費 時 間 多 轉 乘 次 數少
第三章
前置作業
第一節 相關圖資蒐集
表 3-1-1 圖資蒐集表 圖資 坐標 比例尺 原始資料 格式 製圖 年份 資料來源 是否需付費 台中市 區界圖 TWD97 1/1000 Shp 不明 助教 否 台中市 道路圖 TWD97 1/1000 Shp 不明 助教 否 台中市 站牌點位 WGS84 1/1000 Excel 2013 台中市政府 資訊中心 否 台中市 公車路線圖 WGS84 1/1000 Excel 2013 台中市政府 資訊中心 否 台中市 地標圖 TWD97 1/1000 Shp 2011 台中市政府 數位地圖館 是，600 元 圖 3-1-1 公車站牌點位 Excel 檔第二節 預期成果圖
預期使用網頁方式呈現轉乘系統，轉乘查詢頁面預期使用四種方式進行 交叉查詢，點選開始規劃後進入轉乘方案排序頁面，此頁面預期使用兩種排 序方式，再點選下方觀看規劃路線地圖，則可看到規劃路線使用不同顏色表 示不同運具於地圖上呈現，最後提供列印功能，點選列印結果則可列印該規 劃方案。 圖 3-2-1 預期成果圖 A 圖 3-2-2 預期成果圖 B圖 3-2-3 預期成果圖 C
第四章
研究方法
第二節 轉乘路線規劃
(一) 情境模擬 本次研究列出四種近期活動做為情境模擬用來規劃路線，如下表所示: 表 4-2-1 情境模擬列表 近期活動 起點 迄點 爵士音樂節 逢甲大學 市民廣場 秦始皇展覽 統聯朝馬站 台中文化創意園區 東海敲鐘 逢甲大學 東海大學 跨年晚會 逢甲大學 台中洲際棒球場 (二) 整合路網 由於台中公車路網十分繁瑣，因此本次研究搭配情境模擬，整合台中 20 條 公車路線以及 BRT 藍線形成路網。用人工判視的方式，將同一條道路上含有多條 公車路線者，整合成同一筆屬性資料，整合後之屬性表如下圖所示。 圖 4-2-1 路網整合屬性表示意圖 圖 4-2-2 路網整合示意圖表 4-2-2 公車路線表 公車號碼 路線方向 客運名稱 14 號 綠川東站至舊庄 台中客運 15 號 國軍臺中總醫院至綠川東站 台中客運 16 號 天星大飯店至綠川東站 台中客運 20 號 仁友東站至慈濟醫院 統聯客運 26 號 新民高中至嶺東科技大學 台中客運 28 號 四張犁圖書館至坪頂 台中客運 29 號 臺中監獄至仁友東站 台中客運 33 號 高鐵臺中站至僑光科技大學 台中客運 35 號 僑光科技大學至南區區公所 台中客運 45 號 中科友達至仁友東站 仁友客運 53 號 省議會至太原火車站 統聯客運 54 號 九張犁至下港尾 台中客運 68 號 東海別墅至中臺科技大學 巨業交通 71 號 植物園(西屯路)至臺中洲際棒球場 台中客運 79 號 統聯轉運站至大慶車站 統聯客運 82 號 水湳至高鐵臺中站 台中客運 88 號 沙鹿高工至新民高中 台中客運 106 號 臺中監理站到台中火車站 台中客運 168 號 沙鹿至大甲 巨業交通 270 號 臺中至東勢 豐原客運 表 4-2-3 BRT 藍線站點表 BRT站名 鄰近地標 BRT站名 鄰近地標 A01 臺鐵臺中站 A15 澄清醫院站 A03 興中停車場 A16 東海牧場 A05 中山醫院 A17 東海大學/榮總 A06 中正國小 A18 東海大學/東園巷 A07 科博館/金典酒店 A19 遊園南路/北路 A08 忠明國小 A20 正英路 A09 長榮酒店 A21 弘光大學 A10 文心路/市政中心 A22 晉江里 A11 新光三越/大遠百 A23 靜宜大學 A12 朝馬轉運站 A13 安和站/裕元酒店 A14 中工三路/永福路
(三) 模組建立 一開始使用手動操作規劃轉乘路線，熟悉了路網分析中的工具後，接著建立 模組完成自動化規劃轉乘路線。此模組建例說明以東海聖誕節敲鐘為例，說明如 何使用 Arc GIS 中的路網分析工具規劃路線。 將起點設在逢甲大學 ， 終點設在東海大學。 1.將起點逢甲大學加入 Model，接著做鄰近設施分析找出最近的公車站牌， 起點站牌：逢甲大學（福星路）。 圖 4-2-3 模組示意圖 A 下圖為顯示從逢甲大學步行至最近公車站牌逢甲大學（福星路）的路線距離。 圖 4-2-4 模組示意圖 B
2.將迄點東海大學加入 Model，接著做鄰近設施分析找出最近的 BRT 站牌， 迄點站牌：台中榮總。
圖 4-2-5 模組示意圖 C
下圖為顯示從東海大學步行至最近 BRT 站牌台中榮總的路線距離。
3.將起點站牌逢甲大學(福星路)與迄點站牌台中榮總加入 Model，並做出最短路 徑分析。
圖 4-2-7 模組示意圖 E
