地理信息系统及其在交通工程中的应用

1、地理信息系统及其在交通工程中的应用孔庆华1,孙 丽2(1 东北林业大学交通运输工程学院;2 东北林业大学摘 要:GIS作为一门新兴的边缘学科,在交通工程领域中有着广泛的应用。综述了GIS以其优良的特性和卓越的性能,正越来越多地被应用于交通工程领域的各个方面。随着G IS及其周边技术的日益成熟, G IS在交通工程中的应用前景将更为广阔。关键词:地理信息系统(G IS;交通工程;应用中图分类号:U491 文献标识码:C 文章编号:1008-3383(200405-0073-020 前 言交通研究的对象:一是线路,公路、航道、航线及线路上的各类设施;二是交通工具,如汽车、轮船等;三是交通工具在线路

2、上的运行状况,如流量、运量、堵塞、事故等。这三方面都涉及到各种各样的信息,这些信息除了具有量大、复杂、面广、线长、动态等特征外,还具有明显的地理特征,人们对这些信息的描述总离不开它在地球上的位置。随着城市现代化和计算机技术的迅猛发展,将地理信息系统(GIS Geograp hic Informa-tion Systen用于交通规划、管理与决策等方面,已成为大家十分关心的问题。GIS始于20世纪60年代,之后随着电子技术和计算机技术的迅速发展,使得依赖于计算机硬件的GIS技术得到了空前的发展和应用。它的出现大大拓宽了计算机技术的应用广度与深度,使得大量与地理信息相关的工作与行业,以更形象、直观、

3、符合人们工作需要的方式实施信息管理,因此迅速获得应用与发展,成为当代信息化领域的前沿技术。GIS能够实时获取交通信息、快速作出分析判断、及时进行合理的调度和处理,因此,在交通部门具有广泛的应用前景。1 地理信息系统(GIS概述1 1 GIS的定义美国国家地理信息与分析中心(NEGIA将GIS 定义为:为了获取,存储检索,分析和显示空间定位数据而建立的计算机数据库管理系统,是用来收集、存储、检索、变换和显示地理数据的工具。GIS系统已广泛地用于各个领域。1 2 GIS的组成GIS由三个重要部分组成:(1计算机硬件设备见图1。(2应用软件模块,其中包括5个子系统见图2。数据输入和预处理子系统; 数

4、据存储和数据库管理子系统(DBMS; 数据变换与空间分析子系统; 数据输出和显示子系统; 查询界面(人机接口。(3数据:地理信息系统运行所需的各种数据,包括数字化的地图和图像数据,以及分析统计数据 等。图1 GIS的主要硬件组成图2 GIS的主要软件组成1 3 GIS的主要功能(1数据的操作与处理功能GIS具有数据输入、存储、编辑、查询、显示和输出等基本功能,另外还能对空间数据进行一系列的操作运算与处理。(2制图功能GIS的综合制图功能包括专题图制作,在地图上显示出地理要素,并能赋予数据范围,同时可放大缩小以表明不同的细节层次。它不仅可以为用户输出全要素图,而且可以根据用户需要分层输出专题地图

5、以显示不同要素和活动位置,或有关属性内容。(3空间查询与分析功能GIS可进行空间图形与属性的双向查询,并可根据需要进行最佳路径分析,但是其面向用户的应用功能不仅仅表现在它能提供一些静态的查询、检索数据,更有意义的是在于用户可以根据需要建立一个应用分析模式,通过动态的分析,从而为评价、管理和决策服务。(4地形分析功能地形分析主要通过数字地形模型(DTM,以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形,再从中提取各2004年 第5期(总第123期黑龙江交通科技H EILON GJIAN G JIAOTON G KEJINo.5,2004种地形分析数据,地形分析主要包括以下内容:等高线分析、透视图分析、坡度

6、坡向分析、断面图分析等。2 采用GIS研究交通问题的优点2 1 快速灵活性在GIS中,各种分析、统计和处理都是通过计算机来实现的,另外在该系统中,信息是以数字化的电子信息形式存储在计算机中,既便于修改、更新,又便于重复使用。2 2 客观定量性GIS中各种分析、处理和计算都是由计算机完成的,人工干预的成分很少,其分析结果较为客观实际。2 3 强大的分析模拟能力GIS可以根据需要利用其基本要素产生许多有用的新信息,并进行综合分析,为决策和管理提供服务。另外它在相关模型支持下,能根据需要和给定的数据与条件,实现在网络和环境上的模拟功能,使问题的研究更为形象和逼真。3 GIS在交通规划与设计中的应用城

