GIS在交通运输领域中的应用——以轨道交通为例
* * * * 大学
* UNIVERCITY
GIS在交通运输领域中的应用——以轨道交通为例
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（****大学****学院，北京100***）
GIS in the Field of Transportation :Application to Rail Transportation as an Example
***
(School of *, *, Beijing 100**, China)
摘要：本文利用文献检索、数据收集与整理等方法，对GIS应用现状与其在交通运输领域，特别是城市轨道交通方面的应用进行了综述，得出了GIS对城市轨道交通的高效化管理十分重要等结论。
关键词：GIS；交通运输；城市轨道交通
Abstract:In this paper, I use the method of literature retrieval, data collecting and sorting method to summarize the application situation of GIS, particularly in the field of railway transportation, and draw the conclusion that GIS is very significant to high efficient management of urban traffic.
Key words:GIS; traffic; railway transportation
收稿日期：；修订日期：2012年12月26日
基金项目：
作者简介：***（19**－），*，**，学生，本科. ****@****.cn
GIS是一种集空间绘图与数据库两者功能为
一体的学科，是进行空间建模与分析的重要手段，在笔者的专业领域——城市轨道交通中也有十分广泛的应用。贾利民等（2003）拟开发了全国铁路地理信息系统应用服务共享平台，张林等（200 4）成功开发了基于MapX的列车调度监控系统电子地图，秦勇等（2007）拟开发了基于GIS的轨道交通网指挥中心综合监控系统。本文对相关文献进行了综述，并与应用实例相结合，明确了GIS
在轨道交通中的优越性。
1 GIS含义与发展现状
1.1 GIS概述
地理信息系统简称GIS，美国联邦数字地图协调委员会认为“地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题”。地理信息系统的操作对象是地理数据或空间数据。地理信息系统的优势在于它的空间数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的空间查询功能、强大的图形生成和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能。[1]
GIS与CAD系统和DBMS（数据库管理系统）有着很大的区别。CAD系统虽具有强大的图形处理能力，但其拓扑关系比较简单，管理和分析大型地理数据库的能力也有限；DBMS则侧重于非图形数据的优化存储和查询，而图形查询、显示功能、数据分析功能均相对较弱。[2]
1.2 GIS技术发展现状
近年来，计算机软硬件等的性能不断提高，为GIS技术的发展提供了先进的工具和强大的手段，GIS技术也逐渐与计算机融合，为GIS技术的应用奠定了坚实的基础。
移动GIS（mobile GIS）是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的、分布式、随遇性的移动地理信息服务的GI S，是一个集GIS、GPS、移动通信（GSM／GPR S／CD2MA）三大技术于一体的系统。它通过GI S完成空间数据管理和分析，GPS进行定位和跟踪，利用移动计算设备完成数据获取功能，借助无线网络移动通信技术完成图形、文字、声音等数据的传输。
组件技术的兴起给GIS带来全新的开发方式，COMGIS就是采用了面向对象技术和组件式软件的GIS系统。它的基本思想是把GIS的各种功能模块进行分类，划分为不同类型的控件，每个控件完成各自相应的功能，各GIS控件之间以及GIS控件与其他非GIS控件之间，通过可视化的开发工具集成起来，COMGIS控件与其他软件通过标准接口进行通信，形成满足用户特定功能需求的GIS
应用系统。[3]
2 GIS在交通运输行业中的应用
2.1 交通运输行业的特殊性
目前，城市的快速发展对交通规划和管理提出了更高的要求，原有交通信息技术的不足凸显，交通网的规划与管理仍不够合理与科学。
GIS凭借其强大的空间信息处理功能，与交通分析和信息处理技术相结合，延伸出了交通地理信息系统（GIS-T）。交通地理信息系统是交通部门进行城市道路、公路、水路规划、管理的重要工具，同时也是为公众提供出行信息服务的基础。
[4]
2.2 GIS在交通运输行业应用的必要性
在交通行业应用中，应采用由GIS、RS和GP S集成的3S系统，GPS实现准确的实时定位，遥感影像RS提供最新的地理信息，将GPS数据、遥感R S数据和各种有关资料在GIS中进行综合处理和分析，就能够得到地球空间中的地理实体的全面、准确和动态的信息。
2.2.1 数据的共享性
GIS作为交通信息化的核心技术，它提供了基础地理信息平台，进而实现交通信息资源按照地理空间位置的整合和共享。
2.2.2 检索的迅速性
将GIS运用到交通系统中，我们可以利用GIS，将数据分层、分类叠加在电子地图上，并且地图对象与数据库属性数据建立连接关系，这样通过G IS就可以轻松实现地图与数据库的双向查询。
2.2.3 分析的科学性
在交通分析各个方面，GIS技术使交通需求分析更加高效、丰富。GIS技术可以从交通数据的采
集、管理、交通分析过程及结果的表现等方面对交通需求分析提供支持，极大地提高了交通基础数据采集、交通分析的效率，加强数据管理的功能，并丰富了交通分析的表现形式。GIS 是及时、准确、全面地获取、分析和显示信息的有力工具。
由此可以看出，GIS 运用于交通管理中，给信息系统带来的不仅是显示地图，而是将数据进行直观的、可视化的分析和查询，发掘隐藏在海量数据之中的各种潜在的联系，为用户提供一种崭新的决策支持方式。
[4]
