基于GIS的城市交通规划信息平台总体设计

第19卷　第1期石家庄铁道学院学报Vol.19　No.1 2006年3月JOURNAL OF SH I J I A ZHUANG RA I L WAY I N STITUTE Mar.2006

基于G I S的城市交通规划信息平台总体设计

赵　义,　牛学勤,　康拥政

(石家庄铁道学院交通工程分院,河北石家庄　050043)

摘要:针对城市交通规划工作中涉及到大量的数据信息,分析现有信息管理方法的不足,论

述了城市交通规划信息平台应具备的基本功能,提出了利用GI S技术和数据库技术建立城市交

通规划信息平台的基本方法,并进行了系统的总体结构、功能模块、扩展设计。

关键词:交通规划;GI S;城市交通规划基础信息平台;空间数据库

中图分类号:TP311　文献标识码:A　文章编号:10063226(2006)01008904

1　引言

科学的城市交通规划对降低车辆流量,舒缓交通负载与堵塞,改善车流效率发挥着至关重要的作用。随着社会经济的发展,城市规模不断扩大,城市交通系统日趋复杂,由此所产生的交通问题也日益尖锐。这个问题的解决对交通规划的合理性等提出了更高的要求,同时也对规划手段提出了新的课题。

在传统规划技术条件下,我国城市管理常规交通数据主要通过在纸质地图上标识的方式来进行,数据管理方式落后。由于目前城市交通规划的管理部门对各种数据缺乏统一的参照,数据管理比较混乱,数据汇总需要大量的时间。同时,交通网络的不断变化性,使得与交通规划相关的大量交通信息得不到及时的更新,历史数据很难及时完整地保存下来。虽然一些交通规划部门研制开发了部分交通规划数据库,但这类数据库基本上属于字符型的统计数据库,在图形表现和空间分析等功能方面还存在一定的不足,制约了交通规划工作效率的提高。此外,在有关部门交通规划讨论中,对交通规划方案的数量指标计算要耗费大量的时间,致使工作效率和决策正确性低下,规划方案论证时间长。在这种情况下,引入具有强大的空间数据管理、空间分析与决策功能的GI S技术,建立基于GI S城市交通规划信息平台是交通规划技术发展的必然趋势。

GI S技术与交通的结合是交通发展与GI S发展的自然结合。GI S技术作为辅助城市交通规划的有效技术手段,在交通规划中占有举足轻重的地位。城市交通规划信息平台(U rban Traffic Planning I nf or mati on syste m design based on GI S)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。它是GI S技术在交通领域的延伸,是GI S与多种交通信息分析和处理技术的集成,是交通信息发展与GI S发展的自然结合。城市交通规划信息平台以城市交通为依托,以城市交通查询、规划和决策为目的,以计算机网络为载体,GI S软件为平台,主要内容是以数字地图及其它数据源为基础空间数据、以空间信息和属性信息为资源,建立城市空间信息库,利用GI S的数据管理、查询、统计、空间分析和数学分析模型等为城市交通规划提供技术支持,为其它城市信息系统提供统一的地理空间数据框架。根据石家庄市交通规划信息平台开发经验并通过理论分析提出了城市交通规划信息平台的目标定位与总体设计方案,并探讨了城市交通规划信息平台数据组织方法、应具备的基本功能等问题。

2　信息平台技术需求分析及系统目标

2.1　需求分析

现有交通信息管理模式主要存在以下问题:

收稿日期:20050425

作者简介:赵义　男　1979年出生　硕士研究生

90　石　家　庄　铁　道　学　院　学　报

第19卷

(1)城市交通信息需要人工收集,准确性和实时性差。(2)空间数据的管理、更新不便(一般采用纸质地图或CAD 方式),不能满足信息量膨胀的现代化管理的需要。

(3)信息的保存、整理耗费大量的人力、物力和财力。

(4)对各种数据进行综合分析的能力差,并且分析耗时较长。

2.2　系统目标

采用当前先进的GI S 技术,建立交通规划信息的地理数据库,将城市交通规划所涉及的人口、经济、路网、土地利用等多个地理变量和大量资料归并到统一的系统中,实现对各类交通信息的动态管理;使系统具备对空间数据进行综合分析和处理的功能,实现对城市交通规划数据中路网、土地利用和岗位分布等空间数据的统计分析;引入交通分析、预测和评价模型,使系统具备对所产生的基础性数据进行进一步分析的功能,实现城市人口分布预测,流动人口分布预测,就业岗位分布预测,交通阻抗计算以及交通生成预测等;此外要能够实现历史数据的保存和添加。

3　系统体系结构及其实现

3.1　城市交通规划信息平台的总体结构

城市交通规划信息平台主要目的是建立城市空间数据基础平台,以便为城市交通规划、交通管理以及其他相关部门、企事业单位等提供图形和空间数据基础框架的服务.具体来说,一个城市交通规划信息平台应该由下面几部分构成:

