基于ArcGIS的交通网络建模方法及TransCAD交互集成应用文献综述

 2022-10-31 11:46:39
  1. 文献综述：

城市道路交通网络是一个城市的骨架，是城市中一切社会经济活动的载体，同时也是整个交通系统研究的基础。随着交通的不断发展，道路网络的多层次、多样性、规模巨大、结构复杂、更新速度快等特性日益突出。因此，怎样实时、快速、准确地获取道路网络地理数据并完成相关属性数据的提取和存储用于后续的交通系统研究也变得更加重要。

大规模道路网络建模的重点和难点主要在于路网模型的确定和路网信息的存储两方面。

在路网模型确定方面，传统的道路网信息获取方法主要为人工现场测量或评估，因此需要投入大量的人力、物力，现场操作周期长，覆盖范围小，采集结果容易受人为因素的影响。采集周期以及精度显然不能满足我国现阶段道路交通迅猛发展的要求。而且国内政府数据相对陈旧且不对外开放，多方合作的建模品质不易控制且时间和人力成本都很高，所以本研究将路网的抓取来源转向电子地图。随着通信、电子、网络技术和地理信息产业的发展，近些年电子地图经历了爆发式增长。例如Google Maps和百度地图等均有地图个性化服务功能，即用户可利用地图应用程序编程接口( application programming interface，API) 提供的多种方法实现与地图的交互功能，不仅可满足用户一系列向地图添加内容的需求，还可扩展更多的以地图为基础的应用程序【1】。在电子地图应用方面，国内的应用研究比国外要晚很多。国外很早就开始利用电子地图用于导航、城市热点等研究。Luiacute;s Santos等【2】研发了一个面对用户基于互联网的空间决策系统用于车辆路线选择，该系统运用Google Maps的网络数据并考虑了实时的交通量、上下班高峰、路段阻抗、单行线和禁行等因素；Sjerp de Vries等【3】运用Google Maps在道路网络基础上进行热点识别和景点吸引度度量等研究；刘涌【4】在深入分析路网特点及寻径方式的基础上, 探讨了如何根据Google Maps API提供的对象和方法提取局部交通道路数据的策略，并针对一些特殊道路类型设计了提取算法。在以上技术和研究的基础上，并考虑到电子地图较快的更新速度和低成本，本项目通过调用百度地图API来实现大规模路网的抓取工作。

在路网信息获取、存储与路网相结合方面，并考虑到后期的网络空间分析工作，人们越来越发现：GIS理论和技术在处理具有地理特征的交通信息时的优越性。GIS数据库技术、GIS空间分析技术和GIS可视化技术在交通研究中的重要性日益增加，借助GIS技术建立、编辑、显示、查询和管理交通上的图形数据库和属性数据库，对交通研究数据库的地理信息进行空间分析，将具有空间特征的信息进行可视化表达，为信息利用者提供直观、清晰、全面的信息表达方式，对提高交通方面的决策的科学性和合理性有着重要作用，与其他传统的方法相比也具有无可比拟的优势【5】。交通网络的建模与表达一直是交通地理信息系统研究领域的一个热点问题。国外对于GIS在交通中的应用的研究较早，Jean-Claude Thill【6】提出了GIS在交通的应用前景，并对交通领域中对GIS这一项技术的具体要求进行了探讨。国内对GIS-T和交通网络建模的研究也越来越受到重视，蔡先华【7】在论文中研究了GIS-T空间数据库管理与应用的相关理论与技术，包括了交通系统及交通系统的信息化、空间数据库管理理论及数据模型、面向交通要素的多维时空数据模型—TFODM, GIS-T空间数据库应用技术、应用软件系统开发技术。李清泉等【8】重点讨论了时空一体化GIS-T 数据模型的基本框架，该模型着重解决了动态交通信息与道路网几何数据的一体化时空建模问题, 并且进一步分析了GIS-T 的基本技术方法, 探讨了GIS-T 的若干典型应用, 并对该方向今后的研究进行了分析和展望。

本项目在以上的分析和思考下，确定了主要的研究内容。鉴于历史的研究中没有将道路网络的抓取、建模和道路网络信息的存储相结合，本研究针对ArcGIS进行二次开发实现半自动的基于百度地图API的道路网络抓取工作，再结合GIS技术与功能进行大规模路网建模、道路网络数据存储和空间网络分析，为后续交通研究提供实时、准确的道路网络数据和信息。

参考文献：

  1. 杨洪泉, 大众电子地图的应用现状及发展趋势，［J］． 测绘通报，2014( 11) : 37-41．DOI: 10.13474 /j. cnki.11-2246.2014.0358
  2. Luiacute;s Santos, Joatilde;o Coutinho-Rodrigues, Carlos Henggeler Antunes, A web spatial decision support system for vehicle routing using Google Maps，[J] Decision Support Systems 51 (2011) 1–9
  3. Sjerp de Vries , Arjen E. Buijs , Fransje Langers , Hans Farjon , Arjen van Hinsberg ,Frans J. Sijtsma ，Measuring the attractiveness of Dutch landscapes: Identifying national hotspots of highly valued places using Google Maps，[J] Applied Geography 45 (2013) 220e229
  4. 刘涌，Google Maps中的局部交通道路数据提取方法研究，微计算机应用(2010)
  5. 朱春节，交通规划中的GIS关键技术，2009届研究生硕士学位论文地图学与地理信息系统，
  6. Jean-Claude Thill, Geographic information systems for transportation in perspective, Transportation Research Part C 8 (2000) 3plusmn;12
  7. 蔡先华，GIS-T空间数据库管理与应用关键技术研究，东南大学博士学位论文，2005
  8. 李清泉，杨必胜，郑年波，时空一体化GIS-T 数据模型与应用方法，武汉大学学报· 信息科学版，1671-8860(2007)11-1034-08

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