1、 課課 題：題：交通地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù) 目的要求：目的要求：掌握交通信息的特點(diǎn)，理解線性參照系統(tǒng)的概念及其主要的線性參照方法，掌握動(dòng)態(tài)分段技術(shù)的概念，理解其思想及其實(shí)現(xiàn) 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 線性參照系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)分段技術(shù) 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 線性參照系統(tǒng)的基本思想的理解 動(dòng)態(tài)分段技術(shù)具體實(shí)現(xiàn)的方法 教學(xué)課時(shí)教學(xué)課時(shí)：2課時(shí) 教學(xué)方法教學(xué)方法：講授 本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿： GIS-T數(shù)據(jù)模型 交通信息特點(diǎn) 線性參照系統(tǒng) 大地坐標(biāo)與里程的相互轉(zhuǎn)換 動(dòng)態(tài)分段技術(shù) GIS-T數(shù)據(jù)模型 一、信息與交通信息交通系統(tǒng)考慮與研究的對(duì)象1、線路2、交通工具3、交通工具在線路上的運(yùn)行狀

2、況 二、交通信息特點(diǎn) 1）、交通信息的空間特征：交通工具和交通工具在線路上的運(yùn)行狀況都具有鮮明的地理特征。 2）交通信息的線性多層分布特征 線性：指信息沿地理路徑呈線狀分布，且與里程相關(guān)。 多層：同一線路有著多層的信息，每層信息都有著不同的里程分段表現(xiàn)。二、交通信息特點(diǎn)3）交通網(wǎng)絡(luò)多重性：多條線路組成網(wǎng)絡(luò)包括 物理網(wǎng)絡(luò) 邏輯網(wǎng)絡(luò)：可以一對(duì)多4）時(shí)變 交通信息變化非常快，如交通道路的擴(kuò)建，新建，交通節(jié)點(diǎn)如站點(diǎn)的變更等。這要求：交通信息獲取要及時(shí)，并長期更新要從其變化過程中研究其變化規(guī)律，作預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。一、為什么要建立線性參照系統(tǒng)？一、為什么要建立線性參照系統(tǒng)？由于交通信息具有特殊性，其相關(guān)信息都存

3、在或發(fā)生在交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的某一路段或某一點(diǎn)，這些現(xiàn)象可以視為一維線性分布而不是常規(guī)的二維分布，常規(guī)的坐標(biāo)參考不適常規(guī)的坐標(biāo)參考不適合于建立企業(yè)化的合于建立企業(yè)化的GIS-T系統(tǒng)系統(tǒng)多種不同的線性參照方法（LRM）被不同部門的采用，缺乏相互轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)，共享困難 而其根本原因是在基礎(chǔ)地圖上直接構(gòu)筑GIS-T，由受傳統(tǒng)GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)限制，使得信息的顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析和定位都依賴于特定比例尺的地圖和軟件。 解決上述難題的方案即建立線性參照系統(tǒng)。二、線性參照系統(tǒng)二、線性參照系統(tǒng) 1、概念： 指各種公路信息按照起訖點(diǎn)里程進(jìn)行空間定位的方法。 2、線性參照系統(tǒng)概念模型組成部分 基線網(wǎng)、拓?fù)渚W(wǎng)、線性參

4、照方法 （參見教材167 圖7-1 線性參照系統(tǒng)的概念模型） 從該概念模型中可以看出，基準(zhǔn)在線性參照系統(tǒng)中的重要性，它是建立模型世界和現(xiàn)實(shí)世界之間關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵。 根據(jù)不同事件的特征，可以在同一拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上采用不同的線性參照方法。 根據(jù)實(shí)際工作需要建立世界與線性參照方法的聯(lián)系，這種數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是面向事件的數(shù)據(jù)模型。 線性數(shù)據(jù)模型的主要思想線性數(shù)據(jù)模型的主要思想是在線性參照基準(zhǔn)支持下對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的多重網(wǎng)絡(luò)模型和多重制圖要素進(jìn)行表達(dá)。 在該模型中，地圖僅用作繪圖顯示，一個(gè)基線網(wǎng)可以采用多種不同來源的地圖表示。在各個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上可以構(gòu)建多種不同的線性參照方法，運(yùn)輸信息以事件的形式按照一定的參照方法定位到

