交通地理信息系统导论 作业答案综述Word文档格式.docx

1、主要以区域综合研究和全面信息服务为目标，可以有不同规模。 许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统。3.地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GIS Tools）。这是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。目前地理信息系统工具的研究不断地成熟，在功能覆盖、应用程序接口、硬件适应面和使用灵活性上逐渐地满足不同领域不同层次的需要。三、论述GIS是如何在ITS中应用的？ 1GIS在车辆导航与监控调度管理中的应用 配合GPS（或INS）技术能完成的主要功能： （1）电子地图显示功能 （2）标注当前车位

2、（3）地物分类索引及标注点状地物功能 （4）最佳路径选择 （5）提供良好的用户界面 上述几项功能构成一个整体就能实现电子导航和车辆的监控。下面我们重点来分别看看什么是电子地图导航和车辆的监控 a.电子地图导航 2、 在智能交通系统中,车辆定位是首先要实现的功能。车辆定位最常用的方式是通过GPS（全球定位系统）或移动通信网中的定位业务来实现。GPS系统可以提供全球覆盖、全天候、免费的高精度标准授时/导航定位服务,通过车载GPS接收机可以实时地获得车辆的经纬度位置和时间等关键信息。也正因为此,GPS系统成为当前车辆定位的首选方案。车辆定位系统将GPS系统获得的经纬度信息与电子导航地图进行地图匹配,

3、以确定车辆在城市交通道路中的具体位置。3、 电子导航地图即属于GIS地理信息系统的一种应用。对于任何车辆的定位和导航系统,只要涉及与地图有关的功能,地理信息系统数据库是必不可少的。 电子导航地图应用系统目前正朝着高精度、高可靠性、高自动化和微型化、智能化、一体化的方向发展。该系统由多个模块组成,要使各个模块有条不紊地工作,并和谐地组合在一个完整的系统内,必须依靠大量的软件支持,软件是电子导航地图应用系统的核心。b.车辆监控 智能交通GIS监控系统原理图如图9-5所示。使用GIS监控调度系统平台的智能交通监控系统可以应用于多种情况,例如: （1）应用于市区统一的交通管理监控系统,可以对市区内的车

4、辆进行有效的指挥和监控,有助于缓解交通紧张状况、预防事故、合理地分配和调度资源、威慑针对车辆的犯罪等等。 （2）集团用户通过GIS监控系统平台监控和调度手下车辆运营,可以充分利用车辆资源提高车辆的营运效率,降低营运成本。 （3）对某些特种车辆,如运钞车、急救车、警车、出租车等,进行实时监控和调度。四、什么是交通地理信息系统（GIS-T）？它包括哪些功能？交通地理信息系统（GIS-T）是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统。它是地理信息技术在交通领域的延伸，是地理信息系統与多种交通信息分析和处理技术的集成，是为研究交通系统中的问题而开发的地理信息系统。交通地理信息

5、系统由硬件、软件、数据、人、组织和相关协议互相连接而成的，主要用于为交通领域的各种应用提供决策依据。交通地理信息系统的应用涵盖了交通领域十分宽广的范围，如交通基础设施规划、设计和管理，交通规划和实施，交通分析和控制，交通安全分析，环境影响评估，减少危险，以及配置和管理复杂的物流管理系统、智能交通系统等都在使用GIS工具。交通地理信息系统是GIS技术与多种交通信息分析和处理技术的集成。结合交通领域的技术特点和应用要求，一般的交通地理信息系统需要具备数据处理，叠加分析，动态分段，地形分析，栅格显示及路径优化等主要功能。交通地理信息系统的数据处理是对有关地理数据和交通信息进行有效处理和管理。其基本功

6、能用于编辑、显示和测量图层，主要包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和各种空间分析等功能。编辑功能允许用户添加和删除点、线、面或改变它们的属性；综合制图功能以灵活多样的制作和显示地图、分层输出专题图，如交通规划图、国道分布图等，可以显示地理要素、技术数据，并可放大缩小以显示不同的细节层次；测图功能用于测定地图上线段的长度或指定区域的面积等方面。叠加功能允许两幅或更多图层在空间上比较其地图要素和属性，一般可分为合成叠加和统计叠加。合成叠加可得到一个新图层，它可以显示原图层的全部特征，交叉的特征区域仅显示共同特征等；统计叠加的目的是统计一种要素在另一种要素中的分布特征。态分段功能是交通

