前景廣闊的交通地理信息系統(tǒng)new

1、前景廣闊的交通地理信息系統(tǒng) XX人 內(nèi)容提要：本文簡(jiǎn)要介紹了交通地理信息系統(tǒng)的概念和它的基本功能，列舉了交通地理信息系統(tǒng)在公路交通中的應(yīng)用，并對(duì)國(guó)外交通地理信息系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)和方向進(jìn)行了報(bào)道，之后提出了我國(guó)發(fā)展交通地理信息系統(tǒng)的策略和建議。在本文的最后作者總結(jié)到：交通地理信息系統(tǒng)將成為交通各部門日常信息處理不可缺少的新工具，就象現(xiàn)在廣泛使用的辦公字處理軟件WORD和電子表格EXCEL一樣。它將徹底改變傳統(tǒng)的信息處理方式，使交通規(guī)劃、建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)變得直觀、輕松和高效?？梢哉f它是交通進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代的標(biāo)志。一、交通地理信息系統(tǒng)的概念 交通地理信息系統(tǒng)是由信息系統(tǒng)發(fā)展而來的，因此我們首先回顧一下地

2、理信息系統(tǒng)。 1.地理信息系統(tǒng)GIS 地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GIS（GISGeographic Information System），它是指為收集、管理、操作、分析和顯示空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)。 GIS的發(fā)展始于本世紀(jì)60年代，是與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展的。今天的地理信息系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)，它不同于以往只處理統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和處理非地球坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)圖形輔助設(shè)計(jì)軟件。在對(duì)象處理上比上述兩類軟件更加全面，即地理信息系統(tǒng)所處理的事務(wù)對(duì)象具有空間地理特征，也具有統(tǒng)計(jì)信息特征。如一段公路，起迄點(diǎn)是它的地理特征，公路的造價(jià)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及交通量等又具有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)特征。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在紙

3、介質(zhì)地圖上是難以描述的。地理信息系統(tǒng)的基本思想是將地球表層信息按其特性的不同進(jìn)行分層（base map），每個(gè)圖層存儲(chǔ)特征相同或相似的事物對(duì)象集，如河流、湖泊、道路、土地利用和建筑物等構(gòu)成不同的圖層，然后分層管理和存儲(chǔ)。這樣每個(gè)圖層都有一個(gè)唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)表與其相對(duì)應(yīng)，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表成為屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，庫(kù)中內(nèi)容稱屬性數(shù)據(jù)。因此地理信息系統(tǒng)是一種空間性數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，然而它除了具備一般數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、查詢和顯示輸出等基本功能外，它更能夠進(jìn)行空間查詢和空間分析，用戶可以根據(jù)需要建立一個(gè)應(yīng)用分析模型，通過動(dòng)態(tài)分析為評(píng)價(jià)、管理和決策服務(wù)。 2. 交通地理信息系統(tǒng)交通地理信息系統(tǒng)（Geographi

4、c Information System for Transportation）簡(jiǎn)稱GIS-T，是收集、存儲(chǔ)、管理、綜合分析和處理空間信息和交通信息的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。它是GIS技術(shù)在交通領(lǐng)域的延伸，是GIS與多種交通信息分析和處理技術(shù)的集成。二、交通地理信息系統(tǒng)的主要功能 交通地理信息系統(tǒng)的主要功能有：基本功能疊加功能動(dòng)態(tài)分段地形分析 柵格顯示功能路徑優(yōu)化功能 基本功能用于編輯、顯示和測(cè)量圖層，主要包括對(duì)空間和屬性數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、編輯，以及制圖和空間分析等功能。編輯功能允許用戶添加和刪除點(diǎn)、線、面或改變它們的屬性，綜合制圖功能可以靈活多樣的制作和顯示地圖，分層輸出專題地圖，如交通規(guī)劃圖、國(guó)

