基于GIS的城市交通管理信息系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計 - 田雨-

1、基于GIS 的城市交通管理信息系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計田雨1,高宗軍1,王雷亭2,張連兵2(1.山東科技大學(xué)地科學(xué)院,山東泰安271019;2.泰山學(xué)院地理旅游系,山東泰安271021摘要從地理信息系統(tǒng)(G IS 的組成和功能出發(fā),探討了GIS 在城市交通管理和交通管理信息系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用特點和建立城市交通管理信息系統(tǒng)的必要性,提出了基于GIS 的城市交通管理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)思路.關(guān)鍵詞G IS (地理信息系統(tǒng);交通管理信息系統(tǒng);交通管理中圖分類號T P316.8文獻標(biāo)識碼A 文章編號1672-2590(200403-0027-04收稿日期20040402作者簡介田雨(1971-,男,山東

2、泰安人,山東科技大學(xué)地科學(xué)院博士生.0引言城市交通管理和開發(fā)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,從城市交通路線和交通流量的調(diào)查、評價,到城市交通規(guī)劃、交通景觀設(shè)計、交通路網(wǎng)及生態(tài)交通保護等,涉及到城市的自然地理地貌、土地利用、人口、經(jīng)濟、社會、生態(tài)、環(huán)保、政策法規(guī)等多個層面,信息量、數(shù)據(jù)量巨大,給交通管理人員帶來許多困難.因而如何合理分析和利用這些數(shù)據(jù),為城市交通管理開發(fā)人員提供科學(xué)、有效的決策成為關(guān)鍵問題.地理信息系統(tǒng)(GIS ,以其強大的地理空間數(shù)據(jù)處理能力和空間分析方法,為城市交通管理和開發(fā)提供了有力技術(shù)支持.1GIS 組成GIS (Geog raphic Information System 是以地

3、理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),在計算機軟、硬件支持下,對地理空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、輸入、管理、編輯、查詢、分析、模擬和顯示,并采用空間模型分析方法,適時提供多種空間和動態(tài)信息,為地理研究和決策服務(wù)而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)1.它是集計算機科學(xué)、測繪學(xué)、地理學(xué)、空間科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、管理學(xué)為一體的新興科學(xué),它以高效的數(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,廣泛應(yīng)用于城市土地管理、城市規(guī)劃、交通監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、工程建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)、商業(yè)等各個領(lǐng)域.GIS 由4個部分組成(圖1.1.1數(shù)據(jù)輸入模塊該模塊功能是將表征空間位置的圖形數(shù)據(jù)和描述它的對象特征的屬性數(shù)據(jù)通

4、過數(shù)字化儀或掃描儀等輸入設(shè)備輸入到計算機中,建立相關(guān)的地理數(shù)據(jù)庫.地理數(shù)據(jù)庫是GIS 的核心,數(shù)據(jù)庫設(shè)計的好壞、地理數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性直接關(guān)系到GIS 各種功能的實現(xiàn).地理數(shù)據(jù)庫可包含多種數(shù)據(jù)形式,如圖件、遙感數(shù)據(jù)、文字報告、統(tǒng)計資料、照片等,并按照一定的數(shù)據(jù)格式存儲在計算機中.例如一條道路,除了記錄它的地理位置以外,還可存儲它的圖像、景觀特點、行車狀況、有多少路口交叉情況等屬性信息.第26卷第3期2004年5月泰山學(xué)院學(xué)報JOU RNAL OF TAISHAN UNIVERSIT Y Vol .26NO .3M ay .20041.2數(shù)據(jù)庫管理模塊該模塊是GIS 最重要的部分,提供存儲、編

5、輯、檢索、查詢、運算、顯示、更新空間數(shù)據(jù)的能力.它與普通數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBM S 不同在于:它不但能管理普通的屬性數(shù)據(jù)庫,更主要的是它能管理地理空間數(shù)據(jù),即具備圖形和屬性特征的地理數(shù)據(jù).1.3空間分析模塊根據(jù)用戶的需求對地理空間信息,進行拓撲疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、緩沖區(qū)分析,或運用各種數(shù)學(xué)分析模型,進行動態(tài)數(shù)學(xué)模擬、評價和預(yù)測,這是GIS 功能中最具開發(fā)潛力的部分.如進行交通通暢狀況評價,可先建立關(guān)于交通流的地理位置、組成、通達度、沿線地物組成等評價因子庫,后帶入交通評價模型計算,并將評價結(jié)果以直觀的形式(符號、色彩表現(xiàn)在交通流狀況評價分布圖上.1.4數(shù)據(jù)輸出模塊將前面分析、判斷的結(jié)果根據(jù)用戶

