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0 引言

GIS技術(shù)，中文名稱地理信息技術(shù)，是多種學科交叉而成的產(chǎn)物，以地理空間為基礎，采用地理模型分析方法，能夠?qū)崟r提供多種動態(tài)的空間及地理信息。按照廣義視角看待該技術(shù)，可將之視為開展地理研究、為地理決策服務提供海量精確數(shù)據(jù)支撐的計算機技術(shù)系統(tǒng)，其基本功能為將表格型數(shù)據(jù)、電子表格文件等直接轉(zhuǎn)換為地理圖形后，圍繞相關(guān)顯示結(jié)果進行后續(xù)的瀏覽、操作、分析。

1 GIS技術(shù)應用于道路交通信息化建設的相關(guān)分析

1.1 道路空間信息的獲取、處理與交換

隨著計算機、信息傳遞技術(shù)的迅猛發(fā)展，GIS技術(shù)正在朝向?qū)I(yè)化、大型化、社會化、數(shù)字智能化不斷發(fā)展。所謂的“大型”，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)規(guī)模及數(shù)據(jù)存儲規(guī)模兩個方面。應用于道路交通信息化建設時，如果GIS的信息獲取和存儲當量不足以支撐現(xiàn)代城市動靜態(tài)交通的體量時，很容易出現(xiàn)顧此失彼或是疏漏關(guān)鍵信息等問題?；诖?，GIS技術(shù)應用于道路交通信息化建設，是時代發(fā)展的必然趨勢，首先需要解決的關(guān)鍵性問題在于，通過GIS技術(shù)，市政管理、交通運輸管理乃至于120急救、119消防等機構(gòu)均能圍繞道路空間信息的獲取、處理、交換等進行密切配合，針對道路交通安全事故及其他問題，在第一時間加以解決。

業(yè)內(nèi)對于地理空間數(shù)據(jù)重要性的認知為：GIS框架下的血液。無論是構(gòu)建，還是維護道路空間數(shù)據(jù)，均是一項極其復雜，包含極大工作量的工程。如數(shù)據(jù)的獲取、較遠、規(guī)范化儲存、結(jié)構(gòu)化處理、后期數(shù)據(jù)的定期維護等，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，智能信息化道路交通體系的建設和運行均可能陷入停滯狀態(tài)，從而引發(fā)一系列信息時代特有的“智能化交通問題”。一般來說，經(jīng)由GIS技術(shù)處理的數(shù)據(jù)對象具備空間性、時間性，獲得相應數(shù)據(jù)的方式多種多樣，如野外全站儀平板測量、GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)定位測量、室內(nèi)地圖數(shù)字化掃描、數(shù)字攝影測量、基于遙感影像進行目標定向測量、道路交通空間地里信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。上述技術(shù)的實際運用模式均已成熟，應用于道路交通信息化建設時，足以在短時間內(nèi)成功構(gòu)建基本框架[1]。

在上述基礎上，道路交通的空間數(shù)據(jù)處于動態(tài)變化過程，具備較強的時效性?；谖覈缆方煌ㄐ畔⒒ㄔO的實際情況，目前，一些實用性較強的地理空間數(shù)據(jù)已經(jīng)實現(xiàn)了周期不等的數(shù)據(jù)更新維護，數(shù)據(jù)庫中存儲的相關(guān)信息均具備較高的準確性，能夠及時、完整地體現(xiàn)出GIS技術(shù)的應用價值。在未來的發(fā)展方向為：多部門、多行業(yè)、多種格式、多種類型的地理空間數(shù)據(jù)信息，能夠?qū)崿F(xiàn)即時調(diào)用與兼容，進一步提升城市道路交通系統(tǒng)的智能程度。

