三维道路交通网络模型的实现方法研究

一、项目概述
研究意义：
随着城市化进程的不断推进，城市地上与地下的交通设施日 益发达，高架路和地下通道与地面道路一起呈现出错综复杂的大 立体特征，使得现有的二维电子地图无法直观地反映道路之间的 交错关系，同时，面向车道复杂而细致的交通规则应运而生，如 单行道、公交专用线、限速车道、限高限重车道、禁止转向车道、 交通时段管制车道等。如何描述细致真实的道路特征、表达复杂 的交通现象、提供快速准确的路径规划与导航等已成为智能交通 和应急管理等领域迫切需要解决的关键科学问题[1-2]。 ……
国家自然科学Leabharlann Baidu金项目申请
复杂道路交通网络的三维模拟及其路径分 析方法研究
张志华 2012年11月29日
题目
复杂道路交通网络的三维模拟及其路径分析 方法研究
• 题目缺乏新意，欲改为 三维交通网络模型构建及其空间分析方法研究 三维交通网络模型构建及其路径分析方法研究
一、项目概述
摘要：
随着城市化进程的加快，使得城市的道路交通网络日益复 杂化，给城市发展带来窘困，为有效制定城市的发展规划，有必 要深入研究复杂道路交通网络的空间形态与空间分布。在对国内 外道路网络建模分析与空间分析的基础上，通过对城市道路交通 网拓扑关系的分析，研究复杂道路交通网(含有立交桥、转盘、隧 道等)的三维建模数据模型及其数据结构、网络分析数据模型及其 数据结构、三维建模方法及其建模步骤；对复杂交通网络进行路 径分析，重点研究最短路径分析、最佳路径分析以及含约束的路 径分析等；基于上述研究，设计并研发复杂交通网络的三维模型 可视化与路径分析实验系统。通过对实验系统进行实地应用，完 善所提出的数据模型、建模方法、路径分析方法等。本项研究对 促进“数字城市”理论和方法的发展具有重要意义。
三、拟采取的研究方案及可行性分 析
• 研究方法
对城市道路网三维数据模型和数据结构的研究是本项研究 的重点和关键。拟采用面向对象方法、地理信息系统中空 间实体拓扑关系分析方法、点集拓扑学方法和数据库技术 分析方法研究实用的三维道路建模的数据模型和数据结构 。 综合运用计算几何方法、地理信息系统、计算机图形学与 图像处理方法进行三维道路网模型的生成、道路网内相关 实体的空间查询和路径分析方法研究，尤其是约束路径分 析、最佳路径分析等。
二、项目的研究内容、研究目标,以及拟解决 的关键科学问题 • 拟解决的关键问题
（1）能够表达复杂道路交通网络对象几何特征、属性特 征和拓扑关系特征的三维拓扑数据模型是本项研究拟解决 的一个关键问题。 （2）复杂三维道路交通网络模型构建时，模型的剖分与 集成方法是本项研究要解决的另一个关键问题。 （3）含有约束条件的路径分析仍然是本项研究的难点所 在。

网络分析 最佳路径分析
算法：Dijkstra算法及其很多改进算法 ；Floyd算法；矩阵算法等
一、项目概述
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参考文献
肖乐斌, 钟耳顺, 刘纪远, 等. GIS概念数据模型的研究 . 武汉大学学报-信息科学版, 2011, 26(5): 387-392.
期刊一定 好一些的， 最好是 SCI或EI 刊源的。 要尽量全 面考虑本 专业研究 方向的学 者文献的 引用。 最好还能 有当年出 版的刊物。 期刊出版 的时间最 好是近5年 的多一些。
一、项目概述
国内外研究现状及分析：
1. 道路交通三维数据模型与建模方法研究现状及分析。 第一类为点-弧段模型，包括传统的点-弧段模型、静态分段技术下的点-弧 段模型、动态分段技术下的点-弧段模型；… 第二类为基于车道的数据模型。… 2.路径分析研究现状及分析。

空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据分析技术，其目的在于提取 和传输空间信息。空间分析是包括交通网络信息系统在内的地理信息系统的主要特 征。建立三维交通网络模型后，还希望在此基础上能够进行空间分析，也只有当三 维交通网络信息系统具有了空间分析功能后，才能发挥更大的作用。… 最短路径分析
二、项目的研究内容、研究目标,以及拟解决 的关键科学问题
研究内容 （1）三维道路交通网络数据模型与数据结构研究
• 包括构成道路、桥梁、隧道等三维模型的基本元素、基本对象，以及这些基本元 素、基本对象之间的空间逻辑关系，给出具体的三维数据结构。
基于上述三维道路交通网络模型的数据模型与数据结构，研究其具体的实现方法 。重点研究模型的剖分和集成方法，从而达到模型的无缝集成，为模型的路径分析和 空间查询奠定基础。 研究城市道路网信息的抽象表达形式；系统分析复杂道路交通网络的本质特征， 构建交通地理网络概念模型；研究符合交通地理网络空间特点的数据结构形式和网络 连通性表达模型；在统一的三维坐标体系下构建城市道路交通三维网络的空间数据模 型，包括三维地理网络结构模型、网络空间关系模型、网络元素空间属性数据管理模 型等。与模型研究相对应的是数据结构和算法的研究，而且数据结构和算法是研究的 核心和难点所在。根据道路交通网络模型的特点，研究约束路径分析、最短路径分析 、最佳路径分析等。重点将最短路径分析、最佳路径分析应用在城市应急指挥（110匪 警、119火警、120急救）等方面。 针对所提出的三维交通网络模型构建和空间分析的数据模型、数据结构、模型生 成方法和空间分析方法，设计、开发出实验系统，并以具体的城市道路网为例进行实 际应用，验证研究成果的实用性和有效性，并对研究成果中的不足进行修改和完善。
（2）三维道路交通网络模型的实现方法研究
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（3）三维道路交通网络空间分析方法研究
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（4）实验与应用研究
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二、项目的研究内容、研究目标,以及拟解决 的关键科学问题
研究目标：
（1）提出一种新的三维道路交通网络拓扑数据模型与数 据结构，可以实现道路交通网模型的构建，为研究可视化 三维道路交通网络建模和空间分析及空间查询提供理论基 础。 （2）提出一套基于上述数据模型的三维道路交通网络建 模和路径分析方法，该方法重点为城市规划、交通运输、 旅游出行等提供决策依据，为研究三维道路交通网络建模 和路径分析及空间查询提供方法基础。
外文期刊 也应多些。
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Li Xiang, Lin Hui. A Trajectory-Oriented CarriagewayBased Road Network Data Model, Part 1: Background[J]. Geo-spatial Information Science, 2006, 9(1): 65-70.