（道路与铁道工程专业论文）电子交通图的技术实现与模型研究.pdf

摘要 摘要 在交通智能化运用和交通管理技术飞速发展的今天，电子交通图在交通数 据信息化图示化、日常生活信息查询、交通研究与规划等方面都发挥着重要的 作用。随着交通建模、模型分析、实时监控、交通信息发布与显示的需求日益 增加，迫使电子交通图的发展方向进一步趋向于高精度、高数据量、以及多功 能化。我国此类地图系统的发展较迟于西方其他国家，故很有必要参照和借鉴 他人技术与经验，并结合我国实际进行研究和开发，这样才能有长足发展。 本文通过介绍法国数个各具特色的电子交通图系统，与我国现阶段常用电 子交通图进行对比，进而发现存在的不足并总结经验。同时，进一步从技术角 度分析不同电子交通图的图像实现，包括：基于栅格、矢量图型方式；基于现 有卫星地图系统方式；基于地理信息系统网页发布方式。针对每种实现方式， 总结其现有技术和可用软件，分析如何在不同实现方式中做出选择，然后按照 具体需求实现地图图象系统模型。提出综合两种技术的新实现方式，并在实习 中实践。 希望本文的分析和总结能给我国电子交通地图的发展提供借鉴，为我国交 通智能化、信息化发展添砖加瓦。 关键词：电子交通图，交通信息化，g i s 交通信息发布，f l a s h ，数据图示化 a b s t r a c t 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 ft r a f f i ci n t e l l i g e n tm a n a g e m e n ta n di t st e c h n o l o g y , e l e c t r o n i ct r a f f i cm a pp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt r a f f i cs t u d i e sa n dp l a n n i n g ，e v e ni n d a i l yl i f e t h ee l e c t r o n i ct r a f f i cm a pa l s ow i l l b ed e v e l o p e dt oh i g h - p r e c i s i o n ， l l i 曲d a t av o l u m e ，f i t sw e l la sm u l t i f u n c t i o n ，i td u e st ot h er e q u i r e m e n to ft r a f f i c m o d e l i n g a n da n a l y s i s ，r e a l t i m e m o n i t o r i n g ，t r a f f i c i n f o r m a t i o nd i s s e m i n a t i o n i n c r e a s e d s u c hk i n do fi n f o r m a t i o ns y s t e m si nc h i n ai sl a t e rt h a nt h ew e s t ，i ti s n e c e s s a r yt or e f e r e n c ea n dl e a r nf r o mo t h e r se x p e r i e n c e ，s oa st oh a v ed e v e l o p e d a n a l y z i n gan u m b e ro fd i f f e r e n tc h a r a c t e r i s t i c so f t h ef r e n c he l e c t r o n i ct r a f f i c m a ps y s t e m ，a n dc o n t r a s t i n gw i t ht h em a ps y s t e mc o m m o n l y u s e di nc h i n a , t h i st h e s i s s u m m a r i z ed i s a d v a n t a g eo fc h i n e s ee l e c t r o n i ct r a f f i cm a ps y s t e ma n dt h ef o r e i g n e x p e r i e n c e a tt h es a m et i m e ，t h i st h e s i sa n a l y s e st e c h n i c a l l yt h ed i f f e r e n tm o d e lo f m a ps y s t e m ，i n c l u d i n go nr a s t e r , v e c t o r - b a s e dm o d e l ；s a t e l l i t e - s y s t e m s - b a s e dm o d e l ； s i g ( s y s t e mi n f