论文报告：Visualizing Mobility of Public Transportation System

论文：Visualizing Mobility of Public Transportation System

作者：Wei Zeng, Chi-Wing Fu, Stefan Müller Arisona, Alexander Erath, and Huamin Qu

发表会议：VAST 2014

城市的公共交通系统作为城市交通重要的组成部分，是为城市计算的研究热点。本文所用数据为城市交通系统中乘客乘坐公交和捷运留下的打卡数据，研究的问题也很明确。首先，如果给定出发点A，给定自出发点A所耗费的时间t0，如何表现和分析能到达的目的地集合B，以及这些路线的的行进时间和行进效率；其次，给定出发点A和具体的目的地Bi，怎样展示自A到Bi的细节路径和活动关联因素，尔后对这些进行评估和分析。

所谓的活动关联因素是指：

等待时间——乘客在公交站和地铁站台等待时间。

乘车时间——乘客乘坐交通工具行进的时间。

换乘时间——乘客在换乘点间花费的时间，如走路等。

出行效率——在一对出发地和目的地间出行的效率，相对于整个公共交通系统内行进的均值效率。

为了分析这些因素，作者首先建立起这些因素之间的关系，设定一次出行的时间为等待时间、乘车时间以及换乘时间之和

公式一

并利用这个关系统计出以上因素的具体数值。如等待时间的计算，对公交车，作者统计了每个时段（每15分钟）同一辆车同一个站点的进站/出站打卡时间均值，估计每一辆公交在每一站点的时间，这样可以得到每个时段某公交在每个站点间的运行时间，并取其一半作为统计意义上的等待时间。对于捷运系统，首先抽取所有捷运单程（排除捷运到捷运的换乘），然后对每一个单程，抽取进站打卡时间，搜索该时间之后下一进站车辆，这样估计出等待时间（乘客出站时间-进站时间-时间表上该车辆的乘车时间），并取多条乘客记录的平均。其他因素的估计方法请参考原文。

计算出这些要素之后，作者针对之前所述的种种任务设计了三种可视化界面，如等时线图（Isochrone Map View），时间流图（Isotime Flow Map View），起止点行程视图（OD-pair Journey View）。其中等时线图和时间流图相结合可以用以解决给定出发点和行进时间，寻找和分析能到达的目的地集合B的任务。如图一（a）展示的是从某地铁站（红色标定）出发，一小时内的到达区域，比较图一（b）的某城郊公交站，显然地铁的覆盖范围和路线要庞大和丰富许多，下部的时间流图可以展示各条路线的出行效率。

图一

在时间流图上也可能用起止点行程视图来比较和分析不同线路的时变运行效率和耗费时间的成分，这样就能解决给定出发点和不同的目的地，评估和分析这些线路这一类的任务（图二）。

图二

总的来说，本文聚焦的问题很小，通过对数据灵活地处理和数据专家之间的沟通，非常好地解决了问题。值得注意的是，本文并没有用一些奇巧的可视化设计，而是用了符合大众习惯的诸如等时线，线路图等已经在交通系统里使用非常广泛的可视化设计方案，并对这些方案做了改进。在这类解决实际问题的论文中，采用这样的方式非常实际和有效，降低了使用者的学习成本，有利于被领域专家接受。