当前，在我国大部分城市中，公共交通与城市经济二者的发展存在较为严重的脱节现象，前者严重滞后于后者，无法满足居民在城市公共交通方面的需求。故而，合理优化城市公共交通路网，使其更加合理是十分必要的。城市公共交通线路网优化的宗旨是以城市现有道路系统和公共交通运力为基础，合理布局城市公共交通线路网，在最大程度上发挥公共交通系统的最佳效益。日益成熟的GIS技术，使得城市公共交通线路网优化设计引入GIS技术成为一种必然。公共交通客流需求预测是城市公共交通线路网优化设计的关键环节之一，预测结果正确与否，对规划的科学性和合理性有很大影响。本文以济南市公共交通客流需求预测为具体案例进行研究，首先，在绪论部分介绍了本文的研究目的、研究意义、国内外研究现状、研究内容与方法等；其次，对公交线网优化设计和GIS的基本理论进行简要介绍；再次，通过组织对济南市的居民出行调查、乘车客流调查、交通现状调查、土地利用调查以及相关交通规划资料的收集，比较完整的掌握了公共交通分析和预测建模的基础数据；第四，对济南市居民出行特征进行分析，主要包括居民出行特征与居民公共交通出行特征两个部分；第五，介绍了公共交通客流需求预测的原则和内容，并研究了公共交通客流需求预测中的出行生成预测、出行分布预测、出行方式划分预测、公共交通客流分配等模型。