7、地理信息系统有别于一般地理信息系统的重要功能之一。由于公路具有空间地理分布的线性特征，有关公路的非空间信息（或属性数据）是以里程桩（线性参照系统）为参照系统来采集的，而且公路属性数据具有多重性，即所有有关公路的属性特征被按一定的标准分为多个属性集分别建库，每个属性集中都包含了公路的多项特征，各个属性数据库对应的路段变化点里程是不同的而且随着属性数据的变化而变化。而在传统GIS中，线状特征是以弧段为基本单位进行存储和管理的，对于空间数据库中的每条弧段，属性数据库中至多存在一条记录与它对应，同一弧段上的所有位置都具有相同的属性特征。这种传统GIS处理线状特征的这种模式在公路信息的管理应用中遇到了强

8、烈挑战。地形分析功能主要通过数字地面模型（DTM）以离散分布的地形点来模拟连续分布的地形表面。数字地面模型不仅为道路设计提供各种所需的地面资料，在道路设计集成系统中起着十分重要的作用，而且也是道路三维动态仿真的基础。栅格显示功能允许GIS包含图片和其它影像，并可对这些图片中对应的属性数据进行叠加分析，从而对图层进行更新。如可以通过添加象桥梁和交叉口以及更正线型等新特征等方法对原有的道路图层进行更新；对带状（或多边）图层进行叠加可以标出土地的用途和其它属性等。具有最短路径分析模型也是交通地理信息系统的重要特色。最短路径分析在交通运输需求分析、交通运输规划、道路交通管理等方面有广泛的应用。五、在交

9、通地理信息系统中，什么是事件分析？事件：交通对象的属性、其上发生的事件或其物理组成部分，属性描述了一个实在元素如道路等的信息，包括功能等级、行驶速度、路面类型和道路编号等。 事件分析包括事件的空间分析和事件的叠置分析 1、事件的空间分析动态分段允许多个属性与线性目标的任意部分相连，这些属性不依赖线性目标的坐标就可以进行基于位置的存储、查询、分析和显示。动态分段将线性目标描述为路径和事件，使用里程来表达路径之间的距离，事件则为沿着路径分布的属性集。2、事件的叠置分析 把两个或两个以上的事件表进行叠加输出一个事件表。输出的事件表可能包括输入事件的“交”或“并”。 “交” ：只将重叠部分的事件写入结

10、果事件表；“并”：所有的线性事件在他们的交点处分开，并将他们写入新的事件表中。（1）线线叠置 涉及两个或两个以上的线性事件表，结果为一个线性事件表，同时结果可以是长度为0的事件。 线线事件叠置 （2）点线叠置 事件叠置中一个事件表是点，求交时输出的事件表也是点事件；求并时输出的事件表线事件（此时可有长度为0的事件出现）下图为点线事件叠置情况。（3）点点叠置 无论求交求并，输出事件均为点事件。六、在矢量数据结构编码中，什么是点、线、面实体？1、点实体。在城市地理信息系统中，点实体具有一对x，y坐标和至少一个属性。如它包括：唯一标识码-是系统排列序号点标识码-标识点的类型x，y坐标-表示点的空间位

11、置有关属性-可直接存储于点文件中也可单独存储2、线实体。可以定义为由线元素组成的各种线性要素，由两对或两对以上的x，y坐标定义。最简单的线实体只存储它的坐标串、属性等有关数据。弧段、链是n个坐标对的有序集合，这些坐标可以描述任何连续而又复杂的曲线。线的网络结构。要在数据结构中建立指针系统使计算机在复杂的线网络中跟踪每一条线，如建立水网中每条支流之间连接关系时必须使用这种指针系统。线实体主要用来表示线状地物（如公路、水系、管线）和多边形边界（如地类界、政区界线），有时也称为“弧段”、“链”等。如它可包括： 唯一标识码点标识码-系统排列序号起始结点-标识线的类型终止结点-用点号表示坐标串-用点号表

12、示有关属性-可直接存储于线文件中也可单独存储3、面实体。多边形（有时称为区域）数据是描述地理空间信息的又一类数据。多边形矢量编码，不但要表示位置和属性，还要表达区域的拓扑特性，如邻域和层次结构等。多边形矢量编码比点和线实体的矢量编码更为复杂。多边形矢量数据结构编码的多边形应是：每个多边形应有封闭的边界。应能够记录每个多边形的邻域关系，即拓扑关系。能处理多边形内嵌套小的多边形，即复杂多边形。例如，岛湖嵌套的情形。这种所谓“岛”的结构是多边形关系中较难处理的问题。七、什么是缓冲区分析？什么是叠加分析？缓冲区分析和叠加分析主要可以应用在哪些方面？缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只是检索得到该缓

