交通地理信息系统的应用

摘 要：地理信息技术的日臻成熟为GIS在交通领域内的广泛应用创造了一定基础。本文概要介绍了了GIS－T技术及其功能特点，并展望了其在交通领域中的应用前景。

关键词：GIS GIS-T 空间查询 最佳路径分析

近年来，随着地理信息系统（GIS）的飞速发展，越来越多的应用领域同GIS技术建立了紧密的联系。由于交通信息系统具有精度要求高、规则复杂、动态化、离散化等特点，原有的信息技术已经不能完全满足交通应用的需求，而借助于GIS的强大功能，可以实现交通管理现代化、科学化、信息化的时代要求。将GIS与传统的交通信息分析和处理技术紧密结合，延伸出了交通地理信息系统（Geographic Information System for Transportation），简称GIS-T。它是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。

(一)交通地理信息系统概述

GIS-T集成了数据库技术和计算机图形处理技术，不同于以往只处理统计数据的数据库系统（DBMS）和处理非地球坐标的计算机图形辅助设计软件（CAD）。在对象处理上比上述两类软件更加全面。即GIS-T所处理的事务对象具有空间地理特征，也具有统计信息特征。如一段公路，起迄点是它的地理特征，公路的造价、技术标准以及交通量等又具有统计数据特征。这些统计数据在纸介质地图上是难以描述的。GIS-T是空间分析技术、地图可视化及数据库（空间数据库）等技术的有机结合，并以其混合数据结构和强大的地理空间分析功能而独树一帜。

GIS-T的基本思想是：将地球表层信息按其特性的不同进行分层，每个图层存储特征相同或相似的事物对象集，如道路、桥梁、隧道等构成不同的图层，然后分层管理和存储。这样每个图层都有一个唯一的数据库表与其相对应，这个数据库表成为属性数据库，库中内容称属性数据。因此GIS-T是一种空间数据库管理系统，它除了具备一般数据管理系统的数据输入、存储、查询和显示输出等基本功能外，更能够执行空间查询和空间分析功能，用户可以根据需要建立一个应用分析模型，通过动态分析为评价、管理和决策服务。

目前很多研究人员致力于GIS-T的研究与开发，围绕着GIS-T产生了较多的研究课题，不同的研究课题涉及到的GIS-T的功能也有所区别。为了进行具体说明，可以通过定义3个功能组来获得一个通用的框架，这3个功能组是：数据治理（实现数据存储和维护）、数据操作（实现原始数据的创新）、数据分析或者建立可分析的模型。它们是相互依靠相互支持的，数据存储是数据操作的前提，而数据的建模又是在前两个的基础上建立起来的。

1.数据库治理系统

长期以来，交通部门要使用和维护大量的信息，在很多情况下都是多个交通信息系统共

存于同一个部门中，而且每一个交通信息系统只能处理某一类数据信息（如高速公路规划网、公路治理系统以及事故信息等）。GIS-T的数据治理系统的关键技术在于通过建立数据模型和数据交换的框架，把上述不同的数据存储于一个统一的数据治理系统中，任何部门都能访问到该系统中符合本部门要求的数据，同时能对这些数据进行分析和建模，然后进行治理和决策。

2.数据协同

交通数据一般都是由多个机构提供并维护，数据类型、数据标准难以统一。每个数据源可能都有自己的数据模型。数据模型的不同和使用方法的多样性给数据治理分析造成了很大问题。由于数据位置、拓扑结构、分类、命名和属性、线性测量的误差，导致不同来源数据的统一过程比较复杂，结果存在很大的不确定性。要使GIS技术在交通领域取得进展，必须借助数据协同技术，从地图的匹配算法、交通数据的错误模型和错误传播（尤其是一维数据模型）、数据质量标准和数据交换标准三个方面解决数据统一的问题。

随着地理数据越来越广泛的应用，协同性主题逐渐成为GIS-T领域中的一个最为紧迫的课题。在具体的数字街道数据库、紧急事件的安排和调度系统、车辆导航系统以及ITS（智能交通系统）的各个部分（包括测量使用者和运输控制中心或者信息服务提供商之间的无线通讯）都必须应用数据协同技术。

3.实时GIS-T

地理数据的收集是一个持续的过程。近年来，已经开始出现实时基础上的数据操作。例如，带有全球定位系统GPS的车辆提供速度、位置等要素信息到运输治理中心，治理中心再根据发送的交通信息将猜测信息返回给车辆，这样就组成了地区的阻塞治理系统。由此可见，进行实时数据的存储、恢复、处理和分析需要更快的数据访问模式、更强大的空间数据融合技术以及动态路由算法。