5、道圖等，顯示地理要素、技術(shù)數(shù)據(jù)，并可放大縮小以顯示不同的細(xì)節(jié)層次。測(cè)量功能用于測(cè)定地圖上線段的長(zhǎng)度或指定區(qū)域的面積。疊加功能允許兩幅或更多圖層在空間上比較地圖要素和屬性，分為合成疊加和統(tǒng)計(jì)疊加。合成疊加得到一個(gè)新圖層，它將顯示原圖層的全部特征，交叉的特征區(qū)域僅顯示共同特征；統(tǒng)計(jì)疊加的目的是統(tǒng)計(jì)一種要素在另一種要素中的分布特征。動(dòng)態(tài)分段功能將地圖網(wǎng)絡(luò)中的連線根據(jù)其屬性將特征相近的連線分段。分段是動(dòng)態(tài)進(jìn)行的，因?yàn)樗c當(dāng)前連線的屬性相對(duì)應(yīng)，如果屬性改變了，動(dòng)態(tài)分段將創(chuàng)建一組新的分段。動(dòng)態(tài)分段引入GIS-T的軟件是為了分析以線為基礎(chǔ)的運(yùn)輸系統(tǒng)的屬性，如路面管理中，路網(wǎng)圖將以路面鋪裝采用瀝青或混凝土來“

6、自動(dòng)分段”，以便每種類型的路面含在同一個(gè)組中。如果因?yàn)樾枰捎寐访骖愋秃蛙嚨罃?shù)這兩種屬性進(jìn)行分段，那么每類路面中車道數(shù)相同的又自動(dòng)形成一組。地形分析功能主要通過數(shù)字地形模型（DTM），以離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形，為道路設(shè)計(jì)創(chuàng)建一個(gè)三維地表模型，這在道路設(shè)計(jì)中是十分需要的。實(shí)際的道路設(shè)計(jì)采用另一軟件在導(dǎo)入GIS的三維地模后進(jìn)行，然后設(shè)計(jì)的結(jié)果再導(dǎo)出到GIS中，以供將來的分析。柵格顯示功能允許GIS包含圖片和其它影像，并可對(duì)這些圖片對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，從而對(duì)圖層進(jìn)行更新。如可以通過添加新特征建筑象橋梁和交叉口以及更正線型等，對(duì)原有的道路圖層進(jìn)行更新。對(duì)帶狀（或多邊）圖層進(jìn)行疊加

7、可以標(biāo)出土地的用途和其它屬性。最短時(shí)間路徑分析模型在運(yùn)輸需求模型中已經(jīng)使用了很多年。集成化的GIS-T將具有這一功能，而無須與其它軟件創(chuàng)建鏈接。當(dāng)然隨著GIS-T功能的完善，將來與其它軟件如運(yùn)輸需求規(guī)劃模型和道路設(shè)計(jì)軟件的鏈接將是必須的。綜上所述，空間分析是地理信息系統(tǒng)軟件的核心，疊加分析、地形分析和最短時(shí)間途徑優(yōu)化功能為交通地理信息系統(tǒng)軟件空間分析提供了強(qiáng)大的工具和廣闊的應(yīng)用空間。隨著這些功能和其它功能的完善和發(fā)展，交通地理信息系統(tǒng)為交通各部門提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的空間信息服務(wù)和管理工具，它將象字處理軟件WORD和電子表格EXCEL一樣成為各部門日常工作不可或缺的工作手段，并將廣泛普及。三、交

