（交通运输规划与管理专业论文）基于GIS的停车规划系统开发.pdf

摘要 摘要 停车设施规划过程存在着多种影响因素，数学模型较为复杂，与之相关的交通数据具有 空间地理的特性，结果与成果表示星多样化。因此，具有强大的空间数据存储管理，分析 和表示功能的地理信息系统( g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g l s ) 必将成为规划和管理停 车设施的有效手段之一本论文课题将依托国家自然科学基金资助项目“新形势下城市车辆 停放关键方法研究”( 编号：5 0 3 0 8 0 0 5 ) 开展研究工作。 全面概述g i s 的开发方式。选取可视化开发语言v b 为基础开发语言，结合g i s 二次开 发组件m a p o b j e c t s ( 简称m o ) 以及m a t l a b 计算工具进行停车规划系统的开发并以典型城市为 例建立数据库。论文对系统进行详细设计，实现基本文件以及基本图层操作的功能，并实现 通过图查属性以及属性查图两种方式对停车设施信息进行查询分析的功能，并具有对基础停 车设麓信息的维护功能 对停车设施需求量的各影响因素进行研究，采用静态交通发生率模型和交通量一停车需 求模型相结合的方法进行预测。总结归纳v b 与m a t l a b 的集成方法。考虑各种方法的特点 在静态交通发生率模型的算法实现中引入m a t r i x v b 。最后，将两种预测方法的预测结果可 视化显示于图层中并在静态交通发生率模型的基础上结合交通量一停车需求预测模型进行 预测结果的检验。 通过总结停车设施选址的影响因素，以优化距离因素为目标，建立强约束型停车场选址 规划模型并进行算法分析与实现。考虑路内停车带规划的特点，结合g i s 的数据表达优势， 进行选址模型计算并将最终结果渲染显示最后，总结停车设旌规划方案的评价指标并量化， 为选址方案评价提供依据。 最后，对本次研究的成果进行了总结，对将来的研究方向进行了展望。为更加深入的研 究工作提出了思路。 关键词：停车；需求预测；选址规划；停车规划评价指标；地理信息系统；m a p o h j e c t s a b s t r a c t a b s t r a c t 1 1 f a c t o r so f t h ep a r k i n gp l a n n i n g , t h es p a t i a lc h a r a c t e r i s t i c so f t h e p a r k i n gf a c i l i t i e sa n di t s t r a f f i cd a t e t h ee o m p l e x i t yo f t h em o d e l sa n dt h ed i v e r s i f i c a 舡o no f t h er e s u l te x p r e s s i o nm a k eg i s w h i c hh a sp o w e r f u lf u n c t i o mt os t o r a g e ，m a n a g e ，a n a l y z ea n dr e p r e s e ms p a t i a ld a t aa st h eu s e f u l m e a n st op l a n n i n ga n dm a n a g i n gt h ep a r k i n gf a c i l i t i e s t h er e s e a r c hw o r ko f t h i sp a p e rw i l lr e l a y o nt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef u n dp r o j e c t r e s e a r c ho nk e ym e a n 5a b o u tv e h i c l e sp a r k i n gi n c i t i e su n d e rn e ws i t u a t i o n ”( s e r i a ln u m b e r ：5 0 3 0 8 0 0 5 ) b ys u m m a r i z a t i o nt h ed e v e l o p m e n tm o d e so fg i s t h i sp a p e ra d o p t sv bc o m b i n i n gt om o w h i c hi st h ed e v e l o p e dt l sc o m g l sa n dm a t l a bt od e v e l o pt h ep a r k i n gp l a n n i n gs y s t e m ；i tu s c st h e s p e c i a lc i t yt os e tu pt h eb a s i ca n ds p e c i a ld a t a b a s e 1 1 l i sp a p e rm a k e sad e t a i l e d - d e s i g n a t i o n 幻t h e s y s