公路交通信息化中GIS 技術(shù)的應(yīng)用

文 / 江西省公路投資有限公司 秦小明 江西路通科技有限公司 喻全紅

本文在概述公路交通GIS數(shù)據(jù)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織及采集、軟硬件配置等的基礎(chǔ)上，對(duì)GIS技術(shù)在新建公路規(guī)劃設(shè)計(jì)、公路智能管養(yǎng)及智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。結(jié)果表明，集地理空間特征與統(tǒng)計(jì)信息為一體的GIS技術(shù)在推動(dòng)公路交通信息化方面具有積極作用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種交通信息的分析和技術(shù)集成，其在公路規(guī)劃設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)管理方面具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

引言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是對(duì)整個(gè)或部分地球表面和空間地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集收集、儲(chǔ)存管理、分析的空間信息系統(tǒng)。在當(dāng)前公路交通信息化建設(shè)中，GIS技術(shù)必然成為一種集地理空間特征與統(tǒng)計(jì)信息為一體的特殊信息系統(tǒng)，為公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、養(yǎng)護(hù)管理等方面充分提供空間信息，以提高交通運(yùn)輸效率及公路建設(shè)管理信息化水平。

公路交通GIS概述

公路地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于公路交通化的目的在于開(kāi)發(fā)公路信息資源，共享部門(mén)信息，并為公路專題管理及決策、公路科技發(fā)展及運(yùn)輸安全提供信息支持。公路交通GIS 建立主要由可研、軟硬件配置、設(shè)計(jì)、測(cè)試等環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中，開(kāi)發(fā)公路交通地理數(shù)據(jù)庫(kù)、采集地理信息數(shù)據(jù)是公路交通GIS系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。

公路交通GIS 數(shù)據(jù)內(nèi)容及結(jié)構(gòu)

公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、公共資源數(shù)據(jù)庫(kù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)及災(zāi)害防治數(shù)據(jù)庫(kù)等專題數(shù)據(jù)庫(kù)組成。

就具體內(nèi)容而言，公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容可分為帶狀地形數(shù)據(jù)和道路成果數(shù)據(jù)兩大類，前者主要有高程點(diǎn)地貌、等高線、建筑物、線狀及點(diǎn)狀物等，此類數(shù)據(jù)必須結(jié)合公路規(guī)劃設(shè)計(jì)要求建庫(kù)；后者主要有曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度、橋涵、交通標(biāo)志等數(shù)據(jù)，主要為車輛導(dǎo)航地圖創(chuàng)建及公路養(yǎng)護(hù)管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)兩種，當(dāng)前大多數(shù)GIS 軟件已經(jīng)基本采用兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也使其性能不斷優(yōu)化。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要以點(diǎn)、線、多邊形等為統(tǒng)一單元，柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則以柵格為統(tǒng)一單元，兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有利弊：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)密復(fù)雜，數(shù)據(jù)獲取速度慢，利于展開(kāi)拓?fù)潢P(guān)系分析，空間變化能力差，空間位置精度高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量??；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且獲取速度快，無(wú)法表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系，空間變化能力強(qiáng)，空間位置精度低，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大。

數(shù)據(jù)組織及采集

GIS 系統(tǒng)具有公共地理定位基礎(chǔ)，其全部地理要素均需按照經(jīng)緯度或特定坐標(biāo)系進(jìn)行空間定位，方可通過(guò)復(fù)合和分解具備多維性、區(qū)域性、時(shí)序性等特征的空間要素，從而將隱含信息轉(zhuǎn)化為顯性表達(dá)。

GIS系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)技術(shù)組織時(shí)，公路管理部門(mén)一般采用線性參照方法進(jìn)行屬性信息空間位置確定，為此必須借助公路沿線里程建立空間位置和屬性數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)。

GIS 系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中數(shù)據(jù)的采集處理在整個(gè)工作量中占比為70～80%，當(dāng)前，GIS 技術(shù)主要通過(guò)數(shù)字化地圖獲取數(shù)據(jù)，就數(shù)據(jù)采集方法而言，主要包括利用現(xiàn)有地形圖資料、利用圖像資料和實(shí)地測(cè)量三種，各種數(shù)據(jù)采集方式優(yōu)缺點(diǎn)具體見(jiàn)表1。

在公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的過(guò)程中，盡可能利用測(cè)繪部門(mén)提供的地理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)資料，并由公路勘察設(shè)計(jì)及管理部門(mén)采集匯總公路等級(jí)、編號(hào)、路面形式、交通量等公路交通屬性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息共享。

