城市交通基礎設施信息化平臺建設與應用研究

摘要：城市交通基礎設施是城市基礎設施的關鍵部分。為提升交通規劃與管理能力，提出基于ArcGIS的城市交通基礎設施信息化平臺建設方案。信息化平臺針對城市交通規劃與設計，系統化、標準化處理鐵路、公路、路網、公共交通、停車設施等數據，構建地理信息數據庫，形成“一張圖”，并通過信息處理技術實現數據可視化。作為構建交通模型的基礎和智慧交通的底層數據平臺，它在交通規劃、仿真、建設與管理等領域具有重要作用。

關鍵詞：城市交通"交通基礎設施"信息平臺"ArcGIS"交通模型與仿真

中圖分類號：U121；N39""""""文獻標志碼：A

Research"on"Construction"and"Application"of"Urban"Transportation"Infrastructure"Information"Platform

ZHOU"Yuanhong

Zunyi"Architectural"Planning"Design"Institute"Co.，"Ltd.，"Zunyi，"Guizhou"Province，"536000"China

Abstract："Urban"transportation"infrastructure"is"the"key"part"of"urban"infrastructure."In"order"to"improve"the"ability"of"traffic"planning"and"management，"the"article"proposes"the"construction"scheme"of"urban"traffic"infrastructure"information"platform"based"on"ArcGIS."Information"platform"is"designed"for"urban"traffic"planning"systematically"and"standardizes"the"processing"of"railway，"highway，"road"network，"public"transportation，parking"facilities"and"other"data，"constructs"a"geographic"information"database，"forms"a"“map\"，"and"achieves"data"visualization"through"information"processing"technology."As"the"basis"of"building"traffic"models"and"the"underlying"data"platform"of"intelligent"transportation，"it"plays"an"important"role"in"the"fields"of"traffic"planning，"simulation，"construction"and"management.

Key"Words："Urban"traffic;"Transport"infrastructure;"Information"platform;"ArcGIS;"Traffic"model"and"simulation

城市交通基礎設施的信息化建設在于大數據、數字孿生技術推動智慧交通的快速發展，要求交通基礎設施實現數字化轉型。財政部與交通運輸部已聯合發文支持此轉型，國內多座城市在智慧交通建設上取得顯著成效。

現有研究多集中在管理和工程建設信息化方面，而針對交通規劃行業的研究相對較少。學者周晶[1]采用SpringBoot+VUE框架構建數字化管理平臺；曹超男[2]結合GIS和BIM設計信息化管理平臺。這些研究為城市交通基礎設施信息化建設提供了有益探索。

城市交通規劃與管理單位已掌握大量的基礎數據，為信息化平臺建設奠定了基礎。隨著國土空間規劃工作的開展，ArcGIS在交通規劃中得到廣泛應用。本研究基于ArcGIS平臺，針對城市交通規劃與設計行業，形成“一張圖”的信息化建設方案，實現數據集中管理和應用分析，提升交通規劃設計從業者的工作效率和核心競爭力。

1城市交通基礎設施信息化平臺建設的意義

為加強城市交通規劃編制和多源數據管理，提升城市交通規劃編制質量與日常工作效率，提高規劃成果建庫的可利用性，加大信息共享和公開，有必要開展交通基礎設施信息化平臺的建設工作。

交通基礎設施信息化平臺的建設與應用，可以輔助規劃設計編制工作人員快速、高效地查看和引用數據資料；可以將數據成果以規范化的形式反饋給甲方和管理部門，以便后續編制任務的開展；可以推行并深化綜合交通規劃的數據入庫標準，使多種個人設計習慣得到統一，某些含糊甚至沖突的概念得到明確；可以加快交通規劃成果數據建庫入庫進程，提升規劃編制的指導性功能，使成果能夠應用到后續編制工作中，為規劃編制和全過程管理的數字化、智能化打下基礎，有效地提升規劃編制的技術含量。

