交通地理信息服務平台

1. 什麼是交通地理信息系統（GIS

交通地理信來息系統GIS-T(GeographylnformationSystem -Transportation)是自GIS在勘測設計、規劃、管理等交通領域中的具體應用。GIS的基本思想是將地表信息按其特性進行分類，然後進行分層管理和分析。GIS實質上是一種空間資料庫管理系統。它除了具有一般資料庫系統的功能之外，如數據輸入、存儲、查詢和顯示等，還可進行空間查詢和空間分析。

2. 交通地理信息系統的交通地理信息系統的概念

交通地理信息系統是由地理信息系統發展而來的，因此我們首先回顧一下地理信息系統。 地理信息系統簡稱GIS（GIS—Geographic Information System），它是指為收集、管理、操作、分析和顯示空間數據的計算機軟、硬體系統。
GIS的發展始於20世紀60年代，是與計算機技術同步發展的。今天的地理信息系統集成了計算機資料庫技術和計算機圖形處理技術，它不同於以往只處理統計的資料庫系統和處理非地球坐標的計算機圖形輔助設計軟體。在對象處理上比上述兩類軟體更加全面，即地理信息系統所處理的事務對象具有空間地理特徵，也具有統計信息特徵。如一段公路，起訖點是它的地理特徵，公路的造價、技術標准以及交通量等又具有統計數據特徵。這些統計數據在紙介質地圖上是難以描述的。
地理信息系統的基本思想是將地球表層信息按其特性的不同進行分層（base map），每個圖層存儲特徵相同或相似的事物對象集，如河流、湖泊、道路、土地利用和建築物等構成不同的圖層，然後分層管理和存儲。這樣每個圖層都有一個唯一的資料庫表與其相對應，這個資料庫表成為屬性資料庫，庫中內容稱屬性數據。因此地理信息系統是一種空間性資料庫管理系統，然而它除了具備一般數據管理系統的數據輸入、存儲、查詢和顯示輸出等基本功能外，它更能夠進行空間查詢和空間分析，用戶可以根據需要建立一個應用分析模型，通過動態分析為評價、管理和決策服務。 交通地理信息系統（Geographic Information System for Transportation）簡稱GIS-T，是收集、存儲、管理、綜合分析和處理空間信息和交通信息的計算機軟硬體系統。它是GIS技術在交通領域的延伸，是GIS與多種交通信息分析和處理技術的集成。

3. 交通地理信息共享平台

上海市交通信息中心，交通出行網，智行者APP，上海路政

4. 交通地理信息系統的交通地理信息系統的具體應用

交通地理信息系統因具有強大的信息服務和管理功能，所以應用范圍廣泛。具體體現在三個方面，一是它可以應用在交通管理的各個環節，即從交通規劃、設計、施工到運營和養護的所有階段以及交通科研。二是它可以廣泛應用在國家、省、市等不同層次的管理。三是可以廣泛應用在政府、交通運輸管理、運輸企業和工程設計施工等各部門。下面簡單介紹一下它的具體應用。 當前交通決策要求GIS-T提供的數據范圍在不斷擴大，可喜的是數據採集的技術也有了長足發展，這些技術包括GPS、視頻技術、數碼攝像技術、高清晰衛星圖像、高清晰度掃描技術以及實時系統和感測器。這些實時系統和感測器眾多：氣象雷達、車輛身份證條碼、交通量計數器、路面溫度感測器、ITS中的車輛導航系統。ITS不僅需求大量的空間及其相關數據，同時也成為其它諸多用途的數據源，這無疑又激勵更新數據採集技術的開發，所有這些技術均對GIS-T的設計實施產生影響。
開展研究的重點包括：
·對各種數據採集技術現狀和特性的評估，了解它們相互作用和集成的可能性
·從運輸部門的需求來設計技術上可行的數據採集方案
·在GIS-T的發展規劃中制定策略來研究比選使用這些新技術。 可以預計未來十年內GIS-T、GPS和ITS這三種快速發展的技術將有效地集成起來，發揮良好的社會經濟效益，大大提高現有道路的通行能力和安全性。
當前這些技術間合適的切入點還沒有很好地研究清楚，要作的研究有：
·分析和評估這三類技術的發展現狀和方向
·研究如何將這三種技術有效集成，並分析這種聯合發展的可行性
·開發適應全球不同地區需求的技術集成模式
·建造示範中心以便觀測和測試技術集成的效果
·制定上述模式所需空間數據的標准
·調查並修正這些數據標准以最終滿足ITS的需要 隨著GIS-T的發展和推廣，資料庫的維護對許多用戶來說還頗顯陌生，開展的相關研究有：
·新的數據採集技術如GPS將對資料庫維護產生怎樣的影響？採用什麼技術來合並和統一新的採集技術採集的數據和原有資料庫存有的空間數據？
·存放在不同圖層的數據在不同比例尺下使用時最佳的連接方式是什麼？
·CAD與GIS-T之間數據模型的連接如何發展？
·遙感數據如何才能得到有效地利用？

