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| 甘肅省公路交通信息系統(tǒng)規(guī)劃及試點工程建設(shè) |
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| 2009-06-26 | 編輯： | 【大 中 小】 |
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研究項目名稱：甘肅省交通地理信息系統(tǒng)規(guī)劃及實施方案
項目起止時間：2002年5月—2003年4月
經(jīng) 費 投 入：
項目負(fù)責(zé)人：李新 王建
承擔(dān)單位名稱：中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
項目組成員：26人
●研究項目的主要內(nèi)容和意義：
依靠地理信息系統(tǒng)、遙感和GPS為主的空間信息技術(shù)，建立甘肅省交通地理信息系統(tǒng)，將加速我省交通信息化建設(shè)步伐，并為最終建立智能交通系統(tǒng)(1TS)提供地理信息數(shù)字化平臺。本項目計劃在全面的系統(tǒng)需求分析、數(shù)據(jù)資源和軟硬件調(diào)研以及現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，廣泛征求意見，制定我省交通地理信息系統(tǒng)建設(shè)的各項規(guī)范，完成數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)功能和集成方案的詳細(xì)設(shè)計，擬定實施方案，為全面開展甘肅省交通地理信息系統(tǒng)建設(shè)提供各種技術(shù)依據(jù)。同時，開展交通地理信息數(shù)字化試點工程建設(shè)，分別建立甘肅省1：10萬和蘭州市的和1：5000的交通電子地圖。
●預(yù)期研究成果：
提交“甘肅省交通地理信息系統(tǒng)規(guī)劃及實施方案”。具體包括：
1 、需求分析報告。包括：①交通部門對地理信息方面的業(yè)務(wù)需求分析報告；②數(shù)據(jù)庫調(diào)研分析報告；③軟、硬件市場調(diào)研報告；④國內(nèi)外交通地理信息系統(tǒng)研究現(xiàn)狀調(diào)研報告。
2 、甘肅省公路交通地理信息系統(tǒng)總體規(guī)劃。包括：①系統(tǒng)總體設(shè)計；②系統(tǒng)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計；③數(shù)據(jù)庫詳細(xì)設(shè)計；④功能詳細(xì)設(shè)計；⑤系統(tǒng)集成方案詳細(xì)設(shè)計。
3 、甘肅省交通地理信息系統(tǒng)實施方案
4 、l：100，000甘肅省公路交通電子地圖和1：5000蘭州市交通電子地圖。
●研究項目的科學(xué)依據(jù)
交通與通訊是當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大支柱。其中交通問題日益引起廣泛地重視，如交通擁擠，事故頻繁及環(huán)境污染造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。越來越多的人認(rèn)識到，僅僅靠增加道路建設(shè)是不夠的，必須依靠信息技術(shù)，達(dá)到加強交通管理的目的。同時，道路的修建、交通規(guī)則的制定也迫使人們要了解更多的路況信息。為了應(yīng)對這些問題，與交通有關(guān)的各個部門相應(yīng)建立了各種信息系統(tǒng)，但是這些信息系統(tǒng)多建立在表格數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，無法與地理位置信息相聯(lián)系。各種反映空間信息的圖紙也難以進(jìn)行計算機管理和檢索，依然無法滿足當(dāng)今信息時代各方對交通信息的需求。因此，有必要建立一套實時的可視化的交通信息系統(tǒng)。
近年來，地理信息系統(tǒng)(Geographic lnformation System,GIS)技術(shù)得到空前的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域由自動制圖、資源管理、土地利用發(fā)展到與地理相關(guān)的交通、郵電、軍事等各個領(lǐng)域。交通運輸是一個基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，與社會和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)。交通地理信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)重要的一個分支。交通地理信息系統(tǒng)是建立在各種交通運輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)庫與空間分析相結(jié)合的方法，描述交通運輸網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)上運輸流，并反映運網(wǎng)中所存在的問題。交通規(guī)劃、預(yù)測等模型與地理信息系統(tǒng)結(jié)合使之成為輔助決策支持系統(tǒng)。交通地理信息系統(tǒng)可以應(yīng)用在國家、省、市等不同層次，也可應(yīng)用在政府、交通運輸規(guī)劃管理設(shè)計部門。
