公交线路查询系统的开发.docx
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公交线路查询系统的开发.docx
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公交线路查询系统的开发
公交线路查询系统的开发
(姓名)
(浙江海洋学院数理与信息学院,A0计算机浙江舟山316004)
摘 要
当今世界交通飞速发展,特别是城市的道路交通已积聚饱和,而目前的电子公交系统在效率和查询方面有很大局限。
例如,具有地图显示能力的系统,几乎全部采非自主产权的GIS(GeographyInformationSystem,地理信息系统)插件,运行速度慢,查询效果差。
智能程度较低,比如以显著的建筑来定位查找周围的公交站点和线路的公交系统几乎没有。
模糊查询中单字匹配查询时,空间数据库支撑小住超大容量数据的输出,比如在当前流行的E都市中用单字模糊查询都会报错。
本文介绍了公交线路查询系统的开发过程,描述了如何运用软件工程知识进行系统的分析、设计和实现的过程,包括可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试等各个阶段。
应用JAVA结合Access数据库编写本软件,对公交线路和公交站点进行了合理的抽象,建立了用虚拟网络表示的公交网络模型,在此模型的基础上研究了一种可行的公交网络最短路径查询算法,分析了动态分段的思想和基本要素,为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能。
用户输入要查询的线路,通过查询得到线路的一些信息及在地图上显示相关线路;用户输入要查询的站点,通过查询得到站点的一些信急;用户输入起点及终点得到直达和换乘的相关结果。
【关键词】:
公交线路查询,JAVA,Access
目录
摘 要I
1.概述1
1.1公交线路查询系统产生的背景1
1.2公交线路查询系统研究的科学依据2
1.3国内外研究与应用现状3
2.公交线路查询系统分析4
2.1可行性研究4
2.1.1技术可行性4
2.1.2经济可行性6
2.1.3操作可行性6
2.2系统需求分析6
3.公交线路查询系统设计8
3.1系统总体设计8
3.2.数据库设计8
3.2.1E-R图8
3.2.2创建数据库9
3.3.系统详细设计11
3.3.1系统流程图11
3.3.2主要功能流程图设计11
4.公交线路查询系统的编码和测试12
4.1系统编码12
4.1.1公用模块12
4.1.2换乘查询模块13
4.1.3站点查询模块17
4.1.4线路查询模块20
4.1.5数据连接模块22
4.2系统测试24
4.2.1功能测试的内容24
4.2.2测试用例的设计和结果分析24
5.总结26
参考文献27
1.概述
1.1公交线路查询系统产生的背景
随着中国经济的快速发展,城市交通拥堵,交通事故频繁和环境污染的现象在各个大中城市日益严重,阻碍了城市居民生活水平的提高和整个城市的经济可持续发展。
根据国内外城市交通发展的经验教训,交通界专家学者达成共识:
优先发展公共交通是解决城市交通拥堵问题的根本途径之一。
交通作为国家经济大动脉,是城市人文中的重要组成部分,在国家经济和人们生活中发挥着重要作用,并与人们的生活息息相关。
随着城市人口的快速增长以及城市之间的沟通的增加,人们对提高道路交通网的通行能力和通行质量的呼声愈来愈高,因此,完善道路,提高道路施工质量,有效减缓道路交通压力,保证道路网的维护和管理是日前交通管理部门需要解决和关心的问题。
并且,交通又是一个复杂的城市人文要素,并不是孤立存在的,其发展和建设需与经济、环境、人口等诸多因素有关,只有将这些信息要素与道路设计以及日常管理和维护工作紧密结合,并利用计算机信息技术才能建设满足需要的道路交通网。
过去20年,城市交通迅猛发展,促进了社会生产力,提高了人类的生活质量,极大地推动了社会的前进。
但由于车辆的剧增以及土地资源的限制,供需矛盾日益突出,交通问题已成为各国政府面临的首要问题之一。
如何优化交通系统,实现交通高效、快捷、方便、安全、舒适和环保,是城市交通管理的最终目标。
以欧洲、美国、日本为代表的各发达国家己经逐渐从主要依靠扩大路网规模来解决日益增长的交通需求,转移到用高新技术来改造现有道路交通系统及其管理体系,从而达到大幅度提高交通运输网的通行能力和服务质量,减少环境污染的目的。
具有代表性的有在美国和日本称之为IVHS智能车辆道路系统),在欧洲称之为RTI(道路交通信息系统),又称ATT(先进的交通信息通信系统)、RTT(道路交通信息通信系统)的系统研究。
目前国际上统称为ITS(IntelligenceTransportSystem,即智能交通系统)。
为此,欧洲各国、美国和日本纷纷制定了一系列发展ITS的计划,与此同时,欧洲各国、美国与日本在研究开发ITS的过程中还成立了许多相关智能交通研究机构,如美国的工TS-America、欧盟的ERTI-C0,A本的VERTIS及国际标准化机构ISO/TC204等,这些机构对制定ITS的研究计划和开发成果的实用化起到了巨大的推动作用。
智能交通系统即是将先进的卫星定位导航技术、计算机技术、地理信息技术、图像图形处理技术、传感器技术、信息技术、电子控制技术、数据通信技术、运筹学、人工智能等高新技术有效地综合运用于交通的运输、服务、控制和车辆制造,加强了人、车、路三者之间的联系,借助系统的智能,使驾驶员对实时的交通状况了如指掌,使管理人员对车辆的行驶状况一清二楚,系统可以通过对实时数据的分析处理,在通信设施与政策法规的有力支持下,对整个交通系统进行调整,使整个系统处于最佳状态,并能对突发事件及时反应,及时解决。