t e m , b u i l tt h ef u n c t i o n sa b o u tt h eb a s i cf i l e sa n dm a pf i l e s ，t h ef u n c t i o n st oi n q u i r ea n da n a l y z e t h ep a r k i n gf a c i l i t i e sb ym a pt od a t aa n dd a t at om a pr e c a l l sa n dt h ef u n c t i o n st om a i n t a i nt h e p a r k i n gf a c i l i t yd a t a s t u d yt h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c et h ep a r k i n gd e m a n da n du s et h er a t i o so fs t a t i ct r a f f i cm o d e l a n dt r a f f i c - p a r k i n gd e m a n dm o d e l 幻f o r e c a s t s u m m a r i z i n gt h ei n t e g r a t em e t h o do fv ba n d m 砒1 a b m a t r i x v bi su s e di n t ot h er a t i o so fs t a t i ct r a f f i cm o d e l i nt h ee n d , t h er e s u l t so f t h i st w o m o d e l sv i s i o ni nt h el a y e ra n dc o m p a r i n gt h et w or e s u l t st oe n s u r et h el a s tr e s d l s u m m a r i z i n gt h ef a c t o r so f t h ep a r k i n gl o c a t i o n , t h em o r er e s t r a i n tm o d e li sb u i l ta i m i n go n t h ed i s t a n c ef a c t o ra n di sc a r r i e do u t c o n s i d e ：r e dt h et r a i t so ft h ec u r bp a r k i n ga n dc o m b i n e dt h e e x p r e s s i o na d v a n t a g e so f g i st h er e a l i z a t i o no f t h i sm o d e li sm o r er e a s o n a b l e a n dt h e nt h i sp a p e r s u m m a r i z e s t h e e v a l u a t i o n a t t r i b u t e s o f t h e p a r k i n g p l 戚n g a n d u s e s t h e m t oe v a l u a t e t h e l e s u i t i nt h ee n do ft h i sp a p e r , t h ec o n c l u s i o n s 哦s u m m a r i z e da n df u t u r er e s e a r c hi s s u e sa r e p r o s p e c t e d k e yw o r d 摹：p a r k i n g ；d e m a n dp r e d i c t ；p a r k i n gp l a n n i n g ；e v a l u a t i o na t t r i b u t e s ；g i s ； m a p o b j e c t s 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：量蛙日期：坚堕：! ：r 9 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学，中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文 被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：塾壁导师签名： l ! ：巡 日期：t 神 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 长期以来，我国城市的机动化程度较低，停车问题并未引起过多关注。随着我国加入世 界贸易组织及国家推动家用轿车工业发展政策的相继出台，全国机动车保有量以每年1 0 一1 5 的速度增长，城市私人小汽车每年的增长速度更是高达2 0 一3 0 ( 个别城市高达 5 0 ) i i j ，由此引发了严重的停车问题，制约了城市经济的发展、妨碍市民日常生活。