浅析地理信息系统在交通运输中的应用.doc

第 卷 第 期 北 京 交 通 大 学 学 报 Vol No 年 月 JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERCITY Nov 浅析地理信息系统在交通运输中的应用 学 院 交通运输学院 班 级 铁路1208班 姓 名 白海龙 学 号 12251205 浅析地理信息系统在交通运输中的应用 白海龙 12251205 北京交通大学 100044 摘 要 GIS 系统是实现智能交通系统中交通规划与管理的重要技术之一 本文从地理信息系统在交通领域的应用现状入手 分析了交通地图数据库的建立 数据分析与处理等 GIS 应用于交通需要解决的关键问题 最后预测并设想了 GIS 在交通运输规划与管理中的城市道路设计 车辆诱导 城市交通预测 城市交通设施管理几个方面的应用 关键词 地理信息系统 交通运输规划与管理 交通规划 5 北 京 交 通 大 学 学 报 第 卷 1 地理信息系统简介 地理信息系统 简称GIS Geographic Information System 顾名思义 地理信息系统是处理地理信息的系统 地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息 又常称为空间信息 同时GIS也是一门综合了经济管理学 运筹学 地理学 测量学及计算机科学的多种学科的科学技术 它对地球空间数据进行采集 存储 检索 建模 分析和表示的计算机系统 不仅可以管理以数字 文字为主的属性信息 而且可以管理以图形图像为主的空间信息 它通过各种空间分析方法对各种不同的空间信息进行综合分析解释 确认空间实体之间的相互关系 分析在一定区域内发生的各种现象和过程 因此GIS可定义为 用于采集 存储 管理 处理 检索 分析和表达地理空间数据的计算机系统 是分析和处理海量地理数据的通用技术 2 GIS主要结构与发展 2 1 GIS主要结构 目前主流的GIS系统按功能层次划分为三个相对独立 而又密切相连的予系统数据库系统 GIS通用系统 GIS专业应用系统 数据库系统 由于GIS应用系统不仅要处理大量的空间图形数据 也要处理大量的与空问实体相关的属性数据和管理数据 因此如何组织和管理这些数据是GIS所面临的首要问题 关系数据库系统经过几十年的发展和完善 提供了一系列高速可靠的数据存取机制 如多用户控制 并发控制 客户 服务器机制等 由于数据库系统一般只提供通用数据的存储和检索 而地图数据是一些特殊的格式化的数据 因此必须要经过一个中间层来进行格式转换 GIS专业应用系统 专业应用系统面向用户的具体应用 如电力系统的配电GIS 消防GIS等 它向用户提供符合用户习惯的操作环境 提供某个领域内的专用分析工具 为用户提供决策支持信息 正是由于GIS技术在国防 城市规划 交通运输 环境监测等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用 极大地推动了社会生产力的发展 同时 也极大地刺激了GIS及数据的迅速发展 使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一 2 2 GIS的发展趋势 GIS技术依托的主要平台是计算机及其相关设备 进入90年代以来 计算机核心部件CPU的处理速度愈来愈快 性能价格比更高 其存储器可实现将大型文件映射至内存的能力 且能存储海量数据 随着多媒体技术 空间技术 虚拟实景 数字测绘技术 数据仓库技术 计算机图形技术以及三维图形芯片 大容量光盘技术与宽频光纤通讯技术的突破性进展 特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立 以及能够提供接近实时对地观测图像的高分辨 高光谱 短周期遥感卫星的大量发射 所有这些为GIS技术的广泛 深入应用展示了更加光明的前景 