公路交通信息化中GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS 技術(shù)對(duì)于所有與空間位置有關(guān)的領(lǐng)域均較普遍適用，例如工程型GIS 主要適用于數(shù)字制圖和空間分析，企業(yè)型GIS 則適用于數(shù)據(jù)管理、信息查詢，部門(mén)性GIS 適用于業(yè)務(wù)管理聯(lián)網(wǎng)辦公，社會(huì)型GIS 適用于公眾信息檢索服務(wù)。為此，在應(yīng)用前必須明確應(yīng)用范圍和目的，選擇合適的GIS 模式類型，在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理、車輛運(yùn)輸、調(diào)度監(jiān)控等領(lǐng)域應(yīng)用GIS 技術(shù)有助于推進(jìn)公路交通信息化建設(shè)。

GIS 在新建公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

公路規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及大量具有三維空間特征的地形數(shù)據(jù)信息，GIS技術(shù)因具有數(shù)據(jù)處理及空間分析功能，能為公路規(guī)劃設(shè)計(jì)提供所必需的數(shù)字地形模型及三維交互地形可視化環(huán)境，便于設(shè)計(jì)人員展開(kāi)線路規(guī)劃設(shè)計(jì)、選定沿線設(shè)施所在位置、評(píng)估可視化環(huán)境，提升公路規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量。在地面數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中結(jié)合GPS、RS、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等技術(shù)，構(gòu)建公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將GIS 技術(shù)和CAD 系統(tǒng)有機(jī)銜接，不斷提升公路規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量。

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷推進(jìn)Web GIS 和Internet GIS的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)圖形、圖像等遠(yuǎn)程地理空間數(shù)據(jù)查詢及地理空間分析，使GIS 技術(shù)不斷與信息高速公路接軌，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果數(shù)字化和信息化，為設(shè)計(jì)人員之間搭建起實(shí)時(shí)交流渠道，實(shí)現(xiàn)交互式雙向信息傳輸；同時(shí)還可以展開(kāi)對(duì)各種設(shè)計(jì)方案的定量分析、數(shù)值模擬及經(jīng)濟(jì)可行性分析，不斷推動(dòng)公路規(guī)劃決策的科學(xué)化。

GIS 在公路智能管養(yǎng)中的應(yīng)用

隨著公路建設(shè)規(guī)模的增大及已建線路運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，公路養(yǎng)護(hù)管理的重要性日益凸顯，養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)通過(guò)開(kāi)發(fā)基于GIS 的養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)，為地方交通管理養(yǎng)護(hù)部門(mén)提供及時(shí)、完善的空間信息，同時(shí)對(duì)公路性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為公路管理部門(mén)提供科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理決策，并能為土地利用、城建、鐵路、民航等相關(guān)部門(mén)提供信息交互和咨詢服務(wù)。為此，必須依托GIS技術(shù)構(gòu)建地區(qū)公路建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立包括數(shù)據(jù)信息模塊、路況評(píng)價(jià)模塊等在內(nèi)的集成管理系統(tǒng)，以便在體現(xiàn)路段空間、屬性數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上分析評(píng)價(jià)公路設(shè)施檢測(cè)數(shù)據(jù)，提出相應(yīng)公路設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理方案，提升公路養(yǎng)護(hù)管理信息水平。

GIS 與智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)

充分利用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等改造傳統(tǒng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)，不斷提升交通運(yùn)輸管理能力、運(yùn)行效率和服務(wù)水平，提高交通資源利用效率，降低能源消耗。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)許多城市交通管理部門(mén)正在籌劃應(yīng)用GIS 技術(shù)建立智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)項(xiàng)目，隨著高等級(jí)公路網(wǎng)及城市公路網(wǎng)建設(shè)周期的不斷縮短，為保持智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)時(shí)性，基礎(chǔ)地理信息更新速度越來(lái)越快，這就要求智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)中綜合應(yīng)用GPS和GIS技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)

GIS 技術(shù)在公路交通信息化建設(shè)中發(fā)揮著不可取代的作用，結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用實(shí)踐不難看出，公路交通GIS應(yīng)用主要體現(xiàn)在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、公路養(yǎng)護(hù)管理及智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)構(gòu)建等方面。當(dāng)前，國(guó)家業(yè)已將地理信息系統(tǒng)建設(shè)納入信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程中，公路交通行業(yè)必須狠抓機(jī)遇、統(tǒng)一規(guī)劃，充分應(yīng)用GIS 等當(dāng)代測(cè)繪領(lǐng)域高新技術(shù)，不斷推進(jìn)公路交通信息化建設(shè)，進(jìn)而提升交通建設(shè)規(guī)劃、方案可研、養(yǎng)護(hù)管理等的信息化水平。