第八章-交通地理信息系统GIS-T

TransportationInformationTechnologies交通信息技术,第八章交通地理信息系统GIS-T,第8章交通地理信息系统GIS-T,2,第八章交通地理信息系统GIS-T,GIS技术交通地理信息系统（GIS-T）GIS-T的数据模型参考文献GIS地理信息系统原理和方法.边馥苓主编.测绘出版社.2004GIS空间分析原理与方法(第二版).刘湘南，黄方，王平编著.科学出版社.2008地理信息系统GIS理论与实务.刘明德，林杰斌编著.清华大学出版社.2006交通地理信息系统.刘学军，徐鹏著.科学出版社，2006谢彩香，刘召芹GIS-T中的数据模型进展研究J测绘工程，2005，14（3）：54-58,第8章交通地理信息系统GIS-T,3,8.1GIS技术,GIS地理信息系统的概念是在计算机软硬件支持下，对地理环境诸要素进行采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统。GIS地理信息系统在ITS中的主要应用车辆导航定位和车辆监控调度道路交通管理以及交通信息查询电子地图数据采集与编辑、地理数据库管理、空间查询和分析以及地形分析等。,第8章交通地理信息系统GIS-T,4,8.1.1GIS的组成,GIS的组成计算机硬件系统计算机硬件是计算机系统中物理装置的总称，它是GIS的物理外壳。计算机软件系统指GIS运行所必需的各种程序，由计算机系统软件、地理信息系统软件（GIS软件）和应用分析软件组成。用户系统开发人员和GIS技术的最终用户,GIS的组成,第8章交通地理信息系统GIS-T,5,8.1.1GIS的组成,GIS的组成（续）地理数据地理数据属于空间数据，地理数据以数据库进行组织和存贮，并通过数据库管理系统进行管理。空间数据是指以地球表面空间位置为参照，描述自然和社会经济要素的数据，可以是图形、图像、文字、数字和表格等。空间数据包括：几何数据，描述地理实体本身位置和形状大小等的量度信息。由坐标系表达。关系数据，描述各个不同地理实体之间空间关系的信息，如接近度、邻接、关联、包含和连通等。由拓扑关系表达。属性数据，指非空间数据，是各个地理单元中的自然、社会、经济等专题数据。由字符串或统计观测数值串表达。空间数据可分为7种不同类型：类型数据，面域数据，网络数据，样本数据，曲面数据，文本数据，符号数据,第8章交通地理信息系统GIS-T,6,8.1.2GIS的功能,数据的采集与输入概念：是将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程数据采集和输入包括三方面的内容：数字化，是指根据不同信息类型，进行模数转换、坐标变换等，形成各种数据文件，存入数据库内。规范化，是指对不同比例尺、不同投影坐标系统和不同精度的外来数据，必须统一坐标和记录格式。数据编码，是指根据一定的数据结构和目标属性特怔，将数据转换为计算机识别和管理的代码或编码字符。数据输入方式包括：手工方式（键盘输入），手扶跟踪数字仪，扫描数字化，影像处理和信息提取方式，数据通信方式,第8章交通地理信息系统GIS-T,7,8.1.2GIS的功能,数据编辑与更新数据编辑包括：图形编辑主要包括图形修改、增加和删除、图形整饰、图形变换、图幅拼接、投影变换、误差校正和建立拓扑关系等。属性编辑通常与数据库管理结合在一起完成，主要包括属性数据的修改、删除和插入等操作。数据更新是以新的数据项或记录来替换数据文件或数据库中相应的数据项或记录，它是通过修改、删除和插入等一系列操作来实现的。,第8章交通地理信息系统GIS-T,8,8.1.2GIS的功能,数据存储与管理数据存储与管理的概念：数据存储是将数据以某种记录格式存储在计算机内部或外部存储介质上。数据管理是处理数据存取和数据运行的各种管理控制。