GIS 在國外公路管理中的應(yīng)用極大地提高了現(xiàn)代化條件下的管理水平和交通網(wǎng)絡(luò)的運行效率。同時也成為各國在公路規(guī)劃建設(shè)管理中的一種模式。如加拿大Crippen Consultansts the ReidCollins and Associtates公司利用地理信息系統(tǒng)完成了道路通道選擇和初步設(shè)計工作。該公路位于溫哥華島，長127公里、4車道、跨過37個主要河流、與10條公路相連，經(jīng)過28個建筑物。地理信息系統(tǒng)在該項目中占有主要地位，主要解決信息管理、處理、提供分析工具滿足決策的需要。美國印第安那州交通部采用交通地理信息系統(tǒng)管理全州9.2萬英里長的公路，上千座橋梁，鐵路、航道及民航機場。
國內(nèi)各省市交通管理部門也紛紛與地理信息系統(tǒng)研究單位合作，采用GIS技術(shù)成功地開發(fā)了宏觀交通管理信息系統(tǒng)、運營管理信息系統(tǒng)及更高層次的交通信息系統(tǒng)。如“黃山市綜合交通地理信息系統(tǒng)”、“黑龍江省綜合運輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)”、“廣東省綜合交通管理地理信息系統(tǒng)”、“廣東省綜合交通規(guī)劃信息系統(tǒng)”、“全國客運地理信息系統(tǒng)(鐵路)”、“江蘇省智能化地理信息系統(tǒng)”等等。
交通地理信息系統(tǒng) (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件系統(tǒng)。它是GIS技術(shù)在交通領(lǐng)域的延伸，是GIS與多種交通信息分析和處理技術(shù)的集成。交通地理信息系統(tǒng)涉及到地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)(即“3S”技術(shù))以及現(xiàn)代通訊信息技術(shù)(包括Intenet技術(shù)及無限通信技術(shù))等多項技術(shù)，它不但可以儲存、管理和更新交通網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)庫，輔助交通路線規(guī)劃，進(jìn)行交通管理，而且可以建立廣泛的、實時的數(shù)字交通信息服務(wù)體系，實現(xiàn)全數(shù)字化交通信息的實時發(fā)布，儲存與檢索，為交通實時管理、自動及智能導(dǎo)航、客貨運輸調(diào)度提供有效的技術(shù)支持。
地理信息系統(tǒng)是一個以地理坐標(biāo)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)，具有強大的處理空間數(shù)據(jù)的能力，如地圖數(shù)字化、矢量和圖像的瀏覽查詢、基于空間數(shù)據(jù)的分析、三維模擬、虛擬現(xiàn)實、地圖輸出等。是利用現(xiàn)代計算機信息技術(shù)，對各種空間信息進(jìn)行收集、存儲、分析和可視化表達(dá)的信息處理與管理系統(tǒng)。建立交通地理信息系統(tǒng)，就是把交通運輸規(guī)劃的各項工作同地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，充分利用計算機內(nèi)存儲的豐富信息資源和各種輔助設(shè)計工具，優(yōu)質(zhì)、快速的做好交通運輸規(guī)劃管理工作。GIS在交通領(lǐng)域中的運用十分廣泛，具體包括：(1)GIS在交通規(guī)劃中的應(yīng)用，如：對交通規(guī)劃數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)的管理，交通規(guī)劃成果的管理，交通分析，優(yōu)選設(shè)計方案，交通專題圖的制作：(2)在道路工程中的運用，如：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息管理，道路選線，拆遷影響估算，直接從數(shù)字地圖中提取設(shè)計線路的縱橫斷面信息及三維仿真模擬，土方估算，道路工程驗收，竣工信息管理；(3)在交通管理中的運作，如：交通項目管理，交通網(wǎng)絡(luò)控制及管理，車輛調(diào)度及管理。
全球定位系統(tǒng)(GlobGPS)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性(海、陸、空)全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航、定位和定時功能，全球定位系統(tǒng)(GlobalPosition System,GPS)在交通中主要應(yīng)用于車輛的定位和導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：車輛跟蹤、提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航、信息指揮、緊急援助。
