GIS在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用

1、地理信息系統(tǒng)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)結(jié)課論文姓名：張澤英13281150班級：運(yùn)輸1305班指導(dǎo)老師：王福任目錄摘要3關(guān)鍵詞31地理信息系統(tǒng)（GIS）概述41.1 GIS簡介41.2 GIS發(fā)展現(xiàn)狀42交通運(yùn)輸概述42.1 交通運(yùn)輸發(fā)展趨勢42.2 將GIS運(yùn)用到交通運(yùn)輸已勢在必行52.2.1 必要性52.2.2 可行性53GIS在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用53.1 GIS在道路運(yùn)輸中的應(yīng)用53.2 GIS在軌道交通中的應(yīng)用73.3 GIS在交通港站方面的應(yīng)用93.4 GIS在運(yùn)輸管理領(lǐng)域的應(yīng)用94未來發(fā)展趨勢115結(jié)語11參考文獻(xiàn)11地理信息系統(tǒng)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用張澤英13281150北京交通大

2、學(xué)運(yùn)輸1305班摘要：本文簡述了地理信息系統(tǒng)與交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展概況，并闡述了將GIS技術(shù)運(yùn)用于交通運(yùn)輸中的必要性與可能性。接著，文章多方位的展示了地理信息系統(tǒng)在道路運(yùn)輸、軌道交通、港站選址設(shè)計以及運(yùn)輸管理方面的應(yīng)用。最后對未來交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展做出了預(yù)測與展望。關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)(GIS);交通運(yùn)輸；應(yīng)用；前景TheApplicationofGeographicInformationSysteminTrafficandTransportationSystemZeyingZhang13281150BeijingJiaotongUniversityAbstract:Thisarticledescrib

3、esthedevelopmentofGISaswellastrafficandtransportationsystem.Itprovesthenecessityandpossibilityabouttheapplicationofgeographicinformationsystemintrafficandtransportationsystem.What'smore,itshowsustheapplicationofGISinroadtraffic,railtransportation,andstationdesignaswellastransportationmanagement.

4、Intheend,wemaketheforecasttothedevelopmentoftransportationinthefuture.Keywords:GeographicInformationSystem(GIS);traffic;transportation;application;forecast1地理信息系統(tǒng)(GI0概述1.1 GIS簡介地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem,簡稱GIS)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機(jī)軟、硬件環(huán)境的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理操作、分析、模擬和顯示適時提供空間和動態(tài)的地理信息，是決策服務(wù)的重要系統(tǒng)。它是一

5、門集計算機(jī)科學(xué)、測繪學(xué)、地理學(xué)、空間科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、管理學(xué)為一體的新興科學(xué)。GIS以其高效的數(shù)據(jù)管理能力、空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)監(jiān)測能力，成為目前一種有效的管理決策工具。1.2 GIS發(fā)展現(xiàn)狀近年來，隨著計算機(jī)軟硬件等的性能不斷提高，GIS技術(shù)有了強(qiáng)大的工具與技術(shù)支持，人們逐漸將GIS技術(shù)與計算機(jī)融合，為GIS技術(shù)的應(yīng)用奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。移動GIS(mobileGIS)是建立在移動計算環(huán)境、有限處理能力的移動終端條件下，提供移動中的、分布式、隨遇性的移動地理信息服務(wù)的GIS,是一個集GIS、GPS移動通信(GSMKGPRS7CD2MA三大技術(shù)于一體的系統(tǒng)。它通過GIS完成空間數(shù)據(jù)管理和分

6、析，GPS進(jìn)行定位和跟蹤，利用移動計算設(shè)備完成數(shù)據(jù)獲取功能，借助無線網(wǎng)絡(luò)移動通信技術(shù)完成圖形、文字、聲音等數(shù)據(jù)的傳輸。此外，組件技術(shù)的興起給GIS帶來全新的開發(fā)方式，COMGI瞅是采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件的GIS系統(tǒng)。它的基本思想是把GIS的各種功能模塊進(jìn)行分類，劃分為不同類型的控件，每個控件完成各自相應(yīng)的功能，各GIS控件之間以及GIS控件與其他非GIS控件之間，通過可視化的開發(fā)工具集成起來，COMGIS控件與其他軟件通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信，形成滿足用戶特定功能需求的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。隨著GIS技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的迅速發(fā)展，具有交通運(yùn)輸特色的GIS-T系統(tǒng)正在崛起，智能交通地理信息系統(tǒng)GI

