（岩土工程专业论文）基于rs与gis的城市道路网评价技术研究.pdf

郑州大学硕士学位论文摘要 摘要 随着城市化、机动化的快速发展，我国城市道路交通面临日益严峻的挑战， 迫切需要依据科学发展观、可持续发展的理念，反思城市道路网规划建设中存在 的问题及其症结，开展城市道路网评价技术研究，对城市道路网体系进行科学的 分析与评估，为进一步调整、建设城市道路网提供科学依据和技术支持。 我国现行的城市道路网评价，需要投入大量的人力、物力，在各个路口进行 人工监测和统计，数据更新周期长，无法对路网状况迅速做出评判。因此，本研 究以旅游城市海口的道路网为工程背景，利用遥感( r s ) 实时、海量信息的特 点，快速收集路网信息；结合地理信息系统( g i s ) 强大的空间分析功能，高效 地组织、管理路网数据，以对城市路网进行实时、准确、高效的评价： ( 1 ) 道路网评价指标体系的建立。从城市道路网评价的实际出发，兼顾路 网规模、结构及交通功能，依据科学性、可测性和可比性等原则，在r s 与g i s 支持下，建立由道路网密度、等级级配等9 项指标组成的合理的城市道路网评价 指标体系，以较为全面地反映城市道路网的总体性能。 ( 2 ) 遥感影像处理。考虑到城市道路信息的精度要求，采用q u i c k b i r d 高 分辨率遥感影像。利用e r d a s8 7 对遥感影像进行线性拉伸，以增强图像的层次 感。通过提高亮度和对比度，来加大不同地物之间的差异。通过高通滤波处理， 来增强不同地物边界，并去除干扰信息，以便清楚地划定地物界线。最后，选取 投影体系和控制点，并进行几何校正和配准，为城市道路的数字化做好影像准备。 ( 3 ) 道路数字化。利用m a p l n f o7 0 平台在数字化上的优势，来数字化并组 织城市道路数据。依据城市道路规范并结合海口道路实际情况，将道路分为主干 道、次干道和支路三层，分别予以数字化并建立属性数据表，实现路网数据的地 图显示功能，为道路数据库的建库打下基础。 ( 4 ) 道路数据库建库。a r c g i s 新推出的g e o d a t a b a s e 数据模型，其要素关 系丰富，能够高效、准确地提取道路及车辆信息，快捷地获取评价所需数据，故 用其进行道路数据库建库。依据g e o d a t a b a s e 的模型要素，设计合理的道路数据 库结构，并加载道路数据，组织拓扑关系，生成交通网络数据集，建立起道路数 据库。 ( 5 ) 评价结果。海口市的主干道密度为1 2 3 0k m k m 2 ，次干道密度为 1 2 1 4 k m k m 2 ，支路密度为3 4 5 5k m k m 2 ，道路网密度为5 8 9 9 8k m k m 2 ，干道网 密度为2 4 4 4 5k m k m 2 ，干道间距为8 1 8 2 0 0m ，道路网面积密度为2 2 6 ，人均 道路面积为6 1 1 9m 2 ，道路的等级级配为l ：0 9 8 7 ：2 8 0 9 。结果表明：在海口市 现有道路中，主干道和支路能够很好地满足当地道路交通、社会经济的发展需求， 郑州大学硕士学位论文摘要 而次干道只是基本适应发展需求。 本研究将r s 和g i s 技术引入城市道路网评价，不失为研究方法的创新。本 研究极大地改进了传统评价手段，深化了路网评价技术的研究内容，推动路网评 价向定性、定量与定位相结合的综合化方向发展。如何对路网的社会环境影响指 标进行科学的量化，是一项有待进一步探索的课题。 关键词：城市道路网；评价技术；r s ；g i s ；g e o d a t a b a s e 数据模型 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a n i z a t i o na n dm o t o r i z a t i o n , t h eu r b a nr o a d 仃a 瓶ci sf k e dw i t hi n c r e a s i n g l ys e v e r ec h a l l e n g e si no u rc o u n t r y t h e r e f o r e ，i ti s n e c e s s a r y t or e f l e c tt h ep r o b l e ma n di t ss t i c k i n gp o i n ti nt h ep l a n n i n ga n d c o n s t r u c t i o n o ft h eu r b a i lr o a dn e t w o r kw i t ht h es c i e n t i f i cd e v e l o p m e n tv i e wa n dt h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n tc o n c e p t ，c a l t yo u ta r e s e a r c ho ft h eu r b a nr o a dn e t w o r ke v a l u a t i o n , a n d s c i e r l t i f i c