13、冲区范围内涉及到的空间目标。缓冲区分析是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这一个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析，得到所需要的结果。缓冲区分析第一步是建立缓冲区图层，第二步是进行叠置分析。点缓冲区。选择一组点状地物，或一类点状地物或一层点状地物，根据给定的缓冲区距离，形成缓冲区多边形图层。线缓冲区。选择一类或一层的线状空间地物，按给定的缓冲距离，形成线缓冲区多边形。面缓冲区。选择类或一层面状地物，按给定的缓冲区距离，形成缓冲区多边形，面缓冲区有外缓冲区和内缓冲区之分，外缓冲区仅在面状地物的外围形成缓冲区，内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区。缓冲区的建立。

14、建立点缓冲区仅是以点状地物为圆心，以缓冲区距离为半径绘圆即可，线状地物和面状地物的缓冲区的建立也是以线状地物或面状地物的边线为参考线，作它们的平行线，再考虑端点圆弧，即可建立缓冲区。但是在实际的处理中，要复杂得多。按照常规算法建立的缓冲区，缓冲区之间往往出现重叠，缓冲区可能彼此相交。有时需要根据空间地物的特性不同，建立不同距离的缓冲区。例如，沿河流给出的环境敏感区的宽度应根据河流的类型而定，不同的工厂、飞机场和其它设施所产生的噪音污染，其影响的范围和在噪音源处的噪音级别并不一致；或者你可能只是想对选出的某些地物建立缓冲区，而不是对所有空间地物都建立缓冲区。这时可采用个可变距离的缓冲区建立方法。

15、空间逻辑运算 定义l：若xA，有xB，则称A为B的子图像或B包含A。定义2：A与B的交定义为： AB= xxA且xB 。定义3：A与B的并（也称或）定义为： AB= xxA或xB。定义4：A与B的差定义为：A一B=xxA且x？B。基于栅格的叠置分析对于不经压缩的两个栅格图层进行叠置分析，非常简单和高效，它仅要运用上面所讨论的基本运算规则即可完成。对于非压缩的栅格图层的叠置非常容易，仅需按上述几个公式计算每个象元的逻辑交、逻辑并和逻辑差，集合起来即可形成叠置后的结果矩阵。基于矢量的叠置分析现在随着计算机的发展和算法的改进，目前基于矢量的叠置分析其计算效率已经完全可以被用户接受。点与多边形的叠置将

16、一个含有点的图层叠加到另个含有多边形的图层上，以确定每个点落在哪个多边形内。线与多边形的叠置 将线的图层叠置在多边形的图层上，以确定一条线落在哪一个多边形内。往往一个线目标跨越多个多边形，这时需要先进行线与多边形边界的求交，并将线目标进行切割，形成一个新的空间目标的结果集。多边形与多边形的叠置（比前面两种叠置要复杂得多）。它需要将两层多边形的边界全部进行边界求交的运算和切割；然后根据切割的弧段重建拓扑关系；最后判断新叠置的多边形分别落在原始多边形层的哪个多边形内，建立起叠置多边形与原多边形的关系，如果必要再抽取属性。八、分析目前GIS数据组织与管理的主要形式。一、属性数据库管理：属性数据虽然一

17、般均由关系数据库管理系统管理，但是它的文件组织方式因GIS软件而异 。常用：第一种：如ARC/INFO，它的属性数据文件一般建立在对应的Coverage目录之下，在工作区目录下，通常有一个记录属性数据文件信息包括目录路径的文件。第二种：如MGE的属性数据管理方式，一个地物类对应于一个属性表文件，而且所有属性文件都在工程的目录下。第三种：如GeoStar的属性管理模式，可以设计成一个地物类为一个属性表，也可以是多个地物类公用一个属性表。二、空间数据库管理 ：通用的数据库模型和数据库管理系统并不能完全适应于空间数据的组织与管理。根据空间数据的表达与数据结构，可以归纳空间数据具有下述几个基本特征：空

18、间特征；非结构化特征；空间关系特征；分类编码特征；海量数据特征；文件与关系数据库混合管理系统 ：ID 图形数据属性数据大部分GIS软件采用混合管理的模式。即用文件系统管理几何图形数据，用商用关系数据库管理系统管理属性数据，它们之间的联系通过目标标识或者内部连接码进行连接， 如上所示。随着数据库技术的发展，越来越多的数据库管理系统提供高级编程语言接口，使得地理信息系统可以在C语言的环境下，直接操纵属性数据，并通过C语言的对话框和列表框显示属性数据，或通过对话框输入SQL语句，并将该语句通过C语言与数据库的接口，查询属性数据库，并在GIS的用户界面下，显示查询结果。但采用文件与关系数据库管理系统的