遙感(Remote Sensing,Rs)技術(shù)主要應(yīng)用航天航空器拍攝的具有宏觀、逼真、直觀和信息豐富等特點的地面影像，為公路工程選線、工程可行性研究、路線工程地質(zhì)條件評價和工程初步設(shè)計提供了有利的條件。應(yīng)用遙感技術(shù)，猶如把野外現(xiàn)場搬回室內(nèi)進(jìn)行研究，不但能提高工路的選線質(zhì)量，而且能夠加快勘測設(shè)計速度，減少勘測費用，節(jié)省設(shè)計成本。在交通規(guī)劃中，遙感基本可用在預(yù)研究階段的遙感工程地質(zhì)解譯和工程可行性階段的遙感工程地質(zhì)條件評價。
本項目的創(chuàng)新點：
1 、智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System,ITS)是目前交通信息管理系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。ITS主要由6個子系統(tǒng)組成：高級交通管理系統(tǒng)(包括道路規(guī)劃和施工)，高級運行信息系統(tǒng)、高級車輛控制系統(tǒng)、商業(yè)車輛運行系統(tǒng)、車輛自動定位系統(tǒng)，以及車輛自動識別系統(tǒng)。開發(fā)甘肅省公路交通信息系統(tǒng)可以為我省最終建立智能交通系統(tǒng)提供數(shù)字化平臺，此外甘肅省公路交通信息系統(tǒng)還具有以下創(chuàng)新點：
①采用空間數(shù)據(jù)管理代替表格數(shù)據(jù)和圖紙，交通信息管理更加直觀、快捷。
②采用強大的地形和三維分析手段，交通規(guī)劃更加經(jīng)濟(jì)、合理。
③采用強大的分析管理方法，交通運營更加合理，能夠產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。
④采用互聯(lián)網(wǎng)體系和分布式管理是，各部門的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠得到共享，交通管理系統(tǒng)因此具有持續(xù)性和可擴充性。
⑤采用GPS和監(jiān)測設(shè)施的使用，能夠?qū)煌ㄊ鹿蔬M(jìn)行實時處理。
2 、制作1：100，000覆蓋全省、1：5000覆蓋蘭州市區(qū)公路交通電子地圖，實現(xiàn)全省公路交通現(xiàn)狀信息的自動查詢。
●重點解決的科學(xué)問題
( 一)系統(tǒng)建設(shè)需求分析
1 、甘肅省公路交通部門業(yè)務(wù)需求分析
公路交通規(guī)劃：調(diào)查公路交通規(guī)劃部門對GIS技術(shù)在交通量調(diào)查分析、道路選線、拆遷影響、土石方計算、環(huán)境影響評價和道路工程驗收及規(guī)劃數(shù)據(jù)管理等方面的應(yīng)用需求。
公路建設(shè)：通過調(diào)查分析，明確遙感技術(shù)對于公路選線的作用，著重確定公路建設(shè)過程中所需GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的比例尺和遙感圖像的精度(分辨率、幾何配準(zhǔn)誤差等)。
公路養(yǎng)護(hù)：3S技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的作用體現(xiàn)在，①利用GIS查詢路段狀況；②利用遙感迅速調(diào)查受損路段狀況(如泥石流、滑坡等災(zāi)情)：③工作現(xiàn)場的GPS定位，應(yīng)調(diào)查和分析3S技術(shù)在以上應(yīng)用領(lǐng)域的需求。
物流配送：調(diào)查和分析GIS和GPS技術(shù)在行車路徑計劃、車輛追蹤與派遣、路徑分析(最佳路徑、最短路徑)、設(shè)施和倉儲管理的需求。
智能交通系統(tǒng)：GIS是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分。應(yīng)調(diào)查GIS和GPS技術(shù)在出行和交通管理、流量管理、電子支付系統(tǒng)(需統(tǒng)計行車?yán)锍?/FONT>)、緊急情況處理(空間定位)、高級車輛控制和安全系統(tǒng)等方面的需求
2 、數(shù)據(jù)庫調(diào)研分析
調(diào)研我省交通部門已建成的各類數(shù)據(jù)庫，包括GIS空間數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫；評價在擬建的甘肅省交通地理信息系統(tǒng)中對已有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行升級的可能性，給出分析報告。
3 、軟、硬件市場調(diào)研
調(diào)查行業(yè)內(nèi)最主要的GIS和交通GIS軟件，給出各軟件性價比的具體評價，初步確定甘肅省交通地理信息系統(tǒng)應(yīng)采用的軟件平臺。要調(diào)查的軟件包括：
Transcad, 由美國Caliper公司開發(fā)，是唯一一個集GIS與運輸規(guī)劃模型為一體的交通運輸服務(wù)軟件。(http：//www.caliper.com／tcovu.htm.)