a l l ya n a l y z ea n da s s e s st h eu r b a n r o a dn e t w o r ki no r d e rt op r o v i d es c i e n t i f i c e v i d e n c ea n di n f o r m a t i o ns u p p o r tf o ra d j u s t m e n ta n dn e w c o n s t r u c t i o no ft h eu r b a n r o a dn e t w o r k al o to fm a n p o w e ra n dm a t e r i a lr e s o u r c e sa r ei n v o l v e di nt h ec u r r e n tu r b a nr o a d n e t w o r ke v a l u a t i o ni no u rc o u n t r y , c a r r y i n go u tm a n u a lm o n i t o r i n ga n ds t a t i s t i c s a t e 砌li u n c t i o n ，u p t o d a t et a k i n gal o n gt i m e , a n dh a v i n gn ow a y t or a p i d l ye v a l u a t e m er o a dn e t w o r l ( s i t u a t i o n s o ，i nt h i sp a p e r , t h er o a dn e t w o r k o fh a i k o u ( at o u r i s tc i t y ) i st a k e nf o ra l le n g i n e e r i n ge x a m p l e ，t h ei n f o r m a t i o nq u i c k l yc o l l e c t e dw i t hr e m o t e s e n s i n go fr e a l t i m ea n dm a s s i v ei n f o r m a t i o n ，t h ed a t ae f f i c i e n t l yo r g a n i z e da n d m a n a g e db yg i so fp o w e r f u ls p a t i a la n a l y s i s f i n a l l y , t h eu r b a nr o a dn e t w o r k i s e v a l u a t e dr e a l t i m e ，a c c u r a t e l ya n de f f i c i e n t l y ： ( 1 ) e s t a b l i s h i n gr o a dn e t w o r ke v a l u a t i o n i n d i c a t o rs y s t e m a c c o r d i n gt o s c i e n t i f i c i t y , t e s t a b i l i t ya n dc o m p a r a b i l i t y , w i t ht h es u p p o r to fr sa n dg i s ，a n e v a l u a t i o ni n d i c a t o rs y s t e m ，w h i c hi sc o m p o s e do fn i n ei n d i c a t o r ss u c h a sr o a d n e 觚o r kd e n s i t y g r a d ep r o p o r t i o na n ds oo n ，i ss e tu pf r o mt h ec u r r e n tu r b a nr o a d n e t w o r ke v a l u a t i o nc o m b i n e dw i t ht h es c a l e ， s t r u c t u r ea n dt r a f f i cf u n c t i o n , t o c o m p l e t e l ys h o wt h et o t a lp e r f o r m a n c eo f t h eu r b a nr o a dn e t w o r k ( 2 ) p r o c e s s i n gr si m a g e s q u i c k b i r dr e m o t es e n s i n gi m a g e sw i t h t h eh i g h r e s o l u t i o na r ea d o p t e dt om e e tt h ep r e c i s i o nn e e do fu r b a nr o a di n f o r m a t i o n t o e n h a n c et h