这种以智能化来提高运输系统效率,降低成本和改善安全的趋势,是潮流所趋。
对发达国家而言,是非走不可的途径;对发展中国家来说,也是发展的必由之路。
虽然我国的交通建设和运输取得了巨大的成绩,我们也还是面临着巨大的挑战。
我国是一个经济持续发展的发展中国家,改革开放以来,城市化与汽车化发展十分迅猛。
城市化的迅速推进特别是大城市规模的扩张,带来了城市交通需求特别是机动车数量的迅速增长。
我国城市交通面临如下的挑战:
(1)城市化与汽车化发展十分迅猛,城市交通需求与供给的矛盾日益突出;
(2)公路里程少,密度和标准低,路网整体服务水平有待提高:
③交通量急剧上升,交通事故增加,交通拥堵日益严重:
(4)机动车污染已经上升为我国城市大气和噪声的主要污染源。
因此,建立智能交通系统已成为解决我国城市交通问题的有效途径。
“九五”期间我国许多专家开始研究国外在智能交通系统体系框架方面的研究成果,进行了不同层次的研究,并且纷纷向国家建议开展我国智能交通系统建设,我国己将智能交通系统列为国家重点建设规划之一。
为加快我国智能交通系统建设的步伐,国家科技部专门组织了交通部、铁道部、公安部、建设部等有关部门组建了中国ITS政府协调指导小组,总体规划包括道路、铁路、水运、民航在内的中国ITS发展战略。
目前我国许多大中城市也都纷纷着手建立智能交通系统。
昆明作为云南省省会,是全省政治、文化、科技、教育和交通的中心,中国首批历史文化名城和优秀旅游城市,也是中国西南地区通向东南亚的一级口岸城市。
近年来,特别是99世博会以来,昆明市城市建设与交通飞速发展,城市面貌日新月异。
但与此同时,交通问题也日趋突出。
交通堵塞已成为市民日常最关心的话题.解决目前交通问题的有效途径就是建立智能交通系统,即将先进的信息技术,GIs技术、通信技术及计算机技术应用于交通管理,使人车路协调统一,从而建立一个全方位发挥作用的智能、准确、高效、实时的交通管理系统。
1.2公交线路查询系统研究的科学依据
世界各大城市在经历了汽车文明所带来的各种灾难后,人们将希望更多的寄托于高新技术,希望通过各种高新技术手段以变革目前的交通状况。
自80年代后期,国际上提出了智能交通系统(IntelligentTransportSystems)的概念,其基本出发点便是利用当代高新技术:
电子、信息、通信、计算机、GPS,GIs(地理信息系统)等,提高交通系统中的人(交通参与者:
乘客和管理者)、交通设施(道路等)和交通工具(车辆等)之间的有机联系,从而最佳地利用交通系统的“时空”资源,降低运输成本,提高运输效率。
智能交通系统正在世界尤其是发达国家和地区中引导着人类迈进交通运输智能化和交通管理现代化,它是当前国际交通运输和管理科技的前沿,是21世纪现代交通管理体系的模式和发展方向。
ITS技术在改善交通的同时还会形成巨大的产业。
因此,国内外都极其重视工TS的发展,运用高新技术提高现代城市交通系统的服务水平己成必然的趋势。
目前,日本、欧美己推出诸多的ITS实用系统。
其中,先进的公共交通系统((AdvancedPublicTransportationSystems,以下简称APTS)就是极其重要的子系统。
APTS可使交通供给动态地适应交通需求,真正意义上实现提高公共交通的吸引力:
准时、快速与舒适:
提供快速、便捷、经济的换乘服务;调度与运营的效率化、优先管理智能化等目标。
智能交通系统中的所有信息都与地理信息密切相关。
因此,新兴的地理信息系统(G工S)在智能交通系统中扮演着重要的角色。
地理信息系统(GIs)是一个收集、存储、分析和显示有关地球表面关联信息的工具,它是由计算机硬件、软件、数据和管理组织系统所组成的一个复杂的综合体,GIs是计算机科学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学、管理科学等综合信息的新兴边缘科学。
把GIs应用于交通,能对空间信息和非空间信息,如自然、社会、经济等属性信息同时进行分析和处理。
同时GIs的结果大多以图形方式表示,直观上除反映量的概念,还能反映区域分布的差异性,这显然比以统计报表输出为主的管理信息系统更便于应用。
公交优先发展的各项关键技术(包括:
公交客流分__配技术、公交线网站点优化技术、公交调度优化技术、公交综合评价技术、公交乘客信息诱导技术以及公交优先通行技术等)都可以在GIs技术基础上很好的得以实现。
1.3国内外研究与应用现状
国外研究发展现状。
发达国家广泛应用GIs技术于公共交通管理之中。
洛杉机都市交通委员会研究建立了企业级的公交GIs系统,服务于公共交通规划、运营技术、运营管理以及效益评价。
加拿大艾伯塔省的卡尔加里市也在建立企业级的GIs系统。
1996年美国联邦公共交通管理局还专门发布了《适用于公共交通的地理信息系统国家规范》,通过规范公交GIs数据,以推动GIs技术在公共交通中应用。
美国、日本、加拿大、英国、法国、韩国等国家都投入了较大的人力和物力从事智能公共交通系统研究,并己取得了显著的成果,建立了一种在对公交网络优化的基础上,运用系统工程理论将交通流诱导技术、差分GPS定位技术、GIs及地图匹配技术、公交运营优化与评价技术、计算机网络技术、数据库技术、通信技术、电子技术、智能卡技术等先进技术科学集成,形成集智能化调度、公交电子收费、信息服务、网络通信于一体的先进的公共交通规划管理系统。