5. 交通地理信息系統的結語

地理信息系統是近二十年來迅速發展的信息技術（IT—Information Technology）的重要組成部分，它的應用已經從早期的環境保護和礦產資源管理拓展到與空間地理相關聯的更廣泛的領域，特別是在交通領域，原有的多種交通信息處理技術（如CAD、規劃分析）正在與地理信息系統融合，逐漸形成具有強大功能並具有交通特徵的地理信息管理系統，即交通地理信息系統（GIS-T）。它將成為交通各部門日常信息處理不可缺少的新工具，就象現在廣泛使用的辦公字處理軟體WORD和電子表格EXCEL一樣。它將徹底改變傳統的信息處理方式，使交通規劃、建設、管理和運營變得直觀、輕松和高效。可以說它是交通進入數字化時代的標志。 GIS-T的基本功能包括編輯、制圖和顯示及測量圖層等功能，主要用於對空間和屬性數據的輸入、存儲、編輯，以及制圖和空間分析等。編輯功能使用戶可以添加和刪除點、線、面或改變它們的屬性；制圖和顯示功能可以製作和顯示地圖，分層輸出專題地圖，如交通規劃圖、國道圖等，顯示地理要素、技術數據，並可放大縮小以顯示不同的細節層次。測量功能用於測定地圖上線段的長度或指定區域的面積。GIS-T的其他功能包括迭加、動態分段、地形分析、柵格顯示和路徑優化等。在GIS-T的上述功能中，空間分析功能是地理信息系統軟體的核心，迭加分析、地形分析和最短路徑優化分析等功能是為空間分析服務的。交通設計部門可以利用GIS-T的等高線、坡度坡向、斷面圖的數字地形模型的分析功能進行公路測設。
GIS-T通過地理信息系統與多種交通信息分析和處理技術的集成，可以為交通規劃、交通控制、交通基礎設施管理、物流管理、貨物運輸管理提供操作平台。如運輸企業可以藉助路徑選擇功能，對營運線路進行優化選擇，並根據專用地圖的統計分析功能，分析客貨流量變化情況，制定行車計劃。運輸管理部門可以利用它對危險品等特種貨物運輸進行路線選擇和實時監控。

