区域交通规划模型及应用系统的设计

城市勘测

Urban Geotechnical Investigation & Sur^^eying

中图分类号:

Apr.2018No.2

1672-8262(2018) 02-24-05 P208.2

文献标识码:

A

区域交通规划模型及应用系统的设计

(济南市勘察测绘研究院，山东济南250013)

摘要：为规范湖北省交通规划方法，提高交通规划理论水平，提高规划的工作效率，优化交通规划的数据处理模型，降低规划的人为因素，采用

王长鹏*，张学明，吴闯

GIS中经典空间分析算法同交通规划领域相结合的方法，充分利用湖北省已有的经济和交

通统计数据的基础上，结合专门的交通规划模型以及相关联的基础属性数据库，设计区域交通规划模型应用系统，实 现湖北省交通规划的信息化，提高规划室交通规划事务的工作效率，使得交通规划更具科学性。

关键词：交通规划；空间分析算法；交通规划模型

1引言

现阶段交通规划在我国依然是一个十分年轻的行

一切与交通有关的信息资源都为交通规划来服务，全 面提高交通规划处理事务的办事效率,使得交通规划 更好地向信息化发展[5]。本文中的区域交通规划模型 及应用模型系统就是交通规划信息化的成果之一。

系统体系结构采用以数据库为技术核心、地理信 息系统为支持的C/S模式，即在系统软件和支撑软件 的基础上，建立应用软件层/信息处理层/数据支撑层 的多层结构，如图1所示。不同的服务层具有不同的 应用特点，在处理系统建设中也具有不同程度的复用 和更新。其中数据层和组件层的通信采用数据库适配 器技术，支持多源异构数据库的读取和存储。业务层 通过对组件层的细粒度服务进行封装，提供简洁实用 的业务操作服务。

图

形管理子系统

数据库后台管理子系统工

信息查询与输出子系统

交通规划模型子系统工

业[|]。合理的交通规划能够促进社会经济健康发展， 为城市的各项功能合理有序的发展提供一个稳定的保 障和坚实的基础。近年来，在各级别、各类交通规划的 指导和控制下，城市交通发展的科学性、有序性得到了 很大提高，对于交通发展中减少对资源的占用、降低对 环境的负影响、提高建设效益和降低建设成本、提高对 社会经济的服务水平等多方面都起到了很重要的作 用[2]。随着在城市交通规划陆续取得了一些成功，人 们开始扩大研究范围，对于区域交通规划的研究开始 被大家重视起来。同城市交通系统相比较，区域交通 系统更加复杂和综合，所以从整体上进行综合考虑。 目前区域交通规划和城市交通规划一样，正朝着定量 化、综合化、前瞻性发展，而且更加重视交通对环境以 及区域社会经济发展的影响[3]。

湖北省位于我国的中部地区，具有承东启西、接南 纳北的独特地理优势，而它“九省通衢”的特点也使湖 北省成为重要的交通运输枢纽。作为“中部崛起”的 一个重要战略要点，在全国经济发展战略格局中，湖北 省的作用和经济竞争力将得到进一步提高，很大程度 上也刺激了对交通更大的需求。“一带两圈、双轮驱 动”新的经济发展格局，标志着武汉市的区域发展战略 覆盖到了全省，发展到区域协调共进的新局面和新状 况，对交通规划也提出更高层次的要求[4]。

基于湖北省交通规划的现状，对湖北省省内的交 通信息化管理是十分重要的。要想转变交通规划的发 展方式必须借助信息化的手段。要想实现交通规划的 信息化，一定要充分利用现代化的通讯和网络技术，让