其中的公共交通优化与设计子系统对公交线网布局、线路公交方式配置、站点布置、发车间隔确定、票价的制定等进行优化和设计,从规划方面提高公交服务水平。
地理信息系统在美国,日本等发达国家的应用较广泛,主要包括:
在交通走廊选择中的应用,地理信息系统可以十分方便地确定车站附件的社会经济情况,从而可以迅速地确定人口和就业密度的分布,决定是否在某区域建立公交走廊;在公交项目的方案比较中的应用,地理信息系统可以方便地将不同方案表示在图上,并且用不同色彩和类型将其重叠,从而有利于比较不同方案之间的优劣;在公交线路分析中的应用,地理信息系统可以帮助确定乘客的地理分布以及同公交线路之间的距离,从而可以直接判断处公交线路分布是否合理,车站选址是否适当;在用户电话询问服务中的应用,只要输入旅客的上下车地点,地理信息系统就可以迅速地找到最短路径;在其他公交技术分析中的应用,在圣地亚哥,地理信息系统用于公交调查,宣纸分析等。
国内研究发展现状。
目前我国各大、中城市的公交管理部门运用先进的科技手段改造传统的公交信息管理和网络规划模式。
目前,部分大中城市如北京,上海,广州,南京,武汉,杭州,宁波,大连等已经建立了公交网络,但普遍的做法是公交网络的属性数据存储在数据库中,用抽象的编码和相应数据表示,将空间数据用纸质地图或者CAD图来保存。
而大部分中小城市由于各方面原因还未建立起自己的公交网络。
公交网络的数据维护和更新困难,网络的分析过程缺乏空间分析技术的支持。
目前,GIs技术在我国公交网络中应用,取得了一系列的重大进展。
近几年,由于科学技术的进步和政府对公交投入力度的加大,我国的智能公共交通系统己初现端倪。
杭州、上海、北京、大连等几座大城市己在部分公交线路上建成了公共交通网络系统和公交车辆跟踪调度系统,并实现了计算机辅助规划管理,提高了公共交通的服务水平,吸引了大量客流。
我国的智能公共交通系统虽然使得中国迈入了公交信息管理和网络规划的智能化时代,但由于缺乏对许多基础理论的深入研究,而且某些系统的开发和研制又缺乏交通领域专家的直接参与,目前的系统普遍存在以下缺陷:
不是以公交线网优化为基础,致使调度效果欠佳;大多数系统线路与线路间缺乏联系;缺少信息服务系统,使系统智能化程度大大降低。
此外,国内许多公交网络查询系统都是基于文件形式进行查询的,乘客只能在列出的路线以及站点中进行选择,这样并没有真正把GIs应用到系统中。
2.公交线路查询系统分析
2.1可行性研究
可行性研究也称为可行性分析,是在系统调查的基础上,针对新系统的开发是否具备必要性和可能性,对新系统的开发从技术、经济、社会的方面进行分析和研究,以避免投资失误,保证新系统的开发成功。
可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。
该系统的可行性分析包括以下几个方面的内容。
2.1.1技术可行性
Java是由SunMicrosystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言(以下简称Java语言)和Java平台的总称。
用Java实现的HotJava浏览器(支持Javaapplet)显示了Java的魅力:
跨平台、动态的Web、Internet计算。
从此,Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展,常用的浏览器现在均支持Javaapplet。
另一方面,Java技术也不断更新。
Java平台由Java虚拟机(JavaVirtualMachine)和Java应用编程接口(ApplicationProgrammingInterface、简称API)构成。
Java应用编程接口为Java应用提供了一个独立于操作系统的标准接口,可分为基本部分和扩展部分。
在硬件或操作系统平台上安装一个Java平台之后,Java应用程序就可运行。
现在Java平台已经嵌入了几乎所有的操作系统。
这样Java程序可以只编译一次,就可以在各种系统中运行。
Java具有一下特点:
1、Java语言是简单的。
Java语言的语法与C语言和C++语言很接近,使得大多数程序员很容易学习和使用Java。
另一方面,Java丢弃了C++中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性,如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。
特别地,Java语言不使用指针,并提供了自动的废料收集,使得程序员不必为内存管理而担忧。
2、Java语言是一个面向对象的。
Java语言提供类、接口和继承等原语,为了简单起见,只支持类之间的单继承,但支持接口之间的多继承,并支持类与接口之间的实现机制(关键字为implements)。
Java语言全面支持动态绑定,而C++语言只对虚函数使用动态绑定。
总之,Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。
3、Java语言是分布式的。
Java语言支持Internet应用的开发,在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口(),它提供了用于网络应用编程的类库,包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。
