基于GIS的交通流數(shù)據(jù)庫的建立

張樹輝 張安鑫

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通問題的重要性逐漸凸顯。交通流是一個可以通過使用物理和數(shù)學定律進行交通特征描述的邊緣學科。多年來，交通流理論在交通規(guī)劃、交通道路管制、交通工程設(shè)施設(shè)計等眾多交通工程研究領(lǐng)域被大量的應(yīng)用。但是交通流信息存在著復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大、統(tǒng)計困難、難以共通等諸多問題，因此建立交通流數(shù)據(jù)庫已經(jīng)變得刻不容緩。

關(guān)鍵詞：交通流;GIS;數(shù)據(jù)庫技術(shù)

1研究背景和意義

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)對道路的各種屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，但是對于整個交通流的空間分析能力還嚴重不足，而且不能夠直觀地將數(shù)據(jù)給呈現(xiàn)出來。地理信息系統(tǒng)可以很好地對空間數(shù)據(jù)進行存儲、管理、分析和表示。建立一個以GIS為基礎(chǔ)的城市交通流數(shù)據(jù)庫，可以使物流客運、施工項目實施、交通秩序維護和管理工作取得事半功倍的效果。

2數(shù)據(jù)的獲取

人工采集和自動采集是現(xiàn)有的交通流數(shù)據(jù)的兩種主要采集方法。按照交通流量統(tǒng)計調(diào)查方式可以將交通流數(shù)據(jù)采集分為兩類：一是每個月抽出固定的一天進行數(shù)據(jù)采集，這種采集方法被稱為間隙式調(diào)查統(tǒng)計;另一種是每一天都對道路進行不間斷的連續(xù)采集，這種采集方法被稱為連續(xù)式調(diào)查統(tǒng)計。在對交通流數(shù)據(jù)進行分析之前，應(yīng)采用平滑濾波、奇異點消除、插值等數(shù)據(jù)預(yù)處理方法對實時采集的交通數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，以保證數(shù)據(jù)的真實性、有效性和可靠性。

3.??? 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1? 模型設(shè)計

與以前的形狀和覆蓋數(shù)據(jù)模型相比，地理數(shù)據(jù)庫具有無與倫比的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理模式，是一種統(tǒng)一、智能的空間數(shù)據(jù)模型。地理數(shù)據(jù)庫能夠支持各種數(shù)據(jù)要素類及其之間拓撲關(guān)系的建模。它最為突出的特點是能夠允許多用戶進行編輯和通用存儲模式。

3.2? 邏輯設(shè)計

建立交通流信息數(shù)據(jù)庫需要大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計之前，大的數(shù)據(jù)庫可以切割分成多個小的數(shù)據(jù)庫，這樣做使數(shù)據(jù)庫管理、開發(fā)和應(yīng)用變得更加簡單易行。一個大的圖幅可以被地理信息系統(tǒng)分成若干個小的圖幅，而這些小的圖幅中包含若干個圖層這樣做可以先小數(shù)據(jù)的冗余度。圖3.2是分割圖幅和圖層的示意圖。

3.3? 構(gòu)建地理信息數(shù)據(jù)庫

依據(jù)空間實體點、線和面的屬性來區(qū)分圖層。用這些已經(jīng)區(qū)分的圖層來對要素類進行創(chuàng)建。同一個要素類需要具有相同的物理屬性對象。該數(shù)據(jù)庫構(gòu)建所需要的新的要素類需要在ArcCatalog中逐個創(chuàng)建。

3.4? 物理設(shè)計

空間數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的兩個關(guān)鍵是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)和物理構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)實世界中實體和其他實體的關(guān)系可以通過把客觀存在的物理實體型抽象成物理模型來表現(xiàn)。表達空間物理實體的關(guān)鍵是選擇合適的模型。在交通流數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建中，空間物理實體通過選擇合適的柵格模型和矢量模型來建立相應(yīng)的物理模型，然后展示其拓撲關(guān)系。用一個shape層來表示一個抽象的物理實體對象，并創(chuàng)建其拓撲關(guān)系圖。客觀對象實體可以通過存儲在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的形狀文件和拓撲關(guān)系來反映。

4.??? 實驗與結(jié)果分析

本次實驗數(shù)據(jù)來源于復(fù)旦大學力學與工程科學系的吳正、郭明旻等創(chuàng)建的交通實測視頻與數(shù)據(jù)共享平臺。由于獲取的實驗數(shù)據(jù)有限本次實驗僅建立了簡單的數(shù)據(jù)庫。

從圖中我們可以看出從7：50開始一直到8：38道路中的流量呈遞減趨勢，其中共出現(xiàn)了三次零值，這就代表這三個時間段出現(xiàn)了堵塞，此時需要派出管理人員進行管理。這大大提高了管理人員的工作效率。不僅如此，通過對交通流數(shù)據(jù)進行入庫操作，然后再對其進行分析可以對交通狀況進行預(yù)測，這對于管理人員進行工作調(diào)度大有裨益。

5.??? 總結(jié)及展望

論文主要介紹了基于GIS建立交通流數(shù)據(jù)庫的方法以及將數(shù)據(jù)進行可視化的研究分析，以北京四環(huán)交通流數(shù)據(jù)為主要研究對象，利用現(xiàn)有的資源及條件，研究了建立交通流數(shù)據(jù)庫以及將數(shù)據(jù)可視化的方法，重點研究了基于地理信息系統(tǒng)的交通流信息數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建方法：將空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫分為兩個部分分別創(chuàng)建，最后進行關(guān)聯(lián)。分別創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，最后進行關(guān)聯(lián)。根據(jù)標準的流程（需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計）分別建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。利用ArcGIS根據(jù)地物的空間位置建立空間數(shù)據(jù)庫。

以SQL Server為依托建立數(shù)據(jù)庫具有靈活性、易用性、適合分布式組織的可伸縮性、用于決策支持的數(shù)據(jù)倉庫功能、與許多其他服務(wù)器軟件緊密關(guān)聯(lián)的集成性、良好的性價比等優(yōu)點，但是也存在著伸縮并行性差，安全性不佳等缺點，未來還需要對交通流數(shù)據(jù)庫進行系統(tǒng)上的優(yōu)化，以便對交通流數(shù)據(jù)進行更好的存儲。

參考文獻：

[1]?? Kinzer.J.P.Application of the theory of probability to problems of highway traffic[D].B.C.E thesis，Polytechnic Institute of Brooklyn，1993;also Proc.1st Traffic Eng.5：118-124

[2]?? 龍貴忠.交通流的模擬與實證研究[D].廣西師范大學，2008.

[3]?? Lee G.A Generalization of Linear Car-Following Theory[J].Operations Research，1966，14（4）：595-606.

[4]?? Logghe S，Immers L H.Multi-class kinematic wave theory of traffic flow[J].Transportation Research Part B Methodological，2008，42（6）：0-541.

[5]?? 王殿海，曲昭偉.對交通流理論的再認識[J].交通運輸工程學報，2001（04）：55-59.

[6]?? 齊文雪.排隊理論及其應(yīng)用[D].山東大學，2016