GIS与交通的相关知识

1、GIS在交通中的应用与发展摘 要：地理信息技术的日臻成熟为GIS在交通领域内的广泛应用创造了一定基础。本文总结7GI S技术的特点，并介绍了GIS在交通领域中的应用一GIST。通过对GIS-T中关键技术的 分析，对其应用中面临的实际问题作了一定研究，并提出了解决问题的方案。关键词：GIS GIS T 关键技术 解决方案地理信息系统是集现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的一门 新兴学科。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对地理信息进行数据处理，能够实时 准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持1)。目前在很多领 域中，GIS技术已

2、被广泛应用。尤其是在交通领域，GIS与传统的交通信息分析和处理技术紧密 结合，延伸出了交通地理信息系统(Geographic Information System for Transportation)，简称GIS T。GIS概述GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理分析”的目的。9 6 3年，加拿大测量学家R.FTomlinson首先提出了GIS这一术语，并用于自然资 源的管理和规划。后来的几十年中间，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，GIS的应用也日 趋深化和广泛，在环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、航空、市政管理、城市规划等领域 成为常备

3、的工作系统。GIS是图形处理技术、可视技术及数据库等技术的有机结合，并以其混合数据结构和强大的地理空 间分析功能而独树一帜。它与CAD系统和DBMSC数据库管理系统)等有着很大的区别CAD 系统虽具有强大的图形处理能力，但其拓扑关系比较简单，管理和分析大型地理数据库的能力也有限； DBMS则侧重于非图形数据的优化存储和查询，而图形查询、显示功能、数据分析功能均相对较弱。 众所周知，GIS中最基础的也是最重要的部分是地理数据GIS能够实现对大量复杂地理数据的 输入、存储、操作和分析、输出等一系列功能。输入：GIS数据大多数来自现实世界，数据量比较大。目前被广泛采用的数据输入方法是传统的手 工数字

4、化方法。同时，遥感数据正日益成为GIS数据的重要来源，这标志着GIS数据输入已经开 始借助于非地图形式。另外，GPS技术的日益成熟也促进了GIS数据采集技术的发展。存储：GIS对数据的存储比较独特，即在大多数的GIS系统中普遍采用了分层技术，所以用户在 存储这些数据时，只是处理涉及到层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应。操作和分析：GIS充分继承了CAD和DBMS的图形操作和数据处理的成熟技术GIS中空间 数据与属性数据有着紧密的联系，对数据的一致性要求较高，并且GIS对地理数据有着强大的空间 分析功能。这是GIS的精华所在，也是GIS技术能够在很多领域中广泛应用的关键。输出：

5、GIS能以合适的形式输出用户查询结果或数据分析结果。对于输出精度要求较高的应用领域， 可以利用数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换等技术来提高输出质量。由于GIS中数据的处理比较繁琐，工作量非常大，完全通过手工方式已经无法满足当前的需求，因 此必须充分利用计算机的处理能力，借助于软件系统来协助完成这些工作。目前GIS领域比较成熟 的软件有美国ESRI公司的Arc/Info，Mapznfo公司的MapInfo，Inte rgraph公司的MGE等。GIS在交通中的发展近年来，随着地理信息系统的飞速发展，越来越多的应用领域同GIS技术建立了紧密的联系。由于 交通信息系统具有精度要求高、规则

6、复杂、动态化、离散化等特点，原有的信息技术已经不能完全满 足交通应用的需求，而借助于GIS的强大功能，可以实现交通信息化的时代要求。交通领域中GI S的应用也越来越受到研究者和开发者的重视。交通地理信息系统是收集、整理、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件 第1页共7页系统2）,是GIS技术在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。GI S-T具有强大的交通信息服务和管理功能，它可以应用在交通管理的各个环节。在交通工程领域采 用GIS技术和方法研究交通规划、交通建设和交通管理及其相关的问题，具有其他传统方法无可比 拟的优点。20世纪60年代，美国人口统

7、计局建立了DIME以及后来的TIGER数据模型，当时他们就采 用了基于点和线的一维线性网络来表达道路系统。在那些与点线相连的属性表中，记录了点线的各种 属性信息。一直以来，这种模式都是道路交通系统表达模型的一个主流。但是随着社会和经济的发展 道路交通系统变得日益复杂，对交通地理信息系统的要求越来越高，GIS-T将面临更多的挑战。GIS-T关键技术GIS-T是改进了的GIS和TIS（交通信息系统）的结合体。目前很多研究人员致力于GIS -T的研究与开发，围绕着GIS-T产生了较多的研究课题，不同的研究课题涉及到的GIS-T 的功能也有所区别。为了进行详细说明，可以通过定义3个功能组来获得一个通用

