基于“數(shù)字規(guī)劃”平臺(tái)的城市道路網(wǎng)絡(luò)編碼研究
——以成都市中心城區(qū)路網(wǎng)為例

譚 月，楊興地

(成都市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 四川成都 610041)

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基于“數(shù)字規(guī)劃”平臺(tái)的城市道路網(wǎng)絡(luò)編碼研究
——以成都市中心城區(qū)路網(wǎng)為例

譚 月，楊興地

(成都市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 四川成都 610041)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，“大數(shù)據(jù)”相關(guān)技術(shù)方法在城市規(guī)劃管理中得到了廣泛應(yīng)用。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用需要基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的支撐，而基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的構(gòu)建需要將城市規(guī)劃的基礎(chǔ)信息進(jìn)行信息化、數(shù)字化處理。城市道路系統(tǒng)的信息化處理可以通過道路編碼實(shí)現(xiàn)，通過道路編碼可以構(gòu)建城市綜合交通數(shù)據(jù)庫的道路基礎(chǔ)信息，高效的道路編碼系統(tǒng)與方法對(duì)實(shí)現(xiàn)交通信息服務(wù)現(xiàn)代化具有重要支撐意義。

城市交通； 道路網(wǎng)絡(luò)； 信息化； 編碼

隨著城市信息化技術(shù)的深入應(yīng)用，國內(nèi)城市的規(guī)劃管理正逐步向智能化、高科技化發(fā)展。城市道路網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)字化管理平臺(tái)，是構(gòu)建城市交通數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)，促進(jìn)城市交通信息資源共享、實(shí)現(xiàn)交通信息智能化、提高城市規(guī)劃與管理科技含量的重要基礎(chǔ)。

目前，國內(nèi)已發(fā)布了許多與道路編碼相關(guān)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如《交通管理信息屬性分類與編碼》、《交通管理地理信息實(shí)體標(biāo)識(shí)編碼規(guī)則—城市道路》、《國家高速公路網(wǎng)命名及編號(hào)規(guī)則》等。但已實(shí)施的道路編碼標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)是關(guān)于公路,編碼相對(duì)簡單,不適用于城市道路系統(tǒng)。同時(shí)國內(nèi)城市的道路網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)存在一定局限性,編碼系統(tǒng)穩(wěn)定性不足，難以結(jié)合城市規(guī)劃進(jìn)行擴(kuò)展，無法適用于城市各個(gè)系統(tǒng)。

本文結(jié)合已有的道路編碼標(biāo)準(zhǔn),探索成都市道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)編碼的方法。

1 國內(nèi)現(xiàn)有道路編碼標(biāo)準(zhǔn)研究

從20世紀(jì)90年代起，國內(nèi)陸續(xù)發(fā)布了許多與道路編碼相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)分類代碼標(biāo)準(zhǔn)，以公路編碼標(biāo)準(zhǔn)居多。其中GB/T 21381-2008《交通管理地理信息實(shí)體標(biāo)識(shí)編碼規(guī)制-城市道路》和GB/T 14395-2009《城市地理要素編碼規(guī)則-城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管線》規(guī)定了國內(nèi)城市道路編碼的基本規(guī)則。另外北京、上海等城市已有道路編碼標(biāo)準(zhǔn)，但年代久遠(yuǎn)，擴(kuò)展性較差(表1)。

表1 國內(nèi)主要的道路編碼規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

1.1 交通管理地理信息實(shí)體標(biāo)識(shí)編碼規(guī)制-城市道路

GB/T 21381-2008該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了城市交通系統(tǒng)中各類實(shí)體的編碼規(guī)則與結(jié)構(gòu)。

1.1.1 編碼的基本規(guī)則

(1)交通信息實(shí)體編碼采用數(shù)字和字母。

(2)交通信息實(shí)體編碼的定位單元為道路。

(3)實(shí)體與其編碼之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.1.2 編碼基本結(jié)構(gòu)

路段編碼由方位代碼和信息實(shí)體代碼組成。其中方位代碼確定實(shí)體的位置，總共有10位，包含區(qū)劃碼和順序碼。順序碼為4位，按起點(diǎn)由東向西，由南向北編號(hào)，依次增加。跨行政區(qū)的道路，順序代碼首位為字母。交叉口代碼為13位，由方位代碼(10位)與順序代碼(3位)組成。