6. 交通地理信息系統的交通地理信息系統的主要功能

交通地理信息系統的主要功能有：
基本功能疊加功能動態分段地形分析
柵格顯示功能路徑優化功能
基本功能用於編輯、顯示和測量圖層，主要包括對空間和屬性數據的輸入、存儲、編輯，以及制圖和空間分析等功能。編輯功能允許用戶添加和刪除點、線、面或改變它們的屬性，綜合制圖功能可以靈活多樣的製作和顯示地圖，分層輸出專題地圖，如交通規劃圖、國道圖等，顯示地理要素、技術數據，並可放大縮小以顯示不同的細節層次。測量功能用於測定地圖上線段的長度或指定區域的面積。
疊加功能允許兩幅或更多圖層在空間上比較地圖要素和屬性，分為合成疊加和統計疊加。合成疊加得到一個新圖層，它將顯示原圖層的全部特徵，交叉的特徵區域僅顯示共同特徵；統計疊加的目的是統計一種要素在另一種要素中的分布特徵。
動態分段功能將地圖網路中的連線根據其屬性將特徵相近的連線分段。分段是動態進行的，因為它與當前連線的屬性相對應，如果屬性改變了，動態分段將創建一組新的分段。
動態分段引入GIS-T的軟體是為了分析以線為基礎的運輸系統的屬性，如路面管理中，路網圖將以路面鋪裝採用瀝青或混凝土來「自動分段」，以便每種類型的路面含在同一個組中。如果因為需要採用路面類型和車道數這兩種屬性進行分段，那麼每類路面中車道數相同的又自動形成一組。
地形分析功能主要通過數字地形模型（DTM），以離散分布的平面點來模擬連續分布的地形，為道路設計創建一個三維地表模型，這在道路設計中是十分需要的。實際的道路設計採用另一軟體在導入GIS的三維地模後進行，然後設計的結果再導出到GIS中，以供將來的分析。
柵格顯示功能允許GIS包含圖片和其它影像，並可對這些圖片對應的屬性數據進行疊加分析，從而對圖層進行更新。如可以通過添加新特徵建築象橋梁和交叉口以及更正線型等，對原有的道路圖層進行更新。對帶狀（或多邊）圖層進行疊加可以標出土地的用途和其它屬性。
最短時間路徑分析模型在運輸需求模型中已經使用了很多年。集成化的GIS-T將具有這一功能，而無須與其它軟體創建鏈接。當然隨著GIS-T功能的完善，將來與其它軟體如運輸需求規劃模型和道路設計軟體的鏈接將是必須的。
綜上所述，空間分析是地理信息系統軟體的核心，疊加分析、地形分析和最短時間途徑優化功能為交通地理信息系統軟體空間分析提供了強大的工具和廣闊的應用空間。隨著這些功能和其它功能的完善和發展，交通地理信息系統為交通各部門提供了一個功能強大的空間信息服務和管理工具，它將象字處理軟體WORD和電子表格EXCEL一樣成為各部門日常工作不可或缺的工作手段，並將廣泛普及。