8、的框架，这3个功 能组是：数据管理（实现数据存储和维护）、数据操作（实现原始数据的创新）、数据分析或者建立可 分析的模型。它们是相互依赖相互支持的，数据存储是数据操作的前提，而数据的建模又是在前两个 的基础上建立起来的。3.1数据库管理系统长期以来，交通部门要使用和维护大量的信息，在很多情况下都是多个交通信息系统共存于同一个部 门中，而且每一个交通信息系统只能处理某一类数据信息（如高速公路规划网、公路管理系统以及事 故信息等）。GIS-T的数据管理系统的关键技术在于通过建立数据模型和数据交换的框架，把上述 不同的数据存储于一个统一的数据管理系统中，任何部门都能访问到该系统中符合本部门要求的数据

9、， 同时能对这些数据进行分析和建模，然后进行管理和决策。数据协同交通数据一般都是由多个机构提供并维护，数据类型、数据标准难以统一。每个数据源可能都有自己 的数据模型。数据模型的不同和使用方法的多样性给数据管理分析造成了很大问题。由于数据位置、 拓扑结构、分类、命名和属性、线性测量的误差，导致不同来源数据的统一过程比较复杂，结果存在 很大的不确定性。要使GIS技术在交通领域取得进展，必须借助数据协同技术，从地图的匹配算法、 交通数据的错误模型和错误传播（尤其是一维数据模型）、数据质量标准和数据交换标准三个方面解决 数据统一的问题。随着地理数据越来越广泛的应用，协同性主题逐渐成为GIS-T领域中的

10、一个最为紧迫的课题。在 详细的数字街道数据库、紧急事件的安排和调度系统、车辆导航系统以及ITS（智能交通系统）的 各个部分（包括测量使用者和运输控制中心或者信息服务提供商之间的无线通讯）都必须应用数据协 同技术。实时 GIS-T地理数据的收集是一个持续的过程。近年来，已经开始出现实时基础上的数据操作。例如，带有全球 定位系统GPS的车辆提供速度、位置等要素信息到运输管理中心，管理中心再根据发送的交通信息 将预测信息返回给车辆，这样就组成了地区的阻塞管理系统。由此可见，进行实时数据的存储、恢复、 处理和分析需要更快的数据访问模式、更强大的空间数据融合技术以及动态路由算法。庞大的数据集现实世界的交

11、通问题涉及到庞大的地理数据和复杂的网络。地理信息科学对地理可视化和数据采集的 规则、技术发现和数据获得的计算方法进行了研究和集成，同时也促进了GIS-T的发展。由于交通数据集大小的不同，就需要经常更新系统设计，这个系统设计包括了信息显示的精确性、速 度上的优化、算法运行时间与流程中的分析工具以及网络分析的优化。3.5分布式计算互联网技术提供的可连接性改变了计算机、应用软件、数据和用户之间的关系。计算机已经形成了一 第2页共7页个可移动的、分布式的、普遍存在的实体。基于互联网的GIS应用变得越来越普遍(包括在交通领 域中)。以通讯网络技术为基础的分布式计算技术可以有效地使用本地和远程的计算资源，

12、借助完善的 系统资源，实现适时应用的构想。GIS-T中面临的问题及解决方案4.1多格式数据源集成问题GIS中最基础的部分是数据，在GIS-T中也不例外。但是多年来，一方面由于缺乏权威的专业 数据公司制作并出售基础的地理数据，所需的数据来源没有保证，导致了大量的人力物力花费在制作 基础数据的工作上；另一方面，对已有的数据没有充分加以利用，各部门积累下来的基础数据由于数 据格式和规划不统一，难于共享利用，这样不仅加大了成本，而且还延长了建设的周期。因此，实现 多源数据集成、解决多格式数据源集成是近年来GIS-T系统研制开发的重要课题。目前，方案有 以下3种：据格式转换模式：把其它的数据格式经专门的

13、数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统的数据库或文件中。数据互操作模式：这是OpenGIS ConsortiumCOGC)制定的规范，GI S互操作是指在异构数据库和分布式计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能够透明地获取所需的信息。直接数据访问模式：就是在一个GIS软件中实现对其它软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GIS软件存储多种数据格式。4.2 交通地理现象的表达GIS-T中涉及3类模型：区域模型，即在跨越空间时代表连续变化的现象；离散实体模型，也就是离散的实体(点、线或多边形)及其相关属性的集合的抽象表达；网络模型，代表拓扑连接的嵌于地表的线性网络变化的抽象表达。由于

