GIS交通网络的室内3维网络模型
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收 稿 日 期 ：2011-09-29
0引言
地 理 信 息 系 统 （GIS） 数 据 模 型 是地理实体的抽象表示。 数据模型 是通过数据手段对现实世界进行 的抽象，是用以提供信息表示和数 据操作的形式构架 [1]。 数据模型决 定了需要在数据库中表达的特征 及其如何描述它们之间的相互关 系， 定义了其在数据上的各种操 作。 交通地理信息系统已成为 GIS 技术最重要的应用领域之一[2]。 城 市交通网络数据模型分为两个主 要部分，一个是建筑物外部使用多 模式的交通网络，另一个是室内的 交通网络。 随着 GIS 在交通领域应 用的深入，建筑物外部交通网络模 型的研究已经相当成熟，但是国内 对于室内的交通网络数据模型的
学术研究
文 章 编 号 ：1672-1589（2012）02-0061-04
中 国 分 类 号 ： N945 . 12
文 献 标 识 码 ：A
基于 GIS 交通网络的室内 3 维网络模型研究
徐效波，吴华玲，郭先春，罗 艳
（东华理工大学 测绘工程学院，江西 抚州 344000）
摘 要：在 2 维交通网络逻辑数据模型基础上，讨论了概念化的楼层网络，进行了室内连通的 3 维网络模型的研究。 基于 ArcGIS 的交通网络模型建立了试验区的室内 3 维网络模型，并给 出分析结果，该方法为室内 3 维网络模型研究提供了技术支持。 关 键 词 ： 交 通 网 络 ；GIS ；3 维 网 络 模 型 ； 室 内
研究却很少见诸于文献。 许多与交通相关的应用，诸如
紧急调度、路径规划和疏散计划等 需要准确预测从应急设施到目的 地的时间。 在城区，尤其是在中央 商务区，有大量的人员在大楼内部 进行商业和相关的活动，目的地也 很可能发生在市区的某个高层建 筑的内部。 因此，要确定到达目的 地的最佳路线，不仅需要到建筑物 的入口，而且是到达室内的最佳途 径。 由于它是 3 维的，室内的交通 网络建模比较复杂。
高层室内的连通实质上是一 个 3 维连通的求解问题，当前成熟 的 2 维 GIS 交 通 网 络 研 究 为 3 维 连通研究提供了很好的基础。 本文 在 结 点 — ——弧 段 关 系 的 2 维 交 通 网络逻辑数据模型基础上，提出了 室内连通的 3 维网络模型。 基本思
学术研究
想是应用基于楼层的 2 维网络数 据模型，把建筑物的每个楼层作为 一个模式的 2 维子网络，楼梯和电 梯作为楼层之间，也就是多模式之 间的垂直连通，建立具有城市交通 网络路径分析功能的连通分析方 法。 最后，使用 GIS 软件 ArcGIS 提 供的网络数据模型建立了室内楼 层 3 维连通模型。
1 网络模型
当前，对城市交通网络数据模 型的研究主要有五种类型：传统的 结 点— — — 弧 段 模 型 、 静 态 分 段 技 术 下 的 结 点 — — — 弧 段 模 型 、 动 态 分 段 技 术 下 的 结 点— — — 弧 段 模 型 、 基 于 车道的数据模型和基于车道的 3 维数据模型[6]。 网络模型除具有一 般网络的弧段、结点间的抽象拓扑 关系之外，还具有 GIS 空间数据的 几何定位特征和地理属性特征（拓 扑关系是地理对象在空间位置上 的相互关系，如结点与线、线与面 之间的连接关系）。 结点— ——弧段 模型的基本要素主要有结点、弧 段、障碍点、障碍边、转向表，图 1 是网络示意图。
Research on 3D Network Model Inside the Building Based on the GIS Transportation Network
XU Xiao-bo, WU Hua-ling, GUO Xian-chun, LUO Yan (Faculty of Geomatics, East China Institute of Technology, Fuzhou 344000, China)
徐 效 波 （1983 - ） ， 男 ， 湖 北通山人，讲师，硕士，主要 从 事 GIS 研 究 和 教 学 。 项目基金： 江西省数字国土 重点实验室开放基金项目 （DLLJ 201108）资 助 ； 东 华 理工大学校长基金项目 （DHXK 1118）资助；江西省教 育厅青年科学基金项目 （GJJ 11146）资助 E-mail ：xuxiaobo123@
Ab st r a ct：Based on the logical data model in 2D traffic network, the conceptual floor network and the 3D connectivity network model inside the building are discussed. Based on ArcGIS transportation network model, the test area's 3D network model inside the building is established. The method provides technical support for studying 3D network model inside the building. K ey wor d s： transportation network; GIS; 3D network model; inside of building
为了支持城市公众出行信息 服务和交通管理等应用，需要研究 室内的 3 维交通网络数据模型和 相关技术，同时必须与建筑物外部 交通网络模型无缝融合。 目前，经 典 的 商 用 GIS 软 件 还 不 能 完 全 满
足这种需求[3~5]。 在 2 维 GIS 交通网 络研究中， 结点-弧段多模式交通 网络模型广泛应用。 结点-弧段模 型确定 2 维直角坐标系中点、线实 体的坐标。 一些矢量 GIS 数据模型 也允许存储实体的 Z 值。 然而，这 里的 Z 值，只是用来作为实体的属 性，而不是从坐标系中获得。 因此， 虽然这种矢量数据模型对于 3 维 实体可视化是很有用的，但是无法 确定 3 维实体的拓扑关系，如 3 维 连通性等。