同时 也使得当前的GIS已不能满足信息时代 数字时代的要求 目前GIS总体上呈现出网络化 开放性 虚拟现实 集成化 空间多维性等发展趋势 3 地理信息系统在交通领域应用现状 交通规划中经常要涉及到人口 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 现在许多大城市 如北京 上海 广州等 规划 大都采用了美国MapInfo公司研制的GIS软件平台MapInfo桌面地理信息系统软件将交通规划与GIS相结合 对城市的综合交通网络进行规划 效果良好 数据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 4基于GIS的交通运输规划 4 1 交通运输规划问题 交通运输规划的根本任务是按照社会经济发展模式和趋向 设计合理的交通系统 以便为以后的土地利用与社会经济活动服务 满足社会和经济发展的需要 本着现有交通运输资源来探索最好的解决方案 通过制定目标并设计达到目标的策略或行动 具体内容有 交通量的产生 运输需求预测 交通量的分布 O D流的形成 运输方式选择 运量分配 路径选择 道路建设 土地利用 路网规划 运输设计 编组计划及运行图的编制等 交通运输规划的实质就是根据未来的运输需求分配合适的运输资源 以实现运输资源的最佳配置以及高效利用的问题 使人与物的位移安全和经济 并使环境不受破坏与污染 要制定合理的规划 必须先预测未来的运输需求情况 并了解现有运输系统的状态和土地利用情况 目前交通路线及设施是否合施 以适应当今以及将来发展的需要 总之 运输规划主要解决两方面的问题 一是预测未来的运输需求情况 二是了解与分析现有运输资源状况 而不管是运输需求还是运输资源都具有很强的空间特性 均分布于特定的空间位置上 并有丰富的社会属性 所有这些都涉及海量的空间数据与属性数据 如果仅靠人工手段处理这些数据将是非常繁重而又低效率的 GIS具有强大的空间数据与属性数据综合处理能力 若能借助GIS技术处理运输规划中的海量数据 运输规划工作将大大简化 并更具高效性与科学性 4 2 基于GIS技术的交通运输规划 1 数据来源 交通运输资源数据库数据来源有如下5种 A 基础制图数据 包括地形数据和人文景观数据 主要取自现有地图条例 其产生有两种基本格式 即图形结构和拓扑结构 B 自然资源数据 主要是指与现有运输资源相关的各种自然资源数据 如 土地利用 道路覆盖数据集合 在美国 这类数据主要从1 15800彩红外航空影像上提取 C 调查统计数据 包括与运输资源有关的各种统计资料数据 D 研究区域中的海 陆 空运输网络 包括铁路 水路 航空 管线和航海线网络 E 其它有关规则知识数据 2 数据的加工整理 数据的加工整理是进行数据组织处理 建立数据库的重要环节 若没有严格的数据统一格式与合理的办法和标准 会造成数据加工的困难 3 数据的输入与输出 上述数据源中的所有数据可分为两大类 空间数据和与之相联系的属性数据 数据输入方法有9键盘输入 坐标几何 手工数字化 扫描和现有的数据文件输入 输出方式有9硬拷贝 软拷贝和电子输出 4 数据的检核和存贮 为确保输入数据的正确性 必须对输入到计算机中的数据进行一般检查 误差检核 输出结果与原始资料的叠合比较 或逐行比较检核 然后再对数据进行编辑 改错 更新 最后存贮到安全 可靠的介质上 5 数据的组织 按一定的空间数据组织与结构方式对数据进行组织管理 最后建立数据库 一般GIS数据结构分为两大类 矢量结构和栅格结构 建立的数据库的数据模型可用层次数据库模型 网络数据库模型和关系数据库模型三种 根据已建好的交通运输资源数据库 我们可以对其进行查询检索 统计与分析等多种操作 这样 就可以对现有运输资源的形态和土地使用情况有个清晰的了解 为后续规划工作做准备 5 GIS在交通运输规划与管理中的应用 5 1 城市道路设计 在以往的城市道路设计中 工作量不仅大而且效率低下 