4.庞大的数据集

现实世界的交通问题涉及到庞大的地理数据和复杂的网络。地理信息科学对地理可视化和数据采集的规则、技术发现和数据获得的计算方法进行了研究和集成，同时也促进了GIS-T的发展。由于交通数据集大小的不同，就需要经常更新系统设计，这个系统设计包括了信息显示的精确性、速度上的优化、算法运行时间与流程中的分析工具以及网络分析的优化。

在对交通模型进行表达的时候，可以用许多具有多种属性的线段代表道路网，用离散点代表各种道路网中的标志性地物，用线性网络代数对交通网络进行分析，这些方法对实现道路交通系统的计算机表示起到了一定的作用。在交通领域中，围绕以弧和点的概念建立的网

络模型起的作用是最重要的。实际上，在许多交通应用中，只需要单个的表示数据的网络模型就可以了。这种应用的例子包括：

(1)人行道以及其它设备治理系统；

(2)实时与下线行程安排；

(3)基于网络的交通信息系统和行程计划任务；

(4)导航系统；

(5)实时交通堵塞治理和事故发现等

（二） 交通地理信息系统的功能

GIS-T的基本功能有：用于编辑、显示和测量图层，主要包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加和删除点、线、面或改变它们的属性，综合制图功能可以灵活多样的制作和显示地图，分层输出专题地图，如交通规划图、国道图等，显示地理要素、技术数据，并可放大缩小以显示不同的细节层次。测量功能用于测定地图上线段的长度或指定区域的面积。 GIS-T除以上基本功能外，还具有如下功能：

1.地图操作

GIS-T能提供直观的图层显示与管理；可就行地图放大、缩小、漫游；可直接定为地图比例尺；可进行多种图层设置，能设置可见、可选择、可编辑、可捕捉及编辑锁定状态、移动顺序等，所见即所得。

2. 查询检索

空间数据查询：GIS-T的数据库通过联机分析处理进行数据挖掘，通过GIS-T系统特有的空间拓扑运算，如缓冲、各种邻接运算、最佳路径等等，对路网数据进行挖掘，提取决策需要的各种数据。空间数据的查询大致有如下的方式：通过公路数据的属性数据；通过空间数据查询到公路数据库中的属性数据；点线面互查，如公路经过了哪些地区、某公路上有哪些桥梁等；空间扩充查询，如通过缓冲获得公路影响的人口、公路噪音影响的居民数量等。

空间查询以电子地图的方式表现查询结果，另外，数据库的联机分析处理的查询结果也可以通过电子地图表现出来，如各地区的公路里程，可以在各地区的空间数据上，以颜色、空间变形等表现出来。

多种方式的查询检索：点击查看属性信息；基于属性条件的SQL查询；属性和空间条件的双向查询（文查图、图查文）；多对象组合的跨图层空间、属性条件联合查询；图文互访，以多种方式（如属性数据、照片、录像等）显示公路概况、公路的养护状况、桥梁及附属设施状况、立交桥信息、交通量信息、路政业务信息以及公路设施评价决策和预测信息。

3. 最佳路径分析

实现可进行最佳路径分析的公路路网信息管理系统的网络分析功能。为公路管理部门在营运管理过程中，进行公路车辆调度、紧急情况车辆绕行路径的选择提供决策支持。

最佳路径分析广泛运用于物流、客运线路选择、公路车辆调度、紧急情况车辆绕行路径等方面。路段的划分必须符合最佳路径分析的需要，必须在道路交叉处分段，路段不应该太短以防止最佳路径分析运算时间过长；在GIT-T信息系统平台上显示、打印最佳路径分析的结果；如果有必要，用户可以根据系统没有考虑到的具体情况，对最佳路径进行局部的手工调整；为了扩大项目的使用范围，可以定义不同的最佳含义，如时间、费用、距离等。

（三） 交通地理信息系统的应用前景

交通地理信息系统是GIS技术在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。GIS-T具有强大的交通信息服务和管理功能，它可以应用在交通管理的各个环节，具有广泛的用途和应用前景。在交通规划中，可用于交通需求分析与预测、路网规划与管理、可行性研究与方案优选等；在道路设计中，可用于选线、挖填方计算、道路线型仿真、设计管理等；在道路养护中，可基于地理信息系统平台建立公路管理系统、路面管理系统和桥梁管理系统等；在公路交通环保中，可建立公路环境监测系统；在运输管理中，可用于路线规划与管理、站场规划与管理，交通监控与车辆管理、货物跟踪与物流管理、维修点管理等；在交通出行服务方面，可向社会发布有关交通服务资源信息及进行车辆导航等。