6、的要求,以圖件、照片、報告、表格、統(tǒng)計圖等形式加以整飾輸出 .圖1G IS 組成2GIS 在交通管理和開發(fā)中的應(yīng)用“海量”交通信息和相關(guān)數(shù)據(jù)的處理是目前交通管理和開發(fā)中常遇到的難題,GIS 作為一種有效的管理和輔助決策工具,將在交通管理和開發(fā)中發(fā)揮重要作用.2.1交通信息管理與查詢科學(xué)合理有效的交通信息管理是進行交通管理和開發(fā)的必要前提條件,GIS 可以在交通信息數(shù)據(jù)庫中對交通信息提供存儲、編輯、檢索、查詢、運算、顯示、更新,利用空間的拓撲關(guān)系顯示與查詢主要交通線路的地理起始位置,評估其對周邊產(chǎn)生的影響,為交通對策提供決策支持.交通管理部門可以通過GIS 了解交通規(guī)劃和現(xiàn)狀情況,實時掌握開發(fā)進

7、度.2.2交通管理專題制圖GIS 具有很強的圖形和文本編輯功能,數(shù)據(jù)維護也非常便捷,可大大降低出圖成本,避免傳統(tǒng)制圖的繁瑣工序.GIS 中圖形數(shù)據(jù)庫是分層存儲的(如行政區(qū)劃圖、道路交通圖、產(chǎn)業(yè)分布圖、用地現(xiàn)狀圖、路網(wǎng)分布圖等,因此它不僅可以為用戶輸出全要素圖,而且可以根據(jù)用戶需要分層或疊加輸出各種專題圖.如將城市道路噪聲污染源分布圖、道路交通圖、服務(wù)設(shè)施分布圖和地形圖疊加,可以提供一幅詳細的城市道路噪聲污染分布及功能分區(qū)圖.對城市同一地區(qū)的多個不同的交通影響因素及其特性進行特征疊加,以建立道路通暢分析專題地圖.該地圖不僅顯示(包括無級放大、縮小、漫游、制作圖例等原有地理位置的數(shù)據(jù)地圖,還能分析

8、出該區(qū)域交通流隨時間、空間因素的改變而產(chǎn)生的變化趨勢和變化條件.28泰山學(xué)院學(xué)報第26卷2.3輔助交通開發(fā)決策城市交通管理是運用經(jīng)濟、法律、技術(shù)、行政、教育等手段來合理地組織和管理城市交通流的質(zhì)量和數(shù)量的活動.通過全面規(guī)劃,使城市經(jīng)濟發(fā)展與交通協(xié)調(diào),達到合理分布交通道路設(shè)施,既不超過交通的基本限度,又能滿足城市日益發(fā)展的經(jīng)濟活動對交通的需求.城市交通問題都具有鮮明的空間地理特性,這方面GIS 的空間分析功能將在交通開發(fā)規(guī)劃中發(fā)揮重大作用,這可在城市交通規(guī)劃中的成熟應(yīng)用得到驗證2-4.利用GIS 的拓撲疊加功能,通過城市交通各個要素層(地形、人口、產(chǎn)業(yè)分布、內(nèi)外交通等與交通評價圖疊加,來分析優(yōu)先

9、交通治理區(qū)域;利用GIS 的網(wǎng)絡(luò)分析功能,分析交通擁堵分布和交通的時空分區(qū);利用GIS 的緩沖區(qū)功能(即在地圖上圍繞點、線或面等要素,劃出一定寬度的“影響地帶”可以確定交通污染的影響范圍等.GIS 還可通過與數(shù)學(xué)分析模型的集成發(fā)揮空間分析功能.例如將交通流評價模型、交通開發(fā)條件模型、城市交通容量模型、交通需求預(yù)測模型、交通經(jīng)濟效益模型等“嵌入”GIS 中,可輔助交通管理部門作出合理開發(fā)決策.3城市交通管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架設(shè)計眾所周知,我國目前的城市交通管理還很落后,由于管理技術(shù)水平較低,管理人員配備不足,致使管理不善,成為交通管理和開發(fā)的障礙.因此發(fā)揮GIS 在交通管理和開發(fā)中的作用,建立基于