8、通地理信息系統(tǒng)的具體應(yīng)用 交通地理信息系統(tǒng)因具有強(qiáng)大的信息服務(wù)和管理功能，所以應(yīng)用范圍廣泛。具體體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是它可以應(yīng)用在交通管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)的所有階段以及交通科研。二是它可以廣泛應(yīng)用在國(guó)家、省、市等不同層次的管理。三是可以廣泛應(yīng)用在政府、交通運(yùn)輸管理、運(yùn)輸企業(yè)和工程設(shè)計(jì)施工等各部門。下面簡(jiǎn)單介紹一下它的具體應(yīng)用。 1.電子地圖使交通管理工作變得輕松直觀由于采用空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)掛接，改變了傳統(tǒng)的信息管理方法，地圖由傳統(tǒng)的靜態(tài)紀(jì)錄變?yōu)樾畔⒇S富多樣的動(dòng)態(tài)的電子地圖，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化。它使交通主管部門對(duì)公路等基礎(chǔ)設(shè)施的管理變得直觀、簡(jiǎn)單和輕松。如通過直接對(duì)地

9、圖實(shí)體進(jìn)行查詢，可以獲得公路線路的空間位置和走向，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，交通流量等多方位的信息。通過綜合統(tǒng)計(jì)和分析各種交通數(shù)據(jù)以及采用豐富多樣的圖表顯示，可以為決策提供科學(xué)快捷的支持。 2.公路網(wǎng)規(guī)劃手段更加強(qiáng)大公路網(wǎng)規(guī)劃和路線選擇是GIS-T應(yīng)用發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。目前基于GIS-T的交通規(guī)劃模型軟件已經(jīng)開發(fā)成功并進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，這些軟件包括全部的GIS軟件功能，其應(yīng)用模型與GIS集成為一體，它使交通規(guī)劃的手段更加強(qiáng)大。由于應(yīng)用GIS-T能夠更好的考慮和評(píng)估公路對(duì)環(huán)境的影響，因此在公路路線的選擇和初步設(shè)計(jì)中GIS-T將得到廣泛應(yīng)用。加拿大已經(jīng)成功地應(yīng)用GIS完成了在溫哥華島的一條127公里、4車道的

10、公路通道選擇和初步設(shè)計(jì)。在此項(xiàng)目中GIS很好地解決了項(xiàng)目涉及的環(huán)境分析、公路選址等問題，包括野生動(dòng)物、森林、水、土壤、植被和土地利用等。 3.道路設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù) GIS-T為道路工程的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD提供了強(qiáng)大的數(shù)字化地理平臺(tái)，正是基于此，CAD已有早期的平面二維設(shè)計(jì)跨入了三維設(shè)計(jì)，進(jìn)入了可視化設(shè)計(jì)時(shí)代，這是CAD領(lǐng)域的突破性發(fā)展。 GIS-T還與路面管理系統(tǒng)、橋梁管理系統(tǒng)等公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)相關(guān)連，借助先進(jìn)的路面和橋梁檢測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)搜集手段，使道路養(yǎng)護(hù)管理更加科學(xué)合理，經(jīng)濟(jì)高效。如加拿大的Alberta省建立了公路維護(hù)地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用專用檢測(cè)車輛，定期檢測(cè)路面的平整度和損壞程度等；這些

11、指標(biāo)由車載全球定位儀（GPS）定位裝置準(zhǔn)確確定道路的位置，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦佛B(yǎng)護(hù)地理信息系統(tǒng)，養(yǎng)護(hù)模塊自動(dòng)生成路段養(yǎng)護(hù)報(bào)告。 4.運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理借助GIS的運(yùn)行路徑選擇功能，運(yùn)輸企業(yè)可以對(duì)公司的運(yùn)營(yíng)線路進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)專題地圖的統(tǒng)計(jì)分析功能，分析客貨流量的變化情況，制定行車計(jì)劃。此外還可以幫助運(yùn)輸管理部門對(duì)特種貨物（如長(zhǎng)大件貨物、危險(xiǎn)貨物或貴重貨物）運(yùn)輸進(jìn)行線路選擇和監(jiān)控。 5.為智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）提供數(shù)字化平臺(tái)智能運(yùn)輸系統(tǒng)是新近發(fā)展起來的交通管理系統(tǒng)，它將和GIS-T、全球地位系統(tǒng)GPS一道成為未來十年交通領(lǐng)域快速發(fā)展的新技術(shù)?；贕IS-T、GPS的ITS，將能夠?yàn)榈缆酚脩籼峁?shí)時(shí)動(dòng)

