地理信息系统在道路与交通工程中的应用现状

摘要：引入地理信息系统（GIS）概念，以GIS为平台，介绍国际上流行或成熟的GIS-T、数字道路地图（DRM）等系统技术，清晰明了的分析了GIS在道路与交通工程各个相关环节的应用以及发展前景。

关键词：交通地理信息系统（GIS－T）；3S（GPS、GIS、RS）集成；智能交通系统

Abstract: introduced a concept of geographical information system (GIS), based on GIS platform, introduced the international pop or mature GIS - T, on the digital road map (DRM) systems, such as technology, clear analysis of the GIS in the application of road and traffic engineering all related processes as well as the prospects for development.

Key words: traffic geographical information system (GIS - T); 3 s (GPS, GIS, RS) integration; Intelligent transportation system

中图分类号： D035.37 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是技术科学与边缘科学蓬勃发展的一个产物。它是用来采集、存贮、管理、分析和传播空间数据和信息的基础平台。自从1963年加拿大人Tomlison提出地理信息系统这一概念并建立世界上第一个GIS系统以来，GIS的研究与应用都取得了较大的发展。

交通运输系统具有天生的地理特性，这也是GIS在这一领域具有的独特优势。因此，应用与开发GIS 在这一领域的潜力，能够提高传统交通运输的生产率，增强有效性、快速响应能力，提高操作质量，降低费用消耗，并且有可能为以前认为不可能的应用提供新的机遇和思路。GIS-T（Geographical Information System－Transportation）是GIS应用于交通目的的应用，也是GIS在空间应用的一个延伸和扩展。GIS-T的基本功能可以归纳为：1）交通网络的拓扑结构功能；2）地理结构数据采集与编辑；3）空间数据与属性数据的联结；4）交通空间分析功能；5）地理信息显示与表达。

从上世纪70-80年代，美国便已将GIS技术应用于道路交通工程，FHWA（美国联邦公路局）用地理信息系统建立了全国公路数据库。ASSHTO (美国各州公路和交通工作者协会)和FHWA率先开展GIS-T研究开发与应用工作，确定了GIS在路面管理、规划研究、桥梁管理和野外测设等领域中的应用等。

1在道路交通管理中的应用

传统的静态地图将被动态的数字地图和电子所替代，实现数据可视化。如通过对地图实体直接进行查询，可以获得线路的空间位置与具体走向，以及现阶段的交通流量等多方位的信息。经过通过综合统计，细致分析各项交通数据，采用更为丰富的图表显示，能够在决策过程中提供科学快捷的支持。三维可视化技术和虚拟现实技术作为电子地图的辅助表达，促进了道路电子地图通过全球信息网实现信息共享。

为适应GIS-T的应用，韩国、日本等国家相继建立了数字道路地图。自1988日本道路地图协会确定建立DRM（Digital Road Map）的基本目标以来，日本国DRM数据库的标准，生产和更新新的DRM数据库，不断开发出更为详尽、精确的DRM，并将上述DRM与动态交通信息联结，用于规划和管理、车辆定位和导航控制，灾害反应和医疗急救系统等。在韩国，来自不同专业的各种比例尺的地图成为数字道路地图源图。然而，由于各个专业地图的管理对象有所差异，专业内所管理的地图要素也不相同，造成各种地图内容的取舍、精度等都不一致等问题。为解决这一问题，韩国国家地理信息系统统一建立了地图数据标准，包括DRM的位置精度、数据格式、编码、生产工艺等，同时还建立了以1：3000的DRM为基础的、覆盖汉城以及临近地区的道路网络在GIS辅助下，采用先进的管理系统鉴别实时交通状况以及控制交通信号等。

2在道路CAD中的应用

在道路工程的计算机辅助设计中，GIS-T同样能够提供强大的数字化地理平台。在《公路、水运交通信息化“九五”规划和2010年发展纲要》中，明确提出了GIS作为公路设计、运输管理和环境保护信息化的基本数据源。随着科学技术的不断进步，三维GIS的研究和应用也得到了同样迅猛的发展。在不远的将来，CAD很有可能从平面二维设计跨入三维设计的可视化设计时代。