10、GIS 的交通管理信息系統(tǒng)迫在眉睫.通過建立交通管理信息系統(tǒng),有利于提高交通管理和開發(fā)的現(xiàn)代化管理水平;為交通管理部門提供高效、高質(zhì)量的圖文信息服務(wù)和輔助決策支持,提高決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性;加入全國交通管理信息網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng),讓交通信息走向世界,實現(xiàn)資源共享,促進城市交通的可持續(xù)發(fā)展.在技術(shù)方面,GIS 已經(jīng)日益成熟,可以根據(jù)具體要求采用VC +、VB 等開發(fā)語言自行設(shè)計,也可以使用目前國際上廣泛流行的成熟的GIS 軟件如Arc /Info 、M apinfo 等作為開發(fā)平臺進行二次開發(fā)5-6.基于以上分析,作者提出了基于GIS 的城市交通管理信息系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(圖2 .圖2城市交

11、通管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架設(shè)計城市交通基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫:大量的各種各樣的交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息,這些信息包括圖形信息(如地形圖、已有規(guī)劃圖、航攝照片、各種道路設(shè)計圖等、統(tǒng)計信息(如人口信息、資源信息、就業(yè)信息等、道路及地面附著物(如房屋、各種管線、特殊地物等及文本信息(如政府文件、規(guī)劃文件等等.在以往的研究29第3期田雨等:基于GIS 的城市交通管理信息系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計中,這些信息都是分類管理并各自獨立的,相互間缺乏必要的聯(lián)系,當(dāng)涉及到多種信息時,設(shè)計人員不得不穿梭于各種信息載體之間,浪費大量的時間,致使效率低下.利用GIS 建立包括城市交通中的地形、路網(wǎng)、附著物、統(tǒng)計信息、交通建設(shè)法規(guī)、文件檔案等六大基礎(chǔ)數(shù)

12、據(jù)庫.城市交通信息GIS 應(yīng)用管理層:完成對上述六大數(shù)據(jù)庫的編輯修改、添加、刪除等基本操作,及GIS 統(tǒng)計、分析、查詢、輸出等功能.城市交通管理和開發(fā)決策支持層:建立模型庫,在城市交通評價模型、城市交通質(zhì)量評價模型、交通開發(fā)條件評價模型、交通容量模型、交通需求預(yù)測模型、人口交通計算模型、交通經(jīng)濟效益分析模型7、GIS 空間分析模型等的支持下,輔助城市交通管理部門分析決策.4結(jié)論雖然GIS 在交通管理中的應(yīng)用在逐步完善和改進,但城市交通管理信息的獲取、數(shù)字化、交通管理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),隨著GIS 技術(shù)、信息技術(shù)、多媒體技術(shù)的進一步發(fā)展,數(shù)字信息時代的到來,GIS 必將在交通管理和開發(fā)中

13、顯示更大的作用.同時傳統(tǒng)的交通模型和預(yù)測評價方法在城市交通不斷發(fā)展的趨勢下,要不斷改進和優(yōu)化8-9,模型庫和方法論需要逐步更新.將地理信息系統(tǒng)GIS 用于城市交通管理信息系統(tǒng)設(shè)計,建立不僅具有查詢功能,而且具有對空間數(shù)據(jù)分析的城市交通管理動態(tài)和智能化的信息系統(tǒng).該系統(tǒng)的設(shè)計和實施,將會大大節(jié)省城市交通管理中的人力、物力和財力,而且能夠快速、高效地對城市交通的管理,對城市資源的開發(fā)利用、交通的治理等提供決策支持服務(wù).該系統(tǒng)設(shè)計具有以下優(yōu)勢:(1圖形化的城市交通管理信息體現(xiàn);(2不同時期的對比及時反映城市交通的動態(tài)變化,以預(yù)測出未來交通的發(fā)展趨勢;(3有效地輔助城市管理人員制定規(guī)劃.參考文獻1龔健

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16、systemTIAN Yu 1,GAO Zong -jun 1,WANG Lei -ting 2,ZHANG Lian -bing 2(1.School of Geography Science ,Shandong U niversity of Science and T echnolog y ,Tai an 271019;2.Depar tment o f Geog raphy and T ourism ,T aishan University ,Tai an 271021,China A bstract :Acco rding to the constitution and function of GIS ,w e discuss its application characteristics in the development of city traffic management information system and the necessity to e