基于GIS的城市智能交通诱导系统分析

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14 学术研究 测绘技术装备 季刊 第9卷 2007年第4期

基于GIS的城市智能交通诱导系统分析

穆利娜 1.2 李发红2

(1.西北大学城市与资源学系 西安 710072; 2.国家测绘局第一航测遥感院 西安 710054 )

摘 要：城市作为地球表面人口、基础设施、各种信息技术最密集的地区,是社会经济发展的中心。现代城市发展更是日新月异，所带来的城市交通问题越来越突出，建立城市智能交通诱导系统是解决日益加重的城市交通问题的主要途径。本文介绍了国内外智能交通系统发展现状以及GIS在智能交通诱导系统中的基础平台作用，结合国内外一些城市的成功案例和笔者的GIS开发经验，阐述了建立城市智能交通诱导系统的系统框架结构、主要技术，提出了智能交通诱导系统建设中存在问题的解决方案。智能交通诱导系统是一个涉及多学科、多领域的庞大系统，也是一项大型工程，在城市建设中既要注重长远规划，又要讲求实效。 关键词：智能交通系统 （ITS） GIS GPS

1 引言

随着交通运输的发展，城市交通问题越来越突出，虽然“硬件”建设发展很快，进行了路网改造、道路拓宽，增添了交通设施，但是交通拥挤、道路阻塞和交通事故仍频繁发生，越来越严重地制约着城市的发展。把道路、车辆等与交通有关的事物归为一体，采用信息通信技术、电子技术以及其他的科学技术，通过信息整合，开发智能化的交通诱导系统，是解决日益加重的城市交通问题的一种主要途径。智能交通系统(Intelligent Transport System, 简称ITS)是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统 [4]。据预测，应用智能交通系统，可有效提高交通运输效益，使交通拥挤降低20%，延误损失减少10%～25%，车祸降低50%～80%。北京、广州的智能交通诱导管理系统、上海浦东越江交通排堵保畅信息诱导系统是国内智能交通诱导系统开发应用的很好案例。 2 国内外智能交通发展现状

国外智能交通系统先行的国家和地区都非常重视ITS系统的总体发展规划，目前，世界上已基本上形成了以美国、日本和欧盟为主的三大研究开发阵营。

美国是最早进行智能交通体系研究的国家，始于1995年，其政府部门一直都占据着主导地位，不仅对ITS的发展进行统计规划，而且在政策和资金支持以及人才培养和教育培训上都发挥了重要作用。同时，政府也紧密协调企业、学校以及研究所，各自发挥自身的优势，使ITS的发展能够协调、有序。目前，美国已经建立了完善的ITS体系结构，其由出行及交通管理、公共交通运营、电子付费服

务、商用车辆营运、应急管理、先进的车辆控制与安全系统等七大系统构成。

日本也是以官、民、学的协调体制来推动ITS的发展。日本政府在ITS领域进行了大量的资金投入，出台了许多政策，以期形成ITS产业，推动日本经济发展。在过去的五至六年的时间里，已经有近400万套车内导航系统在市场上应用。日本的ITS应用主要是在交通信息提供、电子收费、公共交通、商业车辆管理以及紧急车辆优先等方面。

欧盟也很重视ITS发展，将其作为欧盟项目，从全欧的角度进行规划和协调，制定统一的框架结构，作为各成员国ITS发展的基础和指导。欧洲重要的ITS发展几乎均需得到欧盟理事会的批准，纳入高层次的经济和社会发展计划，提供财政支持，保证经费供给。

我国政府在ITS系统的推进过程中起了积极的作用，1999年，发展智能交通被写入我国的“十五”发展规划。2002年，国家又确定了北京、上海、青岛等10个城市为我国首批智能交通示范工程试点城市，进行智能交通系统的建设。目前，包括智能公交、高速公路监控等在内的智能交通系统已经在北京、广州、上海、山东等地试用。事实证明，发展智能交通是一项正确的决策。以上海陆家嘴地区的上海浦东越江交通排堵保畅信息

诱导系统为例，经过一年试运行，于2007年4月通过了专家评审验收，经专家现场测试，与系统投入使用前相比，三隧（延安路隧道、复兴路隧道、大连路隧道）交通流量的均匀度提高20％左右，与三隧相关的主干道平均车速可提高5％～10％。可见这些试点城市的交通拥挤问题已经得到了一定程度的缓解，下一步就是要加大投入力度，借鉴国外智能交通建设和投资经验，制定出近期、中期、长期的科学方案，从多角度、多层次进行规划和协

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调，使我国的ITS技术逐步迈向世界前列，为统采用的是J2EE开发平台开发，另一部分子系统采建设高效的现代化都市提供良好的交通环境。 用.NET平台开发。采用技术主要有：JDBC连接数据

3 信息共享的GIS信息平台

智能交通诱导系统，需要统一的GIS信息平台支撑，GIS作为整个系统的协调者，对数据和应用进行管理。智能交通诱导系统的GIS数据分为基础数据和交通信息数据[2]。

交通信息分为静态交通信息和动态交通信息。静态信息是指相对于时间变化较小的信息，比如：道路信息、交通附属设施信息、停车场信息、车辆管理信息等；动态信息主要指各类实时采集到的交通信息，如交通流量信息、视频监控信息、公交车位置信息等[3]。信息是智能交通诱导系统中的基本元素，针对智能交通管理系统对信息要求的特点，建立专属的地理信息数据库，通过网络互联与分布式数据库系统建立GIS平台[1]。 4 智能交通诱导系统的主要作用

