常规地面公交系统承担城市主要的客运任务,可有效缓解城市道路拥堵和环境污染等问题。但是在私家车与轨道交通的冲击下,公交系统的吸引力逐渐降低。因此,为了充分发挥公交系统的作用,分析与优化公交系统已成为重要课题。基于传统调查数据的分析和优化具有周期长和时效性弱的不足,而随着传感设备和定位技术的普及,大量交通数据能够被轻易获得,利用交通大数据分析研究公交系统问题并对其优化对于公交吸引力的提高具有重要意义。本文针对现有研究未充分利用海量城市公共交通数据的问题,结合出租车轨迹数据、公交车轨迹数据和公交IC卡数据,从新颖的角度分析公交调度和线网布局;并针对现有公交调度优化方法的不足,构建考虑更多约束的公交调度优化模型,主要研究内容和成果如下:(1)城市公共交通数据处理。针对各类数据的特点提出相应的数据预处理策略;利用公交IC卡数据和公交车GPS轨迹数据推算公交客流OD(Origin-Destination);从出租车轨迹数据中提取出租车乘客OD;利用公交车GPS轨迹数据推算公交车的运行时刻表,并计算公交线路的断面满载率。(2)公交调度与线网布局的合理性分析。选取多种指标分析研究区公交系统存在的问题。提出客流方向不均衡系数和运力方向不均衡系数,构建顾及客流与运力协调度的公交调度评价模型,提出基于公交客流数据挖掘车辆调度不合理的公交线路的方法。探讨出租车出行需求与公交服务水平的关系,提出基于公交与出租客流数据挖掘公交站点服务盲区的方法,进而分析公交线网布局的合理性。(3)双向公交调度优化。分析现有公交调度优化模型的不足,提出考虑运力方向不均衡系数、可用车辆资源、发车时间间隔与满载率等约束条件的双向公交调度优化模型。基于历史公交客流数据与路况数据使用遗传算法求解优化模型,并通过对比优化前后公交系统的运营指标验证优化模型的有效性。(4)公共交通数据可视化分析系统的设计与实现。研究数据可视化分析的方法与技术,并利用Openlayers、Echart、D3.js开源类库设计实现城市公交数据可视分析系统,实现数据静态、动态展示、站点服务盲区分析、双向车辆调度优化方案分析与交互微调等功能。