GIS-T在交通运输中的运用与发展前景

GIS-T在交通运输中的运用与发展前景

Abstract：In this paper, we introduce the concept of GIS - T based on GIS technology， the main function of GIS - T and key techniques。We also illustrates the application of GIS - T in transportation .Finally，we analyzes briefly the development prospect of GIS – T in China.

摘要: 本文在GIS 技术的基础上引入GIS 在交通领域中的应用GIS –T的概念，并对GIS-T的主要功能和关键技术进行了介绍，同时还列举了GIS-T在交通运输领域被广泛运用的几个方面，最后对我国GIS-T技术的发展前景进行简要分析。

关键词：地理信息系统; 交通运输;运用; 发展前景；GIS; GIS - T

1.GIS-T的基本理论

1)GIS-T的基本概念

地理信息系统(Geographic Information System for Transportation)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。目前在很多领域中GIS 技术已被广泛应用。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，也就是说GIS-T 是改进了的GIS 和TIS(交通信息系统) 的结合体。

2)GIS-T的关键技术

(1)数据库管理系统

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) 。

(2)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多难题。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。

(3) 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,由带有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。

(4) 庞大的数据

现实世界的交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。

(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机资源, 借助完善的系统资源, 实现适时应用的构想。

3)GIS-T的主要功能

(1)基本功能

包括编辑、制图和显示及测量图层等功能 ,主要用于对空间和属性数据的输入、存储、编辑 ,以及制图和空间分析等。编辑功能使用户可以添加和删除点、线、面或改变它们的属性。制图和显示功能可以制作和显示地图 ,分层输出专题地图 ,如交通规划图、国道图等 ,显示地理要素、技术数据 ,并可放大缩小以显示不同的细节层次。测量功能用于测定地图上线段的长度或指定区域的面积。

(2)叠加功能

允许两幅或更多图层在空间上比较地图要素和属性 ,分为合成叠加和统计叠加。合成叠加得到一个新图层 ,它将显示原图层的全部特征 ,交叉的特征区域仅显示共同特征;统计叠加的目的是统计一种要素在另一种要素中的分布特征。

(3)动态分段功能。

将地图网络中的连线根据其属性将特征相近的连线分段。分段是动态进行的 ,因为它与当前连线的属性相对应 ,如果属性改变了 ,动态分段将创建一组新的分段。

(4)地形分析功能。

主要通过数字地形模型 (DT M) ,以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形 ,为道路设计创建一个三维地表模型 ,这在道路设计中是十分需要的。

(5)栅格显示功能。

允许 GIS包含图片和其它影像 ,并可对这些图片对应的属性数据进行叠加分析 ,从而对图层进行更新。如可以通过添加新特征建筑象桥梁和交叉口以及更正线型等 ,对原有的道路图层进行更新。对带状 (或多边 )图层进行叠加可以标出土地的用途和其它属性。

(6)路径优化功能。

最短时间路径分析模型在运输需求模型中已经使用了很多年。集成化的 GIS - T将具有这一功能 ,而无须与其它软件创建链接。当然随着 GIS - T功能的完善 ,将来与其它软件如运输需求规划模型和道路设计软件的链接将是必须的。叠加分析、地形分析和最短时间途径优化功能为交通地理信息系统软件空间分析提供了强大的工具和广阔的应用空间。

2.GIS-T在交通运输中的主要运用

1)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

2)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。

3)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。

4)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。

5)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和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的又一重大应用领域。

3.GIS-T在我国的发展前景

随着国外 GIS - T技术的逐渐成熟和数据采集技术的快速发展 , 建立我国的交通地理信息系统的条件开始逐渐成熟 , 而且将成为我国发展 GIS的重点领域 , 从 GIS在我国近几年的发展领域也可以看出这种趋势。当前我国有关部门已经开始着手进行交通地理信息系统的开发 , 并进行了一些有益的尝试 , 如广东省综合交通规划信息系统等。但鉴于我国GIS基础工作薄弱 ,特别是基本的空间数据库尚未建立 , 因此 GIS - T的开发费用十分巨大; 加上 GIS - T的发展涉及众多部门和多种技术 , 因此有关部门应当重视和开展我国GIS - T的发展策略研究。由于 GIS - T的发展不但涉及众多交通部门 ,还包括与其它各级政府管理部门 (如土地管理、环保、交通管理等部门 )之间的信息交流;同时又涉及多种信息技术 ,而信息技术发展的速度十分迅速 ,为了降低空间数据资源采集和管理的成本 ,为了适应未来发展的需要 ,必须在多方部门的参与下 , 与开发 ,这些开发均是出于本部门的需要 ,很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享。加上没有全国性的 GIS - T发展框架和数据标准 ,数据的通用性将成为影响 GIS - T开发的关键因素 ,建议交通有关部门及时组织开展 GIS - T发展体系和框架标准的研究。统一规划和构建我国 GIS - T的发展框架。当前我国各地许多部门虽然已经开展了 GIS - T的研究。

4.结束语