(1)基础数据仓库。主要包括是城市大比例尺地形图的数字化数据,辅之以其它基础性的社会经济信息。

(2)专题信息数据库。专题信息数据主要由城市交通规划信息数据组成。它是通过将城市交通分区信息、城市用地信息、城市路网信息和城市公交信息等相关空间数据以点、线、面等图元形式存放于Map I nfo 的专题图层中,利用MapX 的数据绑定来实现属性数据与空间数据的对应。

(3)数据服务体系。通过建立相应的管理服务机制,利用W ebGI S 技术或其它手段为其它部门及社会公众提供基础地理信息。

(4)数据更新体系。通过综合利用GPS 、RS 、GI S (3S )技术和其它常规测量手段对各种数据进行适时更新,同时建立历史信息数据库。

系统总体框架如图1所示,将城市交通规划中的属性数据存放在数据库中,将空间数据用电子地图的形式存放,通过关键字段在二者间建立联系,在此基础上实现数据处理、维护、查询、分析功能。

图1　基于G I S 的城市交通规划信息平台总体框架3.2　系统开发环境

城市交通规划基础信息平台主要由系统操作平

台、GI S 平台、数据库系统和应用软件四部分构成,在

进行系统设计时必须考虑上述四个方面的内容。在

软件体系构成上一般采用目前比较流行的且先进的

三层结构,即将整个系统分为数据层、逻辑层和应用

层。

(1)数据库系统。城市交通规划信息平台中的数

据主要分为两类,即空间(图形)数据和属性数据。考

虑到城市交通规划信息平台的服务功能和其发展的

前瞻性,在设计此信息系统时采用S QL Server 数据库

统一管理空间数据和属性数据。

(2)GI S 平台。目前流行的GI S 平台有美国的A rc /inf o,Map I nf o,Aut odeskGI S 等;国内有中国(武汉)地质大学的MapGI S 等,这些GI S 平台均有强大的地理数据的编辑、管理、分析等功能,并有较强的应用系

　第1期赵义等:基于GI S的城市交通规划信息平台总体设计91

统开发能力,支持流行的高级语言编程(VB,VC等),支持DBF格式数据库,这些均为应用系统的开发提供了方便。总体上说,各种GI S平台间的差别是存在的,但根据大量GI S工程案例可以看出,GI S平台选用并不是城市基础地理信息系统设计与开发建设成败的决定因素。在选用GI S平台时,从性能价格比、技术上的适用性及实用性和GI S平台的整体技术体系与架构这三个方面因素来进行考虑。与其它GI S平台相比,Map I nf o内至关系型数据库,实现了电子地图与数据库的自动连接和双向查询;同时在Map I nf o的电子地图中没有拓扑关系的定义,而是提供新的地理运算符和面向对象的图形结构,使传统GI S中的地图分析和图形处理功能得以实现;此外由于本系统采用的基础地理数据是全省1∶21000现有的数字图,其文件格式是CAD格式,而Map I nf o可以将CAD格式直接转换为系统采用的T AB格式。本系统采用Map I nfo作为GI S开发平台。

(3)操作系统。根据城市交通规划信息平台的规模和服务范围,操作系统一般采用微软公司的W in2 dows系列,包括W indows2000Pr ofessi onal(2000Server、XP等)。

(4)应用软件开发。应用软件部分主要是根据用户需要,在GI S平台或GI S控件基础上进行的二次开发,开发工具拟用V isual Basic与Map I nfo的MapX。应用软件部分是直接面向用户的,其功能主要是对图形的查询、维护、统计分析、可视化显示、输入输出以及交通规划专题模块等。通过应用软件把数据库系统与GI S以及OA等有机的集成起来。

3.3　系统主要功能模块设计

(1)数据输入。主要包括数据库录入和图形库录入。其中数据库数据录入包括居民出行OD调查统计数据录入、车辆出行OD调查统计数据录入、公交线路调查统计数据及其它社会经济调查数据的录入。图形录入主要为交通图的录入、小区划分图的录入和公交线路图的录入。

(2)数据更新和维护。主要包括数据文件的编辑、数据库的备份,数据安全性维护,数据更新升级,数据添加等内容。

(3)数据查询。主要包括对图形对象和数据库记录的查询,表现为空间查询、属性查询以及满足查询结果的查询图形对象直接在地图上突出显示等。

(4)数据分析。包括图形对象地理分析、统计图分析、专题图分析、和网络分析。

(5)数据输出和转换。包括地图图形输出、统计图输出、专题图输出和数据库数据输出。

(6)预测技术。包括城市人口分布预测,流动人口分布预测,就业岗位分布预测,交通阻抗计算以及交通生成预测。

(7)信息服务。主要通过局域网或I nternet网为其它政府部门和社会公众提供基础地理信息服务。

3.4　数据库总体结构设计

数据库是城市交通规划信息平台重要的核心部分,城市交通规划信息平台的数据库依其信息内容可分为两大类:基础信息数据库和专题信息数据库。基础信息数据库是空间型数据库,它的主要内容是城市大比例尺地形图的数字化数据,辅之以其它基础性的社会经济信息。专题信息数据库可以是空间型数据库,也可以是空间定位型关系数据库,主要是用专题信息数据(图形和统计数据)建成的数据库。依据不同的子系统又可分为不同的数据子库。恰当的数据组织、合理的数据库结构设计可以提高系统的运行效率,方便系统的使用。