Java的RMI(远程方法激活)机制也是开发分布式应用的重要手段。
4、Java语言是健壮的。
Java的强类型机制、异常处理、废料的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。
对指针的丢弃是Java的明智选择。
Java的安全检查机制使得Java更具健壮性。
5、Java语言是安全的。
Java通常被用在网络环境中,为此,Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。
除了Java语言具有的许多安全特性以外,Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制(类ClassLoader),如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查,并提供安全管理机制(类SecurityManager)让Java应用设置安全哨兵。
6、Java语言是体系结构中立的。
Java程序(后缀为java的文件)在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式(后缀为class的文件),然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。
这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。
7、Java语言是可移植的。
这种可移植性来源于体系结构中立性,另外,Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。
Java系统本身也具有很强的可移植性,Java编译器是用Java实现的,Java的运行环境是用ANSIC实现的。
8、Java语言是解释型的。
如前所述,Java程序在Java平台上被编译为字节码格式,然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。
在运行时,Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行,执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。
9、Java是高性能的。
与那些解释型的高级脚本语言相比,Java的确是高性能的。
事实上,Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time)编译器技术的发展越来越接近于C++。
10、Java语言是多线程的。
在Java语言中,线程是一种特殊的对象,它必须由Thread类或其子(孙)类来创建。
通常有两种方法来创建线程:
其一,使用型构为Thread(Runnable)的构造子将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程,其二,从Thread类派生出子类并重写run方法,使用该子类创建的对象即为线程。
值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口,因此,任何一个线程均有它的run方法,而run方法中包含了线程所要运行的代码。
线程的活动由一组方法来控制。
Java语言支持多个线程的同时执行,并提供多线程之间的同步机制(关键字为synchronized)。
11、Java语言是动态的。
Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。
Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境,也可以通过网络来载入所需要的类。
这也有利于软件的升级。
另外,Java中的类有一个运行时刻的表示,能进行运行时刻的类型检查。
Java语言的优良特性使得Java应用具有无比的健壮性和可靠性,这也减少了应用系统的维护费用。
Java对对象技术的全面支持和Java平台内嵌的API能缩短应用系统的开发时间并降低成本。
Java的编译一次,到处可运行的特性使得它能够提供一个随处可用的开放结构和在多平台之间传递信息的低成本方式。
特别是Java企业应用编程接口(JavaEnterpriseAPIs)为企业计算及电子商务应用系统提供了有关技术和丰富的类库。
Access是微软公司推出的基于Windows的桌面关系数据库管理系统(RDBMS),是Office系列应用软件之一。
它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象;提供了多种向导、生成器、模板,把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化;为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便,也使得普通用户不必编写代码,就可以完成大部分数据管理的任务。
MicrosoftAccess在很多地方得到广泛使用,例如小型企业,大公司的部门,和喜爱编程的开发人员专门利用它来制作处理数据的桌面系统。
它也常被用来开发简单的WEB应用程序.这些应用程序都利用ASP技术在InternetInformationServices运行.比较复杂的WEB应用程序则使用PHP/MySQL或者ASP/MicrosoftSQLServer.