1.2 道路空間數(shù)據(jù)的深層統(tǒng)一管理

(1)道路交通空間數(shù)據(jù)模型與空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建與管理，數(shù)據(jù)空間模型的主要作用在于，在道路交通信息化系統(tǒng)夏，完成對現(xiàn)實世界中各空間實體間關(guān)系的“虛擬”，將動靜態(tài)交通全貌清晰地呈現(xiàn)在計算機顯示控制端，為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫的整體設計提供基本方法和研究框架。因此，新一代GIS技術(shù)應用于城市道路交通信息化建設時，空間數(shù)據(jù)模型具備特殊意義。目前，現(xiàn)代城市道路交通管理的常見模式分為要素(對象)模型、場模型、網(wǎng)格化模型。網(wǎng)格化模型實質(zhì)上是道路交通系統(tǒng)信息化建設的初級階段，即采用二元縱橫坐標的方式，將城市交通運轉(zhuǎn)體系分為多個網(wǎng)格，對具備特殊作用的點位(如醫(yī)院、學校、舉辦大型活動并在一定時間內(nèi)可能導致重大交通壓力的體育場、大型商場等)采用二維坐標標注。一旦某個位置的交通壓力超出道路的承受范圍，或是出現(xiàn)交通事故時，城市指揮中心即會迅速通知有關(guān)單位、人員等，全部投入“解決問題”的工作中。要素模型與場模型的“智能”級別雖然高于網(wǎng)格模型，但在空間實體層面的相互關(guān)系、時空變化要素的描述、表達、數(shù)據(jù)組織及分析等依然存在一定的局限性。比如：1)空間點、線、面與系統(tǒng)監(jiān)測目標之間只能維持簡單的拓補關(guān)系，無論是生成及維護，均需耗費較多的時間與精力；2)無法清晰、有效地表達顯示三維空間實體間的相互關(guān)系；3)通過其他渠道收集而來的數(shù)據(jù)信息和相關(guān)記錄，盡管可以在某一時刻使空間實體間的關(guān)系以“靜態(tài)”的形式予以體現(xiàn)，但尚無法跟蹤顯示出動態(tài)變化；4)一旦涉及異地、異構(gòu)、一紙空間數(shù)據(jù)的互操作、分布式對象處理等問題時，道路交通管理系統(tǒng)很可能陷入全面崩塌的境地[2]。

(2)基于GIS技術(shù)的空間坐標系與道路交通空間地理數(shù)據(jù)的有機結(jié)合與常態(tài)組織。城市道路交通信息化建設的本質(zhì)在于，使公共地理定位基礎更加清晰。在傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)框架下，幾乎所有地理要素均需構(gòu)建在經(jīng)緯度之下，原理并未脫離二元坐標控制體系。網(wǎng)格化控制的局限性在于，點與點、線與線之間的“空白處”，無法被精準定定位，一旦將控制密度擴大(減小不同點位之間的統(tǒng)計數(shù)值，如兩點之間原有的間隔為1000m，在500m的區(qū)段內(nèi)設置新的點位)，初級智能系統(tǒng)將會不堪重負。如圖1所示，為某果園內(nèi)部的道路交通信息網(wǎng)格坐標圖。根據(jù)其密度，可以在相鄰兩個點位之間繼續(xù)設置新的點，表明對應區(qū)域的路況信息。但隨著果園規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)承載能力若無法隨之提升，數(shù)據(jù)存儲區(qū)域及信息梳理功能未曾改善，系統(tǒng)終將面臨崩潰的危機。

實際上，基于GIS技術(shù)的道路交通空間地理數(shù)據(jù)應該采用“有機結(jié)合+常態(tài)組織”的方式，實行多種控制管理模式多軌并行。比如，城市主干道路眼線的里程數(shù)與空間位置實現(xiàn)有機結(jié)合，并配備線性參照數(shù)據(jù)；在此基礎上，沿線的定位和測量均可以用空間定位實現(xiàn)互換，從而形成“結(jié)合道路里程數(shù)對空間數(shù)據(jù)其與之相關(guān)的所有屬性信息數(shù)據(jù)進行無障礙查詢”的管理框架。若“相關(guān)信息”暫時處于“無人問津”的狀態(tài)，則無需在前端顯示，只需做好后臺(數(shù)據(jù)庫)維護及更新工作，即可實現(xiàn)“非重要信息的常態(tài)化組織管理”。

圖1 某果園內(nèi)部道路交通信息網(wǎng)格坐標圖

2 GIS技術(shù)在道路在道路交通信息化建設中的具體應用

2.1 GIS技術(shù)的主要應用模式簡析

基于GIS技術(shù)的城市道路交通工具信息化建設工程，必須對GIS技術(shù)的應用模式進行全面梳理，明確其主要功能。結(jié)合現(xiàn)代城市的“主干道+環(huán)城公路緩解交通+區(qū)域功能性連接小路”的一般性設置，GIS的主要應用模式可分為：

(1)工程型GIS：應用于道路交通的數(shù)字制圖與空間分析，主要作用在于：納入各項空間信息元素，為信息化建設提供精準的數(shù)據(jù)支撐。

(2)企業(yè)型GIS：應用于數(shù)據(jù)管理與信息查詢，此種應用方式的側(cè)重點在于“管理”，即與道路空間有關(guān)的所有信息，是否調(diào)用、準確性為何等，需借助企業(yè)級的管理模式。

(3)部門性GIS：應用于業(yè)務管理、聯(lián)網(wǎng)辦公。基于城市道路交通整體管理框架，市政部門、交警大隊、待命消防隊及急救醫(yī)護系統(tǒng)等，均可被視為具備特定功能的“部門”。一旦某個點位出現(xiàn)異常情況，城市控制中心即可迅速發(fā)布指令，前往目標點位的“不同部門”之間，也可以基于GIS管理控制移動終端，完成信息的實時交流。