o r m a t i o ng e o g r a p h i c ) w e b p u bm o d e l f o re a c hm o d e l ，r e v i e w si t s e x i s t i n gt e c h n o l o g ya n dt h ea v a i l a b i l i t yo fs o f t w a r e ，m a k e sa n a l y s i sa n dc o m p a r i s o n f i n a l l y , a n a l y s e sh o w t oc h o o s ei nd i f f e r e n tm o d e l sa b o v e - m e n t i o n e di na c c o r d a n c e w i t hd i f f e r e n td e m a n d h o p i n gt h ea n a l y s i sa n ds u m m a r yi n t h i st h e s i s ，c a l lr e d o u n dt ot h ec h i n e s e t r a f f i ci n t e l l i g e n tm a p ，a n dc o n t r i b u t et o t h ed e v e l o p m e n t o fi n t e l l i g e n ta n d i n f 0 1 t n a t i z a t i o nt r a f f i c k e yw o r d s ：e l e c t r o n i c t r a f f i cm a p ，i n f o r m a t i z a t i o no ft r a f f i c ，s i g ( s y s t e m i n f o r m a t i o ng e o g r a p h i c ) ，f l a s h ，d a t ag r a p h i c a lr e p r e s e n t a t i o n i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 年月日 第l 章概述 1 1 引言 第1 章概述 地图的发明和应用是人类认识环境、认识世界的一大创举。最早的地图较多 地运用于军事。交通地图则为出行、导航、城市规划等等方面有着举足轻重的作 用。传统的纸质交通图，信息量低、不便查阅、不便保存，有着种种的局限。如 今结合了交通、地理、行政信息数据，基于最新图像网页发布技术，提供多种功 能的电子交通图，为交通管理智能化、信息化提供一个图示化平台和基础，成为 当今热门研究课题。 本文分析电子交通图的发展趋势，介绍法国的电子交通图系统，并与我国同 类产品做出比较。讨论我国电子交通图的发展不足以及可借鉴的经验，并着重对 几种电子交通图实现模式进行技术分析，讨论在不同的需求条件下的实现方案选 择。 1 2 电子交通图发展趋势 最早的电子交通图，仅仅是对交通图纸的数字化，或者是图纸的扫描版本。 这种早期的电子交通图多以静态图片形式存在，并不提供其它功能。在精度、传 输速度、显示、清晰度等方面都存在很大的不足。 随着交通管理信息化、智能化的发展趋势，电子交通地图也趋向于更生动写 实、数据丰富、高精度、多功能、交互式的方向发展。这样的电子地图可以更好 的发布交通导向信息，查询路况、路线，提供调查、决策的数据平台，并为交通 信息化智能化管理提供基础。同时，加载动态数据后，多功能的电子交通图还能 够模拟或者同步显示交通流，为交通指挥、疏导、交通建模和交通理论研究提供 帮助。 在现代化交通规划与管理中，电子交通图的作用越来越重要。它不仅仅能够 给一般使用者提供便利，更重要的是能够进行适时地观测与研究，对交通的规划 和改善提供数据基础。现代交通的科学管理要求交通信息化，这需要：交通信息 实时动态预报，通过网络，广播，手机短信等等途径发布；详尽准确的电子交通 地图，要求及时更新，功能完备；车载全球卫星定位导航仪等技术的协同发展。 为了更好更精确的提供服务，应该规范化电子交通图，并应制订标准。我们可以 参考国外的经验，制作并发布全国交通地理信息库，发布实时交通信息和通信服 第1 章概述 务，在这种服务支持下，车载g p s 才有用武之地，现代交通的科学管理才能够有 实现基础。 1 3 国内外发展和研究现状 提出网络地图这个概念可以追溯于9 0 年代中期，人们希望利用计算机将地 图资源处理成数字化产品。在2 0 世纪8 0 年代初电子地图作为一种新产品出现在 互联网上。随着交通系统的复杂化多样化、以及人们出行的需要，国内外电子交 通图都在发生着日新月异的变化。 美国的电子交通图系统由于其国家内部网络使用率大，而且信息传输流量有 足够的保障，它主要倾向于实时监测。在许多电子交通图中均提供摄像头实时视 频。通过视频就可以直观的观测交通流量、定位车辆、记录并保存车流信息。 日本的电子交通图倾向于结合信息发布的车辆导航与定位。