空间数据管理是将各种图形数据或图像数据都以严密的逻辑结构存放在空间数据库中。数据管理的方式：文件管理，关系数据库管理，文件结合关系数据库管理，面向对象数据库（OODBMS）管理,集成化的GIS数据管理,第8章交通地理信息系统GIS-T,9,8.1.2GIS的功能,空间查询与分析空间查询的概念是按一定条件对空间目标的位置和属性信息进行查询，以形成一个新的数据子集。空间查询的分类定位查询用于实现图形和属性数据的双向查询。分层查询用于查询分层存放的图形数据和属性数据。区域查询用于在屏幕上开一窗口或指定一任意多边形区域，查询该区域内的所有图形数据和属性数据。条件查询根据数据项、运算符和函数组成的条件表达式来查询图形数据和属性数据。空间关系查询又称拓扑查询。一类是几何元素之间的结构关系，另一类是空间目标之间的位置关系。,第8章交通地理信息系统GIS-T,10,8.2交通地理信息系统（GIS-T）,GIS-T的组成和结构GIS-T的应用举例,第8章交通地理信息系统GIS-T,11,8.2.1GIS-T的组成和结构,交通地理信息系统GIS-T的概念GIS-T就是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的信息系统，是GIS技术在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成，它将为交通各部门提供一个功能强大的空间信息服务和管理工具。交通地理信息系统GIS-T的系统结构包括三个子系统：数据库子系统、数据采集和质量控制子系统以及系统功能表征子系统。,GIS-T系统结构与功能,第8章交通地理信息系统GIS-T,12,8.2.1GIS-T的组成和结构,数据库子系统GIS-T中主要交通数据的类型包括：空间信息（如交通分区图，道路网络图，设施分布图等）属性信息（交通区属性数据库，路网属性数据库，设施属性数据库，交通流量、道路等级、路面状况、图像数据如航空影像、设施照片等）其他有关信息，如多媒体数据库中航空影像、设施照片、声音等多媒体信息。数据采集与质量控制子系统采集行政区域边界、道路、铁路、基础设施等要素的空间图形数据，这些空间要素按照不同空间数据类型分层，并且能够满足规划与管理应用的数据质量要求。系统提供的属性数据库管理子系统，能够完成相应的属性数据，例如如上所述的行政区域，交通分析区域，路线，基础设施等信息的输入、修改、查询和管理等功能，并且建立空间数据与相应属性数据库的关联,第8章交通地理信息系统GIS-T,13,8.2.1GIS-T的组成和结构,系统功能表征子系统路网管理系统提供交通路网的编辑，如路段的修改，增加或删除路段，增加或删除节点，路段合并或分割等功能。路网管理中采用动态分段技术，动态分段功能是将地图网络中的连线按特征分段。,某系统交通事件和路面质量的动态分段显示,第8章交通地理信息系统GIS-T,14,8.2.1GIS-T的组成和结构,系统功能表征子系统（续）空间查询子系统提供从图形查询属性和从属性查询图形的图文交互查询方式，包括空间位置、属性、范围和关系等多种功能。查询内容包括：交通流量图、各路段的交通饱和状态表、拥挤交叉口的空间、时间分布图，以及交叉口饱和状态表等,监控路网中的交通流量图,道路网交通饱和状态图,第8章交通地理信息系统GIS-T,15,8.2.1GIS-T的组成和结构,系统功能表征子系统（续）统计分析系统将查询的数据以各种数据视图进行表达，这些数据包括规划对象地区社会经济、人口、交通总量等指标历史变化的统计图。,某省公路里程统计柱状图,第8章交通地理信息系统GIS-T,16,8.2.1GIS-T的组成和结构,系统功能表征子系统（续）空间分析系统提供了空间数据的编辑和修改功能，主要包括交通区域的编辑、交通分区的合并、分割。