el a y e r i n g , l i n e a r l ys t r e t c ht h er si m a g ew i t he r d a s8 7 e n l a r g e t h e d i s c r e p a n c yo fd i s t i n c tg r o u n do b j e c t sb yi n c r e a s i n gt h eb r i g h t n e s sa n dc o n t r a s t t o c l e a r l vd e l i m i tt h eb o u n d a r y , s t r e n g t h e nt h eb o r d e ro fg r o u n do b j e c t sb yh i g h 。p a s s f i l t e r i n ga n dr e m o v a lo fi n t e r f e r e n c ei n f o r m a t i o n f i n a l l y , c h o o s ep r o j e c t i o n s a n d c o n t r o lp o i n t s ，a n dc a r r yo u tg e o m e t r i cc o r r e c t i o na n dr e g i s t r a t i o n o fi m a g e r y , p r e p a r i n gf o rt h ed i g i t i z a t i o no f u r b a nr o a d s ( 3 ) d i g i t i z i n gt h er o a d t h eu r b a nr o a dd a t aa r ed i g i t i z e da n do r g a n i z e dw i t h p o w e r f u lm a p l n f o7 0 a c c o r d i n gt ot h eu r b a np a t hs t a n d a r da n dt h ea c t u a ls i t u a t i o n i l i 郑州大学硕士学位论文 o fh a i k o u , t h er o a d sa r ed i v i d e di n t ot r u n kr o a d , s u b - t r u n kr o a da n db r a n c h a l lt h e r o a d sa led i g i t i z e ds e p a r a t e l y , c o r r e s p o n d i n ga t t r i b u t et a b l e ss e tu p ，a n dt h em a p d e m o n s t r a t i o nf u n c t i o no fr o a dn e t w o r kd a t ai m p l e m e n t e d ，l a y i n gaf o u n d a t i o nf o r e s t a b l i s h m e n to f t h er o a dd a t a b a s e ( 4 ) b u i l d i n gt h er o a dd a t a b a s e i n f o r m a t i o no fr o a d sa n dv e h i c l e si se x t r a c t e d e f f i c i e n t l y a n da c c u r a t e l y , a n dd a t ao fe v a l u a t i o no b t a i n e d r a p i d l yw i t h t h e g e o d a t a b a s ed a t am o d e lo fa b u n d a n tr e l a t i o n s h i p s ，w h i c hi sn e w l yr e l e a s e db y a r c g i s ，t h u si ti su s e dt ob u i l dt h er o a dd a t a b a s e b a s e do nt h em o d e le l e m e n t so f g e o d a t a b a s e ，d a t a b a s es t r u c t u r ei sr e a s o n a b l yd e s i g n e d ，r o a dd a t al o a d e d ，t o p o l o g i c a l r e l a t i o no r g a n i z e d ，a n dt r a f f i cn e t w o r kd a t a s e t sg e n e r a t e d ，f i n a l l yt h er o a dd a t a b a s e e s t a b l i s h e d ( 5 ) r e