7. 交通道路優化用GIS什麼軟體

公共交通與其它交通方式相比具有人均佔用道路少、能源消耗低、運輸成本低、污染相對較小、客運量大，運送效率高等優點，它是解決大、中城市交通擁堵等交通問題的有效方式之一已成為共識。隨著智能交通系統（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）這陣春風刮來，國內已經研製出許多以ITS為背景，運用通信技術、計算機網路技術、感測器技術、GPS、GIS等高科技手段的智能公交運營指揮調度系統[1]，這些系統的產生及其運用極大地提高了公交的調度效率，改善了公交的服務水平。但是，由於受到已有技術上的限制，這些系統依然存在一些不盡如人意的地方，比如系統造價太高、對使用者知識水平要求過高、與老系統的兼容性不高等。如何優化這些系統，一直是研究智能公交系統的同仁共同努力的目標。萬維網地理信息系統（WebGIS）出現，為我們探索建立低成本、智能化、人性化、高效率的智能公交運營指揮調度系統開辟了一條光明大道。
一、智能公交運營指揮調度系統
1、智能公交運營指揮調度系統的定義
智能公交運營指揮調度系統是一個集公交指揮調度、公交運營管理、綜合業務通訊、乘客信息系統、動態信息發布、遠程圖文信息發布、網上交通信息查詢，多媒體數據信息傳輸系統等於一體的全方位調度管理服務系統。
2、智能公交運營指揮調度系統的組成
一般來講，智能公交運營指揮調度系統由監控調度中心、區域調度中心、車載單元、乘客信息系統、通信系統等幾部分組成。各系統之間通過有線網路系統或無線移動通信系統組成一個有機整體。
二、萬維網地理信息系統（WebGIS）
萬維網地理信息系統（WebGIS）是指基於Internet平台、客戶端應用軟體採用WWW協議運行在萬維網上的地理信息系統。它是利用互聯網技術來擴展和完善地理信息系統的一項新技術，其核心是在地理信息系統中嵌入HTTP和TCP/IP標準的應用體系，實現互聯網環境下的空間信息管理等地理信息功能。它是地理信息系統技術和互聯網技術相結合產生的一種嶄新的、革命性的新技術，使基於地圖（圖形、圖像）的應用系統得以通過互聯網技術在各行各業中得到廣泛應用。
萬維網地理信息系統（WebGIS）是當前GIS發展的主要方向，有著傳統GIS無法比擬的優點。把作為GIS的首要發展方向的WebGIS用在智能公交運營指揮調度系統中是一種有益的嘗試。
三、WebGIS在智能公交運營指揮調度系統中的應用
1、公共交通信息網上查詢
公交信息查詢服務子系統是智能公交運營指揮調度系統的重要組成部分。
1）公交信息查詢服務子系統的功能設計
基於WebGIS公交信息查詢服務子系統應包括如下功能：(1)交通電子地圖的編輯顯示功能，如放大、縮小、移動等;(2)公交信息查詢，如某條公交線路的停靠站點、首、末班車時間、票價等;(3)提供最優路徑查詢,包括公交線路、換乘站點及換乘線路、經過站點等，並且查詢結果可以以矢量圖的形式予以顯示；(4)公交線路變更情況說明和徵求市民意見等。
2）公交信息查詢服務子系統的技術實現方法
公交信息查詢服務子系統由伺服器端、客戶端和Internet/Intranet網路等三部分組成（如圖1）。伺服器端建立在監控調度中心，由Web伺服器(Web Server)、IMS伺服器(Internet Mapping Server, 簡稱IMS)和空間資料庫（Database）等三部分組成；客戶端是連接在Internet/Intranet網路上的所有電腦；網路是已經存在的Internet/Intranet。目前IMS伺服器開發平台有美國ESRI的ArcIMS、加拿大VTT公司的VTT WebGIS、我國超圖公司的SuperMap I5.NET5等可供選用。
伺服器端WebGIS應用軟體的開發可以利用ActiveX技術或Java Applet技術，將具有GIS功能的組件嵌入用戶自己開發的應用程序中，用集成二次開發方式設計實現。這種開發方式將計算在客戶端和伺服器端作了個較為均衡和合理的分配，客戶端在瀏覽WebGIS網頁時一次性下載一個ActiveX控制項或Java Applet小程序，實現諸如地圖縮放、平移、測量、最優路徑分析、圖層疊加和專題地圖生成等GIS功能，承擔部分力所能及的計算負載，使系統具有很好的靈活性和可擴展能力。
