地理信息系統智能交通運輸體系中的應用研究

齊超

【摘要】：GIS 技術在ITS 中的應用是道路交通運輸管理系統階段性的飛躍, 而且車輛導航定位精度和用戶界面都比以前的導航定位與監控管理系統有了很大程度的提高。在GIS 技術的支持下, 依據地理坐標和屬性特征進行查詢和分析, 利用“基于位置的信息”這一理念，可以有效加強道路、車輛、出行者、交通管理人員等方面的聯系，實現道路交通的智能化管理和車輛行駛智能化, 確保道路交通運輸的快速、準時、便捷和舒適性, 從而提高交通運輸效率和行車安全。本文介紹了交通地理信息系統存在的問題,并進一步探討了交通地理運輸體系的應用。

【關鍵詞】：地理信息交通地理信息運輸體系

中圖分類號：C913文獻標識碼： A

交通地理信息系統(G IS -T)是地理信息系統在交通及其相關領域的具體應用與延伸,是公路、鐵路、水路、航空、管網和通訊線路等線性空間要素分析和建模的工具, 也是研究地理要素沿線性網絡系統運動、變化和發展的有力手段。交通地理信息系統可以應用于交通規劃、設計、施工、運營和監護的各個階段, 也可以廣泛應用于國家、省、市等不同等級的綜合性交通基礎設施的運行、管理和維護。

一、關于交通地理運輸體系存在的問題

1.多車道問題，目前, 大部分交通GIS 都采用一維折線來表示道路。但是, 這種表達方法存在著明顯的不足。道路并不是簡單的一維線段, 而是具有一定寬度的帶狀三維實體, 路寬從幾米至數十米不等,車道的數目也有較大的差別, 若均以一維折線表示就顯得很不恰當。例如在比例尺為1 :100000 的地圖中, 兩條路寬均為100m , 車道數分別為4 和6 的道路, 在該圖上的寬度均為1mm ,用一維折線來表示明顯不合適。一些專家學者提出將車道數目作為道路網絡中的一維線段屬性來表示, 但事實上并不是這么簡單。例如, 在交叉路口, 只有部分車道允許轉彎, 其它車道只能直行。在高速公路上, 有出口車道、進口車道。車道屬性表只能記錄車道的數目, 根本不可能區分不同的車道和記錄它們的特性。對于城市道路和高速公路, 道路的車道屬性要比幾何屬性更有用一些, 基于車道屬性的表達更適于人類行為的體現。如何建立更有效的多車道模型是GIS -T 面臨的難題之一。

2.道路立交問題，道路交通系統正在從二維平面向三維空間發展, 道路立體化的發展趨勢越來越明顯。兩條道路立體交叉而互不相通的情況也較普遍,基于一維線性網絡的網絡模型表達道路立交化也是交通信息系統中存在的問題之一。雖然GIS 中三維空間表達技術和虛擬現實技術的發展已經成為可能, 但考慮到三維表達的復雜性和空間分析的難度, 目前大多數GIS -T 仍然采用一維線性網絡來表達道路交通的幾何模型。這樣, 無論是平面相交還是立體交叉, 都會在交叉處生成一個結點, 很難區分同一結點處路線是相遇并相互連通還是空間上的立體交叉?？梢? 道路立交模型的建立也是當前交通G IS 中存在的一個問題。

二、關于交通地理運輸體系的應用

GIS -T 的基本功能包括編輯、制圖、顯示、測量, 主要用于對空間和屬性數據的輸入、存儲、編輯以及制圖和空間分析等。在功能中, 空間分析功能才是地理信息系統軟件的核心。GIS -T 系統通過對交通地理信息進行分析處理, 可以為交通規劃、交通控制、交通基礎設施管理、物流管理、貨物運輸管理提供操作平臺, 為決策者提供可視化的支持, 為現代交通運輸行業的發展提供新的解決方案。