因此， 迫切需要对城市停车设施规划方法进行深入系统的研究，促进城市的可持续发展、减少道路 交通拥挤、增强区位可达性以及提高城市交通的安全性。 停车设施规划过程存在着多种影响因素，数学模型较为复杂，与之相关的交通数据具有 空间地理的特性，结果与成果表示呈多样化。因此，具有强大的空间数据存储，管理、分析 和表示功能的地理信息系统( g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m , 简称g i s ) 必将成为规划和管理停 车设施的有效手段之一【2 j 。引进先进的g i s ，根据停车设施及其规划过程中的特点，充分发 挥g i s 空间可视化表达等方面的特点，建立一套较为系统，完善并适应我国国情的基于g i s 的城市停车设施规划系统软件，增加停车规划过程的科学性并提高效率o , 4 1 。 所谓g i s 是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分 析、处理大量地理数据的通用技术9 j 。g i sf l - 十世纪六十年代萌发以来，一直是地理科学 与地球系统科学中最富有生命力，发展速度最快的技术尽管g i s 起源于与交通相关的应 用，但交通地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m sf o rt r a n s p o r t a t i o n , g i s n 技术一直 发展缓慢州。近年来，随着i t s 理念的广泛接受，g l s - t 技术日益受到人们的重视。已成为 g i s 应用的一个热门发展方向。至今g i s - t 并无一明确定义，一般认为，g i s - t 是在传统 g i s 基础上，加入几何空间网络概念以及线的重置和动态分段等技术，并配以专门的交通建 模手段而组成的专门系统。筒而言之，g i s - t 就是将g i s 用于交通方面的一种综合技术【7 】 1 9 9 8 年安徽省公路管理局参加了“九五”国家重点科技项目“g i s 在公路设计中的应 用研究与开发”课题的专题研究例。1 9 9 9 年湖南交通科学研究所和同济大学合作完成开发了 辅助公交设计和管理的立交信息系统，完成了珠江三角洲经济区环形高速公路项目影响区的 路网系统交通量分析预测工作，为项目分期、分段实施决策提供了科学依据 9 1 。因此，引进 先进的g i s 建立一套较为系统完善并适应我国国情的基于g f s 的停车设施规划系统软件 具有十分重大的意义i l 。本论文将依托国家自然科学基金资助项目“新形势下城市车辆停 放关键方法研究”( 编号：5 0 3 0 8 0 0 5 ) 开展研究工作 1 2 国内外研究和应用概况 在交通领域，由于发达国家机动车的强劲发展，使得他们率先面对停车问题的挑战。美 国早于1 9 5 6 年就针对停车特性与城市规模的关系进行了研究，根据近7 0 个城市的调查结果 总结出城市停车指南( p a r k i n g g u i d e f o r c i t y ) ：1 9 5 7 年r o b e r t h b u r r a g e 和e d w a r d g m o g r e n 编著了停车( p a r k i n g ) 一书，从停车泊位的所有权角度把静态交通设施分为：私立停车场 和市政停车场，并分别针对不同类型的静态交通设旅提出投资、规划和管理政策；5 0 年代 末6 0 年代初进行了中心商务区( c b d 。c e n t r a lb u s i n e s sd i s t r i c t ) 停车的研究，并于1 9 6 5 年出 版了城市中心区停车( p a r k i n gi nt h ec i t yc e n t e r ) ：1 9 7 1 年，美国出版了停车指导原则 总结了1 1 1 个城市的静态交通调查成果，公布了各类停车特性指标值。包括停车供应、设藏 使用、出行目的、停车集聚、持续时间、步行距离和周转率等：在此基础上，美国公路研究 院( h i g h w a yr e s e a r c hb o a r d ) 完成了研究报告停车原理( p a r k i n gp r i n c i p l e s ) ，认为 政府必须参与静态交通管理，尤其在交通换乘站点、路内停车、城市c b d 和郊区副中心区 等需要专门的管理政策。该研究认为城市静态交通是城市交通管理中不可忽视的组成部分， 东南大学硕士学位论文 对城市的公共交通影响重大”。美国交通工程协会( i t e ) 定期更新停车生成率报告，并 给出了每类用地停车需求范围、回归公式和曲线图；欧洲国家常进行配建标准的修订i l “。 六七十年代，各国还普遍安装了电子停车泊位系统，对路内停车进行控制，在停车选址方面 也建立了不少模型p j 。美国的j o s e p hc o p p e n l a n d e r 提出了单目标选址模型，以停车便利性 为唯一目标；1 9 8 9 年英国约克郡采用交通管理模型s a t u r n 和停车选址模型对交通和停车 政策进行了综合研究，研究表明驾车者对停车政策的反应可以用一系列基于停车地点的选择 来表示。 