7、S-T(GeographyInf0rmationSystemTransportation)是以地理信息技術(shù)為手段，將人、車和道路三者緊密協(xié)調(diào)，能最大地動態(tài)、高效地對交通進(jìn)行管理的具有空間分析功能的地理信息系統(tǒng)。GIS具體應(yīng)用在勘測設(shè)計、規(guī)劃、管理等交通領(lǐng)域。GIS的基本思想是將地表信息按其特性進(jìn)行分類，然后進(jìn)行分層管理和分析。2交通運(yùn)輸概述2.1 交通運(yùn)輸發(fā)展趨勢近年來，現(xiàn)代交通運(yùn)輸正趨于多樣化發(fā)展。近些年鐵路、公路、航空方興未艾，城市軌道交通又迅猛發(fā)展。多種多樣的交通方式滿足了人們對于出行的需求，極大地方便了旅客與貨物的位移。然而，城市的快速發(fā)展對交通規(guī)劃和管理提出了更高的要求，原有交通信息

8、技術(shù)的不足凸顯，交通網(wǎng)的規(guī)劃與管理仍不夠合理與科學(xué)。這是面對如此龐大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作與運(yùn)籌決策要求，僅憑借數(shù)學(xué)模型建模已不能滿足需求。這時人們注意到了地理信息系統(tǒng)。GIS憑借其強(qiáng)大的空間信息處理功能，與交通分析和信息處理技術(shù)相結(jié)合，延伸出了交通地理信息系統(tǒng)（GIS-T）。GIS-T將地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢特點(diǎn)很好地運(yùn)用到了交通運(yùn)輸當(dāng)中，順應(yīng)了未來發(fā)展趨勢。2.2 將GIS運(yùn)用到交通運(yùn)輸已勢在必行交通運(yùn)輸系統(tǒng)具有天生的地理屬性，系統(tǒng)中固定設(shè)施、移動設(shè)施、管理方案、出行需求、交通流分布等都富含空間信息，在道路設(shè)施統(tǒng)計分析、路網(wǎng)交通分析、交通規(guī)劃設(shè)計方案的優(yōu)化與評價中，都涉及到空間數(shù)據(jù)GIS是分析處理該類

9、數(shù)據(jù)的有效工具。因此，將GIS應(yīng)用到交通運(yùn)輸已勢在必行。2.2.1 必要性如今，交通擁擠和交通事故越來越嚴(yán)重地困擾著世界各國的大城市，解決這一問題的重大社會經(jīng)濟(jì)意義已為人們所共識?，F(xiàn)代城市所產(chǎn)生的浩如煙海的交通信息，必須借助于電子計算機(jī)對信息進(jìn)行采集、存儲、分析和決策。而把地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于交通問題的研究被認(rèn)為是交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理現(xiàn)代化的一個重要組成部分。因此，本文提出把交通運(yùn)輸與地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來研究。2.2.2 可行性由于交通具有明顯的地理特征，這就決定了研究交通問題離不開地理圖，同時不僅需要文字和圖形描述的信息，還要對信息的文字和圖形進(jìn)行描述。把地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于交通，即把道路信息、交

10、通信息以及交通事故等與地圖結(jié)合在一起，再結(jié)合計算機(jī)硬件技術(shù)及數(shù)據(jù)庫的配合。這些顯著特征都為GIS與交通運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)合提供了可能。3GIS在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用GIS在交通運(yùn)輸?shù)母鱾€領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如鐵路、道路、城軌、港站等方面。下面簡單介紹一下：3.1 GIS在道路運(yùn)輸中的應(yīng)用GIS在道路方面應(yīng)用，最典型的例子就是各類地圖軟件，如百度地圖、谷歌地圖等。GIS在道路方面的應(yīng)用是基于GP或術(shù)的獨(dú)立的城市交通信息系統(tǒng)，是一個進(jìn)行交通管理、交通安全、交通規(guī)劃、交通運(yùn)輸、交通運(yùn)營的統(tǒng)一的空間信息基礎(chǔ)平臺。該系統(tǒng)對道路、交通設(shè)施、交通線網(wǎng)、公共交通等資源建立交通空間信息數(shù)據(jù)庫，并且依據(jù)國家最新“綠色交通”的