s u l t so fe v a l u a t i o n t h et r u n kr o a dd e n s i t yi s1 2 3 0k m f k t n 2 ，t h es u b t r u n k r o a dd e n s i t y1 214 k m k m z ，t h eb r a n c hd e n s i t y3 4 5 5k m k l n 2 ，t h em a i nr o a dn e t w o r k d e n s i t y2 4 4 4 5k m ，l ( m z ，t h er o a dn e t w o r kd e n s i t y5 8 9 9 8k l t l f k l n 2 ，t h em a i nr o a d s p a c i n g8 18 2 0 0m ，t h er o a dn e t w o r ka r e ad e n s i t y2 2 6 ，t h ep e rc a p i t ar o a da l e a 6 119m ，a n dt h eg r a d ep r o p o r t i o n1 ：o 9 8 7 ：2 8 0 9i nh a i k o u i th a sb e e ns h o w nt h a t t h et r u n kr o a da n db r a n c ha rea b l et os a t i s f yt h ed e v e l o p m e n to ft h el o c a lr o a dt r a f f i c a n ds o c i a le c o n o m y , w h i l et h es u b - t r u n kr o a di sb a s i c a l l ys a t i s f i e d r sa n dg i sa r ei n t r o d u c e di n t ou r b a nr o a dn e t w o r ke v a l u a t i o n , w h i c hi sa n i n n o v a t i o ni nt h er e s e a r c hm e t h o d i nt h i sr e s e a r c h ，t h et r a d i t i o n a le v a l u a t i o nm e t h o d i sg r e a t l yi m p r o v e d ，a n dt h ee v a l u a t i o nc o n t e n to fr o a dn e t w o r kd e e p e n e d ，w h i c h p r o m o t e si t sd e v e l o p m e n ti nt h ei n t e g r a t e dd i r e c t i o nt oq u a l i t a t i v e ，q u a n t i t a t i v ea n d p o s i t i o n i n gr e s e a r c h i t i sap r o b l e mw o r t h yt ob ed i s c u s s e da n ds o l v e dh o wt o s c i e n t i f i c l yq u a n t i f ys o c i a le n v i r o n m e n ti n f l u e n c ei n d i c a t o r so f t h er o a dn e t w o r k k e y w o r d s ：u r b a nr o a dn e t w o r k ；e v a l u a t i o nt e c h n o l o g y ；r s ；g i s ；g e o d a t a b a s ed a t a m o d e l i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：日期： 卅年 f 学位论文使用授权声明 只v - e t 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学 可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文 或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者： f 视宸鑫 日期：吖月 郑州人学硕十学位论文 引言 引言 城市化与机动化的发展以及现代城市综合水平的提高，对城市道路网的交通 效率提出更高要求和更大挑战。然而，我国城市交通管理手段相对落后的现状， 迫切需要我们对城市道路网现状进行科学的评估与分析，为进一步调整和建设城 市道路提供科学依据和技术支持。认清我国城市道路网现状，是一个长期而艰巨 的任务，建立城市道路网评价体系已经成为迫在眉睫的问题。 