公路网GIS数据组织方法及公路网多目标最优出行路径研究

摘要

公路管理是保障公路畅通的重要手段,采取高效的管理手段有其必要性,故开发公路网地理信息系统(Highway Network Geographic Information System,HNGIS)是大势所趋.公路网GIS为应用型系统,多基于GIS平台软件开发,为保证其运行的稳定性和可靠性,其数据组织方法就成为关键问题.同时,最优路径查询作为公路网GIS重要的社会服务拓展功能之一,有其巨大的社会应用意义.本文系统的研究了适合于公路网GIS的数据组织方法,同时,对公路网多目标最优出行路径问题也给予了深入的研究:(1)通过对两种常用的GIS数据模型(矢量数据模型、栅格数据模型)及对公路网络特征的分析,设计了公路网GIS的逻辑数据模型,给出了基于矢量方法的空间数据存储结构.系统分析了公路网空间实体集以及它们之间的关系,提出了公路网GIS数据的具体组织方法,其中涉及到信息图层空间划分、公路网GIS数据编码、数据库的设计等内容;提出采用动态分段(Dynamic Segmentation)技术来解决固定空间要素与海量属性数据的关联和互操作问题,为研究开发完全功能的公路网GIS打下了良好的基础.(2)系统分析了公路网交通出行特点,对公路网最优路径搜寻的相关问题给予了说明;分析了用户出行决策影响因素,确定了出行路径选择目标为最短时间、最小费用、舒适安全;构建了路段路阻综合评价指标体系,并对所涉及指标、模型进行了深入的研究;提出了用户参与决策的综合评价思路及解决方法,给出了对参评定性、定量化指标进行标准化处理的方法,并且采用层次分析法进行综合评价,以得到路段路阻的综合定量化评价值;利用路段路阻综合评价值,将多目标最优出行路径的选择问题转化成了最短路径问题,并对Dijkstra算法给予了必要的分析.(3)在前述理论基础上,以ArcInfo8.3为平台,开发了天津市地理信息系统,包括公路网养护管理GIS,公路网多目标最优出行路径搜索系统,验证了本文所述理论的可行性.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1-1课题背景及研究意义

§1-2 GIS发展概况

1-2-1 GIS概述

1-2-2 GIS特征、数据特点及功能分析

1-2-3 GIS研究现状与展望

§1-3公路网GIS现状及展望

1-3-1公路网GIS概述

1-3-2国内外应用概况

1-3-3系统架构及功能组成分析

1-3-4发展展望

§1-4本文主题范围内文献综述

1-4-1数据组织

1-4-2公路网最优出行路径搜寻优化分析

§1-5本文研究的目标和内容

1-5-1研究目标

1-5-2主要内容

第二章公路网GIS数据组织方法

§2-1 GIS空间数据模型和空间数据结构

2-1-1数据模型与数据结构

2-1-2空间数据建模及实现

2-1-3空间数据模型分类

2-1-4空间数据模型与空间数据结构的关系

§2-2 GIS内部数据结构分析

2-2-1栅格数据结构

2-2-2矢量数据结构

2-2-3两种数据结构的比较

2-2-4矢量栅格一体化技术

§2-3公路网GIS数据模型

2-3-1公路网特性分析

2-3-2公路网GIS数据模型

2-3-3公路网相关实体集分析

§2-4公路网GIS数据组织

2-4-1信息图层划分

2-4-2数据编码

2-4-3数据库设计

2-4-4动态分段技术的应用及实现

§2-5小结

第三章公路网多目标最优出行路径优化分析

§3-1最优路径搜索相关问题说明

3-1-1公路交通特点及其网络的抽象

3-1-2公路最优路径搜寻中关键问题说明

3-1-3实现思路

§3-2路段路阻的确定

3-2-1引言

3-2-2路阻综合评价指标体系的建立及决策模型分析

3-2-3舒适安全性综合评价

3-2-4最短时间目标分析

3-2-5最小费用目标分析

3-2-6用户参与的层次综合评价法理论分析

3-2-7路段路阻综合评价分析

3-2-8实例分析

§3-3最优路径搜索算法分析

3-3-1静态最优路径搜索算法描述

3-3-2准动态最优路径搜索方式描述

§3-4小结

附表

第四章基于ArcGIS的天津市公路网GIS的开发

§4-1系统支持平台ArcGIS8.3

4-1-1系统平台软件的选择

4-1-2 ArcGIS概述

§4-2天津市公路网GIS系统开发

4-2-1系统开发平台构建

4-2-2系统开发流程

§4-3系统简介

4-3-1公路网养护管理系统

4-3-2多目标最优出行路径查询系统

第五章结论与建议

§5-1结论

§5-2建议

参考文献

致 谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果