国外停车研究在广度和深度上都领先于目前国内的研究水平，但是由于国情( 城市用地、 人口密度、经济发展水平、机动化水平和交通特性等) 的不同，国外停车规划研究的着眼点 和成果往往不能成功在国内进行应用【i ”。因此，我国也逐渐开展了大量的针对本国国情的 停车研究。 随着城市经济的高速发展，我国城市的机动化水平和城市化水平正处在迅速增长阶段。 随之而来的“停车难，乱停车”的现象已成为城市亟待解决的社会问题，系统地研究停车规 划问题已是一项不容回避的工作。1 9 8 8 年公安部、建设部曾联合颁发了停车场建设和管 理暂行规定和停车场规划设计规则。以两部的“暂行规定”为基础，各地纷纷研究制 定适合地方自身需要的停车设施规划建设管理规定和建筑物停车设施配建标准。许多城市还 编制了自己的停车场规划并根据规划建设了一些停车场。但所有这些努力，并未从根本上扭 转各城市路外停车设施供给的紧张状况f l ”。1 9 9 6 年1 0 月底，国家下达了名为大城市停车 场系统规划技术研究的“九五”科技攻关课题。其中，中国城市规划设计研究院的全国 部分大城市停车场发展规划、政策及管理阐述了我国各城市现行停车政策及规定。分析了 城市机动车停车现状。停车需求分析方法研究介绍了国内外城市停车需求分析现状及该 项研究的技术思路。南京交通规划研究所的城市中心区停车设施供应与路网容量平衡关系 研究) 分析了中心区用地以及动、静态交通特性和城市中心区路网容量的关系，分析了中心 区停车泊位需求。停车设施规划建设管理规定研究分析了静态交通问题现状及面临的挑 战、国内外先进经验、指导思想和原则，提出了停车设施规划建设管理规定应包含的内容、 停车设施规划建设和管理规定建议等。清华大学土木系交通研究所对城市停车场与路上车流 相互影响进行了分析【1 4 】；在停车需求预测上，同济大学的晏克非i l 提出了基于土地利用的 静态交通发生率模型和基于车辆出行的线性相关模型；在社会停车场的规划方面，东南大学 的陈竣【l 目建立了约束型和无约束型路外停车设施选址布局模型，并设计了相应的计算方法； 阮燕健i l q 以上海为例，进行了建筑物配建停车指标的研究“q 。香港每隔几年进行一次停车 调查并提出阶段性的停车措施的研究。通过对停车供需关系的研究，提出缓解停车问题的措 施，如改善泊位设置规划标准、挖掘现有设施前拉、增建部分设施等州。 g i s 方面，其与地图学一样有其悠久的存在历史，因为每一地图或地图册都是一种空间 数据的信息载体。由于它集成了数据库技术和计算机图形处理技术，在功能上更加强大，适 应信息化、智能化的要求，因而随各种技术手段的发展而日新月异，广泛地被应用于资源调 查、环境评估、区域发展规划，公共设施管理、交通安全等领域。而交通工程本身综合性和 地理空间性的特点，使其十分适于o i s 的应用 s j 。 随着人们对停车问题的关注以及计算机技术的发展，国外开始了对停车信息系统的开发 与设计的探索与研究。1 9 9 0 年澳大利亚佩思市c b d 区开发并运用c e n t r a lc i t ym o v e m e n t m o d e l 软件包辅助进行中心区的静态交通调查研究；1 9 9 4 年，r g t h o m p s o n 和e c c o l l i n s 建立了辅助交通规划和管理人员管理公共停车场的市区停车管理系统( d o w n t o w np a r k i n g m a n a g e m e n ts y s t e m ) 。该系统分为停车调查分析软件包和地理数据库两部分。该停车管理系 统既能用于商业区的停车泊位规划，也能用于评价停车泊位发展建议，既为停车管理人员、 交通分析人员，也为静态交通政策制订者提供有关信息”q 。随后g i s 技术迅猛发展，地理 信息系统技术逐渐在交通领域被大范围的推广和应用，并提出了g i s t 。1 9 9 5 年。美国联邦 公路局g i s 队完成了国家公路系统资料库。这个基础资料库标明了国家公路规划网建设系 统的4 5 0 多幅地图。所建设的国家公路系统，包含了每个州的边界与城市区域的边界、航道 合各种设施【1 7 】。此后，美国、英国、瑞典等国家将g i s 的适用引入施工图设计阶段，并一 直处于领先地位，先后开发和推出了软件，如i n r o a d s 和m o s s ，c a r d i 。1 9 9 7 年，美 国又完成了t e n n e s s e ed o ts t r e a m l i n e sr o a d w a ym a n a g e m e n t 的g i s ，它实现了数据共享， 使得用户可以通过因特网访问t r i m s 系统，通过它了解该网络的道路基础信息( 横断面形 2 第一章绪论 式、路宽、绿化、附属设施等) ，并且可以通过网络的不同层次访问信息，并运用g i s 的专 题图形成功能在几分钟内形成了各种所需的地图和图表，打破了传统的从数据到纸质地图制 作的复杂漫长的处理过程并且使专业人员可以随时掌握路面的保养情况、设计车速情况、几 何线形情况等，并作为交通规划、交通安全、交通工程和设旌维护的基础和依据【l ”。