事实上，城市道路网评价尚属比较新兴的课题，理论研究较少，将其应用于 实践的工程实例也较少，只有美国、日本等少数发达国家开展了大范围的城市道 路网评价工作，国内虽然有部分学者进行了道路网评价理论上的一些研究和探 索，但远未达到成熟应用的阶段。纵观国内外有关城市交通和道路规划的研究状 况，该领域研究将朝着更加具体化、定量化和科学化的方向发展。 根据国内外交通管理部门的经验，城市道路网评价的前提，是收集全面、准 确的路网信息。传统的方法通常需要耗费大量的人力物力，且周期长、精度不高。 遥感( r s ) 和地理信息系统( g i s ) 的快速发展，使其在交通领域获得了广泛应 用。将r s 与g i s 引入城市道路网评价中，能够将属性数据与空间数据紧密结合， 实现评价成果的可视化表达，不仅提高道路网评价成果的质量，而且便于实施动 态评价。 为克服传统方法的不足，使城市道路网评价快速、高效，本研究以海口市为 例，开展了基于r s 与g i s 的城市道路网评价技术研究。根据海口市实际情况， 建立了由道路网密度、等级级配等九项指标组成的较为合理的评价指标体系；选 取了q u i c k b i r d 高分辨率遥感影像，并对影像进行了相应的预处理，使其满足提 取路网信息的精度要求；对海口市道路进行了数字化，建立了道路数据库，实现 了路网数据的地图显示；最后，进行了路网信息的提取、计算和评价，给出实质 性结论，并为交通管理部门提供建设性意见。 本研究提出了一种全新的评价方法体系，对r s 与g i s 应用于道路网评价的 方法和内容进行了探讨，填补了国内在该领域的空白，且具有较好的应用价值。 郑州人学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 路者，城市之构架，经济之依托。道路是城市赖以生存和发展的最根本物质 基础，是一切经济流通最基本的条件。要致富，先修路，合理规划和建设城市道 路是经济和社会发展的基础条件，与国计民生、社会发展密切相关。 近年来，随着我国城镇化速度的加快，大量人口涌入城市，给拥堵的城市交 通带来更大压力，致使城市道路网暴露出很多严重问题。为了缓解人路矛盾，世 界上许多国家纷纷进行城市道路调查和道路网评价，城市道路网评价是城市交通 规划与建设的重要依据，是协调城市道路建设与土地利用关系，实现城市交通可 持续发展的基本手段。科学地开展城市道路网评价，有利于了解城市道路的布局 特征和结构特点，从而为合理地利用有限的交通资源提供科学的依据和策略。 城市道路网评价是城市交通规划中的主要研究内容之一，是一个新兴的课 题。针对城市道路网现状，从可持续发展的角度，对道路网的现状、结构及功能 等各方面因素进行定性或定量的评定，为城市交通管理部门掌握城市道路信息、 科学规划和管理城市交通提供科学依据和技术支持。 1 1 研究意义 改革开放以来，随着经济建设的飞速发展，人民生活水平的不断提高，我国 的城市化和机动化水平迅速发展。截至2 0 0 2 年底，我国城市化水平达到了 3 7 6 6 ，极大地缩小了与世界水平的差距。1 9 9 1 2 0 0 5 年期间，机动车保有量的 年平均增长率为1 5 8 7 。专家预测：随着今后数十年经济的持续增长，我国城 市机动车的保有量将会成倍增加，年增长率有望达到1 5 1 7 t 1 1 。 城市化与机动化的发展、现代城市综合水平的提高以及城市生产、分配和交 换功能的需求，都对城市道路网的交通效率提出更高要求和更大挑战。然而，我 国城市交通的管理手段还相对比较落后、道路交通设施仍不够完善，使得城市交 通问题日益严重，拥堵、安全和污染问题突出。因此，迫切需要我们对城市道路 网规划建设中存在的问题及其症结进行反思，并依据科学发展观和可持续发展理 念，开展城市道路网的评价工作，进而对城市道路网现状进行科学地评估与分析， 为进一步调整和建设城市道路提供科学依据和技术支持【2 】。 城市道路网评价是一个系统工程，要遵循合理的步骤：首先，要根据不同的 评价要求和评价目的，选取合理的评价指标，建立科学的评价体系；其次，进行 道路数据的搜集，并依次计算选定的评价指标；最后，根据计算结果柬评定某个 城市的道路网现状如何，进而评价该城市的道路网系统对其政治、经济和社会的 2 郑州人学硕士学位论文第1 章绪论 影响，整体上是促进还是阻碍了城市发展，或者说，在多大程度上促进或阻碍了 城市的发展【3 l 。这些问题是在做城市规划、交通规划以及城市的综合治理时所必 须考虑的问题，因此，城市道路网评价具有迫切的现实需求和明确的现实意义。 根据国外一些发达国家交通管理部门的经验，城市道路网评价的前提，是收 集全面、准确的道路网信息。传统的搜集方法，常常依靠人工操作，需要投入大 量的人力物力，在各个路口进行人工监测和统计，数据更新周期长，无法对道路 网状况迅速做出准确的评判。 随着空间科技的不断发展，遥感( r s ) 和地理信息系统( g i s ) 已成为当前 人类研究地球资源强有力的技术手段。r s 作为一种重要的信息源和数据更新手 段，可以提供大量可靠、详实且现势性强的交通信息，比如，城市道路网络、交 通流量分布、交叉口类型甚至主干道的渠化信息掣4 1 。g i s 技术可以对地理空间 信息进行科学、合理且高效的表述与管理，为遥感图像处理和信息提取提供辅助 手段和技术平台，能够提高遥感影像处理和解译的精度。 