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：王福田目錄摘要1關(guān)鍵詞11地理信息系統(tǒng)（GIS）概述 31.1 GIS 簡介31.2 GIS發(fā)展加狀32交通運(yùn)輸概述 32.1 交通運(yùn)輸發(fā)展趨勢 32.2 將GIS運(yùn)用到交通運(yùn)輸已勢在必行 42.2.1 必要性42.2.2 可行性43 GIS在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用 43.1 GIS在道路運(yùn)輸中的應(yīng)用 43.2 GIS在軌道交通中的應(yīng)用 53.3 GIS在交通港站方面的應(yīng)用 63.4 GIS 在運(yùn)輸管理領(lǐng)域的應(yīng)用 64未來發(fā)展趨勢 75結(jié)語7參考文獻(xiàn)7地理信息系統(tǒng)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用張澤英132

2、81150北京交通大學(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The Application of Geographic Information System inTraffic and Transportation SystemZeying Zhang 13281150Beijing Jiaotong UniversityAb

3、stract: This article describes the development of GIS as well as traffic and transportationsystem. It proves the necessity and possibilityabout the applicationof geographic informationsystem in traffic and transportationsystem. What' s more,it shows us the application of GIS in road traffic, rai

4、l transportation, and stationdesign as well as transportation management. In the end, we make the forecast to the development of transportation in the future.Key words: Geographic Information System (GIS); traffic; transportation; application; forecast1地理信息系統(tǒng)(GIS)概述1.1 GIS簡介地理信息系統(tǒng)(Geographic Informa

5、tion System ,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)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。移動GIS(mobileGIS)是建立在移動

6、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(GSMKGPRS7 CD2MA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，

7、通過可視化的開發(fā)工具集成起來，COMGI臍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)GIS-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)

8、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)

9、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

10、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。3 GIS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

11、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。圖1國家公路地理信息系統(tǒng)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

12、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。圖2路況擁擠度預(yù)測(2)利用GIS對車輛導(dǎo)航GIS與GPS吉合，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)

13、境進(jìn)行監(jiān)控十分必要。這項技術(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。3.1 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)、地理條件和環(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)

14、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 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4 GIS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)

15、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)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

16、，實現(xiàn)了實時監(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。要實現(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

17、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，實現(xiàn)交通港站換乘點(diǎn)的自動化選址。運(yùn)用GIS實現(xiàn)公路客運(yùn)換乘站選址布局具體過程如下：（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

18、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)為兩元素位置重合廣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 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:圖5交運(yùn)算示意圖3.4 GI

19、S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)的實現(xiàn)，

20、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)；其次交通流覆蓋的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)上，實現(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

21、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。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?，可能會超過洲際高速公路。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，就必須充分結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，利用軟件的開發(fā)，讓一些高端便利的GIS技術(shù)，