随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,城市规模越来越大,城市交通拥堵现象日益严重。优先发展城市公共交通是解决城市道路拥堵问题的根本途径,公共交通以其大容量,人均占用道路资源少,经济等特点,有效的缓解了城市交通的压力。城市公交线网的布局影响着居民的出行情况,科学合理的对公交线网进行优化,可以在有限资源条件下,缓解城市交通压力,提高公交运营效率,改善公交服务水平和增大乘客满载率。传统的公交线网优化技术存在许多不足之处,交通规划人员不能对空间关系进行分析和有效决策。具有空间分析功能的地理信息系统(GIS)技术的发展为公交线网优化技术的发展带来了希望。本文以地理信息系统(GIS)为基础,结合城市公交线网的特点,对地理信息系统(GIS)在公交线网优化设计中的应用进行深入的研究。依据城市公共交通运行的特点并结合现有的公交线网优化模型,研究适合城市公交网络优化设计的GIS软件数据结构、模型机理与操作流程,让GIS技术更好的服务于城市公交规划。首先,本文对国内外公交线网优化技术进行了研究和分析,进而提出了本文的研究方法。详细阐述了公交线网优化的内容、原则和目标,GIS的功能、构成和引入GIS的必要性。其次,分析公交线网的主要特点,探讨一种适用于GIS软件分析的公交线网数据结构,建立基于GIS的公交基础数据结构。并以济南市为例,建立了济南市的公交基础数据库,主要包括了交通小区层、城市道路网络层、步行网络层、公交线路层和公交站点层。对济南市居民出行特征进行了详细的分析,研究基于GIS的公交客流分配模型,提出了济南市的公交客流分配方案。最后,对济南市公交现状进行了详细的分析,运用基于GIS的公交线网优化模型,对济南市公交线网进行优化设计,并对优化后的公交线网进行评价。结果表明,优化后的公交线网更能满足居民的出行需求。