它的使用方便程度和强大的设计工具为初级程序员提供许多功能。
不过,这种便于使用可能使人误解。
这类开发者都是没有在应用或者数据设计方面训练的办公室从业人员。
因此许多人以为这样的开发者能够创造可用的系统,但也有很多人认为工具本身的局限性产生了这样的误导。
一些专业的应用程序开发人员使用Access用作快速应用开发,特别是给街道上的推销员制作一个初型或独立应用程序的工具。
可是如果是透个网络存取数据的话,Access的可扩放性并不高.因此当程序被较多使用者使用时,他们的选择多会是倾向于一些客户端-服务器为本的方案,例如Oracle、DB2、MicrosoftSQLServer、WindowsSharePointServices、PostgreSQL、MySQL、AlphaFive、MaxDB,或者Filemaker。
无论如何,不少Access的功能(表单,报告,序列和VB代码)可以用作其他数据库的后期应用,包括JET(档案为主的数据库引擎,Access缺省使用)、MicrosoftSQLServer、Oracle和任何其他跟ODBC兼容的产品。
这种方法允许开发者把一个成熟的应用的数据移动到一台更大功率的服务器而没有已经在适当的位置牺牲发展。
在技术上,java是本学期的主要课程,虽说不能精通,但还是可以编写小规模的软件。
硬件方面,如今电脑软硬件技术飞速发展,计算机系统开发人员也比比皆是,开发知识密集型的信息系统的技术条件也已经很成熟了。
本系统采用java语言和Access进行开发,根据上面叙述,技术是可行的。
2.1.2经济可行性
虽说公交线路查询应用方向单向,但只要有交通的地方需要本系统,而且本系统是需要长久营运的,带来的效益是巨大而长久的,费用的支出和带来的巨大收益相比自是不能相提并论了,所以开发本系统在经济上是可行的。
2.1.3操作可行性
操作非常简单,只要进入界面,然后可以按照自己的需要选择相应的界面进行添加、修改、删除以及查询等相关操作,操作非常方便。
从法律方面来说该系统完全可行。
2.2系统需求分析
需求分析是软件工程的一项重要的任务,它是系统层软件配置与软件设计之间的桥梁。
需求分析能够刻画软件的功能和性能,确定软件与其他系统元素的接口,并建立软件必须满足的约束。
需求分析为软件设计提供了可用的数据、系统结构、界面和过程设计模型。
下面是一份需求说明文本,这里列出了一些比较关键的部分:
(1)功能需求,既是用户输入的起始地点和终点,迅速得到最优公交路线,方便旅客出行!
可靠性和可用性需要保障,并且能应对用户输入错误的信息时给以相应的信息回馈。
(2)软件还支持用户查询站点信息,给外地用户整个城市的详细信息。
(3)软件提供每条公交线路的途经站点查询,丰富乘客的查询方式。
(4)软件还能自我检查,终端查询机上当出现问题,能反馈给总控制中心
(5)系统应该具有数据库维护的功能。
(6)系统运行在Windows平台上。
系统还应该有一个较好的图形用户界面。
(7)系统应该有很好的可扩展性。
根据以上的需求说明文档,公交线路查询系统主要包括以下几个模块:
(1)换乘查询模块:
既是用户输入的起始地点和终点,迅速得到最优公交路线,方便旅客出行;
(2)站点查询模块:
用户输入站点,可以得到途经该站点的公交车线路信息;
(3)线路查询模块:
用户输入公交线路,可以得到该线路的所有站点;
3.公交线路查询系统的设计
3.1系统总体设计
公交线路系统的主要模块如图3-
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