0引言
地 理 信 息 系 统 （GIS） 数 据 模 型 是地理实体的抽象表示。 数据模型 是通过数据手段对现实世界进行 的抽象，是用以提供信息表示和数 据操作的形式构架 [1]。 数据模型决 定了需要在数据库中表达的特征 及其如何描述它们之间的相互关 系， 定义了其在数据上的各种操 作。 交通地理信息系统已成为 GIS 技术最重要的应用领域之一[2]。 城 市交通网络数据模型分为两个主 要部分，一个是建筑物外部使用多 模式的交通网络，另一个是室内的 交通网络。 随着 GIS 在交通领域应 用的深入，建筑物外部交通网络模 型的研究已经相当成熟，但是国内 对于室内的交通网络数据模型的
学术研究
文 章 编 号 ：1672-1589（2012）02-0061-04
中 国 分 类 号 ： N945 . 12
文 献 标 识 码 ：A
基于 GIS 交通网络的室内 3 维网络模型研究
徐效波，吴华玲，郭先春，罗 艳
（东华理工大学 测绘工程学院，江西 抚州 344000）
摘 要：在 2 维交通网络逻辑数据模型基础上，讨论了概念化的楼层网络，进行了室内连通的 3 维网络模型的研究。 基于 ArcGIS 的交通网络模型建立了试验区的室内 3 维网络模型，并给 出分析结果，该方法为室内 3 维网络模型研究提供了技术支持。 关 键 词 ： 交 通 网 络 ；GIS ；3 维 网 络 模 型 ； 室 内
研究却很少见诸于文献。 许多与交通相关的应用，诸如
紧急调度、路径规划和疏散计划等 需要准确预测从应急设施到目的 地的时间。 在城区，尤其是在中央 商务区，有大量的人员在大楼内部 进行商业和相关的活动，目的地也 很可能发生在市区的某个高层建 筑的内部。 因此，要确定到达目的 地的最佳路线，不仅需要到建筑物 的入口，而且是到达室内的最佳途 径。 由于它是 3 维的，室内的交通 网络建模比较复杂。
高层室内的连通实质上是一 个 3 维连通的求解问题，当前成熟 的 2 维 GIS 交 通 网 络 研 究 为 3 维 连通研究提供了很好的基础。 本文 在 结 点 — ——弧 段 关 系 的 2 维 交 通 网络逻辑数据模型基础上，提出了 室内连通的 3 维网络模型。 基本思
学术研究
想是应用基于楼层的 2 维网络数 据模型，把建筑物的每个楼层作为 一个模式的 2 维子网络，楼梯和电 梯作为楼层之间，也就是多模式之 间的垂直连通，建立具有城市交通 网络路径分析功能的连通分析方 法。 最后，使用 GIS 软件 ArcGIS 提 供的网络数据模型建立了室内楼 层 3 维连通模型。
1 网络模型
当前，对城市交通网络数据模 型的研究主要有五种类型：传统的 结 点— — — 弧 段 模 型 、 静 态 分 段 技 术 下 的 结 点 — — — 弧 段 模 型 、 动 态 分 段 技 术 下 的 结 点— — — 弧 段 模 型 、 基 于 车道的数据模型和基于车道的 3 维数据模型[6]。 网络模型除具有一 般网络的弧段、结点间的抽象拓扑 关系之外，还具有 GIS 空间数据的 几何定位特征和地理属性特征（拓 扑关系是地理对象在空间位置上 的相互关系，如结点与线、线与面 之间的连接关系）。 结点— ——弧段 模型的基本要素主要有结点、弧 段、障碍点、障碍边、转向表，图 1 是网络示意图。
Research on 3D Network Model Inside the Building Based on the GIS Transportation Network
XU Xiao-bo, WU Hua-ling, GUO Xian-chun, LUO Yan (Faculty of Geomatics, East China Institute of Technology, Fuzhou 344000, China)
徐 效 波 （1983 - ） ， 男 ， 湖 北通山人，讲师，硕士，主要 从 事 GIS 研 究 和 教 学 。 项目基金： 江西省数字国土 重点实验室开放基金项目 （DLLJ 201108）资 助 ； 东 华 理工大学校长基金项目 （DHXK 1118）资助；江西省教 育厅青年科学基金项目 （GJJ 11146）资助 E-mail ：xuxiaobo123@
Ab st r a ct：Based on the logical data model in 2D traffic network, the conceptual floor network and the 3D connectivity network model inside the building are discussed. Based on ArcGIS transportation network model, the test area's 3D network model inside the building is established. The method provides technical support for studying 3D network model inside the building. K ey wor d s： transportation network; GIS; 3D network model; inside of building
为了支持城市公众出行信息 服务和交通管理等应用，需要研究 室内的 3 维交通网络数据模型和 相关技术，同时必须与建筑物外部 交通网络模型无缝融合。 目前，经 典 的 商 用 GIS 软 件 还 不 能 完 全 满
足这种需求[3~5]。 在 2 维 GIS 交通网 络研究中， 结点-弧段多模式交通 网络模型广泛应用。 结点-弧段模 型确定 2 维直角坐标系中点、线实 体的坐标。 一些矢量 GIS 数据模型 也允许存储实体的 Z 值。 然而，这 里的 Z 值，只是用来作为实体的属 性，而不是从坐标系中获得。 因此， 虽然这种矢量数据模型对于 3 维 实体可视化是很有用的，但是无法 确定 3 维实体的拓扑关系，如 3 维 连通性等。