2.3 GIS 在交通运输行业中的应用 2.
3.1 GIS 在城市道路交通中的应用
基于GIS 、GPS 技术的独立的城市交通信息系统，是一个进行交通管理、交通安全、交通规划、交通运输、交通运营的统一的空间信息基础平台。该系统对道路、交通设施、交通线网、公共交通等资源建立交通空间信息数据库，并且依据国家最新“绿色交通”的概念，融入“以人为本”的思想，为交通管理和决策提供全面、及时、准确的信息支持。[4]如图1所示。
图 1 百度地图——北京市路况信息示意图 Figure 1 Baidu map -- Beijing city traffic info-rmation diagram
2.3.2 GIS 在公路交通中的应用
在一些铁路、航空、水运无法到达的地方，公路运输显得尤为重要。我国的公路分为高速公路、一级、二级、三级、四级；按行政等级分为国道、省级公路、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。[4] 2.3.3 GIS 在轨道交通中的应用
GIS 被广泛应用于货运或客运部门，这些部门对运输的要求主要是精确。GIS 可以在铁路中实现路径优化分析、目的地信息提供系统、设备管理、运输路线分析、特许商用车辆管理、危险告警、紧急事件自动警报、紧急车辆诱导及救援行动支援等功能。[4]如图2所示。
图 2 青藏铁路紧急救援系统
Figure 2 The Qinghai-Tibet railway emergency re-scue system
3 GIS 在城市轨道交通中的应用
3.1 线路的设计规划与评估 3.1.1 选线设计规划
利用GIS 技术，可以对线路的所有比选方案根据现状或原规划情况进行测算，检验其是否能充分发挥轨道交通所带来的开发潜力，若不能满足要求，需对该线周围土地进行全面规划调整。
某些方案经过规划调整后发展潜力和覆盖人口仍达不到轨道交通规划的最低要求；或经规划调整后发展潜力及覆盖人口均较好，但经敏感性分析后风险较高，则均予以排除。最后提出从发展潜力和覆盖人口方面值得推荐的线路方案。 3.1.2 选站设计规划
主要考虑优越线路的站位在与土地利用的结合方面是否适宜。城市基础设施主要是指城市地下管道、通信网络、邮政网点、道路与交通设施等，由于这些设施同时具有与几何和空间位置相关的特性，建立基于GIS 的信息系统，能提高对设施的管理水平，同时能够极大地提高设计与施工、设备维护与故障排除、线路改造等方面的效率，从而产生巨大的经济效益和社会效益。[3]
3.2 应急管理 3.2.1 突发事件处置
基于GIS
的突发事件处置将突发事件信息看
作空间信息图层，如事件发生地点、可能受到影响的范围及人数、车站出口分布、车站周边地形和救援物资分布等信息，这些图层能够通过空间模拟的方法合并，达到对突发事件的有效处置。
3.2.2 应急指挥
随着线网规模的不断扩大，地面或高架线路里程也不断增多，加之地下线路本身的复杂环境，都对突发事件情况下的应急指挥提出了以地理信息为基础，通过图形化功能体现应急救援现场的相关信息，为调度人员提供决策依据的需求。
基于GIS的应急指挥，可以轨道交通线路走向图为背景。当现场出现紧急情况时，利用GIS技术，指挥中心能在最短时间内直观、快速并且简便地得到紧急事件发生地点的详尽信息，包括事发地点线路、设备情况、事发地段线路图像资料、救援设备分布情况和应急预案等，并使相关联的信息一体化显示，让领导和技术人员在远离现场的情况下，就能对事发地段的情况一目了然，为抢险救灾赢得时间，为远程指挥提供强大的决策支持。同时，GIS可利用其空间分析的能力，对事故进行仿真、模拟及评估，为事故预防办法的制定和事故总结分析提供辅助支持。
3.3 列车调度
在轨道交通网络中实施基于GIS的综合指挥
调度系统，可以整合现有轨道交通控制系统和信息资源，为城市轨道交通运营指挥调度提供可视化展现平台，从而增强轨道交通网络化运营的应急处理指挥能力。[4]在这方面，铁路发展较早，城市轨道交通可向铁路进行借鉴。