收稿日期:2017—06—16

业

务

组件

GIS相关组件 n-1模型组件 ~~相关算法

数据

图

1

系统体系结构图

作者简介:王长鹏（ 1989—），男，硕士,工程师，主要从事空间数据组织、国土数据整理、地理信息应用开发与遥感图像处理的研究

第2期

王长鹏等.区域交通规划模型及应用系统的设计25

2数据库建设

区域交通规划模型应用系统由三个子数据库组

4交通规划模型

对系统所涉及的大部分交通规划模型，包括了通

成，分别为:管理矢量图形数据的空间数据库、管理交 通专题业务数据的属性数据库和管理用户及配置数据 的用户数据库。如图2所示：

用模型、技术指标评价模型以及效益指标评价模型进 行研究。其中通用模型包括弹性系数法、国土系数法 以及生长曲线法等方法,模型的计算结果为交通规划 业务提供预测、量化分析和评价功能服务[7,8]。技术 指标评价主要从路网连通率、路网覆盖率、路网平均车 速和路网平均拥挤度等方面对路网进行评价,实现对 道路网的各项指标综合、全面、多角度地进行分析，针 矢量空间数据的各个地物对象通过其唯一的地理 编码与系统的属性数据库中的数据形成关联。独立的 用户数据库不仅能够增强对数据库访问的安全性，而且 可以很大程度上方便用户权限及角色的设置和分配。

需要将大量的历史交通规划数据连续变化，而不 是间断的特点能够体现在该系统的交通业务属性数据 库中，设计了一个数据库字典表和多个面向交通规划 业务的视图，以便规划人员查询信息和规划成果表格 的提交。

数据库后台管理子系统是建立在用户数据库的基 础上。在这个基础上，区域交通规划模型应用系统中 的数据库后台管理子系统才可以进行用户信息存储、 用户权限分配、系统角色设置以及系统数据源管理。

3交通规划空间算法

交通规划空间算法主要涉及的GIS中常见空间分

析算法有Dijkstra算法、动态分段、缓冲区分析[6]，这 些算法是GIS技术同交通领域的结合点。最短路径

Dijkstra算法不仅简单，容易理解,而且使用方便。动

态分段技术在交通规划系统中，不仅可以实现道路图 形和属性的双向动态可视化查询和分析，还能够动态 描述不同属性之间的关系，使得对数据的查询、分析和 处理更加方便、快速。缓冲区分析思想在交通规划评 价中的应用也是非常广泛，对全面评价交通规划是非 常重要的。

对性的对路网建设制定决策，下一阶段的交通规划工 作更有科学性[9]。效益指标的评价主要包括:运行时 间、运输成本以及交通事故这三个方面进行评价。这 三个方面能够从侧面反映出交通规划决策的优劣。基 于这三个方面进行交通规划的评价更加专业和全面， 制定出的交通规划更具针对性和科学性[|()]。

5区域交通规划模型系统设计

为了有效地管理和使用交通规划应用分析模型，充

分发挥它们在规划管理中的作用,系统功能的设计开发 将紧紧围绕需求分析，划分为以下4个功能子系统：

① 图形管理子系统② 数据库后台管理子系统③ 信息查询与输出子系统④ 交通规划模型子系统

5. 1

图形管理子系统

图形管理子系统主要用于满足交通规划模型对图

形数据的一些使用要求,这其中就包括对交通图形数 据的管理;对各类图形数据（主要为1 : 250 000交通矢 量数据）的编辑;提供图形形式的多种信息查询功能; 提供各类专题图形的制作及输出等功能，系统主界面 如图3所示。

图3

图形管理子系统主界面

26城市勘测

2018年4月

图形管理子系统中具有视图控制、图层管理、空间 量算、空间查询、要素选取、地图编辑、制图及输出等模 块。这些模块不仅可以实现对地图放大、缩小、漫游等 基本操作，还可以以图层为管理单元，对系统加载的数 据进行管理，实现地物要素的面积量算、距离量算等操 作。这样就实现了对湖北省综合交通系统的图层管 理,交通基础设施、交通运输量、社会经济等数据进行 图形管理率，使得信息处理实现了综合化和形象化。 5.2数据库后台管理子系统

数据库后台管理子系统是区域交通规划模型应用 系统的支撑,是实现各种功能的中心环节。数据库管 理子系统的设计应在充分分析数据源的基础上，对数 据进行分类组织,设计结构合理、层次清晰、便于查询、 调用方便、信息完整的数据库表结构。信息应包括道 路、水路、铁路、社会经济、航空资料、技术报告文档等 属性或空间信息,应支持空间信息的存储和海量数据 的管理，应充分满足科学计算、图形显示、查询输出等 对使用数据的要求，实现常规报表的生成输出，采用现 代网络数据库技术,支持多种查询方式。