系统空间数据库主要分为以下几个层面的空间要素:

(1)基本资料数据层。包括土地利用统计数据,社会经济状况数据,自然情况数据。

(2)交通需求(OD调查)数据层。包括居民出行的起迄点调查数据,城市流动人口出行调查数据,货流调查数据,机动车起迄点调查数据,交通枢纽的客货流起迄点调查数据,自行车起迄点调查数据等。

(3)交通设施数据层。包括公路数据如道路长度、道路网、路段、交叉口、停车场等,城市公共交通数据如公交网、线路、站场等,城市对外交通枢纽数据。

(4)交通现状调查数据层。包括交通量,各线路公交车的载客量以及机动车车速等数据。

此外,城市路网结构图与交通图图形的录入是将相应的图层矢量化并由Map I nf o转入为相应的图形

　石　家　庄　铁　道　学　院　学　报第19卷92

格式文件,同时,图形在转入时即建立相应的图形数据库。

3.5　城市交通规划信息平台的安全性设计

为了数据安全,防止意外原因造成数据丢失,需要对现有数据备份,因此系统应能提供自动备份的功能。当数据库由于某种原因(如断电、系统崩溃)突然出现错误时,数据库系统应能纠正数据错误,恢复数据库的正常运转。

4　结束语

城市交通规划信息平台的建立是一项涉及面广、耗资大和持续时间长的系统工程。如何有效地开发该系统,其关键技术在于数据库的组织与管理、应用界面的设计以及应用程序的开发与维护三方面。同时在系统设计与开发过程中,需要有功能强大、稳定可靠的软件系统来支持。基于GI S的城市交通规划信息平台和传统的信息管理方式相比具有巨大的优势,是交通规划现代化和信息化的基础。从长远来看,GI S在城市交通规划领域,将以空间地理数据和交通设施属性数据、交通参数等数据为支撑,以GI S软件、交通模型软件为平台,实现道路工程设计、道路表面及断面二维或三维显示、交通事故分析、宏观交通模型分析、局部微观模型分析以及局部交通流仿真模拟等功能,并以此为基础,结合三维城市景观,实现城市交通状况模拟以及发展预测,为道路设计、交通规划提供决策支持。针对石家庄市交通规划信息平台及相关技术课题研究的开发实践,对城市交通规划地理信息系统的总体框架进行了研究,提出了利用新一代GI S技术和数据库技术建立城市交通规划信息平台的基本方法,以期对城市交通规划信息平台的建设与应用有所帮助。

参　考　文　献

[1]陈燕申.城市交通规划与城市地理信息系统应用[J].城市规划汇刊,1994(6):33～39

[2]王炜,徐吉谦,杨涛,等.城市交通规划理论及其应用[M].南京:东南大学出版社,1998.7～90

[3]龚健雅.地理信息基础[M].北京:科学出版社,2003.33～280

[4]罗云启,曾琨,罗毅.数字化地理信息系统建设与M ap I nf o高级应用[M].北京:清华大学出版社,2003.341～418

[5]谢远长,李旭宏,范颖玲.城市交通规划地理信息系统设计[J].交通科技,2003,(1):7～10

[6]吕北岳,吴江.GI S技术在我国交通规划中的应用研究[J].测绘科学,2003,28(2):45～47

[7]李跃军,桂岚.湖南省交通地理信息系统的设计与开发研究[J].中南公路工程,2002,27(1):82～85

The General Desi gn of Urban Traffi c Pl ann i n g

I nfor mati on Syste m Based on GI S

Zhao Y i,　N i u Xueq i n,　Kang Y ongzheng

(School of Communicati ons Engineering of Shijiazhuang Rail w ay I nstitute,Shijiazhuang050043,China) Abstract:U rban traffic p lanning involves a l ot of data and infor mati on.This paper first analyses the short2 com ing of currently used infor mati on manage ment method,then describes the basic functi on of an U rban Traffic Planning I nfor mati on Syste m and finally outlines the methods t o devel op and i m p le ment the syste m based on the technol ogy of GI S and database,putting f or ward the general structure,functi on model and expansi on design of the syste m.

Key words:traffic p lanning;GI S;U rban Traffic Planning I nf or mati on Syste m based on GI S;s patial databas2 es

(责任编辑　刘宪福)