14、交通系统自身的特性，应用于交通系统的数据模型几乎都没有超出上述的三种模型的范围。在对交通模型进行表达的时候，可以用许多具有多种属性的线段代表道路网，用离散点代表各种道路 网中的标志性地物，用线性网络代数对交通网络进行分析，这些方法对实现道路交通系统的计算机表 示起到了一定的作用。在交通领域中，围绕以弧和点的概念建立的网络模型起的作用是最重要的。实 际上，在许多交通应用中，只需要单个的表示数据的网络模型就可以了。这种应用的例子包括：人行道以及其它设备管理系统；实时与下线行程安排；基于网络的交通信息系统和行程计划任务；导航系统；实时交通堵塞管理和事故发现等。5结语在交通领域，GIS-T被公认为21

15、世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。随着GIS 技术研究的进一步深入，目前GIS-T中存在的问题会逐步得到解决，这必定会促进GIS-T的 各个方面的应用和发展，大大地改变交通现状，带动整个交通行业的突飞猛进，成为促进经济发展的 重要动力。交通地理信息系统与其应用现如今社会，城市发展越来越快，GIS在各行业应用广泛，然而在日益兴盛的GIS 领域，交通地理信息系统这一分支也充当着一个非常重要的角色。个人在字面上理解的交 通地理信息系统是一个以地理信息系统为基础，处理，分析，规划交通信息的一个综合性 的领域。个人认为它与地理信息系统不分家，而且更多的引入了交通领域的认知。在专业 的解释中：交

16、通地理信息系统 GIS-T(GeographylnformationSystem -Transportation)是 GIS第3页共7页在勘测设计、规划、管理等交通领域中的具体应用。GIS的基本思想是将地表信息按其特 性进行分类，然后进行分层管理和分析gis实质上是一种空间数据库管理系统。它除了 具有一般数据库系统的功能之外，如数据输入、存储、查询和显示等，还可进行空间查询 和空间分析（百度百科）。对于交通领域，自小就报以渴望了解的态度，自小喜欢交通领域的东西，对各个城 市交通状况、规划等内容都甚是想了解，对这方面内容很是敏感。同样地，我进入了地理 信息系统专业，同样的这行业也是在社会中充当着

17、一个不可取代的地位，最重要的，GIS 与交通领域是息息相关的。作为一名学GIS的学生，我就来谈谈交通地理信息系统的具 体应用吧。背景与发展近年来，随着地理信息系统的飞速发展，越来越多的应用领域同GIS技术建立了紧 密的联系。由于交通信息系统具有精度要求高、规则复杂、动态化、离散化等特点，原有 的信息技术已经不能完全满足交通应用的需求，而借助于GIS的强大功能，可以实现交 通信息化的时代要求。交通领域中GIS的应用也越来越受到研究者和开发者的重视。20世纪60年代，美国人口统计局建立了DIME以及后来的TIGER数据模 型，当时他们就采用了基于点和线的一维线性网络来表达道路系统。在那些与点线相连

18、的 属性表中，记录了点线的各种属性信息。一直以来，这种模式都是道路交通系统表达模型 的一个主流。但是随着社会和经济的发展，道路交通系统变得日益复杂，对交通地理信息 系统的要求越来越高，GIS T将面临更多的挑战。GIS技术在交通信息中应用的必要性交通地理信息系统是收集、整理、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息 的计算机软硬件系统，是GIS技术在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和 处理技术的集成。GIS T具有强大的交通信息服务和管理功能，它可以应用在交通管 理的各个环节。在交通工程领域采用GIS技术和方法研究交通规划、交通建设和交通管 理及其相关的问题，具有其他传统方法无可

19、比拟的优点。诸多有关城市地理信息的应用中，城市交通地理信息系统的发展越来越受到城市管理 者的关注。交通数据的种类繁多（包括属性数据、空间数据、影像数据等），数据量大， 操作复杂，人工管理难度大。交通地理信息系统的出现为交通数据的自动化管理提供了一 个可行的途径。随着GIS的产生与发展，为处理交通数据设计提供了科学的方法，它既 能管理和处理海量数据，又能减少重复性的工作，方便数据修改与调整，避免人为错误， GIS技术必将成为交通规划中科学高效的工具。GIS-T的具体应用系统功能系统基本功能包括：地图浏览、数据编辑、数据格式转换、信息查询与显示、动态 信息发布功能、显示控制功能、专题图制作、网络分