日本将电子交通 图和道路交通信息作为一个服务整体，先由f 1 本警视厅、邮政省和建设省成立了 一个“日本道路交通信息通信系统中心( v l c s ) 。从东京发展到全国，出版全日 本交通地理信息库光盘，发布实时交通信息和通信服务，车载g p s 就是基于这种 服务在日本迅速发展起来。 本论文主要结合本人在赴法留学和实习期间所了解和研究的法国电子交通 地图的发展现状和实现技术，并与中国电子交通地图作出对比和分析。 1 3 1 我国的电子交通图概况 随着我国国内互联网的大面积普及，国内网上地图资源也越来越多。相应的 对于电子交通图也呈现出很多不同的形式。在国内的电子交通图中，不但有卫星 和航拍地图，f l a s h 矢量动画，地理信息系统g i s 网页发布，还能看到很多基于 j a v a s c r i p t 或者微软插件制作的电子地图。这些成果部分为测绘、城建或者市 政部门制作，也有一些是专门的技术型网站制作。至于其服务范围，这些电子地 图主要集中在国内大、中型城市。对于一些常见的国内电子交通图如下： 城市通网站( h t t p ：w w w c h i a n a g u e s t c o m ) 城市通网站提供国内数十个大中城市的交通地图信息。具体功能有：地址查 询并图像显示，公交换乘线路查询，自驾车路线显示和出租车里程估价。地图构 架于a s p 页面，地图图像以s v g 矢量图形显示。( s v g s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s 可缩放向量图形，是一种基于可扩展标记语言，用于描述二维向量图形的一种图 形格式。s v g 由万维网联盟制定，是一个开放标准。) 2 第1 章概述 从地图基本使用功能方面来看，城市通的地图按照固定比例( 四级) 缩大， 查询关键点有浮动图标指示。但是地图不可拖动，查询点不可点击。因此我们可 以发现该系统提供( 以及所能包含) 的交通信息量较小。 从图象显示技术看，由于地图图像以s v g 矢量图形显示，而此种图形格式使 用并不广泛，初次使用需要用户下载s v g 显示插件。这样增加了地图初始化时间。 对一些不熟悉插件安装的用户操作难度增加。 丁丁地图网( h t t p ：w w w d d m a p c o m ) 该网站提供全国3 2 个城市门牌号和路名查询功能。并附带含有特殊信息的 地图，比如：房产地图、求职地图。该系统基于a s p 页面，地图以g i f 图片显示。 支持缩放、移动功能。已标注图形元素可点击。 通过对国内用户的调查，丁丁地图网已经成为很多城市交通在线查询的主要 站点。尽管该网站能提供相近的公交换乘方案，在我们试用过程中还发现其图像 显示方面还做得不够。虽然支持地图移动、缩放、拖拽功能，但地图框很小，显 示精度低( 测试可得显示图像只有3 0 0 * 3 0 0 像素，分辨率9 6d p i ) 而且线路线形 简单粗糙，公交站点定位不准。这样就严重制约着交通数据在地图上显示的数量 与质量。 互动地图网( h t t p ：w w w e e m a p o r g ) 此站点的电子地图是基于g o o g l em a pa p i ( a p i a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ，应用程序接口) 。由所有网站注册会员按照不同的分类和主题，自行 添加地理坐标并上传共享。具备g o o g l em a p 的功能及界面。直接利用g o o g l e e a r t h 公司的卫星地图和操作空间。 经测试该系统局限性主要表现在：我国大部分地区在g o o g l ee a r t h 卫星地 图上很不清晰，即使是大型城市( 比如上海) 其精度和清晰度也没有欧洲或者美 国地区高。另外，由于受到g o o g l em a pa p i 本身技术的影响，网站地标数据安 全性不高，通过分析页面代码即可查出网站地标k m l 文件存放地址。然后可以直 接匿名连接服务器下载数据信息。经测试，使用常用下载软件多线程连接，成功 下载数万个地标数据文件。由此可见，利用a p i 外接地图并加载自有交通数据制 作电子交通图时，需要注意做好登陆认证，保护数据安全。 神州龙地图( h t t p ：v n n v 6 6 8 m a p c o m s h m a p ) 神州龙地图提供功能较多。可查询上海市的酒店、机关、大厦等特殊地标， 并提供公交线路站点和线路的查询。查询结果可以按照公交、自驾、出租不同的 第1 章概述 交通模式以动态显示。同时还提供地图上的测距、缩放、移动等功能。 该系统利用j a v a 控件显示地图，初次使用需要下载j a v a 虚拟机。但是页面 初始化耗时间很长。( j a v a 虚拟机是一个虚构出来的计算机，通过在实际的计算 机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。使得j a v a 程序只需生成在j a v a 虚拟机 上运行的目标代码，就可以在多种平台上不加修改地运行) 。 