1.2 城市地理要素編碼規(guī)則-城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管線

GB/T 14395-2009 該規(guī)范中，代碼結(jié)構(gòu)均由要素幾何類型碼、要素類碼、定位區(qū)域碼和要素序號(hào)碼4部分組成，分別對(duì)道路和交叉口的幾何性質(zhì)、區(qū)位信息、排序等進(jìn)行編碼，確保編碼的唯一性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性(表2)。

表2 道路交通要素代碼結(jié)構(gòu)

1.3 上海市道路、路段、路口編碼標(biāo)準(zhǔn)

上海市道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的編碼由四種代碼組成，編碼示意和道路編碼見圖1和表3。其中類別碼分別用1-4代表道路、路段、路口和街坊。1位分區(qū)碼標(biāo)識(shí)道路在上海所處區(qū)域。

圖1 上海市道路編碼示意

要素實(shí)體類別碼分區(qū)碼網(wǎng)格碼細(xì)分碼標(biāo)準(zhǔn)編碼路段A212030955212030955路段B212130134212130134路段C212130312212130312路口D312030868312030868路口E312130044312130044路口F312130224312130224路口G312130419312130419道路112130134112130134

6位網(wǎng)格碼編碼方式復(fù)雜,首先需要將全市3個(gè)區(qū)域再細(xì)化為50 m×50 m正方形網(wǎng)格，并將每10×10個(gè)網(wǎng)格組成一個(gè)父網(wǎng)格。網(wǎng)格的編碼通過對(duì)父網(wǎng)格的東西向與南北向的左邊進(jìn)行編碼來定位路段的位置。最后1位細(xì)分碼對(duì)道路按順序進(jìn)行編碼。上海道路編碼系統(tǒng)充分結(jié)合地理要素,但其作用僅對(duì)道路進(jìn)行定位，編碼內(nèi)并未包含本身信息，所用定位方式極為復(fù)雜，效率不高。

1.4 國內(nèi)現(xiàn)有編碼系統(tǒng)的問題

對(duì)現(xiàn)在國內(nèi)日新月異的城市道路網(wǎng)來說,傳統(tǒng)的編碼存在一定缺陷。編碼唯一性難以保證,不同部門可能根據(jù)自身需求，各自獨(dú)立編碼；同時(shí)當(dāng)增減一條道路,可能導(dǎo)致某一片區(qū)的所有道路都需要重新編碼；道路編碼系統(tǒng)也容易受分區(qū)變化的影響，造成穩(wěn)定性不足。

2 道路系統(tǒng)編碼方法體系

2.1 道路編碼的原則和要求

城市道路編碼應(yīng)反映道路本身的信息，如方向、區(qū)位、建設(shè)形式等，同時(shí)還應(yīng)指向唯一、便于擴(kuò)展和維護(hù)等，主要要求有：

(1)通用性：編碼只與地理信息有關(guān)，可以廣泛使用。

(2)唯一性：唯一地標(biāo)識(shí)、準(zhǔn)確定位相應(yīng)的城市道路。

幾何教學(xué)的目的在于系統(tǒng)地研究平面上和空間物體圖形的性質(zhì)，并利用這些性質(zhì)去解決計(jì)算題和作圖題；在于發(fā)展學(xué)生的邏輯的思維和對(duì)于空間的想象力，并使他們能運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)去解決實(shí)際問題：在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行測量，測定各種建筑物的面積和容積，作應(yīng)用于軍事方面的簡單測量等等.

(3)擴(kuò)展性：不受城市變化影響，與道路建設(shè)同步更新。

(4)系統(tǒng)性：編碼系統(tǒng)與城市其它系統(tǒng)可協(xié)調(diào)配套，完整體系。

(5)穩(wěn)定性：編碼系統(tǒng)應(yīng)長期有效，不會(huì)隨城市建設(shè)而頻繁更改。

2.2 編碼方法分類

基于編碼的系統(tǒng)的信息特征，可將現(xiàn)行編碼的方法分為以下幾類：

2.2.1 基于地理信息的編碼方法

這一類編碼方法以道路的地理信息為基礎(chǔ)，按道路在地理上位置的分布進(jìn)行以此編碼，道路的編碼與其地理位置密切相關(guān)，代碼字段能準(zhǔn)確反映道路的方向、位置、角度等地理信息。

2.2.2 基于幾何拓?fù)涞木幋a方法

該類編碼方法從網(wǎng)絡(luò)的總體拓?fù)湫再|(zhì)入手，首先確定了網(wǎng)絡(luò)編碼的基本拓?fù)湟?guī)則，在此規(guī)則下，根據(jù)具體道路的拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行編碼。

