前景廣闊的交通地理信息系統new

1、前景廣闊的交通地理信息系統 XX人 內容提要：本文簡要介紹了交通地理信息系統的概念和它的基本功能，列舉了交通地理信息系統在公路交通中的應用，并對國外交通地理信息系統的研究熱點和方向進行了報道，之后提出了我國發(fā)展交通地理信息系統的策略和建議。在本文的最后作者總結到：交通地理信息系統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。它將徹底改變傳統的信息處理方式，使交通規(guī)劃、建設、管理和運營變得直觀、輕松和高效?？梢哉f它是交通進入數字化時代的標志。一、交通地理信息系統的概念 交通地理信息系統是由信息系統發(fā)展而來的，因此我們首先回顧一下地

2、理信息系統。 1.地理信息系統GIS 地理信息系統簡稱GIS（GISGeographic Information System），它是指為收集、管理、操作、分析和顯示空間數據的計算機軟、硬件系統。 GIS的發(fā)展始于本世紀60年代，是與計算機技術同步發(fā)展的。今天的地理信息系統集成了計算機數據庫技術和計算機圖形處理技術，它不同于以往只處理統計的數據庫系統和處理非地球坐標的計算機圖形輔助設計軟件。在對象處理上比上述兩類軟件更加全面，即地理信息系統所處理的事務對象具有空間地理特征，也具有統計信息特征。如一段公路，起迄點是它的地理特征，公路的造價、技術標準以及交通量等又具有統計數據特征。這些統計數據在紙

3、介質地圖上是難以描述的。地理信息系統的基本思想是將地球表層信息按其特性的不同進行分層（base map），每個圖層存儲特征相同或相似的事物對象集，如河流、湖泊、道路、土地利用和建筑物等構成不同的圖層，然后分層管理和存儲。這樣每個圖層都有一個唯一的數據庫表與其相對應，這個數據庫表成為屬性數據庫，庫中內容稱屬性數據。因此地理信息系統是一種空間性數據庫管理系統，然而它除了具備一般數據管理系統的數據輸入、存儲、查詢和顯示輸出等基本功能外，它更能夠進行空間查詢和空間分析，用戶可以根據需要建立一個應用分析模型，通過動態(tài)分析為評價、管理和決策服務。 2. 交通地理信息系統交通地理信息系統（Geographi

4、c Information System for Transportation）簡稱GIS-T，是收集、存儲、管理、綜合分析和處理空間信息和交通信息的計算機軟硬件系統。它是GIS技術在交通領域的延伸，是GIS與多種交通信息分析和處理技術的集成。二、交通地理信息系統的主要功能 交通地理信息系統的主要功能有：基本功能疊加功能動態(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、顯示和測量圖層，主要包括對空間和屬性數據的輸入、存儲、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、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

5、道圖等，顯示地理要素、技術數據，并可放大縮小以顯示不同的細節(jié)層次。測量功能用于測定地圖上線段的長度或指定區(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，分為合成疊加和統計疊加。合成疊加得到一個新圖層，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；統計疊加的目的是統計一種要素在另一種要素中的分布特征。動態(tài)分段功能將地圖網絡中的連線根據其屬性將特征相近的連線分段。分段是動態(tài)進行的，因為它與當前連線的屬性相對應，如果屬性改變了，動態(tài)分段將創(chuàng)建一組新的分段。動態(tài)分段引入GIS-T的軟件是為了分析以線為基礎的運輸系統的屬性，如路面管理中，路網圖將以路面鋪裝采用瀝青或混凝土來“

6、自動分段”，以便每種類型的路面含在同一個組中。如果因為需要采用路面類型和車道數這兩種屬性進行分段，那么每類路面中車道數相同的又自動形成一組。地形分析功能主要通過數字地形模型（DTM），以離散分布的平面點來模擬連續(xù)分布的地形，為道路設計創(chuàng)建一個三維地表模型，這在道路設計中是十分需要的。實際的道路設計采用另一軟件在導入GIS的三維地模后進行，然后設計的結果再導出到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，并可對這些圖片對應的屬性數據進行疊加分析，從而對圖層進行更新。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，對原有的道路圖層進行更新。對帶狀（或多邊）圖層進行疊加