尽管使用j a v a 插件能够使用与各种不用的平台，然而在当今国内网速条件 下测试结果表明：初始化耗时较高。普通a d s l 用户第一次下载j a v a 虚拟机和初 始数据都需要5 到1 0 分钟。这样明显限制该地图系统使用广泛性。 上海交通网( h t t p ：w w w j t s h c n ) 上海交通网采用另一钟实现方式：微软的a c t i v e x 控件。( 一种可重用的软 件组件，可在网址、台式应用程序、以及开发工具中加入特殊的功能。) 该地图 系统提供上海市小区、路名路口、门牌号查询，以及线路站点查询、换乘查询。 地图支持无级缩放功能、拖动功能。 经测试该系统其门牌号查询较为准确，网站为迎合当地习惯采用交叉路口定 位方式提示查询。但是地图图像文件比较大，而且a c t i v e x 控件对客户端系统要 求较高，因此如果客户端机器比较老或者显卡显显存较低的话，就会出现地图花 屏的现象。 灵图公司产品 北京灵图软件技术有限公司研发出多种地图相关产品，主要包括：各类电子 地图产品、车载导航系统软件、网络地图应用系统( 5 1 地图网) 、实时交通信息 服务平台系统等。 其中“我要地图网”是一个国内比较全面的在线地图服务网。提供本地信息 搜索、位置搜索、地图搜索、驾驶导航、公交换乘、电子地图等查询服务，地图 服务覆盖全国所有大中城市，而且精度高。 下面是一个基于“我要地图网 a p i 接入技术制作的的铁路车次查询图示系 统。其中铁路网络采用2 0 0 7 年1 1 月的最新时刻表数据，使用j a v a s c r i p 接入 a p i 。使用者可以按照车次号、城市名不同的方式查询，其查询结果以图像的形 式显示在页面上端全国地图上，同时以文字的形式详细显示在页面下端的表格 内。下图为查询k 2 8 1 k 2 8 4 空调快速线的图像结果： 4 第1 章概述 查询结果图像中用特殊的图标标明该线路所经过站点，当鼠标悬停在某。个 站点时，弹出信息宙li 显示站点到达时刻和城市详细信息。泼地闭系统的不足之 处在丁，线路信息不可点击幽标敏感度低( 鼠标不容易精确点击地图上的图标) 。 利用“我要地图| 旬9 ”免费丌放地图服务接口，同样可以为其他的m 站或应用 程序( 比如m s n 、博客、社区、邮件等) 在本地实现直接调用该网站的基本服务。 经测试，利用与定义函数定义| 鳘| 像窗体大小、初始地图位胃、和按钮标注形状之 后，就可以直接侧用灵图公司地图。在使用中可以发现其优点在于：提供中国地 图十分清晰，洋尽，精确到县城街道；这种地图调用方式简单易学，与g o o g l e m a p 的形式相刊( 后面章竹有详细分析) ，标注点的定义、操作按钮的设置都基本相 同，但是缺点在于没有提供专门的数据储存格式。 132 法国电子交通圉发展现状 在法国，很多变通运行商或者变通信息网站都提供争法围变通地图存线查 询。虽然它们的形式各有不同，但都能实现显示所查询的交通站点、路网分柿、 重要建筑物定位等功能。大部分交通图进提供详细的路径查询功能( 指定交通模 式的虽短路径，行车路径显示等等) 。 从这些功能强大的交通信息站点的背后，可以看到法国在地理信息系统和交 通数据信息化处理的成就。通过对这些电子地图的功能及实现打式的研究，可以 对围内现有的电子交通图提供必要的借鉴。从而推动我国电子交通地图的发展， 为我国交通信息化、智能化，提供基础和平台。法国常见电子交通图系统有三种 第1 章概述 实现方式：卫星和航拍地图，f l a s h 矢量动画，静态地图定位。下面按照不同的 实现方式分别进行功能性分析介绍。 1 3 21 基于f l a s h 矢量动蕾 r a t p 公司的电子交通圈 r a t p ( r e g i ea u t o n o m ed e st r a n s p o r t sp a r is 】e n s 巴黎公共交通集团公司) 是s t i f ( l es y n d i c a td e st r a n s p o r t sd l l ed ef r a n c e 巴黎大区交通联合 会) 辖下的国营交通运营公司，致力于巴黎和近郊的地铁和其他交通方式的管理， 包括公变。有轨电牟，一部分市区快速列车( e r ea ，b 线的一部分) 。该公司设 立于1 9 4 9 年是个兼有工业和商业性质的国营机构。r a t p 公司提供多种不同 的电子交通图： 该公司首页上有一个使用非常广泛的电子交通豳系统( w w wr a t pf r ) 。它的 丰要用途足：查询车辆换乘以及时刻，并图视化查询结果。再输入起止点门牌号 码之后可以直接得到最短时间车辆换车线路及行程时间( 以文字显示) ，以及 数张地图( 显示起i 点和换乘点) 。在使用过程中还可以发现，如果输入路名不 正确，该系统还能够对所输入地址自动修改。如果在高级功能模式下使用，还可 以在f 而的选区对搜索要求进行限制：( 该电子交通图查询初始界面如f 图所不) 出行方式限制：仅乘坐轨道变通乘坐公交和有轨电车，乘坐所有变通工具。 不同最短行程时日j 限制：总行程时问犀短，晟少换乘次数最短步行时日j 。 时间限制：设定出发时问，或者设定域晚到达时间。 