2城市交通基礎設施信息化平臺建設的目標

以適應新的行業發展要求，推動城市交通規劃技術向數字化、信息化、智能化升級為總體目標。支撐城市交通規劃與設計業務發展，整合城市交通基礎設施數據資源，構建綜合交通基礎設施信息化平臺，實現交通基礎設施數據信息化管理、智能化分析、可視化表達，提升交通規劃與設計行業產出效率，促進國土空間、綜合交通、市政設施等多專業的信息化協同和銜接。

3操作平臺的選擇

可用于交通數據處理的軟件操作平臺較多，如ArcGIS、TransCAD等。ArcGIS是一款全面的地理信息系統（Geographic"Information"System，GIS）平臺，在城市規劃、交通運輸領域中廣泛應用。其強大的數據處理能力，能夠將多種數據源輕量化集成，并且具有高效的空間分析能力，能提供各種數據可視化工具。支持需求定制和功能擴展，能夠兼容SHP、DWG、TIFF、JPG、EDM等格式數據。交通基礎設施的信息化處理，需要將海量的、不同格式的基礎數據匯集，表達數據的地理空間信息和可視化展現。在信息化平臺建成后，為實現交通仿真，還需要接入各類宏觀、微觀的交通模型，以及城市智慧大數據平臺等。結合ArcGIS的功能特征與交通基礎設施信息化建設需求，本方案采用ArcGIS作為操作平臺。

4信息化對象

城市交通基礎設施類別繁多復雜，包含土建工程設施和交通管控設施，本方案僅對土建工程交通基礎設施分類細化，主要包括城市規劃區范圍內的航空設施、鐵路系統設施、公路系統設施、公共交通系統設施、城市道路網絡設施、加油加氣充電設施、公共停車設施7個大類，大類下細分為各大類的場站、線路，共計26個小類（如圖1所示）。在數據入庫時，按照分門類別的方式，逐一對基礎資料數據進行矢量化入庫。

5數據庫的建設與可視化

5.1數據收集與預處理

現狀交通基礎設施數據主要來源于航拍圖、地形圖、現場調查，以及相關單位收集的竣工資料等。規劃交通基礎設施數據主要來源于相關單位收集的施工設計圖、國土空間總體規劃、控制性詳細規劃、修建性詳細規劃、路網專項規劃、軌道交通專項規劃、交通場站與交通服務設施專項規劃等。

收集的數據資料量大且復雜，為了確保數據質量，提高準確性和入庫效率，需要對收集的數據進行預處理，主要包括4個方面：（1）數據清洗，去重、去偽、查缺補漏；（2）數據格式轉換，將格式統一為ArcGIS兼容支持的格式；（3）幾何與拓撲矯正，消除數據扭曲和變形，檢查數據懸掛點、重復線等拓撲錯誤并修復；（4）投影及坐標轉換，將原始坐標系統轉換為2000國家大地坐標系，投影系統轉換為高斯—克呂格投影，以確保數據的空間一致性。

5.2數據庫底圖

數據錄入的空間范圍根據需求確定，一般為城市中心城區規劃范圍，部分范圍外一定距離內的交通線性設施（高速公路、國省道等）和重大交通場站（機場）也作為錄入對象。

按照自然資源部相關要求，2018年7月1日起，全面啟用“2000國家大地坐標系”，為便于與其他數據系統銜接，交通基礎設施數據庫的平面坐標系統也采用“2000國家大地坐標系”，高程基準面采用“1985國家高程基準”，投影系統采用“高斯—克呂格”投影。

按照既定坐標系、高程要求，將航拍圖、地形圖以及第三次全國土地調查中的交通基礎設施圖斑作為數據庫底圖數據。為保證數據精準度，航拍圖采用無人機實飛的比例尺為1：500，分辨率為3"cm的正射影像，地形圖采用比例尺為1：500的最新測繪成果，部分較久遠的西安80坐標系地形圖需轉換為2000國家大地坐標系地形圖。