ArcGIS ，由美國ESRI公司開發(fā)，是GIS領(lǐng)域內(nèi)功能最強、市場占有份額最大的軟件(www.ersi.com)。著重調(diào)研和分析ArcGIS中與交通有關(guān)的模塊，如ArclogisticsRoute。
ERDASImagine ，遙感領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的軟件。
硬件的市場調(diào)研以車載GPS為主，其它硬件，如計算機等市場變化非常迅速，因此不在規(guī)劃階段進(jìn)行調(diào)查。
4 、國內(nèi)外已建成和在建公路交通信息系統(tǒng)調(diào)研分析
通過文獻(xiàn)查閱，走訪相關(guān)單位、問卷調(diào)查等形式，調(diào)研和分析國內(nèi)主要的交通信息系統(tǒng)，同時跟蹤一些先進(jìn)國家較為成功的交通信息系統(tǒng)和職能交通系統(tǒng)的例子，吸取它們成功的經(jīng)驗，找出可供借鑒的教訓(xùn)。
( 二)甘肅省公路交通信息系統(tǒng)設(shè)計
1 、系統(tǒng)總體設(shè)計
編制系統(tǒng)規(guī)范、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)集成的總體設(shè)計書，制定地理數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)格式、元數(shù)據(jù)庫、源代碼編制、系統(tǒng)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等技術(shù)大綱，以及原有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的升級方案。
2 、軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
確定甘肅省公路交通信息系統(tǒng)所采用的體系結(jié)構(gòu)(客戶／服務(wù)器體系或瀏覽器/服務(wù)器體系)。初步選定高性價比的軟硬件平臺，擬定用于管理部門的局域網(wǎng)和用省、市、縣三級的廣域網(wǎng)(Internet)的架設(shè)方案。
3 、數(shù)據(jù)庫設(shè)計
在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，遴選數(shù)據(jù)項目，確定空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫所采用的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)格式；設(shè)計空間數(shù)據(jù)屬性表的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，確定地理聯(lián)接碼：按照國際和國家標(biāo)準(zhǔn)，制定數(shù)據(jù)地理編碼方案；設(shè)計地圖投影并確定數(shù)據(jù)比例尺和數(shù)據(jù)精度；擬定數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)方案。
4 、功能及系統(tǒng)集成設(shè)計
坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換：公路里程和地圖坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換。
信息查詢設(shè)計：采用按屬性、地理坐標(biāo)(大地坐標(biāo)、高斯投影系統(tǒng)坐標(biāo)、鐵路里程數(shù))的位置和范圍、關(guān)鍵詞查詢的實現(xiàn)方案。
空間分析設(shè)計：包括網(wǎng)絡(luò)分析、最佳路徑分析、緩沖區(qū)分析等功能。
三維分析：包括三維交互式顯示、三維飛行、三維疊加、三維計算等功能。
遙感集成：利用遙感技術(shù)提取公路信息以及將其集成到GIS中的集成方案。
GPS 集成：GPS測量結(jié)果與整個系統(tǒng)的集成方案。
交通模型集成設(shè)計。