瞄12r a t p0 卅的电于文通目a 询界面 第1 章概述 一般的来讲，为了清晰的显示路线往往需要较大尺寸的地图但足这又增加 了客户端显示负担。为了解决这一矛盾，该地图并没有显示全程路线图，而是按 照出发点、若干个中转站以及终点，分别以数个小f l a s i l 地图( 对于该种矢量地 图，本文后面章节有详细介绍) 显示。下图为查询某住址到法国同市路桥大学的 换乘： 蚓l3r a t po d 的l u 丁变通目盘嘟结果矾面 r a t p 公司还提供一种静态的交通线路幽。该图不可点击，非动态显示巴黎 大区内公交、地铁线路与站点。由于该地图小具备交互功能，而且绘制简单故 本文不作具体分析。值得一提的是：在巴黎旅行或生活巾，看到的使用的最多的 第1 章概述 就是这些地图的纸张版本。然而对于剐到巴黎的蝣客想要在复杂的地图t 找到 自己的目的地，并不容易。 为了庆祝巴黎市区第三条有轨电车线路的开通，当然也是为了方便查询和显 示交通数据r a t p 公司推出一个最新的基于f l a s i i 的巴黎市区轨道电子交通地 图( h t t p ：w w wr a t pln f o o r i e n t e r c v t 3 p a r iss w f ) 。该地图清晰的显示出 巴黎市区内所有轨道交通站点发路线。借助电子交通图的缩放、查询功能，使用 者能清晰便捷的查找到出行目的地和换乘路线。 目14r a t p0 一d e 黎m e 轨道ur 变通地目 该地图本身就是一个很大的f l a s h 文件，并提供换桑查询功能。存左r 角功 能区，输入起止点站名之后即可以高兜显示查询结果线路，动态显示起止点、 换乘点。 由于巴黎市区内有1 1 条地铁线路、三条有轨电车路线、五条城问快线，线 路比较复杂。为了清晰显示 j 所查询的站点或青线路，当选择不同的站点线路， 所查询元素也以高亮动态模式显示，同时其他届示暗淡背景色。 m p f y 她图系统 舭p p y ( h t t p 帆m a p p yc o m ) 网站是现在欧洲使用最为广泛的电子交通 图之一。它覆盖欧洲范围内拍个国家主要为白驾和步行提供详细路线信息。 当然也可以显示以固定某一点为中心的各种比例的地图。 在查询虫曲输入起止点的门牌号，点击确定后，查询结果页面会立即显示蛙 快捷的车行路线，并且列出所有路口名称和转弯方向。使用者还可以对路线的选 取做出限制，比如仅选择免费高速公路，或者所有路线。 第1 章概述 目15l i a p p ym # o uf z m 地# * u 该网站提供三种不同的地图( 均以f l a s h 矢量图像显示) ：常规地图，卫星 地图城市地图。其中城市地图在常土兕地罔的基础e ，进一步显不城市建筑物。 而卫星地图则是采用法因国家地理研究院( i g n ) 的地球卫星和航空地图的在线 系统g e o p o r t a i l ( 类似g o n g 】ee a r t h ) 。地图中各站点，停车点，甚至消店均已 g p s 定位，用浮动小窗ii 显示详细信息。对出行旅游提供很大的方便。 s n c f 公司的电子交通图 s n c f ( s o c l 6 t 6n a t i o n a l ed e sc h e m i n sd ef e rf r a n g a is 注国国家铁路公 司) 为法国最大的幽营公司2 ，也是欧盟区内仅次于德国铁路的第一二大铁路公 司。该公司除了经营铁路赁运和客运外，还为法国铁路路网公司( r f f ) 经营和 维护法国国有铁路。 该公司网站同样也提供火车站点、线路查询、以及车次安排，但足由十全国 范围内数据庞大，故按照各个城市提供静态交通示意图为主。 第1 章概述 自2 0 0 5 年开始，s ；c f 公司内部的信息系统与电信部门新建立基于f l a s h 的 电子地图系统。该系统不仅仅提供交通地图的功能还显示法国国营铁路公司所 有站点、线路、施工地和相关机构建筑物，这些信息均以地图上不同形式的图标 锓示，并且关联后台数据库。故点击查询时能够比普通电子地图显示更多的相关 信息。同时还能在地图定位所有公司各部门负责人，( 同样并且关联后台人事数 据库) 。该系统还在进一步完善和测试中。 该公司电子交通图实现方式在下文中有详细介绍。 目16s n c f0 一q 自$ ur 地目统 1 3 2 2 基于卫量和航空地圈 现有的卫星和航空图系统中，比较著名的是美国的g o o g ee a r t h 。该系统 足一个向大众显示各种精度比例地球卫星和航空地图的在线系统，由g o e g l e 公 司提供。该系统可以加载地图数据。但是对于数据的格式确冉自己的限制：k m l 或者2 m l 格式。k m l 是一种基于x m l 语法的地理数掘储存文件格式，而z m l 是k m l 的握缩形式。g o o g l ee a r t h 加载k 叭的方式和浏览器加载h t m l 的方式原理相同。 法国也自行开发了自己的卫星图在线系统，即r 文提到的g e o p o r t a i l 。但是在 第1 章概述 加载数据方面，相比o o o g l ee a r t h 还有些不足。 