客戶端有HTML viewer和Java viewer兩種。HTML viewer是一個輕量級的客戶端，不支持一些GIS功能，但它支持最廣泛的瀏覽器並有著高度的可定製性。Java viewer可以根據需要定製一些GIS功能，包含豐富的GIS工具。用戶在查詢公交信息時，只要從伺服器端下載一個ActiveX控制項或Java Applet小程序，就可以進行正常查詢了。現階段成熟的IMS都有這個的功能。
監控調度中心把城市電子地圖、公交線網、公交站點、公交時刻表等公交相關信息發布到IMS伺服器上，用XML(eXtended Markup Language,簡稱XML)編輯器創建地圖配置文件。該地圖配置文件是用XML寫的。然後使用IMS伺服器開發平台自帶的服務發布工具把地圖服務在伺服器上發布為地圖服務。當客戶想查詢信息時，只要輸入相應的查詢信息或在電子地圖上直接點擊相應的圖形圖像，該信息在客戶端生成XML格式的請求，並傳送給伺服器。如果伺服器收到一個來自客戶端的XML格式的請求，空間伺服器會生成一個XML格式的響應，同時地圖服務通過一種或兩種方式把地圖和相關信息發送到客戶端：用圖像的方式或矢量流的方式。
2、公交車輛的自動監控和調度
公交車輛監控調度子系統是智能公交運營指揮調度系統的主要組成部分之一。當前隨著基於Internet/Intranet的Web GIS和GPRS通信技術等一批新技術登上應用舞台,綜合應用這些技術手段，構建一個高效、大容量、易擴展的現代的GPS公交車輛定位導航調度系統就成為可能。
1）系統功能設計
基於WebGIS的公交車輛監控調度子系統應該具有如下功能：（1）公交車輛的定位；（2）中心與公交車輛之間的雙向通信；（3）隨時向車輛發送調度指令；（4）向乘客信息系統發送交通信息等。
2）系統的技術實現方法
該系統在邏輯上主要由GPS定位系統、GPRS移動通信網和Internet/Intranet網路、WebGIS信息管理調度系統有機組合而成。而在物理上，（如圖2），則主要由基於慣性原理的GPS/DR車載定位儀、GPRS通信網、車輛監控調度中心(Web Server)、信息發布終端4部分構成。運行時，車輛定位調度系統將車載GPS/DR數據，經由通信控制器、GPRS模塊以及自定義的GPRS通信應用層協議介面，由GPRS網路發送到監控中心的Web Server伺服器端，顯示在電子地圖上；控制中心由監控調度中心的主伺服器和分布在各服務區的區域調度中心的子伺服器共同構成，形成分布式管理調度網路。控制中心通過GPRS公用網提供的各項服務，在將調度信息發送到車載平台的同時，還可以利用GPRS和Internet/Intranet,將導航地理信息發送到各類信息發布終端。
基於GPRS/Internet/Intranet通信平台的分布式GIS系統，讓用戶可以利用各種終端，如普通PC、支持無線Internet/Intranet訪問的 PDA和嵌入式設備，以無線或有線的方式訪問GIS伺服器獲得地圖數據和車輛狀態信息。工作時，由數據通信伺服器完成監控中心和客戶端之間數據流的接收和發送，並對數據作分類預處理，即直接輸入車輛屬性信息資料庫或實時轉發給客戶端；資料庫伺服器支持空間地理信息和屬性資料庫；信息發布Web伺服器通過Web C/S和 B/S方式支持客戶端數據訪問服務。
四、總體評價
作為智能運輸系統（ITS）的重要組成部分，智能公交運營指揮調度系統既自成體系，又需要和ITS其它子系統之間相互聯系，共享信息（這些信息為文本、圖像、聲音、視頻等格式）。而這些信息數據量大，實時性高，並且分布於不同系統的區域網上。這個問題，必須通過高科技手段來科學地解決。同時，作為直接面向人民大眾的窗口服務系統，智能公交運營指揮調度系統面向普通老百姓的界面又必須簡單易懂、容易操作。目前北京、上海、杭州、青島等一些大城市也在試用一些智能公交運營指揮調度系統。這些系統對於提高公交調度的效率、改善公交的服務水平都產生了巨大的作用，但是這些系統由於技術上的限制，對於系統內部信息共享、和其它系統之間的信息共享、面向Internet/Intranet的公交信息實時發布等方面依然存在一些不足。表現在：（1）系統與城市交通信息中心及其它諸如市政管理系統等其它信息系統之間的信息共享通路不暢通，無法做到公交調度的實時調整和公交相關信息的實時發布；（2）由於系統軟硬體的差異，很難與現存的交通管理系統、交通信息發布系統等系統的融合，違背了一次規劃分步實現建設ITS的初衷；（3）系統內部各部門之間共享信息通路不暢，無法很好地滿足實時公交調度的需求；（4）乘客信息系統存在提供的信息實時性差，查詢界面不人性化，可供查詢的信息較少，查詢系統響應速度慢，對用戶自身的要求較高等不足。
