地理信息系统论文

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：GISGIS-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（GeographicInformationSystemforTransportation），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

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（2）李跃军.ＧＩＳ在交通领域中的应用，湖南交通科技，2001.12

（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，2000.9