12、態(tài)交通信息服務(wù)，改善出行方式；也能夠?yàn)榈缆饭芾碚咛峁┛刂菩畔?，大大提高現(xiàn)有道路的通行能力和安全性。這三種技術(shù)如何有效的集成還處在研究之中，但無疑這將是GIS-T的又一重大應(yīng)用領(lǐng)域。四、國(guó)外GIS-T當(dāng)前的研究重點(diǎn) 1.數(shù)據(jù)采集的技術(shù)比選當(dāng)前交通決策要求GIS-T提供的數(shù)據(jù)范圍在不斷擴(kuò)大，可喜的是數(shù)據(jù)采集的技術(shù)也有了長(zhǎng)足發(fā)展，這些技術(shù)包括GPS、視頻技術(shù)、數(shù)碼攝像技術(shù)、高清晰衛(wèi)星圖像、高清晰度掃描技術(shù)以及實(shí)時(shí)系統(tǒng)和傳感器。這些實(shí)時(shí)系統(tǒng)和傳感器眾多：氣象雷達(dá)、車輛身份證條碼、交通量計(jì)數(shù)器、路面溫度傳感器、ITS中的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。ITS不僅需求大量的空間及其相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)也成為其它諸多用途的數(shù)據(jù)源，

13、這無疑又激勵(lì)更新數(shù)據(jù)采集技術(shù)的開發(fā)，所有這些技術(shù)均對(duì)GIS-T的設(shè)計(jì)實(shí)施產(chǎn)生影響。開展研究的重點(diǎn)包括：對(duì)各種數(shù)據(jù)采集技術(shù)現(xiàn)狀和特性的評(píng)估，了解它們相互作用和集成的可能性從運(yùn)輸部門的需求來設(shè)計(jì)技術(shù)上可行的數(shù)據(jù)采集方案在GIS-T的發(fā)展規(guī)劃中制定策略來研究比選使用這些新技術(shù)。 2.GIS-T和ITS之間如何協(xié)調(diào)發(fā)展可以預(yù)計(jì)未來十年內(nèi)GIS-T、GPS和ITS這三種快速發(fā)展的技術(shù)將有效地集成起來，發(fā)揮良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，大大提高現(xiàn)有道路的通行能力和安全性。當(dāng)前這些技術(shù)間合適的切入點(diǎn)還沒有很好地研究清楚，要作的研究有：分析和評(píng)估這三類技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和方向研究如何將這三種技術(shù)有效集成，并分析這種聯(lián)合發(fā)展

14、的可行性開發(fā)適應(yīng)全球不同地區(qū)需求的技術(shù)集成模式建造示范中心以便觀測(cè)和測(cè)試技術(shù)集成的效果制定上述模式所需空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查并修正這些數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以最終滿足ITS的需要 3.數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)技術(shù)隨著GIS-T的發(fā)展和推廣，數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)對(duì)許多用戶來說還頗顯陌生，開展的相關(guān)研究有：新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)如GPS將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)產(chǎn)生怎樣的影響？采用什么技術(shù)來合并和統(tǒng)一新的采集技術(shù)采集的數(shù)據(jù)和原有數(shù)據(jù)庫(kù)存有的空間數(shù)據(jù)？存放在不同圖層的數(shù)據(jù)在不同比例尺下使用時(shí)最佳的連接方式是什么？CAD與GIS-T之間數(shù)據(jù)模型的連接如何發(fā)展？遙感數(shù)據(jù)如何才能得到有效地利用？五、我國(guó)發(fā)展GIS-T的策略探討和建議 由于公路、鐵路和航道等交通基