随着 停车问题的日益严峻，停车设施数量的剧增，g i s 也逐步被应用于停车领域，如：结合最短 路径算法的出行前和出行中的停车信息系统已在被逐步使用。 8 0 年代，我国对g i s 进行了初步的研究，9 0 年代后斯才逐步将g i s 深入各行各业【”。 广州g i s 停车系统应该是第一个将g i s 应用与停车领域的研究。该系统实现了停车信息的 查询( 专题图、数据表方式) ，包括地图上的定点停车场查询、组合式停车场查询、阶段性 规划文件查询功能等。2 0 0 2 年，哈尔滨工业大学的裴玉龙和陶泽明尝试在m a p l n f o 基础上 利用m a p b a s i c 语言进行基于g i s 的城市停车规划系统u p p g i s 的开发，建立了停车规划模 型，实现了可视化、空间查询和专题图等功能【9 j ，但由于采用了在m a p l n f o 基础上二次开发 的形式，使其构建的停车规划系统有很大的局限性。 1 3 研究内容 停车规划本身综合性和地理空间性的特点，十分适合应用g i $ 。然而，国内外将g i s 应 用于停车规划过程中的实例还很少。因此，本文将在停车规划系统中引入g i s 技术，从以 下几个方面进行研究探索： 根据停车规划自身的特点，结合系统开发简捷性、开发周期、开发成本等方面的要求， 分析比较g i s 开发方式的特点，选取适当的开发方式、平台和开发语言。 停车规划过程申，不仅需要停车设施的专题信息，更需要与之相关的交通等方面基本 信息。在基于g i s 的停车规划系统构建之前，首先要对这些基本信息以及专题信息进行数 据分析、组织以及数据库的设计。 总结一般系统的基本功能并结合停车规划的特点要求，对停车规划系统进行系统功能 的详细设计。结合g i s 开发工具，探讨如何实现方便、快捷的实现基本的停车信息维护以 及信息查询等功能。 在总结影响停车需求的因素，分析国内外的停车需求预测模型的基础上，结合各预测 模型的特点，对预测模型进行算法实现并对预测结果进行结果检验；在预测模型的算法实现 中，考虑不同预测模型求解的复杂性，选取适当的计算工具进行模型的求解，并寻求行之有 效的与开发语言集成的方法；对基础数据输入进行人性化的交互操作设计；发挥g i s 数据 分析与表达的优势将最终预测结果记录在相应的属性数据表中；建立属性数据与相应的空间 数据之间的连接，将结果直观显示于图层中。 通过分析停车设施选址布局的影响因素，考虑其中的主要影响因素，建立停车设施选 址布局模型并进行算法实现。发挥g 1 s 属性数据库和空间数据库整合连接的优势，实现可 视化、人性化的交互数据输入功能：探索结果可视化显示的方法，将停车设施选址布局的选 址结果直观的显示于图层中，并实现选址结果的便捷查看。 总结停车设施评价指标，构建停车设施选址方案的评价体系并对其进行相应的算法实 现。 其中，基于g i s 的停车规划系统的实现过程如下图1 1 所示。 东南大学硕士学位论文 i 基于g 瞎的停车规划系统教据库设计i螽 数 ，萋 i 利用m a p i n r 0 6 。制作和转换电子地图i 蕃 系统功能设计 0 ijj ，之 i 停车场信息聋询维护l 停车设施需求预测 l 勰ii 一章i 羹 及预测结杲评价 l i l 系统模块集成 圈z - ! 基于g z $ 的停车规划系统实现过程圈 4 第二章系统的总体概述 第二章系统的总体概述 系统分析是使设计达到合理、优化的重要步骤，这个阶段工作深入与否，直接影响到将 来新系统的设计质量：系统总体设计的目的是回答“系统应如何实现”的问题：系统对事务 的处理是否满足应用的要求即系统具有哪些功能以及这些功能处理事务的能力很大程度上 决定了一个应用型地理信息系统有无生命力；地理信息系统( g i s ) ，尤其是应用型g i s ，是 g i s 软件、硬件、人和数据的高度综合体，数据是人和软件操作的对象，一个数据库组织的 有效程度将对整个g i s 系统运作的成功与否起决定性的作用。因此，本章将对基于g i s 的 停车规划系统从系统分析、总体设计、功能设计以及数据库构建方面进行分析研究 2 0 l 。 2 1 系统分析 随着我国现代化建设的日新月异，都市规模不断扩大，道路基础设施不断改善，机动车 保有量逐年递增。城市停车设施规划成了城市交通规划的重要组成部分，合理进行城市停车 设施规划对促进城市的可持续发展、减少道路交通拥挤、增强区域的可达性以及对城市交通 的安全均有明显的作用。而随着交通设施数据量的增大，传统的手工进行停车设施的管理与 规划的方式已经不能适应当前的需求。采用新的技术和手段，使停车设施的管理与规划步入 定量化、科学化、自动化、现代化的轨道己成为当前十分紧迫的任务根据停车规划需要f 2 l 】， 停车规划系统必须涵盖以下几个部分： 信息的查询、管理以及停车设施的维护与查询 收集现有的基础数据以及专题数据为停车规划做基础数据准备。随着基础数据量的增 大，迫切需要引进先进的技术，对数据进行管理与维护 停车需求预测与预测结果的检验 考虑多种停车需求的影响因素，对停车设施进行需求预测，并对预测结果进行检验。 停车设施选址优化 对停车设施的布局、规模和建造类型进行选址计算。 选址规划方案综合评价 总结评价指标并进行量化，对选址方案进行综合评价。 