公路交通信息化中GIS 技術的應用

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、結構、數(shù)據(jù)組織及采集、軟硬件配置等的基礎上，對GIS技術在新建公路規(guī)劃設計、公路智能管養(yǎng)及智能交通運輸系統(tǒng)中的應用進行分析探討。結果表明，集地理空間特征與統(tǒng)計信息為一體的GIS技術在推動公路交通信息化方面具有積極作用，可實現(xiàn)對多種交通信息的分析和技術集成，其在公路規(guī)劃設計及養(yǎng)護管理方面具有很強的應用價值和廣闊的應用前景。

引言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是對整個或部分地球表面和空間地理分布數(shù)據(jù)進行采集收集、儲存管理、分析的空間信息系統(tǒng)。在當前公路交通信息化建設中，GIS技術必然成為一種集地理空間特征與統(tǒng)計信息為一體的特殊信息系統(tǒng)，為公路交通基礎設施建設、養(yǎng)護管理等方面充分提供空間信息，以提高交通運輸效率及公路建設管理信息化水平。

公路交通GIS概述

公路地理信息系統(tǒng)應用于公路交通化的目的在于開發(fā)公路信息資源，共享部門信息，并為公路專題管理及決策、公路科技發(fā)展及運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、設計、測試等環(huán)節(jié)構成，其中，開發(fā)公路交通地理數(shù)據(jù)庫、采集地理信息數(shù)據(jù)是公路交通GIS系統(tǒng)建設的關鍵。

公路交通GIS 數(shù)據(jù)內(nèi)容及結構

公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫主要由基礎數(shù)據(jù)庫、公共資源數(shù)據(jù)庫、社會經(jīng)濟資源數(shù)據(jù)庫及災害防治數(shù)據(jù)庫等專題數(shù)據(jù)庫組成。

就具體內(nèi)容而言，公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫內(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，前者主要有高程點地貌、等高線、建筑物、線狀及點狀物等，此類數(shù)據(jù)必須結合公路規(guī)劃設計要求建庫；后者主要有曲線半徑、緩和曲線長度、橋涵、交通標志等數(shù)據(jù)，主要為車輛導航地圖創(chuàng)建及公路養(yǎng)護管理提供數(shù)據(jù)基礎。

公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)結構包括矢量結構和柵格結構兩種，當前大多數(shù)GIS 軟件已經(jīng)基本采用兩種數(shù)據(jù)結構相結合的一體化數(shù)據(jù)結構，也使其性能不斷優(yōu)化。

矢量數(shù)據(jù)結構主要以點、線、多邊形等為統(tǒng)一單元，柵格數(shù)據(jù)結構則以柵格為統(tǒng)一單元，兩種數(shù)據(jù)結構各有利弊：矢量數(shù)據(jù)結構嚴密復雜，數(shù)據(jù)獲取速度慢，利于展開拓撲關系分析，空間變化能力差，空間位置精度高，數(shù)據(jù)存儲量小；柵格數(shù)據(jù)結構簡單且獲取速度快，無法表達拓撲關系，空間變化能力強，空間位置精度低，數(shù)據(jù)存儲量大。

數(shù)據(jù)組織及采集

GIS 系統(tǒng)具有公共地理定位基礎，其全部地理要素均需按照經(jīng)緯度或特定坐標系進行空間定位，方可通過復合和分解具備多維性、區(qū)域性、時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。

GIS系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)技術組織時，公路管理部門一般采用線性參照方法進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)間的關聯(lián)。

GIS 系統(tǒng)建設過程中數(shù)據(jù)的采集處理在整個工作量中占比為70～80%，當前，GIS 技術主要通過數(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、利用圖像資料和實地測量三種，各種數(shù)據(jù)采集方式優(yōu)缺點具體見表1。

在公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫建設的過程中，盡可能利用測繪部門提供的地理數(shù)據(jù)基礎資料，并由公路勘察設計及管理部門采集匯總公路等級、編號、路面形式、交通量等公路交通屬性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息共享。