5.3數據要素類型確定

交通基礎設施主要是線路和場站，因此，鐵路、公路、城市道路、軌道線路等線性交通設施以線要素入庫；機場、公路客貨運站、火車站、公交樞紐站、公交停保場、軌道站與車輛段、加油加氣站、公共停車場、公共充電站等獨立用地的場站交通設施以點要素與面要素入庫；公交中途站等非獨立用地的場站交通設施以點要素入庫；路邊停車帶以線要素入庫。

數據入庫后經過質量檢測、校核修正后，點要素不能重復，線要素不能重復、不能有偽節點、必須為單一部分、不能相交或內部接觸、不能有懸掛點（不同對象的要素可能不同），面要素不能重復。

5.4數據入庫

在數據入庫階段，將地圖數據導入ArcMap工作空間中，建立一個地理文件數據庫，以便于存儲和管理交通基礎設施地理空間數據，在地理文件數據庫中對各類入庫對象逐一按照確定的要素類型（點、線、面）建立圖層。

打開各要素圖層屬性表，按照各信息化入庫對象的入庫要求添加屬性表字段，如道路中線字段添加與要求如表1所示。

在圖層編輯狀態下，錄入信息化對象空間要素和屬性表字段對應數據，入庫完成后，形成各類交通基礎設施的點、線、面要素數據集。

5.5數據更新與維護

交通基礎設施是隨城市的建設變化而變化的，因此，交通基礎設施信息化平臺數據庫需要根據變化情況制訂更新計劃，按周期從數據源（如相關管理部門、規劃設計單位等）獲取最新的基礎數據，并錄入數據庫。在更新過程中加入時間軸，保留歷史數據，以便歷史和現狀數據的查閱與對比分析。采用數據備份、數據壓縮與優化等方式對數據庫定期維護。通過數據的更新與維護確保數據的時效性、準確性、完整性。

5.6數據可視化

ArcGIS數據的可視化通過符號化與標注、空間分析與圖表制作，以及分享與發布等方式，將地理數據轉化為直觀、易于理解的信息進行表達。

5.6.1符號化與標注

機場、鐵路場站、停車場等點要素可以通過符號屬性編輯器編輯為圖片標記符號，將不同性質的交通場站通過特定的圖片標志直觀地表達出點要素的功能與性質；鐵路、公路、城市道路等線要素可以通過符號選擇器編輯線要素的樣式、顏色、寬度，來區分線路的性質、等級等；各要素可以通過圖層屬性中的標注選項，標注屬性表中的任一字段內容，如道路名稱、場站性質等[3]。

5.6.2空間分析與圖表制作

用空間分析工具（如緩沖區分析、疊加分析等），對道路可達性、公交站、停車場半徑覆蓋率等數據進行深入的空間分布、關聯性等分析；利用圖表制作工具（如柱狀圖、餅圖、散點圖等），進行統計數據分析，如各等級道路里程、各年度道路、公共停車場建設情況等，更直觀地呈現數據，了解交通基礎設施數據的特征和趨勢。

5.6.3分享與發布

交通基礎設施信息化平臺成果可通過ArcGIS"Online、ArcGIS"Enterprise等平臺將制作好的數據可視化成果進行分享和發布，方便用戶在線查看和交互。平臺可能涉及保密數據，因此，在共享與發布時需要考慮共享范圍，通過權限控制訪問內容和編輯內容。

6""城市交通基礎設施信息化平臺的應用

6.1""管理與分析數據

完善的城市交通基礎設施信息化平臺將龐大的交通基礎設施數據集合，有利于數據的統一管理，隨著數據補充和更新，可以掌握城市全部交通基礎設施數據，規劃設計從業者可快速查詢基礎數據，了解設施現狀與規劃的基本情況。平臺數據的自動化分析處理，可以提供精確性、可靠度高的數據處理結果，通過信息技術快速輸出標準化的分析圖表、文字成果等內容，較傳統數據處理方式，提升產出效率，降低時間、人力成本。數據分析成果可用于國土空間規劃、綜合交通規劃、各類交通專項規劃和交通設計等方案的編制。