基于g i $ 的停车规划系统克服了处理图形数据和属性数据时的数据分离，将各种信息 与地理位置很好地结合在一起，图文并茂，简便直观，分析功能更强大。将g i s 应用于停 车规划中的目的是可视化停车设施以及与之相关的交通设施信息，使停车规划不再仅是理论 性的，数据分析不再是抽象的，简单、方便、迅速的进行停车规划，真正意义上的提高停车 规划效率【“。 2 2 系统总体设计 在深入的需求分析和可行性研究之后，需要进行系统的总体设计。系统的总体方案设计 是系统建设中最重要的总控文件，在进行总体设计时，坚持系统工程的设计思想和方法，把 握方向，在重大闯题上给予定性考虑，着重确定原则，避免过早陷入细节问题而忽略总揽全 局脚】。 1 基于g i $ 停车规划系统的系统目标 停车规划系统选用全球最大的g i s 厂商e s r i ( 美国环境系统研究所) 推出的o i s 二次 开发组件m a p o b j e c 饵( 以下简称m o ) ，在建立基础道路交通信息库的基础上，紧密结合停车 规划的要求，实现停车信息的简单查询维护、停车规划的可视化操作以及结果的可视化表达， 为用户提供一个良好的停车规划工具。系统目标以分层实现的方式进行。分别为： 系统应较全面、完整地涵盖基础交通以及停车设施信息，具有快速，方便地对停车设 东南大学硕士学位论文 施进行查询、维护等功能。 系统开发若干模型，为停车规划提供基础理论支持。 系统应能对规划方案进行方案评价。为用户和决策者提供直接的决策支持方案。 2 基于g i s 停车规划系统设计的基本原则 实用性原则 系统应能满足停车规划的需要，真正实现停车规划的现代化。 可靠性原则 系统应有很强的容错能力和处理突发事件的能力。不至于因某个动作或某个突发事件而 导致数据丢失和系统瘫痪。 完备性原则 数据库中的各种数据应是全面的、完整的，能够满足系统各项功能的需要。 科学性原则 系统应以软件工程的思想和方法来建立，保证系统结构的科学性和合理性。 经济性和可操作性原则 在保证各项功能完满实现的基础上，应以最好的性能价格比配置系统的软、硬件；系统 应有良好的用户界面，用户易学易懂，操作简便、灵活 可扩展性和开放性原则 系统应具有良好的接1 2 和方便的二次开发工具，以便系统的不断地扩充、求精和完善； 系统在输入、输出方面应具有较强的兼容性，能进行各种不同数据格式的转换 2 0 , 2 4 2 5 捌。 3 基于g i s 停车规划系统的子系统设计 根据系统总体目标及设计原则，以及系统所要具各的项目技术内容，将整个系统分为5 大功能子系统，分别为圉层基本操作功能子系统、停车设施信息维护以及查询子系统、停车 设施需求预测以及结果检验子系统、停车设施选址规划方法子系统和停车设施选址规划方案 评价子系统。 4 系统的开发方式及其软硬件支持 g l s 开发方式选择 地理信息系统根据其内容可分为两大基本类型：一是应用型地理信息系统，以某一专业、 领域或工作为主要内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信息系统；二是工具型地理 信息系统，也就是g i s 工具软件包。如m a p i n f o 等，具有空间数据输入、存储、处理、分 析和输出等g i s 基本功能1 2 7 j 。 由于独立开发难度太大，单纯二次开发受g i s 工具提供的编程语言限制而差强人意， 因此结合o l s 工具软件与当今可视化开发语言集成的二次开发方式就成为o l s 应用开发的 主流。它的优点是既可以充分利用o l s 工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以 利用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应 用系统得开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效 果，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于维护尤其是利用o c x 技术利 用g i s 功能组件进行集成开发，更能表现出这些优势 2 s l 。 通过以上分析比较，本文采用g i s 组件开发模式进行停车规划系统的开发研究 开发语言以及g i s 开发软件选择 g i s 控件的代表作应首推m a p o b j e c t s 及m a p x ，其中m a p o b j e c t s 由全球最大的g i s 厂 商e s r i ( 美国环境系统研究所) 推出，它可以在普通的编程语言( 如v b 、v c 、d e l p h i 等) 上实现主要的地理信息系统的功能。基于o l s 的停车规划系统将以可视化开发语言v b 为基 础开发语言，结合地理信息组件m o 以及m a t l a b 计算工具进行系统开发。 5 用户界面设计 系统程序运行主界面如图2 - 1 所示。 6 第二章系统的总体概述 图2 1 系统程序运行主界面图 系统界面由以下几部分组成： 标题栏为“停车规划系统”。 菜单栏：其中的选项包含软件的大部分功能。 状态栏：显示状态信息。 工具栏：列出菜单项中比较常用的功能、m a d t i d 功能和比例尺功能等。 图例：显示图层的符号信息。 