在交通领域GIS-T被公认为21世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。随着GIS技术研究的进一步深入，目前GIS-T中存在的问题会逐步得到解决，这必定会促进GIS-T的各个方面的应用和发展，大大地改变交通现状，带动整个交通行业的突飞猛进，成为促进经济发展的重要动力。

参考文献

（1）邬伦.地理信息系统——原理、方法和应用.北京：科学出版社，20xx.2

（2）李跃军.ＧＩＳ在交通领域中的应用，湖南交通科技，20xx.12

（3）徐建刚、韩雪培.城市规划信息技术开发及应用.南京：东南大学出版社，20xx.9

 

第二篇：地理信息系统总结

第一章

1.地理信息系统（GIS, Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。

2.GIS的基本功能：输入、查询、编辑、分析、输出

3.地理信息：一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。

特点：空间分布性、具有多维结构、时序特征十分明显、具有丰富的信息

4.GIS软件系统类型：实用型GIS、工具型GIS

5.地理信息系统的应用领域：环境评价和监测领域、土地和资源评价管理领域、市政工程建设领域、为政府和企业提供管理和决策工具

什么是GIS？它具有什么特点？

地理信息系统（GIS, Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。

简述GIS的构成

系统硬件、系统软件、空间数据

简述GIS的发展

3S融合：GIS + RS + GPS

功能分化：组件式和网络式GIS

举例说明GIS可应用的行业

工具

第二章

1. MapX的主要功能：MapInfo格式地图的显示（地图和属性数据）、对地图的随意浏览功能、专题图制作、数据绑定图层控制、生成和编辑地图对象、简单的地理数据查询、支持栅格地图图象、自动和动态注释、提供强大的远程数据库连接

2. 专题图种类：范围值专题图、点密度专题图、独立值专题图、等级符号专题图、直方图、饼图、多专题地图

3. MapX有四十多个OLE对象，按对象基类分为两类：

基类为CWnd的窗口控制对象：Class CMapX: public CWnd

其余的基类为COleDispatchDrive类的客户对象：Class CMapXClass: public COleDispatchDrive

4. MapX的数据查询，首先要建立DataSet对象，然后再基于DataSet对象进行查询。

5. MapX地图绘制：按照地图图层集合内层排列的倒序逐层绘制，最底层优先绘制，而后每一层逐一地绘制，上层地图对象覆盖下层地图对象。当对象设置为透明显示时，低层次对象仍然可见。

6. 管理Geoset文件有两种方式：在线方式管理、离线方式管理

7. 电子地图分两类：栅格图、矢量图

8. 比例尺的含义：制图区域较小，采用各方面变形都较小的地图投影，图上各处的比例是一致的，故此时比例尺的含义是图上长度与相应地面长度的比例

环境评价和监测领域、土地和资源评价管理领域、市政工程建设领域、为政府和企业提供管理和决策

GIS中为什么要考虑地图投影？

1.地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算

2.地球椭球体为不可展曲面

3.地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析

第三章

1. MapInfo文件格式与数据组织

1）空间数据和属性数据分开存储的。属性数据以数据库的形式存储为一张表，空间数据以MapInfo自己定义的格式保存在文件中。两者之间通过一定的索引机制联系起来

2）MapInfo按照图层来管理地理数据，每个图层包括4个基本文件：属性数据表结构文件(.Tab)、属性数据文件(.Dat)、交叉索引文件(.Id)和空间数据文件(.Map)。如果对属性数据进行索引，还需要索引文件(.Ind)

2.标准工具的分类

导航工具、标注工具、一系列选择工具、Annotations、创建工具（用来创建地图图元）

3.创建自定义工具有3个步骤：

创建自定义工具；编写自定义工具的处理过程；在应用程序界面上使用自定义工具

第四章

1. 图元(Map Feature)是指地图中存在的地理对象,例如点、线、区域等。在一副地图中，会包含多种不同的地理对象。

2. 图元集合：在MapX中，组成地图的不同图层中的每个图层通常具有相同类型的图元。在MapX中，地图图层中的所有图元及其所有子集表示为图元集合（Features Collection）

3. 两种方法创建新的地图图元：通过分配新Feature对象创建图元；使用Map对象的FeatureFactory方法对现有图元执行操作（例如缓冲区）来创建图元。

