Esri ArcGIS在ITS应用.docx

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EsriArcGIS在ITS应用

ArcGIS在ITS应用:

公路地理信息系统

公路交通是最发达、使用最频繁的交通方式。

随着经济建设的高速发展，我国的公路建设也取得了巨大成就，近年来公路建设规模大、发展快、无论是公路里程、技术等级、还是路面等级都有了突飞猛进的发展。

国民经济和公路建设的飞速发展对公路管理方式和管理技术手段提出了更高的要求，作为国民经济大动脉的公路交通系统，应该采用先进的技术以解决公路路网在管理、规划、设计、通讯、监控等领域的标准化、系统化、自动化的问题；提高管理决策的准确度和可靠性，为国民经济的发展创造最佳的支撑环境。

目前我国的公路共分为六种级别：

高速公路、一级、二级、三级、四级；六种类别：

国道、省级公路、市级公路、县级公路、乡级公路、村级公路、专用公路。

交通管理部门在规划、设计、施工、维护、管理这些公路数据的时候，GIS作为重要的工具除了能够通过图形的形式直观地反映公路交通网的状况、查询相关信息，以及制作漂亮精美的专题图外，更重要的GIS能够在日常管理业务中提供辅助决策的依据。

随着新时期农村公路建设工作的逐步开展，全国的公路里程大大增加，覆盖面积更广，影响人群更多。

迫切需要利用GIS手段，实现全国各级公路的信息普查、数据更新、可视化、设施管理、养护与维修、信息发布等，保证公路为人民生活带来更大的便利，为国民经济发展提供更大的促进作用。

以下为GIS在公路运输行业的主要应用：

（一）公路设计

公路线路的走向布设受社会、人文、环境、地形等多方面因素的影响，将多种数据的叠加分析显示为公路规划提供直接的分析依据。

同时GIS本身所提供的最佳路径分析功能，包括最短路径以及最小造价路径的分析等也为公路规划提供一定的借鉴和参考材料。

（二）公路建设

我们需要在公路建设过程中时刻关注公路的建设过程，了解公路建设的状况和进度，保证工程顺利完成、严格控制工程质量。

在这个功能中，采用GIS软件需要用到一个非常重要概念：

动态分段，即根据施工里程数据在图上动态地显示完工的公路信息。

同样的该功能也应用在事故定位的应用中，例如只需给出里程数据就可以迅速定位事故点的位置，并在图上以特殊符号进行标注。

（三）公路维护

公路维护对于公路管理部门来说是一件繁重的业务。

例如：

统计所辖区域内的不同等级或不同类别的公路的长度、报表输出、专题图的制作、查询路况信息以及公路养护等。

所有这些日常的业务工作都离不开以地理图形为基础的GIS系统。

应用一《中国国家公路地理信息系统》介绍

一．项目背景

当今世界公路交通作为国民经济的大动脉，越来越为各国政府高度重视。

随着全球信息化的迅猛发展，尤其是发达国家都努力采用最新技术建立高效、智能化的路网管理体系，用以解决公路路网在管理、规划、设计、通讯、监控等领域的标准化、系统化、自动化的问题；提高管理决策的准确度和可靠性，为国民经济的发展创造最佳的支撑环境。