1.交通規劃，地理信息廣泛影響公路交通的規劃、設計和管理, 所以在交通主管部門的“交通規劃管理信息系統”中引入了GIS -T 。首先要實現圖形數據、文檔數據相互統一的管理。交通部門積累了大量的圖件資料和文檔資料, 這些寶貴的數據資料分別以鉛稿文件、數據表格、地形圖紙、施工圖紙等介質儲存在各個不同的單位和部門。GIS -T 可以將所有以地形圖資料的形式保存的數據,通過數字化或矢量化的方式轉化為計算機可識別、處理的形式保存起來, 并將文檔資料輸入計算機, 然后在數據庫中將文檔資料的地形數據和屬性數據與地形圖上的具體位置、方向、長度、面積等信息相結合, 建立一個具有圖形、圖像、文字、聲音、照片、錄像等多媒體的與空間地形結構相一致的管理信息庫。其次, 實現交通輔助設計功能。在交通規劃設計中,用GIS -T 進行靜/動態路網規劃、選址、最佳路徑選擇。由于GIS -T 具有計算機輔助設計的功能, 能為工程師提供道路、橋梁等的布局信息, 為路網的優化設計提供方便, 大大提高了交通規劃的工作效率,使規劃研究人員從繁重的設計工作中解脫出來, 將主要精力投入到路線方案的綜合比選分析當中, 并為規劃設計進入三維可視及動態模擬提供了方便。

2、交通基礎設施管理，由于GIS -T 具有地理、地形數據的查詢、分析和處理功能,交通運輸基礎設施管理部門，通過利用橋梁、路面、隧道等基礎設施實時檢測技術，實現交通基礎設施智能監測及預警。交通基礎設施監測及預警系統利用需要地理信息系統作為載體，顯示每處交通基礎設施的監測數據和基礎設施預警結果。地理信息系統使交通基礎設施的監測及預警系統在使用中更加具有直觀性，方便管理用戶通過在地理信息系統中查詢交通基礎設施的各項數據。通過建立交通基礎設施統一的空間定位參考系和設施編碼 ,可以實現 GIS空間數據與設施屬性數據的連接 ,形成一個完整的相互關聯的交通基礎設施集成數據庫。同時 , GIS 提供了統一的顯示、操作平臺,通過電子地圖界面 ,用戶可以調用系統的大部分業務功能。而且 GIS 具有強大的空間分析功能 ,可以進行區域分析、 網絡分析、 趨勢分析等 ,為用戶提供有力的輔助決策工具。

3、智能交通系統(ITS)，ITS 是綜合利用交通信息系統、通訊網絡、定位系統、射頻識別技術和智能化分析與選線的交通管理系統。它將和城市交通地理信息系統(UTGIS)、全球定位系統(GPS)、浮動車系統、射頻識別技術（或ETC）一道成為未來交通領域快速發展的新技術。在ITS 中, 交通地理信息系統作為整個智能交通管理系統的中樞，主要實現信息采集與匯總、信息分析與清洗、信息展示與發布。通過GPS、浮動車技術、RFID（射頻識別）技術、電子眼技術等交通信息采集技術，建立基于GIS系統交通信息采集模塊，利用數據分析、挖掘等技術手段，對采集到的交通狀況原始數據進行分析、挖掘，實現交通趨勢預測、交通高峰預測、行車最佳路線誘導等功能。ITS系統可以將交通數據資源與GIS系統地理空間數據庫進行融合，通過調用相關數據資源，實現“基于位置的交通信息”顯示，查詢某一地理位置可顯示出本地理位置所包含的各類交通信息資源。 地理信息系統迅速發展的信息技術(IT –Information Technology)的重要組成部分，它的應用已經從早期的環境保護和礦產資源管理拓展到與空間地理相關聯的各個領域。特別是在交通領域,原有的多種交通信息處理技術正在與地理信息系統融合,逐漸形成具有強大功能并具有交通特征的地理信息管理系統,即交通地理信息系統。隨著GIS 技術研究的進一步深入,目前GIS -T 中存在的問題將逐步得到解決, 這必定會促進GIS -T 的各個方面的應用和發展,大大地改變交通現狀, 帶動整個交通產業結構的迅猛發展, 成為促進經濟發展的重要動力。

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