优良的城市公共交通系统是城市繁荣发展的重要基础，但是目前城市公共交通的发展却一直滞后于经济的发展和居民出行需求的增长，导致居民乘车难，交通拥挤，环境污染等问题频发。优先发展公共交通是解决这一问题的有效途径，但是目前国内大多数城市只是从供给角度考虑，虽然增加了公交线路的数量，但线路却职能不清、衔接不畅，进入了线路虽多，速度却较低的窘境。在今后优先发展公共交通的过程中必须从居民需求角度出发，制定一个合理的城市公交网络。这个网络不仅要包含职能清晰，分工明确，运能上能适应不同层次客运需求的分层次的线路，而且还应站在实现公共交通一体化的角度上，考虑各层次线路间的协调性、资源的有效利用性，从而促进公共交通一体化的发展，真正实现城市公共交通的可持续发展。以此为背景，本论文就一体化分层次公交线网优化及布设方法进行研究。本论文主要对一体化分层次公交线网优化模型的建立、一体化分层次公交线网优化模型的求解和一体化分层次公交线网的布设方法三个基本问题进行研究。在一体化分层次公交线网优化模型的建立方面，在建模时考虑各层次线路间的联系，建立一体化分层次公交线网优化的双层规划模型，其中上层模型以乘客的出行成本和公交公司的运营成本总和最小为目标，下层模型为有容量限制的SUE公交配流模型。在一体化分层次公交线网优化模型的求解方面，先采用基于Bell的迭代法对下层SUE公交配流模型进行求解，然后将求解的结果代入上层优化模型，再通过遗传算法对其进行求解。在一体化分层次公交线网的布设方法方面，在双层规划模型求解结果的基础上，提出以考虑网络拓扑结构和客流量的节点重要度为着眼点，选择重要的节点建立公交快线，改进的Dijkstra最短路算法寻找公交普线，逐层布设，整体调整的新的线网布设方法，并以一个简单的算例给出分层次线网布设的具体步骤。同时以郴州市公交线网的规划为实例加以论证，证明该方法具有可行性与实用性。目前对考虑各层次线路之间联系的分层次公交线网的优化及布设方法的专门研究还很少。本论文对已有的公共交通一体化理论和分层次公交线网优化理论进行有效的整合利用，提出了一体化分层次公交线网的优化及布设方法，不仅丰富了城市公交线网规划理论，而且实例研究结果为相关部门提供了科学的参考与借鉴。