5、基線網(wǎng)上。 3、線性參照系統(tǒng)的兩個(gè)重要思想： （1）空間數(shù)據(jù)庫與地圖分離 在線性參照系統(tǒng)中，運(yùn)輸系統(tǒng)中的設(shè)施、現(xiàn)象、事故等信息采用線性定位方法，以事件的形式建立在拓?fù)鋵由希沟每臻g數(shù)據(jù)庫的建立不再依賴于基礎(chǔ)地圖，脫離了與地圖中的空間要素的直接聯(lián)系。 3、線性參照系統(tǒng)的兩個(gè)重要思想： （2）拓?fù)渚W(wǎng)與地圖分離 在線性參照系統(tǒng)中，拓?fù)渚W(wǎng)直接建立在基線網(wǎng)上，而不像傳統(tǒng)的GIS那樣建立在地圖上，突破了傳統(tǒng)平面拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的限制，解決了運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的上跨下穿等空間問題，使得托撲網(wǎng)的應(yīng)用更加靈活和符合實(shí)際。 4、基線網(wǎng)、基線網(wǎng)：運(yùn)輸設(shè)施的一個(gè)抽象層，提供了不同線性參照方法間的定位參照及相互轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)。由錨固點(diǎn)和錨

6、固段線組成。由錨固點(diǎn)和錨固段線組成。 錨固點(diǎn)錨固點(diǎn)：在道路上實(shí)地選取的控制點(diǎn)，它具有準(zhǔn)確無誤定位描述信息的特點(diǎn)，它是同時(shí)定位于平面直角坐標(biāo)系與里程樁線性參照系的一系列公路中心特征點(diǎn)。 一方面它是公路沿線設(shè)施進(jìn)行里程樁線性定位的已知里程樁參考點(diǎn)； 另一方面它是直角坐標(biāo)與里程樁系統(tǒng)之間的聯(lián)系點(diǎn)，通過它進(jìn)行兩個(gè)參照系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。 錨固段錨固段：是由前后兩個(gè)錨固點(diǎn)組成的具有方向和準(zhǔn)確長度的連線，用它進(jìn)行線性定位參照系統(tǒng)長度量測(cè)的精度控制檢測(cè)。 基線網(wǎng)通過錨固段與基礎(chǔ)地圖中線要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系在地圖上予以表示。5、拓?fù)渚W(wǎng)、拓?fù)渚W(wǎng) 建立在基線網(wǎng)腎功能，由節(jié)點(diǎn)和連線組成，可建立在基線網(wǎng)腎功能，由節(jié)點(diǎn)和連線組成，可

7、以描述交通管理中常用的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的連線以描述交通管理中常用的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的連線具有權(quán)重。具有權(quán)重。 拓?fù)渚W(wǎng)為應(yīng)用層，管理部門可根據(jù)其需要在同拓?fù)渚W(wǎng)為應(yīng)用層，管理部門可根據(jù)其需要在同一基線網(wǎng)上建立多種不同的拓?fù)渚W(wǎng)。運(yùn)輸信息一基線網(wǎng)上建立多種不同的拓?fù)渚W(wǎng)。運(yùn)輸信息以事件的形式，通過線性參照方法建立在拓?fù)湟允录男问剑ㄟ^線性參照方法建立在拓?fù)渚W(wǎng)上，同時(shí)拓?fù)渚W(wǎng)可用于網(wǎng)絡(luò)分析。網(wǎng)上，同時(shí)拓?fù)渚W(wǎng)可用于網(wǎng)絡(luò)分析。三、線性參照方法根據(jù)已知點(diǎn)確定公路上任意未知點(diǎn)點(diǎn)位的方法。參照點(diǎn)法，連線-節(jié)點(diǎn)法、里程樁法、分段法等。 在線性參照系統(tǒng)中，每一種運(yùn)輸事件都通過特定的線性參照方法與拓?fù)渚W(wǎng)建立聯(lián)系，多種定位方法間可

8、以通過基線網(wǎng)相互轉(zhuǎn)換。四、LRS的功能實(shí)際位置的確定（Locate）實(shí)際位置在數(shù)據(jù)庫中映射（position）定位（place）線性參照方法的轉(zhuǎn)換（tranform） 五、LRS的優(yōu)點(diǎn)： GIS-T需要一個(gè)統(tǒng)一的位置參考系統(tǒng)，LRS最適合 減輕空間數(shù)據(jù)輸入的工作量 避免由于空間數(shù)據(jù)間不同精確度而產(chǎn)生的誤差 查詢比較靈活 動(dòng)態(tài)分段動(dòng)態(tài)分段（Dynamic segmentation）的思想由美國威斯康星交通廳戴維弗萊特1987年首先提出的。 該思想解決了傳統(tǒng)GIS在處理線性特征時(shí)所遇到的問題，是一種新的線性特征的動(dòng)態(tài)分析、顯示和繪圖技術(shù)，可以極大地增強(qiáng)線性特征的處理功能，動(dòng)態(tài)分段技術(shù)的出現(xiàn)為GIS