下圖為顯示從起點站牌逢甲大學搭乘至迄點站牌台中榮總的最短路徑。
4.我們利用方向引導視窗判斷出轉乘路口交叉點，就是下車的轉車點位，並進行 鄰近設施分析找最近轉乘點福安里（中港路）。
圖 4-2-9 模組示意圖 G
由下圖顯示，利用轉乘路口交叉點找出最近轉車點位福安里（中港路）下車。
5.利用服務範圍分析功能，找出在下車 28 號公車站牌-福安里（中港路）500 公 尺範圍內的超商。 圖 4-2-11 模組示意圖 I 由下圖顯示依道路計算五百公尺內的超商都被分析在這區塊當中，得到此服務範 圍內的超商，有三家超商。 圖 4-2-12 模組示意圖 J
6.接著將 BRT 上車站牌福安里（ 中港路 ）與東海大學迄點最近站牌做最短路徑 分析。 圖 4-2-13 模組示意圖 K 由下圖顯示，可以明確知道搭乘路線 BRT 從福安里（中港路）至台中榮總的最短 路徑。 圖 4-2-14 模組示意圖 L 7.此圖是全部模組操作完後的總路線圖，利用鄰近設施分析、最短路徑分析及服 務範圍分析功能完成東海敲鐘轉乘路線。 圖 4-2-15 模組示意圖 M
(四) 如何規劃數條路線方案? 1.利用最短路徑，協助找尋從起點至迄點之公車路線號碼 2.再用資料比對，找出不同的路線規劃方式 以此方向引導視窗為例: 圖 4-2-16 方向引導視窗 將最短路徑呈現的路線方向引導視窗，所提及之路線號碼整理為下圖。資料 比對之意思即為從每一段路線上的號碼找重複性的號碼，即可得知該在哪一段路 線作轉乘。 以下圖為例子，則可得知此路線有直達方案，因為開頭的路段以及結尾的路 段皆有 45 號，不過此直達方案則不為最短路徑。 若要順從最短路徑原則則將轉乘兩次，搭乘 33 路轉 45 路再轉 106 路或者搭 乘 79 路轉乘 45 路再轉乘 106 路，此方案為最短路徑但轉乘次數最多次者。 圖 4-2-17 資料比對示意圖
(五) 轉乘演算法 撰寫此演算法的目的為解決無法利用模組自動化找出轉乘點位之困擾，利用 由方向引導視窗中之資訊，使用資料比對的方式，撰寫成演算流程供程式判讀， 做為一種偽程式。而在演算法中，提及之初始點與終點站，為情境模擬各活動中 的起訖點。 圖 4-2-18 演算流程圖
第五章
網站成果
第一節 解說程式碼
主要網頁程式設計說明: 在轉乘查詢的頁面用以下的程式碼加入點位資料並套上 Google 底圖來做呈現， 以下圖為例: 此部分的程式碼主要為載入 Google 的地圖當作底圖，並且設定載入時的中 心點座標值，然後設定它拉進拉遠的以及呈現大小的參數值。 圖 5-1-1 程式碼示意圖 A 此部分主要是在宣告一些變數，並呼叫另一個副程式來載入所繪製好的 shapefile。
圖 5-1-2 程式碼示意圖 B
黑色框框起來的部分為載入自己的點位圖資 shapefile。
此黑色框主要是在設定點資料呈現名稱時的字體與大小以及圖示，其餘的轉 乘查詢頁面皆是運用此方式去做修改。 並且使用了一些按鈕連結的功能去聯結其他所建置好的網站，例如:近期活 動消息點選後連結到轉乘查詢的頁面並且連結到轉乘排序以及路線規劃的 頁面，這些都是先把各個頁面建置完成後，使用按鈕連結的方式，使整個頁 面看起來更具互動性。 圖 5-1-4 程式碼示意圖 D
第二節 網站頁面成果
(一) 登入頁面 此頁面中的美工設計皆為本組組員手繪後掃描至 Illustrator 上描圖並上 色，最後再使用 Flash 製作成動畫，使登入頁面圖中的公車會動更加活潑， 任意點選頁面即可進入首頁。 圖 5-2-1 登入頁面示意圖 (二) 首頁 圖 5-2-2 首頁示意圖(三) 網站介紹
(四) 轉乘查詢
於轉乘查詢頁面中則為一般轉乘網站所提供之查詢頁面，可使用四種方式進 行交叉查詢，以及可自行輸入要搭乘之日期與時間以便規劃。
(五) 近期活動 此頁面則為本網站特色，提供台中市近期活動給想搭乘公車到處遊玩之民眾 一個可以直接規劃公車路線的頁面，將活動地點作預設值，為固定迄點，省 下民眾到其他網頁搜尋活動地點的麻煩。 下方以東海敲鐘為例之路線規劃，迄點為活動地點-東海大學。 起點的部分則可自行輸入，在此起點以逢甲大學為例。 圖 5-2-5 近期活動示意圖
圖 5-2-6 活動迄點示意圖
點下開始規劃後，轉乘方案以三種排序呈現，可供使用者選擇所需項目觀 看，地圖以不同顏色表示不同運具，可直接從地圖上一目了然看出轉乘路線。
圖 5-2-8 轉乘方案示意圖
按下列印結果可印出轉乘路線，提供給手機沒有網路的民眾方便攜帶觀看。
(六) 業者服務資訊
提供各家客運業者的基本資料，便於民眾若有遺失物品於車上或想投訴業者 時聯絡使用，各業者圖示可點入連結至各官方網站。
