城市地理信息系统原理与应用

城市地理信息系统原理与应用 摘要: 地理信息技术的日臻成熟为在交通领域内的广泛应用创造了一定基 础。文章介绍了地理信息系统( GIS) 在交通和网络领域中的应用现状, 并预见了 GIS 及其在交通和网络领域的发展趋势。网络GIS是计算机网络技术与GIS整合 的产物，其充分利用计算机及网络资源，提高了软硬件资源的利用效率，增强了 空间信息资源的共享及协同处理业务能力，简化了GIS操作，使GIS技术可以为更 多的应用领域提供更优质的空间信息服务。 关键词: 地理信息系统( GIS) ; 交通GIS；网络GIS 地理信息系统( GIS, Geographic Information System) 是指在计算机软 硬件支持下, 运用系统工程和信息科学方法, 对地表空间数据进行采集、存储、 显示、查询、操作、分析和建模, 以提供对资源、环境和区域等方面规划、管 理、决策和研究的人机系统。结合道路交通工作的实际, 运用GIS 和现代计 算机技术,建立交通地理信息系统( Transportation Geographic Information System,简称T- GIS) , 对促进道路交通的规划、管理与建设, 具有极其重要的 现实意义。它集计算机软硬件、地理空间数据和最终用户等几个部分于一体， 借助其独有的空间分析功能，准确、真实、图文并茂地输出用户感兴趣的信息。 GIS属于多种学科和技术交叉的边缘学科，它的发展得益于各学科和技术的发展 与渗透。多媒体技术、虚拟现实技术、数据库技术、图形图像处理技术、网络 与通信技术、网络存储技术等日新月异的进步带动了GIS的进一步快速发展。 1.在交通中的发展 近年来，随着地理信息系统的飞速发展，越来越多的应用领域同技 术建立了紧密的联系。由于交通信息系统具有精度要求高、规则复杂、动态化、 离散化等特点，原有的信息技术已经不能完全满足交通应用的需求，而借助于 的强大功能，可以实现交通信息化的时代要求。交通领域中的应 用也越来越受到研究者和开发者的重视。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 技术在交通领域的延伸，是与多种交通信息分析和处理技术的集 成。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。世纪 年代，美国人口统计局建立了以及后来的数据模型， 当时他们就采用了基于点和线的一维线性网络来表达道路系统。在那些与点线 相连的属性表中，记录了点线的各种属性信息。一直以来，这种模式都是道路 交通系统表达模型的一个主流。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，将面临更多的 挑战。 1.1在道路设计中的应用 首先选取设计地区的数字化地图, 交互性选取控制点, 使其连接、确定路 线的走向, 输入一些平曲线要素, 即定了一条路线方案。加拿大Crippen Consultants the Reid Collins and Associates公司采用GIS 完成了道路通道 的选择与初步设计工作。该公路位于温哥华岛, 长127km, 4 车道, 跨过37 条 主要河流, 与10条公路相连, 经过28 个建筑物。GIS 在该项目中占有主要地位, 主要解决信息管理、分析及提供决策依据。GIS 很好地解决了项目设计的环境 分析、公路选址等问题, 包括: 渔业、野生动物、森林、水、土壤、植被和土 地利用等。 1.2在交通规划中的应用 对于交通规划而言, 经常要涉及到人口、国民经济数据, 各类城市规划的 用地与规模, 道路长度等级与通行能力, 交通量,交通分区等众多内容, 用地理 信息系统来管理, 可以在兼容接口的条件下接收上述大部分现有数据, 大幅度 减少到各部门数据调查和数据输入的时间和工作, 从而缩短规划项目的设计周 期, 提高工作效率。由中- 加政府合作于1997 年5 月完成的我国“ 广东省综 合交通规划管理系统”, 就是采用了美国的Clipper 公司研制的GIS 软件平台 TransCAD, 将交通规划模型与GIS 相结合, 对广东省的综合交通网络进行了规 划, 效果良好。 1.3在交通管理中的应用 大量的数据对于一个成熟的信息系统来讲是不可缺少的基石。但是一个数 据源真正的价值不在于海量的原始数据而在于在此基础上的实用分析。