11、概念，融入“以人為本”的思想，為交通管理和決策提供全面、及時、準(zhǔn)確的信息支持。2J中t>“口<pms>可o始聞.wK“'"X"3|j|.jwnfr*i»*圖1國家公路地理信息系統(tǒng)r-北居4：:e»【R|*-fAll«<-l».(-ffiiwrimni：>WA*un.IK而l:3±.*電uu同掘幣:,ROkRE4iH.時用二M3.者口t口七_(dá)k«AH1.如機(jī)mg加*而口工00Iffliuio版OjSMfcw»i同hfldflllKini而STZagMbnivamofSg

12、|力“酰。九-4inrsattAi工審甕章工9H彳!tH'rt*S5CJLm,，&>XK防厚麗”暫巡MKnr理加斛，占汨DUiWEifiiiz«片中充左,"土i*rnnn.sQi*具體應(yīng)用有如下幾個方面：(1)利用GIS對道路交通事故進(jìn)行預(yù)測分析簡單地說，就是一款基于GIS的事故定位系統(tǒng)，它利用GIS將交通事故數(shù)據(jù)文件集合成一個整體，可以形象直觀地報告事故地點(diǎn)、性質(zhì)和原因，并對各事故點(diǎn)的發(fā)生頻率比較，找出事故多發(fā)地段，結(jié)合現(xiàn)有道路條件進(jìn)行事故預(yù)測。系統(tǒng)定義了路標(biāo)層，可以將特殊地點(diǎn)考慮到預(yù)測當(dāng)中，如學(xué)校、單位等在放學(xué)下班時間段，對應(yīng)路段必定會產(chǎn)生不同程度

13、的擁擠。如下圖2所示，利用百度地圖進(jìn)行了道路擁擠程度預(yù)測。二.JR黑,廣七圖/女9圖2路況擁擠度預(yù)測(2)利用GIS對車輛導(dǎo)航GIS與GPS結(jié)合，構(gòu)成車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。車輛在運(yùn)行中，有關(guān)道路圖、停車設(shè)施、道路屬性、購物及游覽信息直觀地呈現(xiàn)在駕駛員面前，并提示車輛的當(dāng)前位置，幫助駕駛員搜索到達(dá)目的地的最佳路徑。如圖3利用百度地圖進(jìn)行導(dǎo)航：圖3利用百度地圖進(jìn)行導(dǎo)航(3)利用GIS進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控利用GIS系統(tǒng)還可以進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控。如今，汽車排放廢氣、制造噪音，對環(huán)境造成污染，為了有效控制污染程度，對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控十分必要。這項(xiàng)技術(shù)充分利用了GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能。它利用傳感器和傳輸線路與主控計算機(jī)相連，對傳

14、感器獲得的數(shù)據(jù)分析處理，及時匯報管理部門以便做出決策。3.2 GIS在軌道交通中的應(yīng)用(1)利用GIS系統(tǒng)進(jìn)行鐵路選線設(shè)計規(guī)劃在我國一條鐵路線路行程都在千米以上，多數(shù)甚至達(dá)到萬米。所有途經(jīng)的地質(zhì)、地理?xiàng)l件和環(huán)境，環(huán)保條件等都會對線路的走向、成本造成影響。因此錄入的資料范圍有很多是航測資料、野外實(shí)測資料及數(shù)字化原有的地形圖等。利用GIS技術(shù)，可以對線路的所有比選方案根據(jù)現(xiàn)狀或原規(guī)劃情況進(jìn)行測算，檢驗(yàn)其是否能充分發(fā)揮軌道交通所帶來的開發(fā)潛力，若不能滿足要求，需對該線周圍土地進(jìn)行全面規(guī)劃調(diào)整。某些方案經(jīng)過規(guī)劃調(diào)整后發(fā)展?jié)摿透采w人口仍達(dá)不到軌道交通規(guī)劃的最低要求；或經(jīng)規(guī)劃調(diào)整后發(fā)展?jié)摿案采w人口均較

15、好，但經(jīng)敏感性分析后風(fēng)險較高，則均予以排除。最后提出從發(fā)展?jié)摿透采w人口方面值得推薦的線路方案。圖4表示的是利用GIS系統(tǒng)進(jìn)行的鐵路選線流程：圖4GIS系統(tǒng)下的鐵路選線流程(2)列車調(diào)度在軌道交通網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施基于GIS的綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)，可以整合現(xiàn)有軌道交通控制系統(tǒng)和信息資源，為城市軌道交通運(yùn)營指揮調(diào)度提供可視化展現(xiàn)平臺，從而增強(qiáng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的應(yīng)急處理指揮能力。在這方面，鐵路發(fā)展較早，城市軌道交通可向鐵路進(jìn)行借鑒。(3)基于MapX的列車調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)電子地圖基于移動衛(wèi)星通訊的鐵路調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)采用地球同步衛(wèi)星的移動衛(wèi)星通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行機(jī)車與地面的遠(yuǎn)距離雙向通訊系統(tǒng)。硬件由車載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)