现运用地理信息系统技术将使设计者的效率大为提高 如 在城市GIS交通专题信息系统上利用GIS的动态模拟技术 虚拟现实技术对规划方案进行仿真 模拟 然后进行评估 使方案满足于当前的需要 预测出一定的发展空间 此外 还可以利用GIS中的叠置分析 网络分析 缓冲区分析等对道路的宽度 长度 最优路径的选择进行设置 GIS中的三维拓扑生成 还可以使道路立体化 根据不同路段规划哪些地方需要建设立体交叉 哪里该设公交停靠站点等 5 2 室外可调节遮阳与外廊 室外可调节遮阳与外廊一体化设计 适合于通廊式住宅或宿舍 遮阳构件可局部设置 也可整面设置 比如2010年上海世博会的马德里案例馆 以 竹屋 作为设计原型 竹屋 是马德里广泛兴建的经济适用性住宅 长廊外的竹制百叶窗覆盖了整个建筑 长廊宽度为1 5m 该手法避免了强烈的日光直接照射居室 兼隔声作用 同时给住宅提供了一个半开放的起居空间 以供其在春天和夏天享受露天生活 5 3 室外可调节遮阳与阳台 阳台是室内与室外的过渡空间 同时具有晾晒衣物 种植花草 观景休闲等功能 阳台还可以增加建筑外观的阴影变化 虚实对比 是建筑外观设计的重要元素 我国居住建筑多以内遮阳来解决阳台的 温室效应 问题 但是 内遮阳使太阳辐射热已经从窗户大量进入房间 效果远差于外遮阳 窗帘及窗体所吸收的热辐射向室内放射 防热效果大大降低 要解决这些问题 需要建筑师在设计阶段就对阳台的遮阳处理有所考虑 国外的居住建筑多采用百叶 折叠遮阳板或遮阳卷帘等室外可调节遮阳 一方面 可控性保证了住户可根据环境变化和自我需要进行调节 另一方面 各种新型遮阳的耐候性和美观性较高 例如巴塞罗那LIlaFleming公寓 在西向阳台外侧设置了推拉式木格栅遮阳板 既丰富了立面造型又遮挡了低角度入射的太阳辐射 5 4 室外可调节遮阳与外墙 外墙的保温隔热性能与室内环境的舒适度密切相关 室外可调节遮阳的正确使用可以提高外墙的保温隔热性能 南向外墙具有充足日照 设置在南向外墙上的室外可调节遮阳构件可有效降低辐射热 减少能耗 1 室外可调节遮阳构件与墙体复合 现代建筑中 支撑系统与维护系统的分离使室外可调节遮阳构件能够像石材 木材 金属一样构筑建筑立面 一方面遮阳与建筑表皮的结合可以解决遮阳与建筑造型之间的矛盾 使立面产生多样变化的可能 另一方面遮阳构件内嵌在围护结构中 减少遮阳构件所占空间 增加遮阳适用度 2 利用室外可调节遮阳构件形成双层表皮 双层表皮遮阳是指一层建筑本身的立面和另一层由室外可调节遮阳构件形成的立面 是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的一种新的现代建筑形态 双层表皮之间存在空隙 对于降低建筑能耗 改善室内环境有较好的效果 在公共建筑中得到较多的使用 遮阳表皮与外窗间留有距离 外窗正面镂空 表皮可遮挡来自外窗上部及两侧的直射阳光而不遮挡外窗正面的视线 室外可调节遮阳与外墙一体化设计既与当代建筑重视建筑表皮的创作潮流相吻合 又达到了遮阳节能改善室内环境的目的 适用于各种高度 各种平面的建筑 如果使用得当 必将成为推动一体化设计的有力措施 5 5 室外可调节遮阳与窗 室外可调节遮阳与建筑外窗一体化设计是应用最广泛的一种形式 近年来 外窗节能技术逐步由单一遮阳技术与单一节能窗技术向二者一体化技术方向发展 即更加注重构件的复合化 配套化 系统化 强调构件的整体节能性能 受造价及维护费用较高的制约 目前仅在少数高档住宅中使用 随着经济的发展 其推广应用必将成为趋势 6 结语 综上所述 在如今强调节能降耗和环保的发展主题下 建筑业也必须在符合此主题的基础上进行发展 遮阳板与建筑立面一体化的设计构想不仅符合节能降耗和环保这两个主题 又满足建筑的使用功能和审美需求 相信会在往后的建筑施工中得到极大的推广应用 参考文献 1 徐强 GIS 在交通领域中的应用现状与发展趋势 J 山西科技 2008 4 52 53 2 张宏亮