GIS 系 统的决胜之处就在于它的智能性, 能将数据合理地分化、分析, 并能用一些易 于观看、简练的表达方式, 如一些统计图表、分区图、专题图等。这些对于管 理者来说相当方便, 能依据不同的用户要求合理得出不同的数据及表达形式。 广东省于1997 年3 月完成了“广东省综合交通管理信息系统”。该系统基于 GIS 和数据库技术, 将日常与交通相关的事务融为一体进行处理。它分为社会 经济、基础设施、运网流量、规划项目、系统维护及系统功能等模块。 2.Web GIS网络GIS 计算机网络技术的最新发展使得在网络上实现GIS 应用日益引起人们的关 注, 建立万维网GIS(WWW GIS 或Web GIS)是近年来GIS 研究领域的一个前沿课 题。Intranet GIS 是指在Intranet 的信息发布、数据共享、交流协作基础之 上实现GIS 的在线查询和业务处理等功能。Web 分布式交互操作是工作重点。 由于速率、安全性及面向业务处理等关键要素, Intranet GIS正在Intranet 上 获得广泛应用, 利用Java、CGI、Plug/ins 等开发技术, 使企业用户直接通过 Browser 对GIS 数据进行访问, 实现编辑修改、检索查询、信息分析、制图输 出等GIS 基本功能。网络IS 是当前GIS 的一个重要发展方向。目前,WWW GIS 的建设面临4 个方面的挑战: 网上数据发布、网上数据互操作、网上数据采掘 和网上数据管理及安全性。 2.1WebGIS的应用 webGIS使GIS由专业人员使用的系统转变为公众信息系统，用户不一定要有 专业的知识，通过通用浏览器即可执行数据分析、地图浏览、信息查询等操作， 使GIS数据更广泛地为大众服务，实现了GIS产业的社会化。其应用领域主要包 括： 1)传统GIS应用领域。webGIS改善了传统GIS在数据共享、数据更新等方面 的不足，进一步拓展了传统GIS的应用范围，增强了GIS的适用性。 2)辅助决策应用领域。webGIS可以用来构建跨地区跨部门的地理信息服务 网络，将政府制定城市规划政策和方案所依据的各类相关信息数据联系起来， 建立起一个完善的系统，改变了过去数据分布在不同部门，分散存储无法相互 利用的局面，消灭了信息孤岛现象，从而为政府部门提供综合信息分析和综合 管理支持，辅助政府科学决策。 3)大众服务领域。WebGIS可为一般网络用户提供各种与空间信息有关的服 务，如提供网络电子地图，根据用户请求，运webGIS空间分析功能，为用户提 供定位、寻址、路径选择等多方面服务。 在我国，交通GIS和网络GIS将是GIS的主要发展领域。GIS在商业及民用领 域最广泛的应用就是汽车导航和网上地图服务。交通信息与地理空间信息息息 相关，因此，交通领域必然是GIS的重点应用领域之一。随着汽车拥有量和物流 业在中国的不断增加和发展，对交通信息和车辆导航的需求也逐渐增大。交通 GIS凭借其强大的交通信息服务和管理功能必将促进交通规划、建设、管理以及 智能交通的发展，同时可以带来巨大经济及社会效益。据统计，日本在使用智 能交通系统以前，仅1991年因交通事故（或与交通有关的意外）的死伤人数就 达100万人，因交通拥堵而损失了53亿小时，造成约12万亿日元的直接经济损失。 采用智能导航系统后，交通堵塞和交通事故大为减少。现在日本ITS的目标是到 2015年将道路交通事故减少为现有的50%。使用智能导航系统亦能有效地提高交 通运输能力和效率，节省时间，减少环境污染。 网络GIS（WebGIS）是将Internet与 GIS结合在一起开发，使得 GIS软件或 信息可以在高速的网络环境中实现漫游和共享，这将大大开拓GIS 的应用领域。 利用网络来发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，形 成一个网络化的地理空间集成平台，将是GIS 系统发展的必然趋势。WebGIS的 应用可以很好地支持服务业的发展，例如通过网络我们可以方便地查找银行、 酒店或商场的地址。这方面已有较多成功的应用，如Google地图和香港的中原 地图等。随着中国经济的发展，第三产业将不断扩展，WebGIS的发展和应用可 以更好地为人民生活和经济发展服务。 参考文献： 1 焦 莉, 赵 杰. 论GIS 在交通领域中的应用 J . 东北测绘, 2002( 2) : 32- 34. 2 王 义, 广 红, 贾永刚. GIS 和SDSS 在高速公路选线中的应用 J . 海岸工程, 2001( 1) : 31- 3