3.3.1 基于MapX的列车调度监控系统电子地图
基于移动卫星通讯的铁路调度监控系统采用地球同步卫星的移动卫星通讯技术，实现运行机车与地面的远距离双向通讯系统。硬件由车载系统和地面系统组成，系统软件主要由卫星通讯模块、数据库管理模块和调度台控制模块组成。
基于MapX的电子地图具有简单、方便、实时、高效等优点，对优化调度提高铁路运输管理水平具有十分重要的作用。基于MapX的铁路调度监控系统电子地图于2002年通过了铁路部门的技术鉴定，并于2004年在西安铁路分局安装并投入运行。
[5]
3.3.2 轨道交通网指挥中心综合监控系统
随着北京城市轨道的建设，目前在城市轨道交通全网运营管理业务指挥中心已经建立了运营控制中心系统，对每条线路的各业务子系统进行整合，实现了实时监控和调度指挥。但是各轨道交通线路却是自成体系的，有各自独立的数据库、硬件平台和软件体系等，是一个个的自动化孤岛。要实现整个城市轨道交通网运营的协调统一管理，不得不加人大量的人工干预，这样就降低了系统整体的可靠性、响应性和运营效率，且成本较高。
以GIS技术为核心，构建可视化、智能化和网络化的综合监控系统，将现有各个处于信息孤岛状态的不同线路日常运营管理综合集成起来，使物理上分散的各个监控系统实现综合监控，以发挥监控系统的整体优势。并且能够在突发事件时，为事故和灾害的应急处置提供大量的、可视化的静态和动态的监控信息、客流信息、现场电子地图信息和辅助决策信息。[6]
3.4 噪声管理
随着城市建设的快速发展和城市人口的迅猛膨胀，城市交通拥挤状况不断加剧。而高效率、高质量的环境预测与评价、环境信息更新、查询和管理也已成为十分迫切的需要。基于网络地理信息系统（WebGIS）的环境质量评价能更真实的反映环境总体质量状况，为污染防治技术的寻找及科学管理提供依据。根据轻轨噪声的特点，基于WebGIS轨道噪声信息管理系统具有噪声分段
查询功能、噪声分析评价功能、噪声修正预案功能、结果输出功能。[7]
4 应用分析——广州亚运出行服务系统
据了解，2010亚运会举办时，由于广州地铁覆盖超过了80%的比赛场馆，地铁将成为市民出行主要的交通工具。为方便乘客在此期间的出行，广州市特别推出“广州亚运出行服务系统”，是地理信息系统在地铁中的一次应用。
该服务系统以地铁站点为主要维度，为公众提供场馆指引、地铁线路、公交换乘以及地铁票务四大服务。系统中明确标识了亚运各场馆的地理位置、相关赛事与交通指引。系统还可提供点对点出行查询服务，只需输入广州市内的任意起始点和目的地，系统就会提供地铁的出行建议，并可根据具体的出行需求，给出路程最优、时间
最优等出行方案。
地铁线路专版以及票务信息专版为乘客提供有关地铁出行的全面指引，其中包括换乘查询、票价查询、每个站点的详细介绍以及站点出入口信息展示等。各个站点的出入口导向，系统采取了三维地图加实地全景图相结合的方式进行展示。如图3所示。
图 3 广州地铁亚运出行服务系统
Figure 2 Guangzhou Metro Asian travel service s-
ystem 5 结论
1)GIS在交通领域中有较为广泛的应用，它可以实现交通系统中数据的共享性、检索的高效性和计算的科学性；
2)在城市轨道交通中，GIS可以对选线设计、应急管理、行车调度与噪声管理等进行强有力的辅助；
3)基于GIS的面向乘客的地铁出行服务系统可以将地铁线路信息等基本信息公开透明化，不仅方便了居民的出行，还可以引导客流分布向城市客运管理希望的方向发展，提高公共交通的服务水平，优化城市结构。
致谢
感谢这学期*老师在******课堂上对我的教导，并且通过论文的撰写与地理信息系统实验，让我了解了GIS并较为熟练地掌握了Mapinfo。
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