详细图片显示区域：针对停车设施自身以及周边道路环境等的详细可视化显示。 鹰眼窗口：显示全图缩略图，作为图形的导航器。 地图显示区域：显示所调入的图层，此区域可以对地图进行放大，缩小、查询等操 作。 菜单栏 分为文件操作、图层操作、查询、功能、停车需求预测、停车设施规划、评价及帮助等 8 大功能，如图2 _ 2 所示。 i 文件哩) 酣撩作哩) 查询s 嚏停车需求琐潮停车谢秘i 戈i 评债帮助l 图2 - 2 停车规划系统菜单栏 状态栏 状态栏中显示了鼠标在地图上的坐标，并对正在进行的操作进行提示。如图2 3 所示。 图2 - 3 停车规划系统状态栏 工具栏 工具栏实现了菜单中列出的功能中比较常用的项目，其效果和用菜单选项实现的效果相 同，如图2 - 4 所示。考虑到主界面的整体安排，把m a p t i p 功能( 可以查看打开图层的详细 属性信息) 和比例尺放到工具栏靠右位置。 圈2 - 4 停车规划系统工具栏 图例 如图2 5 是系统的图例显示了图层的信息。其中，最前面的复选框控制图层是否可见； 图层名下面是图层符号，其指示了图层类型( 点、线、面) 和图层的显示样式。 7 东南大学硕士学位论文 图2 5 停车规划系统图例 下面是图层符号及其含义。 燮二翌表示线状信息，线的颜色指示了图层的颜色。 篓。霪表示点状信息，点的颜色指示了图层的颜色 i 残表示多边形信息，矩形的颜色指示了图层的颜色。 详细图片显示区域 在界面的详细图片显示区域显示查询的停车设施详细图片信息，如图2 - 6 所示。 图2 - 6 详细图片显示区域图 鹰眼窗口 鹰眼窗口是位于主界面左下角的小窗口，显示了全图缩略图，作为图形的导航器，如图 2 - ? 所示。 图2 7 停车规划系统鹰眼图 地图主窗口 地图主窗口是界面中的地图显示区域，它显示所调入的图层，在此区域可以对地图进行 放大，缩小、查询等操作，如图2 - 8 所示。 8 第二章系统的总体概述 2 3 系统功能设计 圈2 - 8 停车规划系统地图主窗口 系统功能设计的主要任务是根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的各个 组成部分，并说明它们在整个系统中的作用与相互关系： 1 停车需求预测和预测结果检验与0 i s 传统的停车需求预测模型和g i s 在数据处理上各有特点，在停车需求预测中引入g i s ， 可以改变传统停车需求预测中的一些局限和弊端，主要反映在： g i s 属性数据库和空间数据库的整合连接可以方便地描述空间区域特征、交通量特 征、停车需求预测各阶段结果并对数据进行检验以及属性数据在图形上显示的功能； i g i s 强大的空间分析功能可以实现空间上的查询和决策分析( 比如需求密度等) 。 2 停车选址规划与g i s 在停车选址规划中应用g i s 使选址模型的算法实现更加科学合理化并可以改变传统的 表现局限，主要反映在： 引入g i s 可以在进行可视化的交互数据输入，直接读取所需的空间数据并进行运算 分析： 传统的停车选址中以单一的点要素的形式表达停车设施，引入g i s 可以实现对路内 停车带的更好的表达形式，完善停车选址规划模型的算法实现： 由于g i s 空间数据和属性数据的无缝连接，可以方便地将基础数据进行输入并将规 划结果在图层中方便的显示与查询。 3 停车设施选址规划方案评价与g i s 引入先进的g i s 技术实现将计算结果写入相应的属性数据表并对其进行分析评价为决 策者提供决策支持。 4 停车规划系统的子系统 结合基于g i s 停车规划系统的开发目的，分为五大子系统：图层基本操作功能子系统、 停车设施信息维护以及查询子系统、停车设施需求预测子系统、停车设施选址规划子系统以 及评价子系统，如图2 - 9 基于g i s 的停车规划系统结构图。 9 东南大学硕士学位论文 停节碰谢壕境 骥 皂飘高_ 毂 鞭制 |萋 琏蕾尘 幸摊 番骓 雏 | l | | 圈2 - 9 基于g i s 的停车规划系统结构图 图层基本操作子系统 实现图层的打开，图层顺序的调整，浏览缩放以及地图鹰眼等功能。 停车设施的查询与维护子系统 实现停车设施的添加和删除的停车信息的维护功能及通过图查属性和属性查图两种方 法对停车设施的基本属性进行查询等。 停车设施需求预测模型子系统 对停车需求的影响因素进行分析，总结分析停车设施需求预测的模型。结合g i s 所具 备的空间数据处理优势，优化停车需求预测的计算模型并予以计算机实现。 停车设施选址模型子系统 对强约束型停车场选址模型进行算法分析与实现，并在选址过程中分析路内停车的特 点，结合o l s 对路内停车表达方法的优势，使停车设旖选址模型更加合理并进行计算机实 现。 评价子系统 对停车设施的需求预测结果进行评价并分析规划方案的各项评价指标，建立停车场规划 方案的评价体系，为停车规划方案的评价提供可靠的依据。 2 4 数据库的建立 数据库简单地说就是数据的仓库口”，它是地理信息系统的核心组成部分，根据不同的 应用，数据库会有各种各样的组织形式。数据的组织则属于数据库设计的范畴。g i s 数据库 一般既要存储和管理属性数据和空间数据，又要存储和管理空间拓扑关系数据。而数据的组 织则属于数据库设计的范畴。