GIS在交通中的应用与发展

1963年，加拿大测量学家R.Ftomlinson首先提出了GIS这一术语，并用于自然资源的管理和规划。后来的几十年间，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，GIS的应用也日趋深化和广泛。GIS是图形处理技术、可视技术及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。由于GIS中数据的处理比较繁琐，工作量非常大，需借助于软件系统来协助完成这些工作。目前GIS领域比较成熟的软件有美国ESRI公司的ARC/Info，MapInfo公司的MapInfo，Intergraph公司的MEG等。

交通地理信息系统是收集、整理、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统，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。在交通工程领域采用GIS技术和方法研究交通规划、交通建设和交通管理及其相关的问题，具有其他传统方法无可比拟的优点。但是随着社会和经济的发展，道路交通系统变得日益复杂，对交通地理信息系统的要求越来越高，GIS-T将面临更多的挑战。GIS-T是改进了的GIS和TIS（交通信息系统）的结合体。为了进行详细说明，可以通过定义3个功能组来获得一个通用的框架，这三个功能组是：数据管理（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，它们是相互依赖相互支持的。

交通数据的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管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。在详细的数字街道数据库、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。而地理数据的收集是一个持续的过程。所以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。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。互联网技术提供的可连接性使计算机已经形成了一个可移动的、分布式的、普遍存在的实体。基于互联网的GIS应用变得越来越普遍（包括在交通领域中）。以通讯网络技术为基础的分布式计算技术可以有效地使用本地和远程的计算资源，借助完善的系统资源，实现适时应用的构想。

GIS中最基础的部分是数据，在GIS-T中也不例外。但是多年来，一方面由于缺乏权威的专业数据公司制作并出售基础的地理数据，所需的数据来源没有保证，导致了大量的人力物力花费在制作基础数据的工作上；另一方面，对已有的数据没有充分加以利用，各部门积累下来的基础数据由于数据格式和规划不统一，难以共享利用，这样不仅加大了成本，而且还延长了建设的周期。因此，实现多源数据集成、解决多格式数据源集成是近年来GIS-T系统研制开发的重要课题。目前，方案有以下三种：（1）数据格式转换模式：把其它的数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统的数据库或文件中。（2）数据互操作模式：这是Open GIS Consortium（OGC）制定的规范，GIS互操作是指在异构数据库和分布式计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能够透明地获取所需的信息。（3）直接数据访问模式：就是在一个GIS软件中实现对其它软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GIS软件存储多种数据格式。

在GIS-T中涉及三类模型：（1）区域模型，即在跨越空间时代表连续变化的现象；（2）离散实体模型，也就是离散的实体（点、线或多边形）及其相关属性的集合的抽象表达；（3）网络模型，代表拓扑连接的嵌于地表的线性网络变化的抽象表达。

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管理系统；（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）实时交通堵塞管理和事故发现等。

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。

（作者单位：黑龙江省交通征费稽查局齐齐哈尔处讷河所）