基于GIS的交通運(yùn)輸規(guī)劃研究

王貝貝

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201999）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的加快，現(xiàn)階段我國各大小城市之間的交通運(yùn)輸需求越來越大，既往的交通設(shè)施已經(jīng)無法完全滿足民眾的出行需要，交通堵塞、線路復(fù)雜等問題也成了城市發(fā)展過程中亟須解決的問題。GIS 技術(shù)是交通運(yùn)輸管理規(guī)劃工作中的一項(xiàng)重要現(xiàn)代化技術(shù)，綜合運(yùn)用其對地形的感知功能、遙感測繪等功能，能夠有效提升交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的效率與精準(zhǔn)性。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對其功能與優(yōu)勢的了解，從而合理應(yīng)用、充分發(fā)揮GIS 技術(shù)的價值，促進(jìn)現(xiàn)代化城市交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的有效落實(shí)。

1 在交通運(yùn)輸規(guī)劃管理中應(yīng)用GIS 技術(shù)的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常會利用文本數(shù)據(jù)完成對數(shù)據(jù)信息的表達(dá)，面對文本表達(dá)不周的情況，也僅是在部分段落中適當(dāng)增添一定的圖片、表格等，增加文本的直觀性。這種數(shù)據(jù)庫的確足以完成部分信息管理與規(guī)劃工作的基本需求，但是對鐵道運(yùn)輸、城市交通等與地理、空間等學(xué)科相關(guān)聯(lián)的工作而言，簡單的文本、圖片根本無法充分展現(xiàn)地理關(guān)系[1]。并且，不同的系統(tǒng)使用者在閱讀文本信息時，極易出現(xiàn)混淆關(guān)鍵信息、錯誤理解相關(guān)信息的情況。因此，構(gòu)建、引進(jìn)更為直觀、明確、詳盡的數(shù)據(jù)庫是交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的當(dāng)務(wù)之急。

GIS 系統(tǒng)具備直觀的地圖式數(shù)據(jù)庫，且操作方便、快捷，能夠極大程度地滿足決策者的工作所需。其最主要的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面。

第一，GIS 系統(tǒng)具有良好的動態(tài)化優(yōu)勢。利用GIS技術(shù)，相關(guān)工作者能夠真正實(shí)現(xiàn)對固定區(qū)域交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)時監(jiān)督，并且可以利用相關(guān)的動態(tài)化模型對指定區(qū)域的交通運(yùn)輸進(jìn)行有效管理，提高相關(guān)規(guī)劃決策的科學(xué)性。

第二，GIS 技術(shù)具有良好的數(shù)字化優(yōu)勢[2]。相關(guān)工作人員可以通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的方式，對交通規(guī)劃所需的信息進(jìn)行全方位的采集與整理，并且能通過對數(shù)據(jù)信息的對比、分析，總結(jié)出最優(yōu)的決策方案，如圖1所示的GIS 系統(tǒng)查詢頁面，能夠有效滿足工作人員隨時調(diào)取交通線路數(shù)據(jù)信息的需求。

圖1 GIS 技術(shù)交通線路查詢功能

第三，GIS 系統(tǒng)具有良好的科學(xué)化優(yōu)勢。在交通規(guī)劃工作中，GIS 技術(shù)能夠幫助工作人員基于道路運(yùn)輸、行人出行等多元化的角度對交通系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。同時，可以根據(jù)指定區(qū)域的自然條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等，制定出更具針對性的交通事故、自然災(zāi)害等評估與預(yù)警方案。GIS 技術(shù)還能夠根據(jù)指定區(qū)域的實(shí)際交通情況進(jìn)行車流量的疏導(dǎo)，進(jìn)而更好地達(dá)到保證交通秩序、保護(hù)公共物資等目標(biāo)。

2 基于GIS 的交通運(yùn)輸規(guī)劃

2.1 解決交通運(yùn)輸規(guī)劃既有問題

交通運(yùn)輸規(guī)劃的本質(zhì)是根據(jù)未來運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求，對現(xiàn)有的運(yùn)輸資源進(jìn)行合理分配，以達(dá)成運(yùn)輸資源的最佳配置以及高效利用，最終實(shí)現(xiàn)居民出行的安全性與經(jīng)濟(jì)性[3]。并在此基礎(chǔ)上確保規(guī)劃區(qū)域的生態(tài)自然環(huán)境不會受到破壞與污染，基于此，現(xiàn)階段交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的重心是解決兩方面的既有問題。其一，以往的規(guī)劃工作并不具備前瞻性與長遠(yuǎn)性；其二，各地交通規(guī)劃或多或少存在資源分配不均、空間位置配置不合理的情況。運(yùn)輸需求、運(yùn)輸資源等都不應(yīng)該具有較強(qiáng)的空間特性與社會屬性，也不宜集中或完全均衡地分布在固定的空間區(qū)域，而是應(yīng)該根據(jù)不同區(qū)域的實(shí)際需求進(jìn)行多元化的分配。此類工作需要涉及大量的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)信息，如果僅憑借人工手段，不僅無法完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的高效處理，同時可能造成工作人員壓力過大以及規(guī)劃單位人力成本支出過多的問題。由此，需要借助GIS 系統(tǒng)強(qiáng)大的綜合數(shù)據(jù)處理功能，簡化運(yùn)輸規(guī)劃工作的同時，提高交通運(yùn)輸規(guī)劃方案的科學(xué)性與高效性。