(4)社會性GIS：應用于公眾信息的檢索與服務。城市化的深入發(fā)展盡管是時代的必然選擇，且能夠創(chuàng)造出更多的就業(yè)崗位，對于提振一個大型區(qū)域整體性的經(jīng)濟發(fā)展具備較大的益處。但問題在于，城市規(guī)模逐漸擴大，生活在同一城市不同區(qū)域的人，對城市的了解程度，很可能不如長時間關(guān)注該城市動態(tài)變化信息的外地人。因此，基于GIS的社會性道路交通信息化管理控制系統(tǒng)，必須能夠依托與移動終端以及其他設備，為有需求的人提供動靜態(tài)交通公共服務信息。比如智能化的管理系統(tǒng)中，會將居民驅(qū)車前往的目標點位周邊停車場是否剩余停車位、收費標準等信息實時顯現(xiàn)，為人們提供多樣性的便利[3]。

2.2 GIS技術(shù)在市政新建道路工程規(guī)劃設計階段及老城區(qū)道路養(yǎng)護管理中的應用

城市新建道路的規(guī)劃設計階段，需要借助GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能、空間分析功能。理想狀態(tài)下，基于計算機，虛擬出施工區(qū)域周邊環(huán)境的數(shù)字地形模型，若條件允許，還可以進一步構(gòu)建出曠闊的三維交互地形可視化環(huán)境。至此，設計人員能夠在最短時間內(nèi)，選擇沿線設施的布設位置、圍繞主干道路、分支道路、功能性小道等進行規(guī)劃統(tǒng)計，整體性地提升城市新建道路的最終質(zhì)量。目前，歐美發(fā)達國家的常用技術(shù)在于：借助互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展因特網(wǎng)GIS或是webGIS，目的在于實現(xiàn)遠程地理空間數(shù)據(jù)查詢，不僅包含靜態(tài)圖形、動態(tài)圖像(視頻)，還可以深度剖析不同種類的地理空間。在國內(nèi)，三網(wǎng)融合工程正在深度發(fā)展，無論哪一家運營商，只要其提供的信號能夠應用于遠程地理信息傳輸，道路交通信息化建設過程即可與之展開合作，使設計成果朝向數(shù)字智能化發(fā)展。

與新道路建設相對應的另一項關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于，針對老城區(qū)已建道路養(yǎng)護管理工作的重視程度應該不斷提升。幾乎所有城市都面臨老區(qū)改造問題，但核心問題在于，全面、徹底的動遷成本極大，開發(fā)商缺乏足夠的資金，加之新區(qū)的投資條件雖然較好，但相當一部分城市居民的出行習慣將會受到嚴峻的考驗。為了解決此類問題，基于GIS技術(shù)，對老區(qū)需維護道路周邊的復雜情況進行全面梳理。具體流程為：(1)構(gòu)建數(shù)據(jù)信息采集分析模塊；(2)對老區(qū)路況進行全面分析；(3)動態(tài)追蹤并全面納入地方政府的政策，分短期和長期制定相應的目標；(4)輸出綜合評判信息，提出相應的養(yǎng)護及改建計劃。

2.3 基于GIS技術(shù)，構(gòu)建城市智能交通運輸系統(tǒng)的有效方式

城市智能交通系統(tǒng)，能夠極大地方便城市居民的日常出行。其構(gòu)建原理為：技術(shù)人員運用新型GIS技術(shù)，結(jié)合計算機技術(shù)，對傳統(tǒng)的城市動態(tài)交通運輸系統(tǒng)進行完善，核心思路在于提高管理水平。結(jié)合國家信息化推進工作，以電子政務相關(guān)工程為基礎，推動GIS在資源環(huán)境管理、道路交通信息化建設等環(huán)節(jié)的廣泛應用，已成為我國各級政府及建設企業(yè)的重要任務。其中，GIS在以資源、能源、生產(chǎn)、資金等空間綜合配置、優(yōu)化組合為目的的信息化建設中，可以發(fā)揮應有的作用；結(jié)合相應的應用工程，還可以反向推動GIS的發(fā)展[4]。實際上，構(gòu)建城市智能交通運輸系統(tǒng)時，技術(shù)人員需要考慮的因素較多，累積之下，往往涉及城市未來的整體發(fā)展。因此，數(shù)字智能信息化的道路交通系統(tǒng)應該與GIS技術(shù)共同發(fā)展，從而為城市居民創(chuàng)造出更加便利的城市出行及生活條件。

3 結(jié)語

在道路交通信息化建設過程中，充分、合理、科學地運用GIS技術(shù)，以期全面解決傳統(tǒng)交通網(wǎng)格化處理模式下的弊端，能夠全面推動道路交通行業(yè)的健康發(fā)展，進而使我國基礎設施建設邁向新的臺階。此外，越來越多智能元素的加入，將會降低交通事故的發(fā)生幾率；或是通過智能化的梳理，引導各項“解決問題”的關(guān)鍵因素，在事故發(fā)生的第一時間內(nèi)迅速介入，根本性提高城市交通運轉(zhuǎn)效率。