提供各级用户的分级及操纵权限管理，确保系统 的安全。提供备份管理，以避免系统的软硬件故障及 操作失误造成破坏时的数据库恢复。5.3信息查询与输出子系统

查询统计模块包括两个类别的功能:交通业务信 息查询、交通图形信息查询。其中每个类别的功能下 面又包含一些功能。

交通业务信息查询包括数据浏览、条件查询、复杂 查询、查询条件保存、自定义查询、数据编辑、数据保存、 数据输出。这些功能主要提供详细的属性数据的查询、 修改、统计和分析功能;提供用户自定义查询和查询配 置功能;实现基本信息查询、空间信息数据查询、系统信 息数据查询等各种类型的数据信息查询功能。

交通图形信息查询包括按行政区查询、多点查询、 二维模拟显示、最优路径查询。行政区查询、多点查询 提供对行政区域内的各种要素信息进行查询与显示， 实现对某个区域内信息的方便获取;二维模拟显示提 供依据属性数据库中的交通属性数据对高速公路和国 省道等线状空间图形数据进行实时的交通量二维模拟 显示，依据数据库中的数据现状，系统可以对高速公路 和国省道进行交通量和收费路段二维模拟显示;最优 路径查询供用户计算湖北省范围内任意两点间的距离 最短、时间最少和费用最省的最优路径，并可对路网中 道路的权值参数进行设定，如图4所示。

5.4交通规划模型子系统

交通规划模型子系统通过选择科学、合理的交通 规划模型建立模型库，提供模型管理的功能。模型的 调用过程中可动态调整参数，并调用数据库中的各类 数据,根据规划任务进行数据处理与计算，提供预测、 量化分析和评价等功能。依据功能的不同，可以将交 通规划模型子系统划分为:模型管理、模型应用以及综 合评价三部分。

(1) 模型管理模块

交通规划模型子系统中模型管理模块主要是提供 模型的基础管理功能，包括模型的基本分类，模型查 找、删除、信息查看等功能。可以根据用户需要对子系 统中的模型库进行管理,增加新的模型或者将已有的 模型需要根据实际情况进行修改的参数重新设定。

(2) 模型应用模块

模型应用模块是交通规划模型子系统的核心部 分,也是整个系统中最关键的一个模块。模型应用模 块的主要功能是调用相关模型进行业务分析与计算等 操作,包括对模型基本参数的设定，可以根据用户需要 设定参数，辅助指导交通规划决策，其结果是以图标的 形式展现给相关的决策部门。同时还能够将计算结果 进行保存，这样可以同实际的规划结果进行比对，然后 来矫正模型参数的设定，使规划模型更加精确。

相关的决策部门可以利用已有的历史数据，采用 指数平滑线性预测来对未来的交通规划状况做出预 测，以此来指导规划决策工作，如图5所示为利用时间 序列模型进行分析预测。

第2期

王长鹏等.区域交通规划模型及应用系统的设计

27

图5时间序列模型指数平滑线性预测（平滑系数0.15)

(3)综合评价模块

综合评价模块的主要功能是根据相关的指标计算 公式，计算出交通规划业务所需要用到的各项指标，主 要包括技术指标与效益指标两项内容,评价的方式包 括按地区评价、按年份评价、按指标评价、按所有指标 综合评价，其主要功能多方式评价以及相关分析。

①多方式评价

以往对交通评价方式往往比较单一，很多时候造 成评价比较片面，通常会比较缺乏说服力，给相关的决 策部门和决策人员做决策的时候不能从多方式来做出 下一阶段的规划工作，还是存在一定的缺陷。在综合 评价模块中，通过引用了多方式评价的方法，可以按照 不同地区、不同年份、不同评价指标或者是所有的评价 指标来多方式的进行评价，从而能够更加全面地发现 问题，能够更加有针对性地去解决问题，避免了下一阶 规划工作中有可能会出现的冗余工作。图6就是从综 合指标对湖北省交通评价的成果图。

图6按所有指标评价

②相关分析

相关分析是用来获取数据间的相关系数。用户通 过选择需要执行分析的数据列表，然后执行相关分析 操作，就可以获得相关系数的计算结果，如图7所示, 为货物运输平均距离与路网相关因素的相关性分析。

年份

丨公路网拥掊度路网等级水耳路网服务水硝6路网平均车i货物平均运距

119840.540—1.616—219850.5521.2311.644—

31986 — — — —41987 — — — —51988 — — — —61989 — — — —

719900.4151.3761.418426.110819910.3931.375

1.450424.197

919920.5011.4021019930.4831.4411.495454.5191119940.4801.4981.513470.0401219950.5211.5471.35841.035336.976