該類編碼方法綜合了以上兩種方法，既重視道路的幾何性質(zhì)，同時(shí)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效定義。

2.3 編碼方法適應(yīng)性

地理信息編碼方法適用于道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較自由、難以定義明顯的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的城市，通過地理信息來有效確定道路的信息。幾何拓?fù)涞木幋a方法適用于有明顯結(jié)構(gòu)的城市道路網(wǎng)絡(luò)，如“環(huán)+放射”、“方格網(wǎng)”等，利于確定道路的幾何性質(zhì)。目前在實(shí)際應(yīng)用中常常采用綜合編碼方法，既能反映道路的幾何信息，同時(shí)也滿足體現(xiàn)道路拓?fù)湫缘囊蟆?/p>

3 成都市城市道路編碼實(shí)例

3.1 道路編碼的范圍與對(duì)象

本次道路編碼研究選取的研究范圍為成都市中心城區(qū)(繞城高速內(nèi)，含高新南區(qū))(圖2)。編碼對(duì)象為工作范圍內(nèi)的城市高快速路、主干路、次干路和支路及交叉口?？紤]交通管理的需求，道路編碼對(duì)象的最小單位定為道路的路段，路段定義為兩個(gè)交叉口之間的道路部分。

圖2 成都市中心城區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

3.2 道路編碼體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)城市道路管理對(duì)象的不同要求，將城市道路編碼系統(tǒng)分為城市高快速路編碼系統(tǒng)和普通城市道路編碼系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)作為編碼規(guī)則的基礎(chǔ)。

3.2.1 高快速路編碼系統(tǒng)

由于城市高快速路數(shù)量較少、結(jié)構(gòu)明確、定位方便，因此不需要加入道路定位編碼，只需對(duì)其性質(zhì)及基本性質(zhì)進(jìn)行編碼。城市高快速路編碼由代碼+屬性碼組成(表4)。

表4 城市高快速路編碼結(jié)構(gòu)

3.2.2 普通道路編碼系統(tǒng)

普通道路編碼主要由普通道路代碼+屬性碼組成，與高快速路編碼相比，主要增加了道路方位定向碼(表5)。

表5 城市普通道路編碼結(jié)構(gòu)

3.2.3 編碼說明

類別碼是1位數(shù)字，如“1、2”， “1”代表道路、“2”代表交叉口。道路等級(jí)碼采用2位字符，分別采用“GS、KS、ZG、CG、ZH”表示城市的高速路、快速路、主干路、次干路和支路。屬性碼中的橫斷形式采用“1 — 4”來表示橫斷形式為1塊板 — 4塊板。道路寬度碼采用2位數(shù)字來表示道路紅線寬度。高架形式碼采用數(shù)字“1、2、3、4、5、6”分別來表示高架、地面、地下、地面+上跨、地面+下穿、地面+上跨+下穿6種形式。

3.3 普通道路定位編碼

對(duì)于普通城市道路，需要采用定位碼對(duì)道路進(jìn)行定位編碼，定位碼由環(huán)區(qū)碼、方位區(qū)碼、方格碼組成。采用環(huán)區(qū)+方位區(qū)的形式是充分考慮成都市環(huán)+放射的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分區(qū)劃分。

3.3.1 環(huán)區(qū)碼、方位區(qū)碼

首先將成都市根據(jù)一環(huán)路、二環(huán)路、三環(huán)路和繞城高速分為4個(gè)環(huán)形區(qū)域，代碼 “1 — 4”。然后利用7條放射道路將中心城劃分為8個(gè)方位區(qū)，所選的7條放射道路為貨運(yùn)大道、成彭路、撫琴西路-成灌高速、草金路-成新快速、永豐路-成雅高速、成龍路、新鴻路-成南高速，將兩者疊加得到定位區(qū)的代碼(圖3～圖5)。

圖3 環(huán)區(qū)示意

圖4 方位區(qū)示意

圖5 定位區(qū)示意

3.3.2 方格碼

方格碼坐標(biāo)的原點(diǎn)設(shè)在成都市中心區(qū)天府廣場正對(duì)的人民西路中點(diǎn)，然后在中心城區(qū)內(nèi)繪制500 m×500 m的矩形(圖6)。方格碼的序號(hào)采用3位數(shù)字，向西和南取奇數(shù)，向東和北取偶數(shù)。對(duì)于南北向道路，方格碼取道路中點(diǎn)所在方格的橫軸方格碼，東西向道路取中點(diǎn)所在的縱軸方格碼。道路方向碼為1位數(shù)字，按圖7的方位進(jìn)行取值。