6.2""搭建交通仿真模型

城市交通基礎設施信息化平臺是交通基礎設施的數字化集合，僅僅是包含絕大部分交通硬件設施，在此基礎上，可進一步完善交通管理設施，如交通標志標線、信號控制設備、監控設備、信息感知設備等。通過接入交通數據采集設備，實現道路車流量、人流量的收集與處理，建立集交通靜態基礎設施、管理設施與動態人車流量于一體的交通模型。在宏觀交通模型上，通過城市人口、用地、職住、機動車保有量等基礎數據的支撐，模型可對出行需求、交通分布、客流廊道等進行預測分析，判斷城市道路網絡的供需關系，為城市路網規劃提供數據支撐和決策依據。在微觀交通仿真上，模型可以對路段、交叉口、商業街等地段實現微觀仿真，直觀展現交通運行狀態和發展趨勢。交通模型與仿真的搭建在支撐交通組織與方案評價、交通工程設計等方案編制上起到至關重要的作用。

6.3""服務城市管理部門

經過多次數據疊加、更新，交通基礎設施信息化平臺配合交通模型與仿真技術可以向相關城市管理部門共享平臺數據，例如：城市道路交通管理部門可以查詢交通設施的配置和運行狀態，實時監控路段、交叉口等重要地段的交通運行情況，預知交通運行發展趨勢，使交通管理部門具有提前預判、快速響應、高效處理的能力；自然資源管理部門可查詢城市道路與交通設施的現狀用地面積、面積率，各類交通基礎設施的規劃情況等數據，掌握規劃的設施及指標建設落實情況，為相關規劃、建設計劃的編制提供依據；城管部門可查詢橋隧結構、道路路面、照明設施等設施的使用、管養情況，以便及時修復損壞設施，實現設施的全生命周期管理；大數據管理部門可以直接同步平臺數據成果，更為便捷地實現城市交通大數據的收集與管理[4-5]。

6.4""發布交通信息

交通基礎設施信息化平臺匯集了城市交通行業各類資料，可以配合相關管理部門向社會公眾以月報、季報、年報形式定期發布行業報告，提供專業、權威的信息共享服務，包括機動車保有量、居民出行特征、交通建設與運行統計數據、交通安全與管理等交通相關信息。在交通實時數據監測系統支撐下，平臺具有實時交通運行狀態感知、預測能力，可以通過微信公眾號向社會公眾發布交通管制、實時路況等信息，駕駛員也可以通過小程序主動查詢信息，引導駕駛員提前規劃線路，避開擁堵路段。在停車管理系統支撐下駕駛員可以查詢就近停車場車輛停放信息、出入口位置，一鍵導航停車，減少停車尋位時間，提升停車效率。

7""結語

綜上所述，本文面向交通規劃設計與管理行業，研究了城市交通基礎設施信息化平臺的建設方法，列舉了平臺的應用方向，豐富了智慧交通建設領域的理論框架。本研究在平臺數據可視化方面的研究還不夠，未來需要研究通過更多的可視化技術，使數據以更豐富、更直觀的方式展示給使用者。隨著信息技術的不斷發展，探索其在智慧交通領域的新應用十分重要，期待未來能有更多學者關注這一領域，共同推動智慧交通的深入研究與發展。

參考文獻

[1]周晶.交通基礎設施數字化管理平臺建設研究[D].北京：清華大學，2022.

[2]曹超男.交通基礎設施建設信息化管理GIS與BIM集成方法及應用研究[D].武漢：武漢工程大學，2022.

[3]許少亮.基于GIS的國土空間輔助規劃與管理應用研究：以漳州市為例[J].小城鎮建設，2024，42（7）：119-124.

[4]王瑩.基于GIS的城市應急物資儲備優化研究[D].常州：常州大學，2022.

[5]張會平，李曉利.“數據要素×”視域下公共數據授權運營生態系統的培育路徑[J].長安大學學報（社會科學版），2024，26（3）：60-75.