19、混合管理模式，还不能说建立了真正意义上的空间数据库管理系统，文件管理系统的功能较弱 。全关系型空间数据库管理系统：即图形和属性数据都用现有的关系数据库管理系统管理。不仅能管理结构化的属性数据，而且能管理非结构化的图形数据。一种是基于关系模型的方式，图形数据按照关系数据模型组织。一种是将图形数据的变长部分处理成二进制块字段。对象关系数据库管理系统 ：如Ingres，Informix和Oracle等都推出了空间数据管理的专用模块，定义了操作点、线、面、圆、长方形等空间对象的APl函数。这些函数，将各种空间对象的数据结构进行了预先的定义，用户使用时必须满足它的数据结构要求，用户不能根据GIS要求再定

20、义。面向对象空间数据库管理系统 ：最适应于空间数据的表达和管理，它不仅支持变长记录，而且支持对象的嵌套、信息的继承与聚集。将空间对象根据GIS的需要，定义出合适的数据结构和一组操作 ；亦可以是不带拓扑关系的面状数据结构，也可以是拓扑数据结构，当采用拓扑数据结构时，往往涉及对象的嵌套、对象的连接和对象与信息聚集。但由于面向对象数据库管理系统还不够成熟，价格又昂贵，目前在GIS领域还不太通用。基于对象 一关系的空间数据库管理系统将在一段时期可能成为GIS空间数据管理的主流。三、地图图库管理 ：图幅索引可以看成是最粗一级的空间索引，它根据鼠标在工程中的空间位置，迅速地找到鼠标所在的工作区。但是如果工

21、作区数据量较大，特别是用无缝的空间数据库管理整个工程的空间数据时，需要建立空间索引。一般GIS软件系统，都在工作区内建立空间索引，对于不分图幅的无缝空间数据库，需要在整个工程内建立空间索引。常见的空间索引方法是对象范围索引。它在记录每个空间对象的坐标时，记录每个空间对象最大最小坐标。在检索空间对象时，根据空间对象的最大最小范围，预先排除那些没有落入检索窗口内的空间对象，仅对那些最大最小范围落在检索窗口的空间对象进行进一步的判断，最后检索出那些真正落入窗口内的空间对象。这种方法没有建立真正的空间索引文件，而是在空间对象的数据文件中增加了最大最小范围一项，它主要依靠空间计算来进行判别。需要花费大量

22、的时间进行空间检索，但因计算机技术发展了，还是用得多。九、请问3S（GPS、RS与GIS）的集成模式有哪些？GPS与GIS的集成 ：通过GIS系统，GPS的定位信息在电子地图上可获得实时的、准确的反映和漫游查询，将GPS接收机与电子地图相配合，可组成各种电子导航监控系统，用于智能交通（ITS）、公安侦破、银行和车船自动驾驶。（1）GPS单机定位+栅格式电子地图。该系统能实时显示移动物体（如车、船、飞机）的位置，从而实现辅助导航。（2）GPS单机定位+矢量电子地图。该系统能自动计算和显示最佳路线，并可用多媒体方式向驾驶员提示。（3）GPS差分定位+矢量/栅格电子地图。该系统采用GPS差分技术，可

23、使定位精度达到1-3m，系统需要单向或双向的通讯联系，用于交通指挥、导航、监测等。RS与GIS的集成 ：遥感RS作为获取和更新空间数据的有力手段，是GIS重要的数据源和数据更新的手段。 GIS为RS提供空间数据管理和分析技术， 解决遥感信息“同物异谱”或“异物同谱”等现象，遥感图像处理系统与地理信息系统相互结合，形成一个完整的体系能大大提高野外的调查精度。分开但是平行的结合；表面无缝的结合；整体集成。RS与GPS的集成： GPS的精确定位功能弥补了RS的不足，能将RS获取的数据实时、快速地进入GIS系统，并保证RS数据及地面同步监测数据获取的动态配准，动态进入GSI数据库。同时，利用RS数据还