在道路规划和设计中，设计人员可以充分利用GIS进行有效道路环境影响评估。在设计过程中，GIS-T与路面管理系统、桥梁管理系统等系统相关连，借助先进检测设备和数据采集手段，使道路养护和路管理工作更加科学、合理、经济、高效。

3 在公交、机场等管理中的应用

从1994年开始，FTA（美国联邦公交管理局）便开始着手建立国家公交地理信息系统。从地区的角度来看，公交公司借助所获得信息，从而作出较科学的规划决策。从国家角度来看，该技术的应用属于国家公共运输信息基础设施。FTA将“提供全新的管理工具供FTA总部以及各州部门，增强决策和分析能力”“以高新技术为依托为公交规划人员提供数据和信息”“开发公交数据库，满足各部门信息需求”“适应DoTs以及《冰茶法案》的规定，建立基于GIS的国家公交路线系统”作为公交GIS的四个基本目标。此外，FTA还明确了公交GIS的数据标准，定义了公交GIS中公交要素数据类型。

1992年，美国纽约的肯尼迪国际机场建立了基于GIS的机场交通管理系统。该系统的建立是 GIS在交通工程中应用的成功范例。

4 在交通中的应用

3S（GPS、GIS、RS）技术的有机集成，可以实现实时、动态的数据采集和管理工作，该技术同样可以有效应用在交通运输领域。美国俄亥俄州立大学和加拿大的卡尔加里大学采用CCD摄像机、GPS、GIS和惯性导航系统（INS）集成技术，研发了一种移动式城市GIS数据采集系统，可以快速、准确地采集城市道路信息。该系统随着汽车的行驶，可实现同一个时间脉冲下实时工作。该系统可以用于快速、准确的采集城市道路的几何线形，并快速发现道路上各类设施是否处于正常状态。车辆自动定位与导航系统则将GPS空间定位技术与GIS数字地图数据库系统相结合，实现汽车自主导航、调度管理，运用实时信息有效地避免交通问题。

5 在交通规划中的应用

交通规划工作是交通工程中的一个主要的工作内容，是城市规划和区域规划的一个关键的组成部分。在交通规划中涉及大量的信息，为了提高对信息管理的效率和水平，国内外有一些关于采用GIS作为交通规划信息管理数据库或基于GIS进行交通规划的研究，但都只是停留在将GIS引用到交通规划中，并未得到进一步地深入。

此外，有研究将交通规划的结果查询、统计、评价分析等部分融入到基于GIS的交通规划信息管理系统中，运用几种计算机软件共同研发、完善了系统的功能。此研究能够有效利用交通基础资料，加强交通规划的信息管理，建立科学化、现代化的交通规划结构体系，更加形象地将交通规划信息进行总结和展示，达到图文并茂的效果，便于管理工作人员查找规划信息及对规划的局部调整，避免翻阅大量文字报告和图册的繁琐。

6在ITS中的应用

智能交通系统是新近发展起来的交通管理系统，其中的所有信息都与地理信息密切相关。地理信息系统提供了ITS基础的数字化平台，GIS也将会在智能交通系统中扮演着十分重要的角色。基于GIS-T和GPS技术的ITS，能够为道路用户提供实时动态交通信息服务，改善出行方式，也能够为道路管理者提供控制信息，大大提高现有道路的通行能力和安全性。这三种技术如何有效的集成还处在研究之中，但无疑将是GIS-T的又一重大应用领域。

参考文献：

[1]姚祖康.路面管理系统.人民交通出版社,1993.12

[2]孙立军.智能型路面管理系统的建立.同济大学博士论文,1989.12

[3]上海市市政工程管理局.上海市高速公路养护质量检评细则.2003.5

[4]萨师煊,王珊.数据库系统概论（第三版）.高等教育出版社,2000.2

胡豫（1979-），男，工程师，工程管理部部长