7、可以標出土地的用途和其它屬性。最短時間路徑分析模型在運輸需求模型中已經使用了很多年。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。當然隨著GIS-T功能的完善，將來與其它軟件如運輸需求規(guī)劃模型和道路設計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軟件的核心，疊加分析、地形分析和最短時間途徑優(yōu)化功能為交通地理信息系統軟件空間分析提供了強大的工具和廣闊的應用空間。隨著這些功能和其它功能的完善和發(fā)展，交通地理信息系統為交通各部門提供了一個功能強大的空間信息服務和管理工具，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、通地理信息系統的具體應用 交通地理信息系統因具有強大的信息服務和管理功能，所以應用范圍廣泛。具體體現在三個方面，一是它可以應用在交通管理的各個環(huán)節(jié)，即從交通規(guī)劃、設計、施工到運營和養(yǎng)護的所有階段以及交通科研。二是它可以廣泛應用在國家、省、市等不同層次的管理。三是可以廣泛應用在政府、交通運輸管理、運輸企業(yè)和工程設計施工等各部門。下面簡單介紹一下它的具體應用。 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據和數據庫掛接，改變了傳統的信息管理方法，地圖由傳統的靜態(tài)紀錄變?yōu)樾畔⒇S富多樣的動態(tài)的電子地圖，實現了數據可視化。它使交通主管部門對公路等基礎設施的管理變得直觀、簡單和輕松。如通過直接對地

9、圖實體進行查詢，可以獲得公路線路的空間位置和走向，技術標準，交通流量等多方位的信息。通過綜合統計和分析各種交通數據以及采用豐富多樣的圖表顯示，可以為決策提供科學快捷的支持。 2.公路網規(guī)劃手段更加強大公路網規(guī)劃和路線選擇是GIS-T應用發(fā)展的重點領域之一。目前基于GIS-T的交通規(guī)劃模型軟件已經開發(fā)成功并進入商業(yè)化應用階段，這些軟件包括全部的GIS軟件功能，其應用模型與GIS集成為一體，它使交通規(guī)劃的手段更加強大。由于應用GIS-T能夠更好的考慮和評估公路對環(huán)境的影響，因此在公路路線的選擇和初步設計中GIS-T將得到廣泛應用。加拿大已經成功地應用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計。在此項目中GIS很好地解決了項目涉及的環(huán)境分析、公路選址等問題，包括野生動物、森林、水、土壤、植被和土地利用等。 3.道路設計和養(yǎng)護 GIS-T為道路工程的計算機輔助設計CAD提供了強大的數字化地理平臺，正是基于此，CAD已有早期的平面二維設計跨入了三維設計，進入了可視化設計時代，這是CAD領域的突破性發(fā)展。 GIS-T還與路面管理系統、橋梁管理系統等公路養(yǎng)護管理系統相關連，借助先進的路面和橋梁檢測設備和數據搜集手段，使道路養(yǎng)護管理更加科學合理，經濟高效。如加拿大的Alberta省建立了公路維護地理信息系統，該系統使用專用檢測車輛，定期檢測路面的平整度和損壞程度等；這些

11、指標由車載全球定位儀（GPS）定位裝置準確確定道路的位置，檢測數據傳輸到公路養(yǎng)護地理信息系統，養(yǎng)護模塊自動生成路段養(yǎng)護報告。 4.運輸企業(yè)運營管理借助GIS的運行路徑選擇功能，運輸企業(yè)可以對公司的運營線路進行優(yōu)化，并根據專題地圖的統計分析功能，分析客貨流量的變化情況，制定行車計劃。此外還可以幫助運輸管理部門對特種貨物（如長大件貨物、危險貨物或貴重貨物）運輸進行線路選擇和監(jiān)控。 5.為智能運輸系統（ITS）提供數字化平臺智能運輸系統是新近發(fā)展起來的交通管理系統，它將和GIS-T、全球地位系統GPS一道成為未來十年交通領域快速發(fā)展的新技術?；贕IS-T、GPS的ITS，將能夠為道路用戶提供實時動

12、態(tài)交通信息服務，改善出行方式；也能夠為道路管理者提供控制信息，大大提高現有道路的通行能力和安全性。這三種技術如何有效的集成還處在研究之中，但無疑這將是GIS-T的又一重大應用領域。四、國外GIS-T當前的研究重點 1.數據采集的技術比選當前交通決策要求GIS-T提供的數據范圍在不斷擴大，可喜的是數據采集的技術也有了長足發(fā)展，這些技術包括GPS、視頻技術、數碼攝像技術、高清晰衛(wèi)星圖像、高清晰度掃描技術以及實時系統和傳感器。這些實時系統和傳感器眾多：氣象雷達、車輛身份證條碼、交通量計數器、路面溫度傳感器、ITS中的車輛導航系統。ITS不僅需求大量的空間及其相關數據，同時也成為其它諸多用途的數據源，