24、可进行GPS定位遥感信息查询。GPS、RS与GIS的整体集成：GPS、RS和GIS技术的整体集成是人们所追求的目标，这种系统，不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能，而且能够智能式地分析的和运用数据，为各种应用提供科学的决策咨询，并回答用户可能提出的各种复杂问题。十、空间统计分析的方法有哪些？1、统计图表分析。对于非空间数据特别是属性数据，统计图是将这些信息很好地传递给用户的方法，采用统计图表示的这些信息能被用户直观地观察和理解。统计图的主要类型有柱状图、扇形图（饼图）、直方图、折线图和散点图等。柱状图有用水平或垂直长方形表示不同种类间某一属性的差异，每个长方形表示一个种类，其长度表示

25、这个种类的属性数值。扇形图将圆划分为若干个扇形，表示各种成分在总体中的比重，各种成分的比重可以用扇形的面积或者弧长来表示，当有很多种成分或成分比重差异悬殊时表示的效果不好。散点图以两个属性作为坐标系的轴，将与这两种属性相关的现象标在图上，表示出两种属性间的相互关系，在此基础上可以分析这两种属性是否相关和相关关系的种类。折线图反映某一属性随时间变化的过程，它以时间性为图形的一个坐标轴，以属性为另一坐标轴，将各个时间的属性值标到图上并将这些点按时间顺序连接起来，折线图反映了发展的动态过程和趋势。直方图表示单一属性在各种类中的分布情况，因而可以确定属性在不同区间的分布，如某种现象的分布是否是正态分布

26、?2、分布密度和均值：分布密度是指单位分布区域内的分布对象的数量，是两个比率尺度数据的比值，因此在分布密度的计算中有两个计量问题，一是分布对象即分子的计量，二是分布区域即分母的计量。3、主成分分析：是通过数理统计分析，求得各要素间线性关系实质上有意义的表达式，将众多要素的信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量，这就克服了变量选择时的冗余和相关，然后选择信息最丰富的少数因子进行各种聚类分析，构造应用模型。4、层次分析：就是系统分析的数学工具之一，它把人的思维过程层次化、数量化，并用数学方法为分析、决策、预报或控制提供定量的依据。事实上这是一种定性和定量分析相结合的方法。在模型涉及大量相互关联、相

27、互制约的复杂因素的情况下，各因素对问题的分析有着不同的重要性，决定它们对目标重要性的序列，对建立模型十分重要。5、系统聚类分析 ：当数据在主成分空间的两坐标轴上的分布具有相似性时，这种散射图（常把主成分空间绘制的图称散射图）能够显示出明显的类别特性即聚类特性。聚类分析的主要依据是把相似的样本归为一类，而把差异大的样本区分开来。6、判别分析：判别分析与聚类分析同属分类问题，所不同的是，判别分析是预先根据理论与实践确定等级序列的因子标准，再将待分析的地理实体安排到序列的合理位置上的方法，对于诸如水土流失评价、土地适宜性评价等有一定理论根据的分类系统定级问题比较适用。十一、论述数字地面模型及其应用？

28、数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的数字描述，是叠加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统（GIS）空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。数字地面模型的应用 ：1、土木工程是DEM应用得最早的一个领域。1957年，Robert建议使用数字高程数据来进行高速公路的设计。1966年，麻省理工大学已能提供利用DEM进行道路设计的各种程序，这些程序中的大部分都建立在填挖土方计算的基础之上。为道路工程设计而开发的很多技术已逐渐应用到其他线状工程的设计中。DEM在土木工程中的其他一些应用包括水库与大坝的设计等。2、工程项目中的挖填方计算。设计高程与格网点实测高程的较差，

29、就是这个格点的挖、填方高度。然后通过线性内插，在格网上划定挖、填方分界的施工零线，计算每个格网的挖、填方量。分别累加所有格网的挖方和填方，若两者不平衡，就要调整地面设计高程，再次计算，直到该地块挖、填方总量的较差不超过预定阈值为止。应用格网点数字高程模型，可提高作业效率。3、线路勘测设计中的应用。将DEM及计算机引入到公路纵断面设计，就是先根据平面曲线分测点的平面坐标，利用带状DEM，采用移动拟合法内插出现状纵断面，将所获得的现状纵断面以现行设计标准所规定的最小坡长作为起码的平滑范围进行平滑处理。4、水利建设工程中的应用。利用库区数字高程模型自动绘制库区等高线地形图是DEM在水利工程建设方面的应用之一。采用计算机辅助设计技术，只需一次性将库区地形图进行数字化，建立库区DEM。针对不同的坝线，就可以快速、精确地计算出各种库容，并自动绘出水位一库容、水位一面积关系曲线。这不仅避免了繁杂的重复性工作，而且可加快设计速度，提高工作效率。