9、在公路、鐵路、河流和管道等領(lǐng)域中的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。一、問題提出一、問題提出GIS只能處理一個(gè)屬性數(shù)據(jù)集，交通屬性只能處理一個(gè)屬性數(shù)據(jù)集，交通屬性具有多重屬性特征具有多重屬性特征傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的GIS處理交通數(shù)據(jù)的方法：處理交通數(shù)據(jù)的方法：等長分段法等長分段法變長分段法變長分段法1、等長分段法：、等長分段法：預(yù)先分成若干個(gè)等長的小段分別數(shù)字化，設(shè)施屬性數(shù)據(jù)的采集按這些小段進(jìn)行。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于等長小路段沒有明確標(biāo)記，難以確定小線段起止點(diǎn)，精度難以保證數(shù)據(jù)的冗余度大，維護(hù)困難應(yīng)用困難2、變長分段法：、變長分段法：根據(jù)交通設(shè)施屬性的不同，將交通設(shè)施按每一個(gè)屬性進(jìn)行分段。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不同屬性數(shù)據(jù)集劃

10、分的路段在基礎(chǔ)地圖上沒有明確的標(biāo)記，難以保證數(shù)字化精度必須對(duì)不同的屬性數(shù)據(jù)集重復(fù)數(shù)字化當(dāng)某一屬性發(fā)生變化時(shí)，必須相應(yīng)更新路段的劃分，繼而重新數(shù)字化。不能進(jìn)行各種數(shù)據(jù)集的綜合空間分析和顯示二、動(dòng)態(tài)分段的思想和特點(diǎn) 1、傳統(tǒng)GIS在公路信息管理領(lǐng)域得到很好應(yīng)用的兩個(gè)基本障礙： 傳統(tǒng)GIS的弧段及其屬性數(shù)據(jù)記錄是一一對(duì)應(yīng)的 傳統(tǒng)的GIS只能處理一個(gè)固定的屬性集。二、動(dòng)態(tài)分段的思想和特點(diǎn) 2、動(dòng)態(tài)分段：是一種新的線性特征的動(dòng)態(tài)分析、顯示和繪圖技術(shù)，它是傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上利用線性參照系統(tǒng)和相應(yīng)算法，在需要分析、顯示、查詢及輸出時(shí)，動(dòng)態(tài)地計(jì)算出屬性數(shù)據(jù)的空間位置，即動(dòng)態(tài)地完成各種屬性數(shù)據(jù)集的顯示、

11、分析及繪圖的一種方法。二、動(dòng)態(tài)分段的思想和特點(diǎn)3、特點(diǎn)： （1）無須重復(fù)數(shù)字化就可進(jìn)行多個(gè)屬性集的動(dòng)態(tài)顯示和分析，減少了數(shù)據(jù)冗余。 （2）分段顯示 （3）屬性數(shù)據(jù)組織獨(dú)立于公路位置描述 （4）可集成綜合查詢和分析。三、動(dòng)態(tài)分段的基本概念1、相關(guān)術(shù)語 事件：點(diǎn)、線、面事件2、基本概念 按網(wǎng)絡(luò)重疊的概念發(fā)展出來的，其做法是在拓?fù)鋱D形上建立路線系統(tǒng)，路線是建立在拓?fù)鋱D形上的一種邏輯組合，并不是真正的實(shí)體。動(dòng)態(tài)分段涉及GIS三個(gè)方面的數(shù)據(jù)處理方法：聯(lián)結(jié)、分段以及顯示和空間分析聯(lián)結(jié)：指GIS可將線性對(duì)象與以距離為參照系統(tǒng)的屬性信息建立關(guān)聯(lián)分段：指GIS能根據(jù)屬性信息的查詢條件，自動(dòng)分割線段生成新的點(diǎn)狀或線性對(duì)象。顯示和空間分析：指的是GIS能夠根據(jù)聯(lián)結(jié)及分段的結(jié)果，將線性對(duì)象在二維空間中精確表示，并能進(jìn)行進(jìn)一步的空間分析。 四、具體實(shí)現(xiàn) 使公路信息以動(dòng)態(tài)分段的思想來組織，必須實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)： 1）建立獨(dú)立于屬性數(shù)據(jù)組織的空間數(shù)據(jù)庫 2）通過拓?fù)潢P(guān)系建立上述空間數(shù)據(jù)庫一般意義上的屬性表，并一一對(duì)應(yīng)。 3）基于線性參照系組織屬性數(shù)據(jù)。 空間分析 疊置分析：兩個(gè)或兩個(gè)以上的表疊加生成一個(gè)結(jié)果事件表。 1、空間分析 將線性目標(biāo)描述為路