2.2 GIS 交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

第一，需完成對地形數(shù)據(jù)、人文景觀數(shù)據(jù)、自然資源數(shù)據(jù)、調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)及相關(guān)交通法規(guī)數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計。其中，地形數(shù)據(jù)與人文景觀數(shù)據(jù)可以在既有的地圖條例中獲取。

第二，對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分類后，利用鍵盤輸入、坐標(biāo)定位、人工數(shù)字化處理、掃描等方式完成信息輸入，并在有需要的情況下根據(jù)實(shí)際需求完成指定方式的數(shù)據(jù)輸出。輸出方式主要可分為硬拷貝、軟拷貝及電子輸出三種。為保證信息的準(zhǔn)確性，需要對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行例行檢測、誤差檢測、輸出/輸入資料疊合對比檢驗(yàn)等。而后針對有誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、更新與刪除處理，最后將有效信息存放在絕對硬盤、云端等介質(zhì)中。

第三，完成數(shù)據(jù)儲存后應(yīng)及時組織數(shù)據(jù)。依照固定的形式與結(jié)構(gòu)完成對數(shù)據(jù)的組織，最后建立數(shù)據(jù)庫。同城情況下，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可分為適量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)兩種，建立數(shù)據(jù)庫模型的方式可采用層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)絡(luò)模型及關(guān)系數(shù)據(jù)模型三種。依照已經(jīng)構(gòu)建完成的交通運(yùn)輸資源數(shù)據(jù)庫，對其進(jìn)行查詢、分析等多方面操作的性能檢測，確定無誤后，便可利用交通規(guī)劃數(shù)據(jù)資源庫開展交通規(guī)劃工作[4]。

2.3 模型庫的建立以及交通運(yùn)輸規(guī)劃

模型能夠集中展現(xiàn)GIS 系統(tǒng)所需要展現(xiàn)的所有關(guān)鍵因素?；诮煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃的實(shí)際需求，可以建立運(yùn)輸需求預(yù)測模型、運(yùn)輸空間評價模型、路徑選擇模型等相關(guān)模型。結(jié)合適當(dāng)?shù)囊?guī)劃方案、假設(shè)以及適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，刻畫變量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)后求得對應(yīng)的解，便能得到相應(yīng)模型。模型庫初具雛形后，可以利用資源庫集成，形成完整的交通運(yùn)輸規(guī)劃系統(tǒng)。在借助規(guī)劃系統(tǒng)完成規(guī)劃工作之前，需要進(jìn)行如下處理。

其一，完成模型標(biāo)定處理。依照數(shù)學(xué)工具求解模型參數(shù)與系數(shù)，獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)后，對比模型計算的數(shù)據(jù)是否與觀測現(xiàn)狀一致。

其二，推測運(yùn)輸需求。利用GIS 系統(tǒng)中的運(yùn)輸需求預(yù)測模型，對指定區(qū)域交通量的產(chǎn)生、分布、配置及交通方式的劃分進(jìn)行預(yù)測。

其三，完成路網(wǎng)規(guī)劃。創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)分析與評價模型，對目標(biāo)區(qū)域的交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面規(guī)劃，同時結(jié)合動態(tài)車流量模擬數(shù)據(jù)，測試交通網(wǎng)絡(luò)的效率與質(zhì)量，以達(dá)到最佳運(yùn)輸資源配置的目標(biāo)。

其四，優(yōu)化路徑與運(yùn)輸方式選擇。結(jié)合GIS 系統(tǒng)中的路徑選擇及物理模型，依照一定的限制條件（最短時間、最短距離、最低運(yùn)費(fèi)、最安全道路等），測試系統(tǒng)自動化路徑規(guī)劃性能。

其五，進(jìn)行交通運(yùn)輸規(guī)劃。結(jié)合上述內(nèi)容，操作系統(tǒng)自動進(jìn)行交通選線與交通規(guī)劃方案設(shè)計。同時可以結(jié)合系統(tǒng)完成對數(shù)據(jù)的收集以及交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)施監(jiān)督管理工作[5]。

3 GIS 在交通運(yùn)輸規(guī)劃中的具體應(yīng)用

3.1 交通預(yù)測

在日常生活中，惡劣天氣、交通事故、疫病傳播等情況都會對交通秩序與效率造成一定影響，因此需要利用GIS 交通規(guī)劃系統(tǒng)對交通狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督與預(yù)測，進(jìn)而根據(jù)預(yù)測結(jié)果制定出具有針對性的解決方案。在交通道路預(yù)測環(huán)節(jié)，GIS 交通規(guī)劃系統(tǒng)能夠幫助工作人員收集、分析、整合各個路段的實(shí)際車流量信息，并依照不同的現(xiàn)狀建立相應(yīng)的模型。為相關(guān)人員直觀、詳細(xì)地展現(xiàn)指定交通路段最真實(shí)的情況后，由工作人員探尋模型中顯現(xiàn)的安全隱患及交通問題，而后制定相應(yīng)的解決措施，并應(yīng)用于實(shí)際的交通規(guī)劃管理中。