随着p 星和航审地图的j 1 泛推广，越来越多的研发者开始直接借助现订的卫 星和航空图系统制作l 乜了交通图。比直u 法幽c i t w a y 公司开发了i t m s r 系统。畦 系统借助g o o g l ee a 九h 软件这一平台提供：提供发布交通信息，查询路线，交 通管理等功能。测试版本巾，可以通过6 0 0 9 l ee a r t h 软件加载数据( j a v a 语占 查询数据库并返回k m l 格式结果) 显示法国南部城市马赛的所有公变站点、线 路并提供最短路线查询功能。 1 32 3 基千括括围坐标定位 此类电子地图，使川扫描纸赝地图或者静态数字地罔( 比如j i v 格式的图像 文件) ，用于丁或者程序自动地方式在地图上按一h 标定位并添加图标。这样的 r r 地图定位技术要求高，需要现有路名、】牌号数据，以及与其相对应的地阿 坐标( 或者经纬度) 数据。其功能也很受限制。 比如法国的一个交通地图网站h t t p ：i t r a n s p o r tl r ，提供法围范围内的 路名、门牌号、车站定位商询。地图可缩放拖动，但是不町点击地图卜的罔标。 没有详细的附加信息显币，小支持路线查询。 酗l7i t r a n s p mtm 栅格交目 133 中法两国电于交通图的对比 通过 ：面的介绍，我们可以看出： 我国的电子交通图采用新图像技术很多。随着互联网的e 速发艘，越来越多 第1 章概述 的国人对电子地图技术感兴趣，愿意对新技术新事物进行尝试。我们可以在国内 的网站上看到很多不同的交通图构建形式和思路，采用不同的编程语言，不同数 据加载模式，和不同的图像形式。而大部分法国的电子交通图还是采用f l a s h 显示方式。并建立图像系统，分离图像界面和数据。 两国电子交通地图覆盖范围不同。由于我国版土幅员辽阔，显示全国范围的 交通图对硬件和数据储备要求很高。如果一个地图系统加载过多的数据和图像会 导致：反应时间长、初始化慢、甚至当使用者稍多查询繁忙时造成系统瘫痪。所 以现行交通图图形覆盖范围小，大多数仅包含大中型城市及其周边区域。而法国 国土面积约为我国的十七分之一，而人口和交通流主要集中在几个大城市。所以 很容易制作全国交通图系统。 图像精度和操作功能方面。我国电子交通图图片质量不高。我国大多数电子 地图图像为扫描地图，或者根据扫描地图电脑绘制。所以画面单调生硬，清晰度、 精确度不高。而在法国，大部分地图和数据都是公开的，且精确度很高。数个公 司还有可能共用更高精度的地图资源，这就避免了重复性投资。 技术支持与维护更新。国内的网站普遍在技术维护和更新角度方面作的不够 好。很多网站图像和数据都是多年以前的。信息反馈渠道也不够通畅，对于使用 者的新建议和问题不够重视。 电子交通图的系统设计。国内的大部分交通图尽管能实现部分交通查询功 能，但是制作之初，仅仅从实现某一功能方面出发，不具备系统性。这样的“网 站”只能简单的图示化交通数据，不能够进一步开发和更新。如前文所介绍的数 个国内交通图系统，仅为了图示化交通数据或者实现某种查询功能而建立。无论 是图像精度还是操作功能与最初的实现目的紧紧相关。对于地图系统的界面、图 像、数据没有明显的划分处理。如果需要增加新的功能或者提高图像精度，将不 容易实现。 选择实现技术的标准。制作电子交通图的目的在于提供比文字更生动、具体、 内容丰富、多功能化的交通信息平台，快速、及时地发布信息，精确定位目标等 等。所以在选择实现技术时，除了具体分析地图系统功能要求之外，要最大化满 足制作电子交通图的目的。也就是要尽量选用成熟、使用广泛的手段，尽量选用 能提供更高精度的技术等。 只有正视我国电子交通图目前的不足，借鉴他人的经验才可以在我国电子交 通图的发展道路上取的长足发展，为中国交通信息化、智能化提供技术基础。当 然也不能仅仅局限在借鉴、模仿之上，在电子交通图的发展高级阶段，应该趋向 于一个复杂的交通信息系统，这样的系统在结构上划分为图像、界面、数据等部 分，在功能方面划分为不同的模块。这样才能高效的综合地理、行政地图数据、 1 2 第1 章概述 各种交通线路数据，提供交通信息发布、查询、战略研究等多种功能。下文借鉴 法国电子交通图的不同实现模式，研究如何在不同的需求条件下选择不同的实现 方案，并系统化的设计易于升级和开发新功能的电子交通图。 第2 章电子交通图系统及技术分析 第2 章电子交通图系统及技术分析 2 1 电子交通图系统框架定义 为了实现电子交通地图的可更新性、多功能性( 如第一章所述，是电子交通 图发展趋向于一个复杂的交通信息系统) ，必须在制作最初阶段设计电子交通图 的系统性结构，以及各个系统组成部分。一个完备的电子交通图系统我们可以定 义包括以下各部分： 实现技术框架：电子交通图系统的载体，可以是包含p h p 、a s p 、s c r i p t 等 动态页面语言的h t m l 页面，程序语言( c 、j a v a 、v b ) 的窗口，或者借用现有系 统( 比如基于g 0 0 g l ee a r t h 软件) 。 图像：电子交通图最重要的显示部分，它的质量和功能直接影响系统服务水 平。