因此，将r s 与g i s 技术有机结合并引入到城市道路网评价中，能够快速全 面地收集道路信息，合理高效地组织和管理道路数据库，克服了传统方法费时、 繁琐、易出错且难以重复的缺点，为城市道路网评价提供新兴的技术手段，使城 市道路网评价变得简便易行，开拓了崭新的研究领域，具有较高的研究价值和广 阔的应用前景。 1 2 研究现状 自从城市产生以来，就有了城市交通，但由于早些时候的城市规模还比较小， 人们的出行距离和频率也相对较低，因此，居民的日常交通量不足以给社会生活 和经济发展带来不便，也就无需对城市交通进行规划。直到人类进入工业文明时 代之后，城市居民出行距离明显变长，道路的使用率也越来越大，城市交通问题 也随之凸显出来。当城市道路不足以满足人类生活需求时，城市道路网规划的思 想和雏形就应运而生，并随着经济的发展和汽车的普及而日益受到重视，直到城 市道路网规划这一学科的诞生，这标志着人类开始用科学的理论来指导交通规划 实践【5 1 。 1 2 1国外现状 随着人类历史的发展，城市形态不断地发生变化。汽车时代之前，城市交通 主要体现在道路的结构形式上。具有等级制度的西方城市，都坚持了由一条宏伟 的通道形成城市中央生命线的原则。1 9 世纪末2 0 世纪初，工业革命进一步加深 了城市化和机动化的发展，城市交通发生了深刻变化，且对城市交通的内容、形 郑州人学硕士学位论文第1 章绪论 式、作用及性质均产生了巨大影响。纵观发达国家城市交通规划的发展历程，大 致分为三个阶段：交通供给管理阶段、交通需求管理阶段和交通控制管理阶段【6 】。 ( 1 ) 交通供给管理阶段( t r a n s p o r t a t i o ns u p p l ym a n a g e m e n t ，t s m ) 战后，发达国家的城市化进程不断加快，机动车保有量不断提高，要求城市 交通规划的首要目标应是增加交通供给，即交通供给管理( t s m ) 。它以交通控 制技术为支持，对交通流及沿途的交通设施进行管理，旨在通过实施交通政策而 达到目标的一种管理模式。t s m 的初级阶段，交通设施有限，管理主要是提高 设施的效率，随着社会经济的发展，设施不断增多，交通管理的范围涉及到了环 境影响分析、社会经济关系以及一次性燃料替代等多个方面。 ( 2 ) 交通需求管理阶段( t r a n s p o r t a t i o nd e m a n dm a n a g e m e n t ，t d m ) 2 0 世纪7 0 年代以来，交通设施趋于完备，但交通混乱现象日益普遍，人们 对交通的需求越来越大，因而，交通需求管理( t d m ) 就应运而生，并成为许 多发达国家和地区进行交通规划时所采用的标准方法。t d m 作用的领域包括设 施的有效使用、交通规则的辅助控制、车辆与道路使用的定价等各个方面。t d m 从措施和技术上优化了现有交通设施的使用效率，保证了交通管理原则和政策的 实施。t d m 实施的首要目的是影响人们日常出行的选择，使现有的交通系统和 控制规则能更好地为居民服务。在此基础上，人们又提出城市交通需求管理 ( u r b a l lt r a n s p o r t a t i o nd e m a n dm a n a g e m e n t ，u t d m ) ，促使城市交通管理向着 系统化和专业化的方向不断发展。 ( 3 ) 交通控制管理阶段( t r a n s p o r t a t i o nc o n t r o lm a n a g e m e n t ，t c m ) 上世纪末，计算机技术的迅猛发展和广泛应用，为交通系统的实时控制提供 了先决条件，特别是r s 与g i s 技术的不断发展和同渐成熟，形成了目前的交通 控制管理模式( t c m ) ，它以t d m 为核心内容，比t s m 更有效地影响人们的出 行决策，是该领域的研究热点之一。这一阶段，人们不仅关注城市交通的需求， 还开始进行城市交通的现状分析，而城市道路网是城市交通的主要载体，因此， 对城市道路总体性能的评价工作越来越成为人们关注的课题，许多学者丌始从事 城市道路网评价工作。 国外最早开发并投入使用的道路网评价系统，是从道路交通状态判别算法开 始的。最早的交通状态判别算法是以判别突发交通事件为主要功能的加利福尼亚 算法【7 】。然而，城市道路网评价尚属比较新兴的课题，理论研究较少，将其应用 于实践的工程实例也较少，只有美国、日本等少数发达国家开展了大范围的城市 道路网评价工作，因此，道路网评价具有很大的发展潜力和应用前景。 4 郑州大学硕上学位论文第1 章绪论 1 2 2 国内现状 我国城市道路的产生源远流长。早在西周时期，建设者就形成了一套关于道 路系统建设的规制，对我国后来的道路网布局产生了深远的影响；到了春秋战国 时期，城市道路规划思想有了很大的突破，提出了因地制宜的思想；秦始皇统一 六国之后，极大地促进了城市之间的交通联系，但方格网的道路规划传统依旧具 有很大的影响；至隋唐时期，道路系统才逐渐分明，特别强调道路轴线作用；北 宋时期，道路开始出现井田字型的方格网状，道路密度明显增大；到明清时期， 我国封建社会发展到最高阶段，出现道路功能主次分明的现象；鸦片战争以后， 城市道路系统发生了根本性变化，西方列强划分的不同势力范围造成了城市道路 建设的混乱和标准不一；建国以后，我国城市道路的建设又经历了改造整理 ( 1 9 5 0 1 9 5 3 年) 、建设发展( 1 9 5 4 1 9 6 5 年) 、动乱停滞( 1 9 6 6 1 9 7 7 年) 、改革腾飞( 1 9 7 8 至今) 四个阶段【8 】。