13、這無疑又激勵更新數據采集技術的開發(fā)，所有這些技術均對GIS-T的設計實施產生影響。開展研究的重點包括：對各種數據采集技術現狀和特性的評估，了解它們相互作用和集成的可能性從運輸部門的需求來設計技術上可行的數據采集方案在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。 2.GIS-T和ITS之間如何協調發(fā)展可以預計未來十年內GIS-T、GPS和ITS這三種快速發(fā)展的技術將有效地集成起來，發(fā)揮良好的社會經濟效益，大大提高現有道路的通行能力和安全性。當前這些技術間合適的切入點還沒有很好地研究清楚，要作的研究有：分析和評估這三類技術的發(fā)展現狀和方向研究如何將這三種技術有效集成，并分析這種聯合發(fā)展

14、的可行性開發(fā)適應全球不同地區(qū)需求的技術集成模式建造示范中心以便觀測和測試技術集成的效果制定上述模式所需空間數據的標準調查并修正這些數據標準以最終滿足ITS的需要 3.數據庫維護技術隨著GIS-T的發(fā)展和推廣，數據庫的維護對許多用戶來說還頗顯陌生，開展的相關研究有：新的數據采集技術如GPS將對數據庫維護產生怎樣的影響？采用什么技術來合并和統一新的采集技術采集的數據和原有數據庫存有的空間數據？存放在不同圖層的數據在不同比例尺下使用時最佳的連接方式是什么？CAD與GIS-T之間數據模型的連接如何發(fā)展？遙感數據如何才能得到有效地利用？五、我國發(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、礎設施需要的往往只是帶狀空間數據，隨著國外GIS-T技術的逐漸成熟和數據采集技術的快速發(fā)展，建立我國的交通地理信息系統的條件開始逐漸成熟，而且將成為我國發(fā)展GIS的重點領域，從GIS在我國近幾年的發(fā)展領域也可以看出這種趨勢。當前我國有關部門已經開始著手進行交通地理信息系統的開發(fā)，并進行了一些有益的嘗試，如廣東省綜合交通規(guī)劃信息系統等，但鑒于我國GIS基礎工作薄弱，特別是基本的空間數據庫尚未建立，因此GIS-T的開發(fā)費用十分巨大；加上GIS-T的發(fā)展涉及眾多部門和多種技術，因此有關部門應當重視和開展我國GIS-T的發(fā)展策略研究。筆者認為：我國發(fā)展GIS-T應當采用“把握機遇、統一規(guī)劃、完善基礎、

16、及時跟進、高起點開發(fā)、協調發(fā)展”的發(fā)展策略。 1.把握機遇。GIS-T是交通信息化發(fā)展的一個重要領域，如上所述，因為它具有強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的產品有著廣闊的市場前景和誘人的商業(yè)價值。在信息時代和無限商機面前中國的交通信息產業(yè)人士應當把握機遇。 2.統一規(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；同時又涉及多種信息技術，而信息技術發(fā)展的速度十分迅速，為了降低空間數據資源采集和管理的成本，為了適應未來發(fā)展的需要，必須在多方部門

17、的參與下，統一規(guī)劃和構建我國GIS-T的發(fā)展框架。 3.完善基礎、及時跟進、高起點開發(fā)、協調發(fā)展。由于我國GIS發(fā)展基礎薄弱，因此在統一規(guī)劃的思路和明確的發(fā)展框架下，要不斷完善基礎數據庫的建設，同時在技術上及時跟進國外先進的GIS技術，高起點開發(fā)，并與我國的信息產業(yè)發(fā)展速度相協調，共同發(fā)展適合我國國情的GIS-T。當前我國各地許多部門雖然已經開展了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據交流和共享，加上沒有全國性的GIS-T發(fā)展框架和數據標準，數據的通用性將成為影響GIS-T開發(fā)的關鍵因素，建議交通有關部門及時組織開展GIS-T發(fā)展體系和框架標準的研究。六、結語 地理信息系統是近二十年來迅速發(fā)展的信息技術（ITInformation Technology）的重要組成部分，它的應用已經從早期的環(huán)境保護和礦產資源管理拓展到與空間地理相關