4. 用户可以选择地图的一个或者多个图元,MapX自动高亮显示被选中的图元。使用Selection集合来获取用户所选的图元。Selection集合的3种选择类型：

miSelectionNew 替换selection集合的内容为当前选择

miSelectionAppend

miSelectionRemove

5.图层标注

MapX提供了多种方法来标注地图图层中地理对象的属性。他们的绘图位置是基于地理对象中心的位置以及其他的一些信息，如定位点和偏移量。

作为属性，标注是动态连接到关于他们的地图对象上的。如果图层被关闭或不可见，则标注不再显示。如果数据或地理信息改变，则标注也改变。如果为标注创建了表达式，并对该表达式进行修改，则当前标注会被新的表达式动态取代。无论是自动标注地图，还是交互式使用Label工具或LabelAtPoint方法，标注的内容都由与地理对象相关联的数据来确定。

除了标注内容，还可以使用LabelProperties对象中的属性来控制自动标注的位置、显示和外观。

6.注释

不同于标注的是，文本注释不与数据连接，可以将它放在地图的任何地方，即使那个位置没有任何图元。要添加文本或符号注释到地图，使用Annotations集合和对象中的方法和属性。

7.绘制图层

Layers集合的AddUserDrawLayer方法使开发人员能够在地图上绘制图层（UserDrawLayer）,该方法返回新创建的Layer对象。当需要绘制图层时，系统会触发DrawUserLayer事件，开发人员可以在该事件中编写绘制图层的代码。一副地图可以存在多个绘制图层。

8.数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示。每一种数据模型都以不同的数据抽象添加当前选择到Selection集合 从Selection集合中删除当前选择

与表示能力来反映客观事物，有其不同的处理数据联系的方式。数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。

第五章

1.MapX5支持的栅格文件格式：

TIFF (*.tif)、MrSID (*.sid)、ECW (*.ecw)、Spot (*.bil)、Jpeg (*.jpg)、PCX (*.pcx)、GIF (*.gif)、Windows Bitmap (*.bmp)、PNG (*.png)、Photoshop (*.psd)、Targa (*.tga)、Windows Metafile (*.wmf)、JPEG200 (*.jp2)

2. 栅格图的注册(配准)

栅格图本身不能附加数据，因此在GIS中，若要将一副栅格图作为一个图层来显示，则需要创建一个与之对应的TAB文件，这个TAB文件存储了相应的栅格图的坐标信息。这样，MAPX就可以使矢量数据准确地覆盖在栅格图像上。

3.GIS数据的内容：数字线化数据、地形测图思想、影像数据、数字高程模型、属性数据

第六章

1.MapX外部数据绑定类型：X-Y绑定、Normal绑定、Point Reference绑定

2.MapX中的数据集对象DataSets进行数据绑定，有两种方法：

1）有VB的绑定数据控件，设计时使用Map对象的DataSet属性。

2）通过使用DataSets.Add编程方法来绑定

3.绑定图层BindLayer数据绑定是一种特殊的数据绑定类型，用来根据数据源指定的位置数据创建新的点图层。绑定图层通常在下面两种情况下使用：

1）当数据包含X和Y坐标时（如经纬度），可以直接在指定位置创建点。

2）当数据包含引用信息时，例如邮政编码，可以根据编码创建点。

4.使用BindLayer对象分两步：

1）创建BindLayer对象

2）通过Datasets.Add方法中的BindLayer参数传递此对象来添加数据集

5.常用的外部数据绑定方法：DAO、ADO、ODBC

第七章

1.Oracle Spatial针对存储在Oracle8i中的空间元素集合提供了一种SQL模式来完成存储、输出、修改和查询的功能。包括以下组件：

1）用来规定Oracle支持空间数据类型的存储、语法、语义的模式，称为MDSYS。

2）空间索引机制

3）用来处理空间区域的交叉、合并和连接的操作符和函数集。

4）管理工具

2.Oracle空间数据库模型

Oracle 支持两种表现空间元素的机制或模型：关系式模型、对象--关系式模型（Object Relational Model）

第八章

1.专题地图是指使用各种图形样式（如颜色或填充模式），图形化地显示地图基础信息的一类地图。专题地图是分析和表现数据的一种强有力的方式，通过将数据图形化，使数据形象地显示在专题地图上，可以清楚地看到在数据列表中几乎不可能发现的模式和趋势。

2.MapX专题地图类型：范围专题地图、等级符号专题地图、点密度专题地图、独立值专题地图、直方图专题地图、饼图专题地图、多专题地图