16、組成，系統(tǒng)軟件主要由衛(wèi)星通訊模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊和調(diào)度臺控制模塊組成?；贛apX的電子地圖具有簡單、方便、實(shí)時、高效等優(yōu)點(diǎn)，對優(yōu)化調(diào)度提高鐵路運(yùn)輸管理水平具有十分重要的作用?；贛apX的鐵路調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)電子地圖于2002年通過了鐵路部門的技術(shù)鑒定，并于2004年在西安鐵路分局安裝并投入運(yùn)行。(4)利用GIS實(shí)現(xiàn)軌道交通網(wǎng)指揮中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)隨著北京城市軌道的建設(shè)，目前在城市軌道交通全網(wǎng)運(yùn)營管理業(yè)務(wù)指揮中心已經(jīng)建立了運(yùn)營控制中心系統(tǒng)，對每條線路的各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時監(jiān)控和調(diào)度指揮。但是各軌道交通線路卻是自成體系的，有各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫、硬件平臺和軟件體系等，是一個個的自動化孤島。要

17、實(shí)現(xiàn)整個城市軌道交通網(wǎng)運(yùn)營的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理，不得不加人大量的人工干預(yù)，這樣就降低了系統(tǒng)整體的可靠性、響應(yīng)性和運(yùn)營效率，且成本較高。以GIS技術(shù)為核心，構(gòu)建可視化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，將現(xiàn)有各個處于信息孤島狀態(tài)的不同線路日常運(yùn)營管理綜合集成起來，使物理上分散的各個監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控，以發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的整體優(yōu)勢。并且能夠在突發(fā)事件時，為事故和災(zāi)害的應(yīng)急處置提供大量的、可視化的靜態(tài)和動態(tài)的監(jiān)控信息、客流信息、現(xiàn)場電子地圖信息和輔助決策信息。3.3 GIS在交通港站方面的應(yīng)用利用GIS將港站的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，再結(jié)合運(yùn)籌模型，實(shí)現(xiàn)交通港站換乘點(diǎn)的自動化選址。運(yùn)用GIS實(shí)現(xiàn)公路客運(yùn)換乘站選址布局具體

18、過程如下：(1)公路客運(yùn)換乘站選址布局所考慮的影響因素分解成若干單元然后運(yùn)用GIS中圖層編輯的功能每個單元所考慮的因素分別生成公路客運(yùn)換乘站選址布局?jǐn)?shù)據(jù)集合(矢量數(shù)據(jù)集)。例如，把城市的功能區(qū)數(shù)據(jù)集合看成面數(shù)據(jù)層城市交通運(yùn)輸路網(wǎng)數(shù)據(jù)集合看成線數(shù)據(jù)層，城市對外客運(yùn)換乘樞紐(火車站、航空港、港口)數(shù)據(jù)集合看成點(diǎn)數(shù)據(jù)層等。(2)將城市功能規(guī)劃、土地建設(shè)規(guī)劃、自然環(huán)境因素、交通客源分布劃分成若干不同的面數(shù)據(jù)層，把城市用地及城市道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)選定的有足夠用地組織公路客運(yùn)換乘樞紐布局的地點(diǎn)作為點(diǎn)數(shù)據(jù)層：把根據(jù)城市現(xiàn)狀公路客流OD分布期望線與城市客流分布期望線交匯的點(diǎn)作為點(diǎn)數(shù)據(jù)層(當(dāng)與集合中元素的位置較近時認(rèn)為