在进行g i s 数据库详细设计时，不仅要考虑特定g i s 软件对 设计的要求，同时也应考虑特定信息种类的内容等的限制条件【2 0 】。 2 4 1 数据库管理模式 本系统采用m o 为开发组件，因此，开发之前首先要有a r c l n f o 格式的g i s 图层数据文 件这些文件可以从a r c l n f o 中产生，也可以从其它地理信息系统，如m a p l n f o 、g e o m e d i a 、 m a p g i s 等系统中转换而来。 m o 可以使用的数据文件的格式主要有s h a p e f i l e 、c o v e r a g e 、s d e 、v p f 、s t r e e m a p 和 各种c a d 文件1 3 0 l 。 1 0 年障哟副下丸“垮ni轴座 并娃劳t棼_。牛萄擘#再女印静冉2蒋t十r擀懈一馘 第二章系统的总体概述 根据现有的软件资源以及s h a p e f i l e 通用性的特点，本系统采用通过m a p l n f o 转换成的 s h a p e f i l e 数据文件格式进行数据存储与管理a s h 印e f i l e 文件采用早期d b a 靶数据库管理模式， 一个文件夹是一个数据库，文件夹的不同文件就是数据库中的表，每个表代表了一个图层。 每个图层文件必须包含3 个以上特征文件，分别为空间特征数据文件s h p 、索引文件s h x 和 属性数据文件d b i = 【3 ”。 2 4 2 地图数据模型 地图数据是一个基于空间参考的数据，它以定点、定线或定面的方式与地球表面建立位 置联系。其中，图形数据如普通基础地图、专题地图是地图数据的主要代表数据。地图数据 有包括：空间数据、非空间数据( 属性数据) 和时间因素。 空间数据描述了大量的点、线、面等图形目标的空间位置和相邻关系。属性数据是与这 些空间数据相关的说明信息，是g i s 的主要特征，它包含了两方面的含义：一是它是什么， 即它有什么样的特性，划分为地物的那一类，这种属性一般可以通过判读，考察它们的形状 和其它空间实体的关系即可确定；第二类属性是实体的详细描述信息。是对目标的空间特征 以外的目标特性的详细描述，按不同的实体类型可以分为点属性、线属性，面属性。 一般地理对象根据其分布可以分为以下三类： 点状分布的地理对象：用一个点位的坐标表示其空间位置。 线状分布的地理对象：空间位置数据可以是一线状坐标串，也可以是一封闭的坐标串。 面状分布的地理对象：描述面状特征的空间数据一定是封闭的坐标串，通常面状地物 亦称为多边形。 本系统根据系统的功能需求将地图数据分为基础地图数据和专题地图数据对数据进行 管理p 2 那j 4 。 1 基础地图数据 基础地图数据主要有节点层、路段层、地名层等。 ( 1 ) 节点层： 节点层是各种交叉口节点，根据交叉口的不同类型分别用相应的点状符号表示其属性 数据表结构如表2 1 所示： 表2 - 1 节点层数据表结构 ( 2 ) 路段层： 路段层是在建立各交叉口节点后，连接节点形成路段。其属性数据表结构如表2 - 2 所示： 表2 - 2 路段层数据表结构 i 耋霉 起始节终止节路段机动车非机动机非 道路 中央 交通路段 点编号点编号长度道宽度车道宽度分离等级分隔带管理名称 i ( 3 ) 地名层： 为了在地图上表示出一些主要政府部门和单位的位置、提高地图的识别性而建立该层， 各部门和单位的位置用点状符号表示，并配以相应的文字标注。其属性数据表结构如表2 3 所示： 表2 - 3 地名层数据表结构 2 专题地图数据 根据停车规划系统功能子系统的要求，以及停车规划系统计算模型的要求，选取符合基 于g i s 停车规划系统要求的停车设施专题地图数据，并将专题地图数据分为路内停车带图 层、停车场图层、预测年小区图层、停车需求国屠、规划区已有停车场图层、规划区已有路 内停车带图层、规划路内停车带图层、规划停车场图层等。 东南大学硕士学位论文 ( 1 ) 路内停车带图层 路内停车带为线状地物，路内停车带图层用于存储现状所有的路内停车带地图数据。考 虑到一般在交叉口附近禁止停车，避免交通堵塞，所以路内停车带图层中的地图数据存储为 在交叉口处断开的形式，但把在同一街道上的各分段数据进行合并为一个地物建立其属性数 据，为停车规划系统的信息查询功能提供基础数据支持。其属性数据表结构如表2 4 所示： l 编号 名称位置 停车方式收费标准收费形式起点 终点 泊位数 营业时间 l 路内停车带的属性数据是根据用户的信息需求和本系统的相关要求而设置的，下面将详 细分析这些属性数据： 编号：编号是为了对颅内停车带统一和有效的管理而设置的，便于路内停车带信息的 维护。 名称：路内停车带以其所在的道路名称命名，便于迅速查找位置。 位置：路内停车带按照设置位置分为路侧、人行道和中央分隔带三种p j 。路侧停车 是在城市道路的两侧或一侧划出若干路面供车辆停放，车辆存取方便，但是由于对交通的干 扰较大，容易造成交通事故，有遭受碰撞的危险，并且仅限于短时间车辆的停放；人行道上 停车不会对机动车交通造成干扰，安全性较高，适宜于较长时间和晚间的停放，但不利于行 人交通的畅通和安全：中央分隔带停车对机动车交通和行人交通都不会造成干扰，是较理想 的停车位置，但车辆存取不方便，适宜于长时间和晚间的停放。因此，路内停车带的位置属 性项