7、市交通规划与设计的绝大部分数据与土地使用状况和交通的空间分布有直接关系,而GIS是处理这类数据最有效的工具,它可以用来辅助管理城市交通规划数据库和管理图形信息库。3 1 辅助城市交通规划数据的管理GIS具有传统关系数据库的全部功能,所以它能用来管理和存储交通调查数据和相关信息,并能对这些基础数据进行统计学分析和处理。3 2 辅助规划图形数据及管理大多数GIS都提供了几种到几十种不同的专题图制作方式,通过GIS可生成大量的交通特征专题图,能够有效地帮助交通规划人员准确把握并理解交通现状,在规划中更好地做出相应抉择。3 3 交通规划数据和图形数据的联合管理GIS技术可以辅助表达和分析交通规划的数据

8、(统计特征、调查数据和图形,使其空间化、表达更加多样化,准确体现规划人员的意愿。3 4 交通规划成果的管理GIS具有强大的图形管理能力,并且具有外部挂接及通讯能力,它能同时管理图形类、图像类及文本类文件,能使交通规划信息成为一个有机整体,使管理、变更及查阅都极为方便。3 5 交通分析网络结构能有效描述移动目标在网络中的通行规律,利用GIS的网络分析能力,能有效解决通行路线及相关课题,如:(1在不限量的起点、终点和中间点间,寻求最短通行路线、最快通行路线和最廉价通行路线。(2市政设施以及交通设施的配置及其服务区域分析。(3储运站点选择及分部网络分析。(4现有集运系统及设施的利用率和运作效率分析。

9、(5交通需求分析。3 6 优选设计方案根据一定的交通评估模型和相关的评价指标, GIS能协助交通研究人员对不同的设计方案进行综合评判,从而选出其中的最优方案。4 GIS在交通管理中的应用GIS在交通管理中的应用主要在道路交通管理、交通设施管理、交通运营及交通项目管理等方面。4 1 道路交通管理中的应用GIS具有制图及空间查询和分析的功能,并能有效地管理与地理位置有关的各种信息,所以我们利用GIS与相应的城市交通地图相结合,将城市交通地理图及其有关数据数字化,建立规定比例的可视数字地图和相应的地理信息数据库,支持并协助交通专家和交通控制专家作出最有利的也是最有效的决策。4 2 交通设施管理中的应

10、用GIS是在计算机技术和空间技术高度发展的基础上建立的,具有地理图形和空间定位等空间型数据库管理系统,因此它被用来对交通基础设施信息进行管理更为方便、全面和实用。我们采用地图、数字数据、照片、文本、录相、声音等数据记录手段记录信息的空间位置、时间分布和属性特征等。然后可以根据用户的需要显示铁路、公路、水运等线路及站点基础设施现状信息等,输出所要的各种信息。4 3 交通运营管理中的应用由于GIS具有地理、地形等数据的查询、分析统计功能,所以在运输企业的运营管理当中,可以利用建立的交通地理信息系统数据库,为管理部门或用户提供各种查询要求和分析方法。例如:浏览、区段、路局、站点、车次等的查询;直通图

11、、管内图、站间交流图、客流密度等专题地图,以及统计图的分析方法等;为铁路、公路等的客运主管部门分析客流情况、制定行车计划等业务服务。4 4 交通项目管理国家对交通基础设施的建设力度逐年加大,每年有数目甚多的交通工程项目(包括新建项目及改造项目投入建设,而每一个项目都要投入大量的建设资金,主管部门需要对每一个工程甚至每一个工程段都有一个全面的了解,包括施工单位、建设资金数量、施工进度、工程质量等,GIS为有效管理上述信息提供了有效手段,通过相应的GIS集成系统,可对每一个项目甚至于每一个工程段进行可视化管理,主管部门能及时地了解到各工程或工程段的分布及其相关信息。5 结束语GIS作为一门新兴的边缘学科,在交通工程领域中有着很广泛的应用。这里所涉及到的仅是GIS 在交通工程领域中应用的几个主要方面。综上所述,GIS以其优良的特性和卓越的性能,正越来越多地被应用于交通工程领域的各个方面,特别是全球卫星定位系统GPS的采用及其和地理信息系统GIS技术的合成,更为其提供了更大的发展潜力和广泛的应用前景