随着经济建设的高速发展，我国的公路建设也取得了巨大成就，近年来公路建设规模大、发展快、无论是公路里程、技术等级、还是路面等级都有了突飞猛进的发展。

国民经济和公路建设的飞速发展对公路管理方式和管理技术手段提出了更高的要求。

采用先进的科学管理和决策方法，提高公路的管理水平，充分发挥公路在国民经济发展中的作用，是当前公路管理工作的重要任务之一。

二．系统需求

通过2001年的全国第二次公路普查，以及每年《全国公路数据库系统》的维护工作，交通部公路司已拥有了非常丰富翔实的路况基础属性数据。

在此基础上已建立了全国、省、地、县多级《公路数据库系统》，对于提高管理水平和改善管理效率发挥了积极作用。

但随着管理工作的进一步开展，交通部公路司对路况基础属性数据的使用有了更多的要求：

对空间数据的需求；管理工作已经不再局限于对公路设施基本属性信息的处理，希望以地图方式实现公路属性信息可视化。

对专题地图的需求；例如需要了解高速路网在全国的分布情况，危桥所在的区域等等，并且可以打印输出。

对路线规划的需求；需要根据路线的随在位置及技术等级的分布情况等相关信息，在地图上规划新的路线。

处理突发事件的需求；需要对水毁、地震等突发事件实行快速定位，掌握相关路况信息进行事故分析。

交通流量监控的需求；需要通过视频和图片信息了解主要路段的交通量信息。

为社会服务的需求；通过WEB方式向公众提供路线分布及交通流量信息，为公众选择出行路线。

三．系统目标

集中力量建立“一库一网一套应用系统”，既“111”中国公路信息化工程。

包括一个标准的全国公路数据库平台；一个提供公众出行信息的人性化的公路信息服务网；一套以公路数据库为数据平台的业务应用系统。

在现有《全国公路数据库系统》基础上建立和整合路网空间数据库、搭建全国路网综合信息平台、实现公路数据的可视化管理；为公路主管部门提供及时、准确、全面的有关公路线路、里程及路况的信息；实现高效的数据资源管理和深层次的开发利用，为决策者提供可靠的决策依据。

为《全国路网实时监控系统》和《公众出行服务系统》提供基础平台。

四．数据组织

1.背景图层：

采用国家测绘局《全国1：

25万数据库》。

该数据库以矢量方式存储管理1：

25万地形图上的境界、水系、交通、居民地、地貌、地名等要素。

2.路网图层：

在一期建设过程中，公路路网图层主要包括国道和高速信息。

每条路线包括的主要属性为：

路线编码、路线名称、起点里程和止点里程。

在公路路网图层中，每条路线除包括坐标信息外，还存储有桩号信息，通过与公路数据库关联和动态分段技术，能得到所有公路信息。

公路路网图层包含网络拓扑结构，用户在系统中可以给定通行条件，在路网图层中寻找最佳路径。

2005年开始二期建设，公路路网图层将增加省道信息

3.全国公路数据库：

全国公路数据库以第二次全国公路路况普查的数据集合为基础，主要包括路线概况集、路基集、路面集、主要构造物集、沿线设施集、交通量集、沿线环境集、年报数据集八大类，84张数据表，800多个指标项，公路数据库的详细设计请参见《全国公路数据库系统数据库设计方案》。