19、兩元素位置重合)：在城市用地可行的情況下把客流走廊的交匯點(diǎn)、起止點(diǎn)增加的公路換乘樞紐集合作為點(diǎn)數(shù)據(jù)層把城市對外客運(yùn)換乘樞紐(如火車站、航空港、港口等)附近適當(dāng)增加的公路客運(yùn)換乘樞紐集合作為點(diǎn)數(shù)據(jù)層：把城市路網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)集合、城市交通運(yùn)輸路網(wǎng)數(shù)據(jù)集合、居民交通流向和城市客運(yùn)交通走廊分布作為線數(shù)據(jù)層。(3)將不同數(shù)據(jù)層集合進(jìn)行交運(yùn)算，確定城市公交換乘樞紐布局集合最后結(jié)合城市用地實(shí)際情況圖集，確定最終選址布局方案。交運(yùn)算示意圖見圖5:源鉆堀策條加也常交運(yùn)算文卻揭圖5交運(yùn)算示意圖3.4 GIS在運(yùn)輸管理領(lǐng)域的應(yīng)用(1)城市交通數(shù)據(jù)管理GIS近年來在交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。交通工程人員利用地理信

20、息系統(tǒng)與相應(yīng)的城市交通地圖相結(jié)合，將城市交通地理圖及其有關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)字化，建立規(guī)定比例的可視數(shù)字地圖和相應(yīng)的城市交通地圖相結(jié)合，將城市交通地理圖及其有關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)字化，建立規(guī)定比例的可視數(shù)字地圖和相應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)庫，來進(jìn)行道路交通的管理工作。在運(yùn)輸企業(yè)的運(yùn)營管理當(dāng)中，可以利用建立的交通地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為管理部門或用戶提供各種查詢要求和分析方法。(2)城市交通設(shè)施管理利用地理信息系統(tǒng)軟件(如：MapInfo)本身所具有的功能，首先建立綜合信息數(shù)據(jù)庫，需要對一個城市交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，這種路網(wǎng)結(jié)構(gòu)包含路網(wǎng)內(nèi)的統(tǒng)計概念上交通流分布，即需要?dú)v史數(shù)據(jù)或大量的實(shí)時交通流數(shù)據(jù)作為路網(wǎng)構(gòu)架的基礎(chǔ)；其次交通流覆蓋

21、的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)各種交通控制方式，在路網(wǎng)上的道路交叉口應(yīng)用圖層建立交通信號控制對象，控制相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲在控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫中；最后建立交通設(shè)施靜態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，對路網(wǎng)中的各類靜態(tài)交通設(shè)施（各種路標(biāo)、指示牌、紅綠燈設(shè)備、檢測線圈等等）的所屬信息進(jìn)行統(tǒng)計與查詢，并將路網(wǎng)實(shí)體數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)以分路段的方式與地理坐標(biāo)聯(lián)系起來，從而對各種交通設(shè)施進(jìn)行維護(hù)與管理。將路網(wǎng)實(shí)體數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)以分路段的方式與地理坐標(biāo)聯(lián)系起來，可以進(jìn)行路面質(zhì)量的管理和路面維修管理，對信號裝置以及橋梁的維護(hù)進(jìn)行管理。將路面信息進(jìn)行整合，錄入到GIS系統(tǒng)中，便于管理與維護(hù)。如圖6,百度地圖將地面信息錄入到GIS系統(tǒng)中，即可搜索附近藥店，便

22、能迅速將附近藥店信息整合，并給出最佳路線。如圖7,利用Mapinfo可以定位地點(diǎn)，并給出地點(diǎn)的信息。修：，.山占公交次軍，:i第離窗西,匕石京白身酒匕M工咽草岳阜圖6用百度地圖搜索附近藥店圖7利用Mapinfo添加地點(diǎn)信息4未來發(fā)展趨勢未來交通運(yùn)輸會向著智能交通運(yùn)輸體系發(fā)展，有專家預(yù)言未來智能運(yùn)輸系統(tǒng)對社會經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸?shù)挠绊懀赡軙^洲際高速公路。它的意義和價值體現(xiàn)在：首先，可大幅度提高公路的通行能力，至少使現(xiàn)有高速公路的交通量增加1倍。其次，可大量減少公路堵塞、擁擠現(xiàn)象，降低汽車油耗，使城市交通堵塞和擁擠造成的損失減少25%-40%。第三，可大大提高公路交通的安全性。而智能的實(shí)現(xiàn)很大程度上依靠GIS系統(tǒng)的發(fā)展。目前GIS-T擁有一些基本功能，同時還具備許多交通特色功能，如交通規(guī)劃、交通控制、交通基礎(chǔ)設(shè)施管理、物流管理、貨物運(yùn)輸管理等功能。若想進(jìn)一步深化交通系統(tǒng)的智能化，就必須