( 三)甘肅省公路交通信息系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)度和方案見意
1 、系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度規(guī)劃
規(guī)劃從①3S系統(tǒng)運用實驗，到②建設(shè)甘肅省公路交通信息系統(tǒng)，再到⑧建立甘肅省職能交通信息系統(tǒng)的時間進(jìn)程、階段目標(biāo)和應(yīng)取得的成果。
2 、信息系統(tǒng)建設(shè)機制
通過調(diào)研分析，推薦系統(tǒng)建設(shè)的參加單位和可能國內(nèi)外合作伙伴，分析現(xiàn)有的人才儲備狀況：建議系統(tǒng)實施的組織管理機制和人才培訓(xùn)月I進(jìn)計劃。
( 四)人員培訓(xùn)
在規(guī)劃項目執(zhí)行過程中，舉辦兩次針對全省公路交通部門的培訓(xùn)班。其中，第一次培訓(xùn)內(nèi)容為GIS和遙感的基本概念和原理；第二次為地理信息系統(tǒng)軟件培訓(xùn)。
( 五)甘肅省公路交通電子地圖
制作1：100，000覆蓋全甘肅省、1：5000覆蓋蘭州市區(qū)公路交通電子地圖，實現(xiàn)全省公路交通現(xiàn)狀信息的查詢，內(nèi)容包括：公路交通分布、公路等級、長度、寬度、公路橋梁和寒洞分布、政府及交通主管部門位置分布、重點公路交通樞紐分布、公路效能通訊點分布、公路道班分布(按等級)、公路搶修點分布等。電子地圖具有修改、更新、地圖輸入與輸出等功能。
●研究方法與技術(shù)路線
1、用戶需求調(diào)查的方法。采用需求調(diào)查——系統(tǒng)初設(shè)計——征求初設(shè)計修改意見——再修改設(shè)計報告的技術(shù)路線
2 、遵循可行性原則。在系統(tǒng)設(shè)計時附加可行性報告內(nèi)容，可行性內(nèi)容包括理論分析，技術(shù)水平、社會效益和支持程度。
3 、在設(shè)計階段采用自頂向下的軟件工程學(xué)方法，先解決全局問題，在完成總體設(shè)計后，咨詢有關(guān)人員的意見，完善總體設(shè)計。再進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、功能、系統(tǒng)集成等詳細(xì)設(shè)計。
4 、面向用戶的原則，始終以交通部門的應(yīng)用需求為出發(fā)點，成立主要由典型用戶組成的設(shè)計報告評價小組，在課題實施中進(jìn)行自評估。
5 、實驗和見意的原則，利用現(xiàn)有的各種條件進(jìn)行實驗，以驗證規(guī)劃設(shè)計的可行性，并盡可能提出最佳的實驗途徑。
6 、電子地圖的制作利用，現(xiàn)有的交通圖或者地形圖，通過掃描和質(zhì)量控制輸入到GIS軟件平臺。
經(jīng)過數(shù)子化處理以及點狀要素的覆蓋，完成多層圖形的疊加，編輯成圖。
●研究工作進(jìn)度
2002 年5月，工作準(zhǔn)備階段。完成課題實施方案設(shè)計，鑒定合同書。動員人力，分解課題。
2002 年6-7月，設(shè)計調(diào)查方案。設(shè)計三種調(diào)查方式(文獻(xiàn)查閱、走訪相關(guān)單位、問卷調(diào)查)的具體調(diào)查方案，設(shè)計調(diào)查問卷：總共近700地圖掃描和質(zhì)量檢查。
2002 年8-9月，需求分析調(diào)查并開始電子地圖的數(shù)字化工作。
2002 年10月，完成調(diào)研分析，撰寫調(diào)查報告。開始信息系統(tǒng)設(shè)計。
2002 年10—12月，信息系統(tǒng)設(shè)計；完成電子地圖的數(shù)字化工作并進(jìn)行編輯。
2003 年1月，形成規(guī)劃報告第一稿，提交審閱，征求專家組意見，修改報告。
2003 年2月，形成報告第二稿，完成電子地圖的點狀要素編輯、全部電子地圖的質(zhì)量檢查。
2003 年3月，提交第二稿，并根據(jù)反饋意見進(jìn)一步修改；完成電子地圖的制作。
2003 年4月，提交最終報告。
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