专题制图基本功能用于编辑、显示和测量图层，主要包括编辑、综合制图和测量等功能。栅格显示栅格显示功能使得GIS可以包含图片和其他影像，并可将对应的属性数据进行叠加分析，对图层进行更新。路径优化设定起止点，可以选择最短路径，同时可以设置某个路口不能通行，某个路段不能通行；指定通行条件，寻找最佳路径,第8章交通地理信息系统GIS-T,17,8.2.2GIS-T的应用举例,道路电子地图在道路交通中的应用静态地图将被动态的数字地图和电子地图所替代通过综合统计和分析各种交通数据以及采用丰富多样的图表显示,第8章交通地理信息系统GIS-T,18,8.2.2GIS-T的应用举例,GIS在道路CAD中的应用在规划和设计中可以利用GIS进行有效的道路环境影响评价，优选对环境影响最小的路线设计方案。GIS-T还与路面管理系统、桥梁管理系统等公路养护管理系统相关连，借助先进的路面和桥梁检测设备和数据搜集手段，使道路养护管理更加科学合理，经济高效。,第8章交通地理信息系统GIS-T,19,8.2.2GIS-T的应用举例,GIS在公交、机场等管理中的应用目的在于应用GIS技术收集、利用、共享公共交通数据和信息，以利于运输部和公交工业信息的交换和使用。从地区来看，公交公司可方便地获得信息以更好地掌握资源并作出科学的规划决策。从国家水平来看，它代表了国家公共运输信息基础设施。,上海市基于GIS的公共交通线路查询系统界面图,第8章交通地理信息系统GIS-T,20,8.2.2GIS-T的应用举例,3S集成在交通中的应用GPS，GIS，RS（遥感）三种新技术的有机集成，将实时、动态地实现数据的采集和管理，能够有效地应用在交通运输领域。,第8章交通地理信息系统GIS-T,21,8.2.2GIS-T的应用举例,GIS在交通规划中的应用交通规划过程或称交通建模系统通常分为预分析、分析和后分析等阶段，包括七个步骤：数据调查，包括土地使用、人口、交通设施分布等基础数据库的建立；土地使用预测，预测未来与城市发展相适应的交通系统的增长水平出行生成，预测各小区的总的出行数；出行分布，预测OD流量（起终点流量）；方式划分，预测各种可行的交通方式中的出行数；网络分配，将预测的OD流量分配到网络的各条边上；评价，从系统运营及环境影响等方面对路网进行评价。,第8章交通地理信息系统GIS-T,22,8.2.2GIS-T的应用举例,GIS在交通规划中的应用（续）GIS能够较好地用于交通需求预测，其优势包括：强大的数据管理功能、数据更新和处理功能；GIS-T中拓扑化的数据模型适应于交通网络分析，与交通规划分析模型有着较好的结合可能；GIS的图形显示和表达能力，能够极大地辅助规划和管理。,上海市公路网交通拥挤度分布图,第8章交通地理信息系统GIS-T,23,8.2.2GIS-T的应用举例,支持交通事故分析的应用确定事故的空间位置和分布采用动态分段算法实现事故的自动定位，将事故数据与道路空间位置相结合,事故动态显示与查询,第8章交通地理信息系统GIS-T,24,本章小结,GIS技术GIS的组成GIS的功能交通地理信息系统（GIS-T）GIS-T的组成和结构GIS-T的应用举例,第8章交通地理信息系统GIS-T,25,作业,问答题什么是GIS？GIS由哪几部分组成？每一部分的具体含义是什么？什么是GIS数据的采集和输入？GIS数据采集和输入的方法有哪些？它们的具体内容是什么？什么是GIS的数据存储？什么是空间数据管理？GIS管理数据的具体方案有哪些？简述GIS空间查询与分析的主要内容。什么是GIS-T？GIS-T主要包括那些子系统？每一种子系统的主要作用是什么？简述GIS-T的系统功能。,第8章交通地理信息系统GIS-T,26,作业,思考题结合自己平时的使用经验，举出GIS实际应用的一个例子，包括系统功能、系统构成、怎样应用系统等。简述GIS-T的数据模型。作业提交通过电子邮件发到邮箱ch