同時，工作人員可以結(jié)合不同預(yù)測結(jié)果中常見的事故與問題，在實(shí)際操作中對交通標(biāo)志、道路規(guī)劃等進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，從根源上降低交通事故的發(fā)生概率，保證民眾的出行安全[6]。

3.2 設(shè)施設(shè)備管理

在GIS 系統(tǒng)中調(diào)取目標(biāo)區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)、設(shè)施設(shè)備等歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時數(shù)據(jù)，而后結(jié)合該路段的實(shí)際需求，充分分析設(shè)施設(shè)備方面的不足。將改進(jìn)方案輸入路網(wǎng)模型，觀測模擬情況，針對安全隱患及實(shí)際問題進(jìn)行改進(jìn)，確定無誤后便可對目標(biāo)路段開展設(shè)施設(shè)備方面的優(yōu)化與整改。工作人員也可以通過開設(shè)官網(wǎng)意見箱的方式收集不同區(qū)域居民對不同路段設(shè)施設(shè)備的優(yōu)化意見，進(jìn)而對其中具有價值的內(nèi)容進(jìn)行模擬測試，確定無誤后投入整改。需要注意是，相關(guān)工作人員在開展交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的過程中不應(yīng)過于依賴于GIS 技術(shù)所提供的數(shù)據(jù)參考，而是要多結(jié)合道路的真實(shí)需求與道路使用者的真實(shí)意見，有針對性地進(jìn)行規(guī)劃與調(diào)整。

3.3 道路設(shè)計規(guī)劃

在傳統(tǒng)的道路設(shè)計工作中，工作量較大，且其工作開展不高效，無法滿足民眾現(xiàn)階段及未來的實(shí)際交通需求。而GIS 技術(shù)不僅能夠幫助工作人員更快、更高質(zhì)地制定規(guī)劃方案，同時能夠?qū)Ψ桨钢械娜我饧?xì)節(jié)進(jìn)行反復(fù)推敲，從而提高規(guī)劃方案的科學(xué)性。例如，可以結(jié)合GIS 動態(tài)模擬技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢，對道路設(shè)計方案的實(shí)踐效果進(jìn)行模擬、預(yù)測與評估，如圖2所示。

圖2 GIS 交通實(shí)況模擬評估

再如，利用GIS 技術(shù)的疊置分析功能，合理規(guī)劃道路的長、寬、彎曲角度等方面的數(shù)據(jù)，而后結(jié)合GIS 技術(shù)中的三維拓?fù)浼夹g(shù)，制定立體化、直觀的道路模型，從而幫助工作人員更好地對公交經(jīng)停點(diǎn)、立體交叉設(shè)施建立點(diǎn)等進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計。需要注意的是，在GIS系統(tǒng)模擬出相關(guān)道路設(shè)計方案后，工作人員需要對該方案進(jìn)行反復(fù)的檢測與試驗(yàn)，并結(jié)合目標(biāo)規(guī)劃區(qū)域的切實(shí)需求，進(jìn)一步調(diào)整方案，以最大程度地保證道路設(shè)計的實(shí)際價值，保證民眾的出行安全與出行質(zhì)量。

3.4 車流量引導(dǎo)

當(dāng)發(fā)生交通事故、交通堵塞等不良情況時，執(zhí)法人員需要依照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范對車輛進(jìn)行引導(dǎo)，保證在最短的時間內(nèi)恢復(fù)交通秩序。GIS 技術(shù)的導(dǎo)航性可以幫助相關(guān)執(zhí)法人員制定出更有效、更便利的疏導(dǎo)方案，執(zhí)法人員在交通指揮中心便可對擁堵路段的車輛進(jìn)行有效指導(dǎo)。除此之外，可以引導(dǎo)駕駛者將GIS 技術(shù)引入車載導(dǎo)航終端，GIS 技術(shù)不僅能夠幫助駕駛者獲取路況信息，同時能幫助其合理調(diào)整出行計劃，規(guī)避擁堵路線，進(jìn)而提高執(zhí)法人員的管理效率、優(yōu)化公共出行質(zhì)量。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，近年來的車流量增加為交通運(yùn)輸規(guī)劃與道路安全管理等相關(guān)工作帶來了極大的挑戰(zhàn)，而充分運(yùn)用GIS 技術(shù)能夠有效提高交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的合理性、精準(zhǔn)性以及交通運(yùn)輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性。GIS 技術(shù)與交通運(yùn)輸規(guī)劃工作的有機(jī)結(jié)合，不僅能夠有效降低相關(guān)工作者的工作壓力，也能更好地維護(hù)城市居民的生命與財產(chǎn)安全。相關(guān)工作者在作中應(yīng)不斷積累工作經(jīng)驗(yàn)、探尋交通運(yùn)輸規(guī)劃的優(yōu)化手段，使交通運(yùn)輸規(guī)劃工作早日實(shí)現(xiàn)“長治久安”。