它包括加载于框架之上的图像，图片，程序绘制图形，表现交通数据的图标， 注释窗口以及部分功能按钮。为了精确显示信息还必须提前定义好其图像格式、 精度、坐标系统、投影系统。 控制部分：包括操作界面和参数数据传输。其中操作界面可以包含在图像之 中，也可以单独列在框架上。主要以按钮、滑块、动态文字框、下拉菜单等形式 使操作者方便的使用地图、实现功能。参数数据传输用于传递查询数据库参数， 回传查询结果。 数据：大型的电子交通系统应该具备一个交通信息数据库。用于储存地理、 气象、行政、交通信息。如果需要实现模拟或者实时显示功能，还要数据库动态 链接。这些数据可以根据不同的功能需要储存在s q ls e r v e r ，o r a c l e ，d b 2 ，甚 至x m l 文件上。 在上述各组成部分协同合作的基础上，电子交通图就能实现出很所需功能。 按照上述设想，我们可以设计电子交通图的通用实现技术框架，如图2 1 ： 图2 1 电子交通图皋奉实现技术结构框架 1 4 第2 章电子交通图系统及技术分析 2 2 交通地理信息数据库设计 在2 1 章节电子交通图的各个部分中，框架、图像、控制的设计与其他类信 息系统的设计相同。但电子交通图的数据库设计有其特殊性。对于一个多功能、 高精度的电子交通信息地图，一个完整的地理交通信息数据库十分重要。 由于国家我国幅员辽阔信息资源量大，各种数据资源来源形式复杂，种类繁 多，应制定统一的数据和技术标准，需要在各市、各省至全国范围内不断整合、 升级。按照现有地理信息系统设计理念，设定电子交通图数据库应该包括特定区 域范围内的以下内容： 一个统一的数据格式准则和技术规范，相应的升级和整合信息环境，能 够利用整合现有交通数。比如，整合现有的“全国铁路列车时刻表查询系 统”。 各级行政区域界限坐标以及相关信息。其中的坐标可以按照不同的投影 形式不同的精度要求储存。或者直接利用经纬度表示( 以下坐标储存与此 相同) 各交通特殊区域划分。同样包括边界坐标和相关信息。 地理区域划分。如：水域，山岭等等。 交通线路坐标数据。数据按照不同交通方式：道路、铁路、水运、航空。 各种交通方式相关线路规定。走向、流量、密度要求等等。 城市范围内，街道名、门牌号码统计，并在道路上坐标定位。 城市范围内的动态交通信息库比如：道路路况信息、局部气象信息、 交通管制措施、停车点、事故易发生点、交通部门办公业务地点等等 当然在实际操作过程中，按照项目具体要求仅选取上述部分数据，保留其余 部分数据作为系统升级参考。同时也注意到，我国现阶段处于经济高速发展时期。 各地扩建新增路线较多，从而导致交通数据更新频繁。所以在加快信息发展更新 的同时，也需要对道路建设、扩建工程作统一规划。尽量避免反复施工、不断改 建。 由于我国很多大城市，尤其是北京市和上海市人口众多、交通拥挤，为减缓 交通堵塞经常改变道路行驶( 比如禁止某段道路通行，或者改为单向通行) 这都 给最佳路径查询，和车载系统定位带来不便。可以考虑单独列出此类动态信息再 实时发布。 按照以上的设想，以铁路数据、及相关行政区划数据为例，设计其数据结构 图如图2 2 ，其他类型的交通数据结构以此为参考。 第2 章电子交通图系统及技术分析 图2 2 铁路与行政区划数据结构示意图 2 3 交通图图像技术分析 通过前面章节中对不同形式电子交通地图的介绍，结合两国对比中，关于实 现技术选择标准的分析，我们可以将目前多种不同的技术实现手段归三个大类： 首先就是常见的动态图形交通地图系统( 包括栅格图和适量图两种) ，其次利用 现有卫星地图系统加载交通数据，最后借助g i s 软件的网页发布。 2 - 3 1 基于栅格图像技术 2 3 1 1 栅格图的定义和常用图像格式 栅格图像是指通过采样、量化将模拟图像用数字列阵来表示，以多个细小网 1 6 第2 章电子交通图系统及技术分析 格表示的图像。对于灰度图，每一采样点用一个量化值来描述。对于彩色图像， 每一个采样点则以多个颜色分量来描述，最后叠加而合成颜色。 栅格图像的来源一般是通过扫描仪、电分机来扫描照片或其它原稿获得，也 可利用数码相机直接导出数字图像获得，或者利用计算机绘制、购买图像素材库 等获取等。 常见的栅格图像格式，如b m p 、g i f 、j p e g 、c x 、p i c t 、p n g 、p s d ( p h o t o s h o p 软件使用格式) 、t i f f 等。其中t i f f 、p s d 是高精度无质量损失的图像格式，如 果是商业高质量印刷，或者要求保留图像图层、a l p h a 通道( 图片的透明和半透 明度) 、路径剪切等信息，最好选用该格式。而j p e g 、g i f 等，由于采用了极高 的压缩率，图像数据量小，但是有损压缩，图像质量有损失。 2 3 1 2 基于栅格图电子地图实现方式 以栅格图为基础制作电子交通图，首先要用相关程序或语言( 常用编程语言 为j a v a s c r i p t ) 在图像上定义基于像素坐标的区域( 也称为热区) 。比如定义某 区域( 以像素为单位的多边形) 的名称，属性，链接等等。