总之，随着社会的不断发展，城市道路的规划和建设也逐步 走向成熟，不断为居民的社会生活提供更好的服务。 虽然道路的由来历史悠久，但是，我国的城市交通和道路规划作为专门的学 科，产生于2 0 世纪7 0 年代，至今只有3 0 年的历史，发展水平与发达国家相比 还存在相当大的差距。纵观其发展过程，大致可分为三个阶段，即初级阶段、起 步阶段和成熟阶段【9 】： ( 1 ) 初级阶段 2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初，是我国城市交通规划的初级阶段。城市经济 复苏，自行车数量激增，对道路纯定性的分析方法已不再适用，因此引进了发达 国家交通规划的新理论和新方法，并配合我国大规模的交通调查，迈出了定量分 析的第一步。但此时的基础设施管理主要是建设管理，交通建设项目较少，因此 交通规划还是一片空白。 ( 2 ) 起步阶段 8 0 年代中期到9 0 年代初，对应着我国交通规划的起步阶段。随着城市化进 程加快，道路长度不断增加，摩托车、出租车及其它客车的数量也大幅增加，交 通矛盾同益突出，人们对交通规划提出更高要求，于是类似于“四阶段法”的一 些预测方法得以迅速普及，逐步成为交通规划的主角。与此同时，国家开始注重 交通投资管理，交通规划逐步受到重视，规划重点放在交通设施建设和交通流管 理上，至此，我国的交通规划管理初露端倪。 ( 3 ) 成熟阶段 2 0 世纪9 0 年代至今，是我国交通规划的成熟阶段。随着城市经济的不断繁 5 郑州火学硕士学位论文第1 章绪论 荣，机动车保有量和交通设施的数量均大幅度上升，交通部门急需对城市交通进 行合理的规划，研究重点变为定量地设计和分析方案，城市道路网的规划与建设 趋于合理化，并制定了相关的法律法规，理论和实践逐步走向成熟。 跨入2 1 世纪，遥感技术逐渐成熟，应用范围不断扩大，在地质调查、地图 测绘、地震预报等领域均产生了巨大的社会和经济效益【l 叫4 1 。然而，遥感在交通 领域的应用( r e m o t es e n s i n go i lt r a n s p o r t a t i o n ，r s t ) 还属于较新的技术，主要 表现在三个方面：道路信息提取、车辆检测技术和道路工程地质调查【1 5 - 2 3 】。国内 外有不少学者在这些方面进行了许多尝试和研究，为遥感在交通领域的应用开拓 了广阔的天地。 与此同时，作为一个新兴的科学技术领域，地理信息系统以其先进的技术优 势，已经渗透到社会的各个部门，促使人们的生产和生活方式发生深刻的变化， 尤其是在交通管理方面，g i s 与传统交通信息的分析处理技术紧密结合，产生了 交通地理信息系统( g i sf o rt r a n s p o r t a t i o n ，g i s t ) 。因其具有强大的信息服务 和管理功能，在交通管理的各环节都得到了广泛应用，主要表现在以下三方面： 交通网络的规划与管理、城市交通的控制与营运管理以及交通建设对环境的影响 评价等【2 4 之8 1 。 纵观国内外有关城市交通和道路规划的研究状况，该领域研究将朝着更加具 体化、定量化和科学化的方向发展，特别是近年来计算机信息技术的发展和应用， 现代化的研究技术手段诸如r s 和g i s 等，在交通领域得到更为广泛的应用，能 够将实际需要的属性数据与空间数据紧密结合起来，实现评价成果的可视化表 达，不仅提高道路网评价成果的质量，而且便于实现动态评价成果的应用。 1 3 研究目标及内容 1 3 1 研究目标 对遥感( r s ) 和地理信息系统( g i s ) 应用于城市道路网评价进行有益的探 讨和尝试。从分析城市道路网评价的意义、内容和方法入手，采用r s 技术作为 数据源的主要获取手段，利用g i s 的空间分析和辅助决策功能，改进传统评价 方法存在的不足，深化路网评价技术的研究内容，推动路网评价向定性、定量与 定位相结合的综合化方向发展。 1 3 2 研究内容 根据城市道路网规划和管理的实际需求，本文深入分析和研究城市道路网评 价的技术和方法，将r s 和g i s 技术引入路网评价中，选取评价指标，建立评价 6 郑州大学硕士学位论文第1 章绪论 体系，在国内城市道路网评价领域，进行新方法的尝试和探讨。 本文的主要研究内容及方法如下： ( 1 ) 建立道路网评价指标体系。从城市道路网评价的实际出发，兼顾路网 规模、结构及交通功能，依据科学性、可测性和可比性等原则，在r s 与g i s 技 术的支持下，建立由道路网密度、等级级配等9 项指标组成的合理的城市道路网 评价指标体系，从而较为全面地反映城市道路网的总体性能。 ( 2 ) 处理遥感影像。考虑到城市道路信息的精度要求，采用q u i c k b i r d 高 分辨率遥感影像。