圖6 方格網(wǎng)示意

圖7 方向碼示意

道路路段代碼=道路代碼+路段序號(hào)碼，路段序號(hào)碼即路段在道路中按自西向東、自北向南所處的路段的序號(hào)。

道路交叉口編碼，其定向碼與道路的不同之處在于采用橫向和縱向兩個(gè)方格網(wǎng)代碼表示其所在的位置。交叉口屬性碼由字符“P、L”表示交叉口是平交或立交，由另一個(gè)2位數(shù)字(取值02-99)表示交叉口是由幾條道路交叉。

3.4 應(yīng)用實(shí)例

選取天府廣場西南角坐標(biāo)為(002，,001)的方格內(nèi)道路進(jìn)行編碼示意(圖8)。

圖8 成都市道路編碼示意

以人民西路為例：類別碼=1，代表編碼對(duì)象為道路；等級(jí)碼，根據(jù)道路等級(jí)為主干路，取“ZG”；方向碼按圖7取值，方向碼值為3。定位碼按圖5所示，該區(qū)域?qū)儆凇?1”區(qū)，定位碼為11，人民西路為東西向道路，中點(diǎn)位于縱向方格002內(nèi)，為002方格內(nèi)第1條道路，因此序號(hào)碼取01，所以最后定位碼為“1100101”；道路屬性碼中，橫斷形式碼=3，寬度碼=50，高架形式碼=2。最后人民西路代碼為1ZG113002013502。按以上編碼規(guī)則，方格內(nèi)編碼結(jié)果如表6所示。

表6 實(shí)例道路編碼結(jié)果

對(duì)于路段的編碼，其定位碼為道路定位碼+路段序號(hào)碼+道路屬性碼。例如，染坊街西側(cè)第一個(gè)路段的編碼=染坊街編碼+路段序號(hào)碼+道路屬性碼，即1ZH11300206+01(第一個(gè)路段，取序號(hào)01)+1122(道路屬性碼)。

交叉口編碼以東御街與賓隆路交叉口為例，類別碼為2，定為碼為11，方格碼為橫軸兩個(gè)方格碼002001，序號(hào)碼為5，表示它是該方格中第5個(gè)交叉口，形式碼為P，表示其為平面交叉口，其交叉口有4個(gè)路段連接，故屬性碼最后兩位為04，代碼為2110020015P04。

4 結(jié)束語

本次研究通過總結(jié)國內(nèi)部分道路編碼標(biāo)準(zhǔn)與方法,針對(duì)城市道路交通系統(tǒng)的特點(diǎn),綜合考慮各種因素,構(gòu)建符合城市道路交通系統(tǒng)特征的編碼體系，并在成都市道路交通網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了應(yīng)用，為成都市構(gòu)建綜合交通數(shù)據(jù)庫和智能交通平臺(tái)提供一定參考。

[1] 全國地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T14395-93城市地理要素——城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管線編碼結(jié)構(gòu)規(guī)則[S].2002.

[2] 全國智能運(yùn)輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員.GB/T21381—2008交通管理地理信息實(shí)體標(biāo)識(shí)編碼規(guī)則2城市道路[S]. 2008.

[3] 上海城市建設(shè)信息系統(tǒng)辦公室.上海市中心城市道路編碼(試用版)[S].1998.

[4] 北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.城市地理編碼-道路、道路交叉口和空間單元代碼[S].2010.

[5] 李瑞敏,陸化普,郭敏. 城市道路基礎(chǔ)地理要素編碼方法研究[J].公路工程，2009,34(5):37-40.

[6] 何波,陳旭梅,于雷，等.城市道路編碼標(biāo)準(zhǔn)與編碼方法[J],道路交通與安全，2019,9(5):27-31.

[7] 江綿康.上海市基礎(chǔ)地理要素編碼標(biāo)準(zhǔn)編制研究[J].地理與地理信息科學(xué),2006,22(2):1-4.

[8] 周敏，傅貴，肖德琴.一種面向交通管理的城市道路編碼的方法[J].電腦與電信,2008(7):28-30.

譚月(1987～)，男，碩士研究生，工程師，從事交通規(guī)劃工作；楊興地(1989～)，男，碩士研究生，工程師，從事交通規(guī)劃工作。

TU984.11+9

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[定稿日期]2016-05-26