然后用页面s c r i p t 语言或者h t m l 超文本语言加载图片和相关语言，提供相关地图功能。当然，对于 一幅电子交通地图，其中需要定义的区域非常的多，这一过程不能人工手动完成， 我们可以借助一些软件，自动加载数据信息，同时生成热区并定义代码。 基于静态地图的方式。多为小范围简单地图的实现。这样的地图精度较小， 地图数据定位和显示实现比较复杂。在没有数据坐标的情况下，很多时候下需要 手工输入，所以应用也比较少。 2 j 1 3 栅格图像技术优缺点分析 栅格图像运用在电子交通图系统的特点非常明显。其优点在于： 图像来源丰富，制作容易：通过扫描现有的各种地形图、交通线路图等纸制 地图就可以很容易的获得。图像的尺寸、精度以及图像文件的大小，都可以通过 对扫描器材设定完成。 实用性广泛：目前存在多种图像格式，不同的图像格式还有不同的压缩算法， 可以满足不同的要求。而且栅格图能够在不同的系统平台或者软件上使用； 当然栅格图形在制作电子交通图时，也存在很多缺点： 数据量随精度增大而增大：由于数据是通过采样量化得到的，数据量都非常 大，特别是用于商业印刷或者科研的高分辩率图像，数据量从几兆到几百兆。同 时当栅格图放大到一定程度时，质量会很大程度降低。 加载速度慢：由于栅格图形本身文件数据量大，从服务器下载到客户端的时 间也相应增加。如果需要不同地图切换功能，系统反应时间会更慢，影响交互性 1 7 第2 章电子交通图系统及技术分析 能。 关联数据方式复杂：电子交通图的交通信息都是通过与地图关联的数据表示 的。但是对于栅格图像仅仅是一个图片元素，不包含内部定位坐标信息。所以需 要系统定义图像上的坐标系统，以及每个交通信息所对应的图像坐标。 2 _ 3 1 4 缺点的避免技术 在实际运用过程中如何避免上述的缺点，成为电子交通图系统成败的关键。 关联复杂的交通数据时，不能通过手动的方式添加信息点，可以借助一些现有的 图像软件来实现。通常这些图像软件自身会带有图像或者数据，我们需要参照它 自带的数据，转化要加载的交通数据格式。通过这些图像软件自动生成图像坐标 系统，和信息元素坐标，用以关联图像和外部数据。 对于图像加载速度和精度的矛盾，我们可以考虑，同样使用软件分割栅格图 像为小块，定义各个小图块的坐标，在显示时仅加载所需要的图块。这样就可以 在信息量和带宽的局限下，显示尽可能多的数据，提供更高精度的地图。 2 3 2 基于矢量图技术 2 3 2 1 矢量图的特点与常见格式 矢量图形是计算机图形学中用点、直线或者多边形等基于数学方程的几何图 元表示图像。例如用起始坐标和一个向量来表示一条直线段，图像只有在需要时， 才在计算机或者打印机上绘制出来。矢量图一般是利用矢量绘图软件制作或者利 用数字化软件数字化获得。 常见矢量格式有a i ( a d o b e1 1 l u s t r a t o r ) 、e p s 、p d f 、s v g 可缩放矢量图像 格式( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ) 、s w f 等。 2 j 2 2 矢量图的优缺点分析 由于生成方式的特殊性，矢量图特点与栅格图有很大的不同。它的优势明显 在于： 在提供相同图像信息量的情况下，文件大小要比栅格图小很多。电子交通图 客户端( 使用者) 的初始化时间和地图反应时间都相对较短。 图像仅存储对应物体几何数据，所以文件大小与物体的大小无关。这样的就 可以无限地放大物体，同时仍然保持平滑。也就是说这种格式的电子交通图，在 放大的时候，直线与曲线都不会成比例地变粗，块体物件不会产生毛边； 保存的物体参数可以在后面修改。物体的运动、缩放、旋转、填充等都不会 降低绘制的精度； 第2 章电子交通图系统及技术分析 图像显示时，按照具体设备性能根据参数绘制图像，所以在任何分辩率的设 备上都可以得到最佳效果。 当然，矢量图也有其明显的缺点：制图复杂，原稿来源少；另外，一般每一 种绘图软件都有自己矢量图格式，所以难以实现程序、平台间的通用。所以一般 页面加载此类电子交通图都需要下载专门的显示插件。 2 0 2 3 矢量图格式选择 由上面的分析可以看出，矢量图作为电子交通图的图像部分是一个很好的选 择。但是目前矢量图像格式很多，处理软件提供商也对应较多。在选择矢量图格 式时我们要考虑避免其缺点，选择目前使用最广泛、处理软件功能较多的格式。 经过我们对比和调查，f l a s h 格式( 后缀名s w f ) 的矢量图像格式在网络中 广泛使用。图2 3 是一份来自n p dr e s e a r c h 关于网络图形显示插件使用率调查， 通过它可以看到f l a s h 使用的普遍性： 1n nn 一 上u u u 9 0 o 8 0 o 圜飘 7 0 o 鳓囫。 阉 缓 6 0 0 5 0 o 鹚 4 0 0 搦糊 3 0 o 2 0 o 10 o nn u u f l a s hj v aa d 。b e 。i i i c kt i - e sr e a j l 【】i l es h 。c k - a r ev j i - - p 【，i n t -i i i i j t l ss v