利用e r d a s8 7 对遥感影像进行线性拉伸，以增强图像的层次 感。通过提高亮度和对比度，来加大不同地物之间的差异。通过高通滤波处理， 来增强不同地物边界，并去除干扰信息，以便清楚地划定地物界线。最后，选取 投影体系和控制点，并进行几何校j 下和配准，为城市道路的数字化做好影像准备。 ( 3 ) 数字化道路数据。利用m a p i n f o7 0 平台在数字化上的优势，来数字化 并组织城市道路数据。依据城市道路规范并结合目标城市道路实际情况，将道路 分为主干道、次干道和支路三层，分别予以数字化并建立属性数据表，实现路网 数据的地图显示功能，为道路数据库的建库打下基础。 ( 4 ) 建立道路数据库。a r c g i s 新推出的g e o d a t a b a s e 数据模型，其要素关 系丰富，能够高效、准确地提取道路及车辆信息，快捷地获取评价所需数据，故 用其进行道路数据库建库。依据g e o d a t a b a s e 的模型要素，设计合理的道路数据 库结构，并加载道路数据，组织拓扑关系，生成交通网络数据集，建立道路数据 库，以对城市道路数据进行科学有效的显示和管理。 ( 5 ) 道路网评价的实现。根据建立的城市道路网评价体系，依次计算、分 析各评价指标，开展r s 与g i s 支持下的城市道路网评价，对目标城市的路网现 状进行分析。 论文共由六章组成，具体安排如下： 第1 章：绪论。论述论文的研究意义、城市道路网评价的概念、r s 与g i s 的应用发展、城市道路网评价的国内外研究现状，同时提出本文的研究目标、研 究内容及方法。 第2 章：海口市发展概况。阐明海口市的自然环境和社会经济的发展概况， 针对其道路网发展概况以及存在的问题，提出对海口市城市道路网进行评价的必 要性和现实性。 第3 章：城市道路网评价体系。从分析城市道路网评价的内容入手，给出城 市道路网评价的原则及工作流程，选取评价指标，并结合r s 与g i s 的特点和优 势建立合理的评价指标体系。 第4 章tr s 与g i s 支持下的城市道路网数据处理方法。针对城市道路数据 7 郑州大学硕士学位论文第1 章绪论 的特点，探讨遥感数据的预处理、m a p i n f o 数字化方法以及g e o d a t a b a s e 数据模 型的建模，进行城市道路数据库的逻辑设计，进而探讨城市道路网数据库的建库 方法。 第5 章：基于r s 与g i s 的城市道路网评价的实现。选取评价指标并对其进 行计算分析，以海口市为实例背景，进行道路数据的影像处理和数据库建库，进 而建立起城市道路网评价体系，实现城市道路网的评价，并对结果进行分析。 第6 章：结论。总结本文的研究内容，得出结论，并指出本文的创新之处及 存在的不足。 郑州大学硕上学位论文第2 章海口市发展概况 第2 章海口市发展概况 “海口 一名起源于宋代，已有九百多年的历史。随着时间的变迁，有宋朝 的海口浦、元朝的海口港、明朝的海口都、清朝的海口商埠以及民国初期的海口 镇等多种行政区划的名称。从汉朝起，海口划归广西；公元6 2 7 年，唐朝始将海 口隶属于琼山县；公元1 3 7 0 年，明朝将海口归属广东；1 9 2 6 年，海口从琼山县 划出，独立建市。1 9 5 0 年，海口市解放。 1 9 5 6 年，国务院决定将海口市升级为广东省地级直辖市。1 9 8 8 年，七届全 国人民代表大会通过了关于设立海南省、建立海南经济特区的决议，从此， 海南独立建省，并将海口市设为海南省的省会。2 0 0 2 年，海口和琼山两市合并， 海口市规模显著扩大。总之，历史的长河载述着海口市漫长而曲折的发展历程， 也记述着海口市丰富的人文史迹和光荣的革命传统【2 9 1 。 2 1自然环境 海口市的地理坐标为北纬1 9 5 3 0 2 0 0 8 0 ，东经1 1 0 1 7 0 1 1 0 6 8 0 ，属于热 带气候。地处海南岛北部，东邻文昌市，南接文昌市和定安县，西交澄迈县，北 临琼州海峡，与广东省海安镇隔海相望。海口市东起坡老村，西至拨南村，两端 相距6 0 6 公罩；南起五车上村，北至大海，两端相距6 2 5 公里【3 0 1 。 2 1 1 地质、地貌条件 。 海口市陆地面积2 3 0 4 8 4 k m 2 。其中，农业用地1 7 5 6k m 2 ，建设用地3 6 3k m 2 ， 未利用土地1 5 3k m 2 。土壤类型分为8 个土类，1 2 个亚类，4 3 个土属，1 1 0 个土 种，主要有玄武岩砖红壤、火山灰幼龄砖红壤、沙页岩砖红壤等。 海口市呈长心形，地势平缓。海南岛最长的河流“南渡江”穿市而过。全市 除马鞍岭、雷虎岭、同晒岭等3 8 个山丘较高外，绝大部分为海拔1 0 0 米以下的 台地和平原。马鞍岭( 海拔2 2 2 2 米) 为全市最高点。全市地貌基本分为北部滨 海平原区、中部沿江阶地区、东南部台地区以及西部熔岩台地区等。 2 1 2 气候、水文条件 海口市地处低纬度热带，属热带海洋气候，春季少雨多旱，夏季高温多雨， 秋季多台风暴雨，冬季时有阵寒。全年日照时间长，年平均日照时数在2 0 0 0 以 9 郑州大学硕士学位论文第2 章海u 市发展概况 上，太阳辐射量可达1 2 万卡；年平均气温2 3 8 ，年平均降水量1 6 6