15、礎(chǔ)設(shè)施需要的往往只是帶狀空間數(shù)據(jù)，隨著國(guó)外GIS-T技術(shù)的逐漸成熟和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的快速發(fā)展，建立我國(guó)的交通地理信息系統(tǒng)的條件開始逐漸成熟，而且將成為我國(guó)發(fā)展GIS的重點(diǎn)領(lǐng)域，從GIS在我國(guó)近幾年的發(fā)展領(lǐng)域也可以看出這種趨勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)有關(guān)部門已經(jīng)開始著手進(jìn)行交通地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，并進(jìn)行了一些有益的嘗試，如廣東省綜合交通規(guī)劃信息系統(tǒng)等，但鑒于我國(guó)GIS基礎(chǔ)工作薄弱，特別是基本的空間數(shù)據(jù)庫(kù)尚未建立，因此GIS-T的開發(fā)費(fèi)用十分巨大；加上GIS-T的發(fā)展涉及眾多部門和多種技術(shù)，因此有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重視和開展我國(guó)GIS-T的發(fā)展策略研究。筆者認(rèn)為：我國(guó)發(fā)展GIS-T應(yīng)當(dāng)采用“把握機(jī)遇、統(tǒng)一規(guī)劃、完善基礎(chǔ)、

16、及時(shí)跟進(jìn)、高起點(diǎn)開發(fā)、協(xié)調(diào)發(fā)展”的發(fā)展策略。 1.把握機(jī)遇。GIS-T是交通信息化發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，如上所述，因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的交通信息處理功能，將象辦公軟件一樣廣泛普及，成為交通各部門日常處理信息不可缺少的新工具，因此GIS-T的產(chǎn)品有著廣闊的市場(chǎng)前景和誘人的商業(yè)價(jià)值。在信息時(shí)代和無限商機(jī)面前中國(guó)的交通信息產(chǎn)業(yè)人士應(yīng)當(dāng)把握機(jī)遇。 2.統(tǒng)一規(guī)劃。由于GIS-T的發(fā)展不但涉及眾多交通部門，還包括與其它各級(jí)政府管理部門（如土地管理、環(huán)保、交通管理等部門）之間的信息交流；同時(shí)又涉及多種信息技術(shù)，而信息技術(shù)發(fā)展的速度十分迅速，為了降低空間數(shù)據(jù)資源采集和管理的成本，為了適應(yīng)未來發(fā)展的需要，必須在多方部門

17、的參與下，統(tǒng)一規(guī)劃和構(gòu)建我國(guó)GIS-T的發(fā)展框架。 3.完善基礎(chǔ)、及時(shí)跟進(jìn)、高起點(diǎn)開發(fā)、協(xié)調(diào)發(fā)展。由于我國(guó)GIS發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，因此在統(tǒng)一規(guī)劃的思路和明確的發(fā)展框架下，要不斷完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，同時(shí)在技術(shù)上及時(shí)跟進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的GIS技術(shù)，高起點(diǎn)開發(fā)，并與我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度相協(xié)調(diào)，共同發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的GIS-T。當(dāng)前我國(guó)各地許多部門雖然已經(jīng)開展了GIS-T的研究與開發(fā)，這些開發(fā)均是出于本部門的需要，很少考慮到將來部門之間的數(shù)據(jù)交流和共享，加上沒有全國(guó)性的GIS-T發(fā)展框架和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)的通用性將成為影響GIS-T開發(fā)的關(guān)鍵因素，建議交通有關(guān)部門及時(shí)組織開展GIS-T發(fā)展體系和框架標(biāo)準(zhǔn)的研究。六、結(jié)語 地理信息系統(tǒng)是近二十年來迅速發(fā)展的信息技術(shù)（ITInformation Technology）的重要組成部分，它的應(yīng)用已經(jīng)從早期的環(huán)境保護(hù)和礦產(chǎn)資源管理拓展到與空間地理相關(guān)