系统全部数据约2个GB。

五．系统选型

选型要求

海量存储；系统的数据量非常大，第一期数据容量已经达到2GB。

因此，要求GIS软件对空间和属性数据有海量存储和管理的能力，并且有较快的响应速度。

安全性；要求数据由数据库系统统一管理，并提供权限管理功能，保证数据的安全性。

稳定性；要求GIS软件供应商有较强的技术实力，其产品系列化，功能强大，在全球和国内有众多用户，并且有较多的成功案例。

提供Web发布能力；方便为社会公众服务。

选型产品

根据我们的选型要求及产品比较，我们选择Esri公司的GIS产品作为系统开发的基础平台。

作为世界GIS的拓荒者和当今GIS技术的领导者，Esri在GIS领域已经有三十多年的历史，专门从事GIS软件的研究和应用开发。

其软件ArcGIS系列始终保持着全球第一的市场份额。

其GIS软件包括从低端的高端一系列产品，主要面向企业和部门级应用，悠久的历史和强大的产品家族使得其在GIS领域具有举足轻重的地位。

数据库服务器端产品：

空间数据库引擎ArcSDE;提供海量空间数据和非空间数据的统一存储、管理和与客户端的互操作能力

Web服务器产品：

互联网地图发布系统ArcIMS;提供了一种通过网络获取动态地图、GIS数据以及各种服务的途径。

客户端产品：

地图组件MapObjects;提供地图访问功能。

六．项目开发过程

1．前期准备

系统方案设计。

2003年《全国公路数据库》维护；根据各省提供的最新公路数据，进行校核和更新。

1：

250000地形图整理；包括图幅合并、路网提取、行政区划边界的更新、按省市进行地图裁剪等操作。

修图软件开发；为提高工作效率和作业精度，改变公路系统通过纸图提供地图的方式，项目组开发了一套修图软件，方便数据采集和维护。

2．资料收集校核阶段

为支持本系统建设，交通部办公厅向各省交通厅下发了《关于请协助做好全国公路电子地图更新工作的通知》文件。

在各省交通厅的大力支持下，全国31个省和直辖市公路管理部门的相关专业技术人员（约100名），先后到北京参与了本系统的数据维护工作，为本系统提供了详实可靠的路网数据，为系统的建设打下了坚实的基础。

3．系统开发阶段

《全国公路数据库系统》的完善和升级；进一步优化了数据库结构和软件处理机制，使数据检索、查询统计、报表运算、汇总速度等方面的性能成倍提高。

紧密结合公路数据库,建立公路路径系统，完成了空属数据的一体化整合.保证了空间、属性数据库的一致性。

完成了全国地图数据的最后整合、编辑和校验工作，建立1：

250000万地形图图库

建立了基于C/S的部级《中国国家公路地理信息系统》，为交通部提供了一个可视化的GIS公路管理平台。

七．系统功能

1、地图显示功能

设置地图显示范围，提供概览图、空间书签、比例尺控制等功能控制图层显示状态，提供修改符号，制作专题图等功能地图定位的功能，可以按照行政区划、路线编码及查找功能进行快速定位。

2、数据管理功能

系统可以访问《全国1：

250000地形图》和《全国公路数据库》中的全部数据，并以图形化方式显示，实现公路指标数据的可视化，便于业务人员查询使用。

系统可以根据行政区划、路线编码、技术指标等相关信息，按一定条件加载数据，使业务人员能够快速找到感兴趣的信息。

公路数据库指标查询功能；可以对公路数据库中相关信息，给定多组条件，进行组合查询。

可以将查询结果通过图形化方式在地图上显示。

3、查询功能

可以查询任何一条路线的简明信息和明细信息。

可以查询任何一个行政区划范围内的路线简明信息和路线名细信息。

可以的路线上任何一点的桩号信息及相关技术指标。

可以对《全国公路数据库》进行任意组合查询，并将查询结果在地图上可视化显示

可以通过点击地图方式，查询地图上任何一个要素的属性信息

4、统计功能

对上述各种查询结果均可以进行统计，方便业务人员把握路网的全局信息，便于对公路路网的规划管理。

5、网络分析功能

指定起止点，可以选择最短路径。

可以用鼠标临时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。

例如：

最佳路径必须在国省道上，技术等级在二级以上，并且不能经过危桥。

通过行政区划名称设置起止点。

显示网络分析的结果。

统计最佳路径上的公路指标，例如，最佳路径经过国省县乡专道各多少公里。

添加最佳路径上的公路数据，例如，将最佳路径上的隧道信息添加到地图上。

7．路网监控功能

在地图上显示监控站点

通过互连网可以得到监控点的视频信息

通过互连网可以得到监控点的交通流量信息

8．地图编辑功能

用户可以新建、打开、保存和备份临时编辑图层

用户可以对道路、地名及注记等内容进行编辑

用户可以执行选择、增加、删除、平移、增加顶点、移动顶点、删除顶点及修改属性等操作

编辑具有回放功能（即取消操作和重做操作），防止误操作

9．制图输出功能

地图可以输出到裁剪板、影像文件和打印机上。

具有页面设置功能，可以设置打印纸。

可以插入多种图形元素，包括标题、图廓、比例尺、图例、指北针、图片、点、线、面和注记

可以修改打印布局，移动、删除和编辑图形元素，修改图形元素的属性。

可以对打印页面进行放大、缩小、平移等操作，改变视图比例。

可以修改地图的显示区域。

打印效果随见即随得。