公路交通信息化中GIS技術的應用

GIS 技術對于所有與空間位置有關的領域均較普遍適用，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，部門性GIS 適用于業(yè)務管理聯(lián)網(wǎng)辦公，社會型GIS 適用于公眾信息檢索服務。為此，在應用前必須明確應用范圍和目的，選擇合適的GIS 模式類型，在交通基礎設施建設管理、車輛運輸、調(diào)度監(jiān)控等領域應用GIS 技術有助于推進公路交通信息化建設。

GIS 在新建公路規(guī)劃設計中的應用

公路規(guī)劃設計過程中涉及大量具有三維空間特征的地形數(shù)據(jù)信息，GIS技術因具有數(shù)據(jù)處理及空間分析功能，能為公路規(guī)劃設計提供所必需的數(shù)字地形模型及三維交互地形可視化環(huán)境，便于設計人員展開線路規(guī)劃設計、選定沿線設施所在位置、評估可視化環(huán)境，提升公路規(guī)劃設計質(zhì)量。在地面數(shù)據(jù)獲取過程中結合GPS、RS、數(shù)字攝影測量等技術，構建公路交通GIS 數(shù)據(jù)庫，同時將GIS 技術和CAD 系統(tǒng)有機銜接，不斷提升公路規(guī)劃設計質(zhì)量。

基于互聯(lián)網(wǎng)技術不斷推進Web GIS 和Internet GIS的發(fā)展，實現(xiàn)圖形、圖像等遠程地理空間數(shù)據(jù)查詢及地理空間分析，使GIS 技術不斷與信息高速公路接軌，實現(xiàn)設計成果數(shù)字化和信息化，為設計人員之間搭建起實時交流渠道，實現(xiàn)交互式雙向信息傳輸；同時還可以展開對各種設計方案的定量分析、數(shù)值模擬及經(jīng)濟可行性分析，不斷推動公路規(guī)劃決策的科學化。

GIS 在公路智能管養(yǎng)中的應用

隨著公路建設規(guī)模的增大及已建線路運行時間的延長，公路養(yǎng)護管理的重要性日益凸顯，養(yǎng)護管理部門通過開發(fā)基于GIS 的養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)，為地方交通管理養(yǎng)護部門提供及時、完善的空間信息，同時對公路性能指標實時監(jiān)測，為公路管理部門提供科學的養(yǎng)護管理決策，并能為土地利用、城建、鐵路、民航等相關部門提供信息交互和咨詢服務。為此，必須依托GIS技術構建地區(qū)公路建設數(shù)據(jù)庫，并建立包括數(shù)據(jù)信息模塊、路況評價模塊等在內(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)信息的基礎上分析評價公路設施檢測數(shù)據(jù)，提出相應公路設施養(yǎng)護管理方案，提升公路養(yǎng)護管理信息水平。

GIS 與智能交通運輸系統(tǒng)

充分利用信息技術、計算機技術等改造傳統(tǒng)交通運輸系統(tǒng)，不斷提升交通運輸管理能力、運行效率和服務水平，提高交通資源利用效率，降低能源消耗。

當前，國內(nèi)許多城市交通管理部門正在籌劃應用GIS 技術建立智能交通運輸系統(tǒng)項目，隨著高等級公路網(wǎng)及城市公路網(wǎng)建設周期的不斷縮短，為保持智能交通運輸系統(tǒng)的現(xiàn)時性，基礎地理信息更新速度越來越快，這就要求智能交通運輸系統(tǒng)建設中綜合應用GPS和GIS技術。

結語

GIS 技術在公路交通信息化建設中發(fā)揮著不可取代的作用，結合當前應用實踐不難看出，公路交通GIS應用主要體現(xiàn)在工程規(guī)劃設計、公路養(yǎng)護管理及智能交通運輸系統(tǒng)構建等方面。當前，國家業(yè)已將地理信息系統(tǒng)建設納入信息化基礎設施建設進程中，公路交通行業(yè)必須狠抓機遇、統(tǒng)一規(guī)劃，充分應用GIS 等當代測繪領域高新技術，不斷推進公路交通信息化建設，進而提升交通建設規(guī)劃、方案可研、養(yǎng)護管理等的信息化水平。