1319960.578

1.5631.294

43.102

1419971.586370.4291519980.6161.5971.24045.963384.6251619990.6201.5851.25645.5701720000.5741.5821. 18348.638430.7871820010.5681.5211. 14349.474359.2121920020.4651.5731. 12951.717557.000

2020030.4801.4041. 13650.2012120040.4901.6931. 14556.404635.21822

相关系教

0.286

0.674

0.309

0.306

1.000图7相关分析操作结果

6结语

基于本文建立的区域交通规划模型应用系统已经

在湖北省交通厅中被广泛应用，提高了工作效率，现对 所做的工作总结如下：

(1)

设计一个能实现以下功能的C/S模式的区

交通规划模型:安全可靠的数据管理、方便快捷的信息 查询、功能强大并且专业性强、易于操作的系统。区域 交通规划模型旨在真实、准确整理并分析湖北省的交 通数据信息，快速、高效的处理大量历史数据，并结合 现代专业的数学计算和预测模型来进行科学的分析和 预测，准确反映湖北省的交通状况及发展规律。该系 统是基于ArcEngine开发的，集成了湖北省的地形、各 种级别的交通路线矢量文件，能够在系统上进行查询、

管理，为相关部门提供直观的基础信息表现。

(2) 子系统的划分。根据需要将系统合理的划为四个子系统:图形管理子系统、数据库后台管理子系 统、信息查询与输出子系统、交通规划模型子系统。实 现对湖北省的交通相关数据进行存储、查询和专业模 块计算结果的阅览、查询和管理，能够为湖北省的交通 规划提供直观的基础信息表现,为决策者提供方案。

(3)

相关的空间分析算法。系统一个主要特点

是将地理信息系统中网络分析等一些空间分析算法同 交通方面相结合,为交通部门提供一个良好的评估和 决策技术支持。交通状况指标不仅仅可以定性描述, 而且可以实现定量描述。

(4)

交通规划模型。系统从与交通相关的规划

型按照通用模型、技术评价指标模型以及效益基表评 价模型分别整理。可以从不同角度、不同方面、不同用 户按照各自的需求进行查询和分析，从而能够提供更 加准确和专业的方案。

(下转第31页）

第2期

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JR

Wu Xiaolong, Li Wangmin, Ding Jianxun

(Zhuhai Institute ol Surveying and Mapping,Zhuhai 519000,China)

Abstract：With the rapid development ol urban and rural constructions in China,the scientific nature and accuracy ol urban and rural planning supervision and management are attracting more and more attention Irom different aspects. Urban and rural planning supervision is different from other ordinary administrative supervisions,which is highly profes­sional. It involves in so many social subjects and covers a wide area ol social interest. Moreover,urban and rural planning supervision and management have a wide range of adjustment,a strong time effect,which is a comprehensive strong sys­tem engineering with a high degree of socialization and professional skills. The urban planning department of Hengqing new zone have serval innovations in aspects of monitoring the procedure of surveying and mapping and monitoring the technology of management in economic index. These innovations make sure〈Overall Development Planning of Hengqing > can be implemented well.

Key words：hengqin free trade zone;innovate；planning and monitoring；whole process supervision system；planning technical and economic indicators

(上接第27页）

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DD

Wang Changpeng，Zhang Xueming，Wu Chuang

(JiNan Geotechnical Investigation and Surveying Institute,Jinan 250013,China)

Abstract ： In order to standardize the traffic planning method of Hubei province，improve the theoretical level of traf­fic planning，improve the efficiency of planning，optimize the data processing model of traffic planning，reduce the human factors of planning，adopt the method of classical spatial analysis algorithm and traffic planning in GIS，based on the exist­ing economic and traffic statistics of Hubei province，this paper combines the special traffic planning model and the relat­ed basic attribute database，designs the application model of regional traffic planning model，realizes the informationization of transportation planning in Hubei province，improve the work of the planning room traffic planning work efficiency，mak­ing the traffic planning more scientific.

Key words :traffic planning;spatial analysis algorithm;traffic planning model

Design of Regional Traffic Planning Model and Application System