WebGIS是Internet網路和傳統地理信息系統有機結合的技術，不僅包含了傳統Internet網路和地理信息系統技術的全部性能，而且還具備了它們二者所不具備的優點。基於WebGIS的智能公交運營指揮調度系統很好地解決上述問題，具有如下優點：
1、系統的信息共享能力更強
WebGIS的數據整合可以打破空間數據固有的界限，將空間數據與其他各種類型的數據融合在一起，為應用提供統一的數據存取模式，從而為空間數據共享、綜合和知識發現提供更大的方便。在Internet這個開放的、分布的、全球性的信息基礎平台上，以Open GIS的標准為參考，重構GIS軟體的體系結構而形成的WebGIS具有開放性、兼容性、易拓展性、數據更新快等特點。
首先，可以充分利用已有的GIS數據資源，將常用的多種數據轉換成自己的空間格式和相應的關系資料庫。利用現有Internet/Intranet的基礎設施和老的調度系統，以較少的投資就可以建立一套覆蓋整個城市范圍的系統。保護了先期投資。
其次，可以綜合利用Internet上的各種信息。智能公交運營指揮調度系統所需要的ITS的其它子系統的各種信息不必全部集中到一個系統上來，而是按照其來源分布於各系統之中。只要通過Internet/Intranet相聯，智能公交運營指揮調度系統就可以方便地實時地運用這些數據。大大地降低系統負載，加快訪問速度。在公交調度過程中，控制中心需要根據得到的實時信息和歷史資料權衡比較，才會形成一個調度方案，而這些信息來自多個部門系統。比如道路交通情報來自交通管理信息中心，道路維護信息來自市政部門，天氣狀況來自氣象部門等。及時動態獲得各種信息是能夠進行實時調度的關鍵。
再次，運用WebGIS技術，監控調度系統分布在各個區域的子伺服器和監控中心的主伺服器共享主伺服器上的GIS軟體，不需每個子伺服器都安裝GIS軟體。做到合理分工，各司其職。降低了成本。公交運行過程中，客流變化情況、車輛運行狀況和其它相關信息匯聚於監控調度中心，而各路車輛的實際調度由分布在城市各個角落的區域調度中心負責。區域調度中心只要訪問監控中心的伺服器，調用自己需要的數據，運用WebGIS提供的GIS分析功能，進行相應的分析計算和發布指令，就可完成調度任務。
2、網路信息查詢速度更快，范圍更廣，查詢界面更人性化
由於該系統是在Internet/Intranet信息發布、數據共享、交流協作基礎之上實現GIS的在線查詢和業務處理等功能，運用了分布式並行計算和多線程並行計算技術。WebGIS可以避開繁忙的Web伺服器，直接利用JAVA提供的URL對象訪問網路上的各種交通信息，其訪問方式就如同訪問本地文件系統一樣。WebGIS分布式的體系結構在客戶端和伺服器端都能提供活躍的、可執行進程，能夠有效地平衡兩者之間的處理負載，最大限度地發揮了現有計算機軟硬體資源的利用率。同時，多線程並行計算技術為I/O吞吐、查詢計算、圖形刷新和用戶界面等操作賦予不同的線程優先順序別，支持高度並發性的訪問方式。這兩種技術的運用大大地加快了用戶查詢計算的等待時間，方便了運用，保證了系統的安全性。
運用標準的Internet瀏覽器作為用戶使用界面和工具。基於WebGIS公交運營指揮調度系統查詢子系統不僅提供傳統的文字信息的查詢，更重要的是它提供了圖文交互的「傻瓜式」查詢模式，直接以電子地圖為操作對象，輔以少量的文字界面。不僅可以查到相應的公交車路線、換乘站點、公交線路走向等基本公交信息，而且具有最短路徑分析、公交車運行現狀查看、自動生成出行計劃或方案等高級計算查詢功能。無論用哪種方法查詢，查詢結果都在電子地圖上顯示出來，並有相應的文字說明，簡單易懂。真正地達到了為最廣大的市民服務的目的。
隨著我國經濟的快速健康地發展，高新技術、先進的管理經驗和調度手段的廣泛應用，城市公交系統必將逐漸實現信息化、智能化，公交服務質量將大大改善、公交競爭力將大大增強。把作為GIS的首要發展方向的WebGIS用在智能公交運營指揮調度系統中是一種有益的嘗試。它不僅可以加強公交調度系統的功能，使其能夠滿足人們日益寄予厚望的城市公共交通的需求，而且有利於現有交通地理信息和城市管理信息各子系統的融合，加快了智能運輸系統的發展，為智能運輸系統的建設提供的了一個開放的平台。