交通诱导系统最终是要实现信息的自动适时汇总、处理、发布，所以强调的是智能交通诱导系统。它的主要作用体现在以下三个方面：

交通管理方面，通过信息发布平台，将各类交通信息发布出去，使交通参与者及时收到或看到这些提醒信息，采取相应的措施，避免或降低交通事故的发生。

交通组织方面，采集的交通状况信息，可使交通组织者及时全面获取这些信息，提前采取相关的措施，最大限度地排堵保畅。

交通服务方面：系统根据自动采集到的交通状况信息，自动汇总处理，适时向交通参与者提供交通指导信息，提供出发时间和选择方式，减少盲目出行，达到对整个路网的负载均衡作用。 5 智能交通诱导系统的主要技术及系统构架

智能交通诱导系统是智能交通管理系统的主要部分，对于交通参与者的交通活动进行引导或者诱导。图1为智能交通管理系统总控室部署框架图。要发展智能交通管理，首先要发展智能交通诱导，交通诱导系统对于缓解交通拥堵起着直接作用，所以研究智能交通诱导系统的主要技术及系统构架很有必要。

5.1 软件开发平台

智能交通诱导系统，涉及的学科较多，系统庞大，技术复杂，开发平台易采用J2EE开发平台，一些子系统可以采用.NET平台，提供一些Web Service服务，供其它子系统调用。上海浦东越江交通排堵保畅信息诱导系统划分为多个子系统，一部分子系

库、数据库连接池技术、JSP技术、Web Service等Web技术，TCP/IP Socket通信技术，Serverlet移动推送技术。开发平台的选择尤其对于智能交通这样庞大的系统至关重要，直接决定着系统未来的发

5.2 数据库及空间服务器

数据库采用Oracle9i，包含的Oracle Spatial空间数据模块通过Oracle数据库系统存储和管理空间数据，它采用SDO_GEOMETRY字段存储空间数据。Oracle Spatial更深层次的功能，如索引、查询等，都建立在SDO_GEOMETRY的存储机制上。Oracle从9i开始对空间数据提供了较为完备的支持，支持海量空间数据，能够很好地支持一些空间服务器。

空间服务器采用ESRI的ArcIMS作为空间服务器，结合ArcSDE作为空间数据库搜索引擎。ArcIMS是一个基于Internet的GIS，它集中建立大范围的GIS地图。ArcIMS 应用服务器处理请求的负载平衡，其连接器用于连接Web 服务器到ArcIMS应用服务器。ArcIMS非常适用于发送位置服务，在建立WebGIS 方面具有操作简单、响应快、安全性好等优点，已经被许多重要的商业部门所应用。 5.3 WEB服务器

WEB服务器采用BEA的Weblogic Server ，它是一个基于J2EE的中间件，带有独特的企业级内核。它具有集群、安全、管理、高速缓存和虚拟器技术等特性，与目前市场上的其他应用服务器相比，BEA WebLogic Server 9.0速度更快、伸缩性更强、更可

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16 学术研究 测绘技术装备 季刊 第9卷 2007年第4期 靠，具有完整详细的日志纪录，而且，其高性能内传输。

在一些交通要道设置显示屏，显示屏采用室外核能够支持多种编程模式，使开发人员能够灵活地

选择符合自身需求的应用框架。它还支持多种Web双基色LED显示屏，用红、黄和绿分别代表堵塞、服务与框架，所有这些功能都有助于降低用于建立拥挤和畅通，及时显示交通信息，布设通信线路、和维护应用所需要的设备和人力资源成本，减少与摄像头，把显示屏信息及路况信息及时返回给交警

指挥中心总控室。室内总控室进行与警务通设备的IT项目相关的时间与成本。

集成，可对路段交通状况进行适时修复，室外相应5.4 系统框架

界面表现层可以采用已经比较成熟的Struts框的可变情报版与之联动，路况信息就会发布出去。架，实现MVC。底层框架采用Spring+Hibernate,实在交警指挥中心总控室内设置多个显示屏，一方面现数据库持久化层。Spring是一个基于IoC(控制反显示通过摄像头传来的可变情报板上的图像信息，转)和AOP(面向方面的编程)的构架多层J2EE系统因为有时通讯会出现故障，导致发出去的信息跟可的框架，Hibernate是一个对象关系映射框架，它对变情报板上的信息不一致，也就是说情报板上的信JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序息不发生变化，这样就会及时发现通信故障，调动员可以随心所欲地使用对象编程思维来操纵数据维修人员及时维修；另一方面随时可以看到重要路库。这些框架的采用有利于构建强壮的J2EE多层应段真实的交通状况。最终目标是根据采集的信息，用程序。 实现信息的自动汇总、发布和处理，不需要人工的

结构采用B/S结构，灵活使用JAVA的一些设计干预。图3为设置在上海浦东新区浦东南路上的可模式，用面向对象的思想来设计整个系统框架，使变情报板版式。 系统呈现高内聚、低耦合的松散状态。客户端只需要安装浏览器、Java(sun)虚拟机即可，是一种典型的廋客户端模式。整个系统层次结构如图2所示：

图3 设置在上海浦东新区浦东南路上的可变情报板版式

6 结束语

实践证明，发展智能交通诱导系统对于缓解和

解决交通拥堵问题是可行和有效的。未来的发展要

更加注重整体规划、地区之间信息联动，借鉴发达

国家的成功案例、政策、技术方案，大力发展我国的智能交通信息产业。随着地面移动数字集群技术，图2 系统层次结构图 通讯技术的发展，可以通过语音、图像、图表等形

5.5内外设施 式更形象直观地传输交通信息，实现城市交通信息

信息采集子系统实现交通数据的获取，以增设管理的智能化、科学化，塑造良好的交通环境。 的感应线圈（埋设在地面下）采集的实时交通信息为主，辅以道路交通信号控制系统采集的交通信息，布设光缆、通信电缆，实现交通信息的无线及有线

参考文献

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