20、析、地图打印输出等GIS常见功能。应用交通勤务管理建立与系统时钟相一致的勤务管理方案，该图层的管理方式是随值勤民警上下岗的时 间不同而改变。交通勤务管理系统的建立，改变传统的勤务管理方法，通过地理信息系统电子地图界 面可视化，科学布置警力。交通设备查询及定位系统提供交通设备查询定位功能，在查询中可以设置查询的多种条件，如：设备类型、 设备编码、空间范围。在查询时，可以组合多个查询条件进行交通设备的查询。流量监测功能系统根据路口流量检测设备监测到的数据，在电子地图上用可视化的方式显示路段车 流量的变化。对受监控的路段，根据监测到的汽车流量数据，用不同的颜色来标识该路段 的道路状况是流畅还是拥堵等

21、。道路事故预测分析在电子地图上标注事故发生地，通过点密度即可判断事故多发地，为道路标志等附属 设施设立及道路事故分析提供参考。专题图制作专题地图是指使用各种图形风格（例如颜色或填充模式）图形化的显示地图的基础信 息某方面特征的一类地图，要求通过专题图的制作，可以更好地体现出不同图层的特点及 本图层在整张地图中的特色。电子地图使交通管理工作变得轻松直观由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪 录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使交通主管部门对公路等 基础设施的管理变得直观、简单和轻松。如通过直接对地图实体进行查询，可以获得公路 线路的空间位

22、置和走向，技术标准，交通流量等多方位的信息。通过综合统计和分析各种 交通数据以及采用丰富多样的图表显示，可以为决策提供科学快捷的支持。公路网规划手段更加强大公路网规划和路线选择是GIS-T应用发展的重点领域之一。目前基于GIS-T的交通规划模型软件已经开发成功并进入商业化应用阶段，这些软 件包括全部的GIS软件功能，其应用模型与GIS集成为一体，它使交通规划的手段更加 强大。由于应用GIS-T能够更好的考虑和评估公路对环境的影响，因此在公路路线的选择 和初步设计中GIS-T将得到广泛应用。加拿大已经成功地应用GIS完成了在温哥华岛的 一条127公里、4车道的公路通道选择和初步设计。在此项目中G

23、IS很好地解决了项目涉 及的环境分析、公路选址等问题，包括野生动物、森林、水、土壤、植被和土地利用等。 道路设计和养护GIS-T为道路工程的计算机辅助设计CAD提供了强大的数字化地理平台，正是基于 此，CAD已有早期的平面二维设计跨入了三维设计，进入了可视化设计时代，这是CAD 领域的突破性发展。GIS-T还与路面管理系统、桥梁管理系统等公路养护管理系统相关连，借助先进的路 面和桥梁检测设备和数据搜集手段，使道路养护管理更加科学合理，经济高效。如加拿大的Alberta省建立了公路维护地理信息系统，该系统使用专用检测车辆，定 期检测路面的平整度和损坏程度等；这些指标由车载全球定位仪（GPS）定位

24、装置准确确 定道路的位置，检测数据传输到公路养护地理信息系统，养护模块自动生成路段养护报告。 运输企业运营管理借助GIS的运行路径选择功能，运输企业可以对公司的运营线路进行优化，并根据 专题地图的统计分析功能，分析客货流量的变化情况，制定行车计划。此外还可以帮助运 输管理部门对特种货物（如长大件货物、危险货物或贵重货物）运输进行线路选择和监控。 为智能运输系统（ITS）提供数字化平台智能运输系统是新近发展起来的交通管理系统，它将和GIS-T、全球地位系统GPS 一道成为未来十年交通领域快速发展的新技术。基于GIS-T、GPS的ITS，将能够为道路 用户提供实时动态交通信息服务，改善出行方式；也能够为道路管理者提供控制信息，大 大提高现有道路的通行能力和安全性。这三种技术如何有效的集成还处在研究之中，但无 疑这将是GIS-T的又一重大应用领域。GIS-T中面临的问题及解决方案多格式数据源集成问题GIS中最基础的部分是数据，在GIS-T中也不例外。但是多年来，一方面由于缺乏 权威的专业数据公司制作并出售基础的地理数据，所需的数据来源没有保证，导致了大量 的人力物力花费在制作基础数据的工作上；另一方面，对已有的数据没有充分加以利用， 各部门积累下来的基础数据由于数据格式和规划不统一，难于共享利用，这样不仅加大了 成本，而且还延长了建设