基于组件式GIS的动态路径诱导系统的研究应用

论文摘要

近几年来,智能交通系统（ITS）越来越受到人们的广泛重视,它是在当代科学技术充分发展进步的背景下产生的,旨在将先进的计算机技术、通信技术、数据库技术、人工智能等运用于交通运输中。ITS涉及到交通运输的很多领域,路径诱导系统是其中的一个重要应用,是目前国内ITS的开发应用热点之一。交通信息与地理空间数据密切相关,将GIS技术应用于交通领域中,研究交通地理信息系统在交通路径诱导系统中的应用,以解决交通拥挤、保证交通安全、提高交通网络使用效率,这具有极高的现实意义。本论文根据当前交通发展实际情况,并从未来发展的角度出发,对城市交通路径诱导系统进行了系统需求分析和系统功能设计。基于组件式GIS的开发技术,其基本的理论基础是组件对象模型,通过接口调用控件中所封装的函数,实现其强大功能,并有利于功能的扩充。本文对面向对象的理论方法和组件式GIS开发技术进行了研究,然后对交通地理信息的数据结构和数据组织形式进行了分析,根据交通动态路径诱导系统的功能和特点,利用GIS组件MapX,设计了重庆市渝中半岛电子交通路网地图,并实现其在动态路径系统中需要的基本功能。路径寻优是GIS最基本的功能之一,也是路径诱导系统的核心功能之一。实时路径诱导意味着交通状态的千变万化,动态路径诱导中车辆行驶路线方案在诱导过程中并不是一尘不变的,它应随着实时交通状态的变化而发生变化。本文在分析路径诱导系统常用的路径寻优算法的基础上,选择了启发式搜索算法——A*算法,这种算法突破了静态最短路径算法的局限性,在模型中加入了实时交通信息,利用这些实时交通信息预测路网交通状态,并将这些实时交通信息结合数据库里已有的路网静态信息,用于最优路径的搜索,使所求最优路径更加贴近实时的交通状态,切实达到诱导目的,从而提高整体路网的运行效率。在路径诱导的过程中,实时交通信息数据的应用使路径诱导系统具有实时性与动态性,而这一特性将使路径诱导更符合路网的客观实际状态,也进一步增加了系统的实用性。实验结果表明,本文所研究的GIS-T在路径诱导系统的应用方法是可行的,具有一定的实用价值

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 地理信息系统及交通地理信息系统
• 1.2.1 地理信息系统概念及功能
• 1.2.2 交通地理信息系统概述
• 1.2.3 交通地理信息系统的功能及其应用领域
• 1.2.4 交通地理信息系统应用于ITS 的特点
• 1.3 智能交通系统及路径诱导系统
• 1.3.1 智能交通系统概况
• 1.3.2 路径诱导系统概述
• 1.3.3 路径诱导系统的分类
• 1.4 课题的研究目的和意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 基于MapX 的GIS 开发技术研究
• 2.1 引言
• 2.2 面向对象的理论及设计方法
• 2.2.1 面向对象基本概念和特性
• 2.2.2 面向对象的基本思想
• 2.3 GIS 的开发模式
• 2.3.1 应用型GIS 开发的三种方式
• 2.3.2 组件式GIS 开发
• 2.4 MAPX 主要特点及功能
• 2.4.1 MapX 的空间数据结构
• 2.4.2 MapX 的基本属性
• 2.4.3 MapX 的主要功能
• 2.5 本章小结
• 3 动态路径诱导系统的框架研究与设计
• 3.1 概述
• 3.1.1 动态路径诱导系统的研究内容
• 3.1.2 实现交通诱导的技术
• 3.2 动态路径诱导系统的功能研究
• 3.2.1 系统概述
• 3.2.2 动态路径系统诱导信息构成
• 3.2.3 动态路径诱导系统功能分析与设计
• 3.3 动态路径诱导系统的框架组成
• 3.3.1 路径诱导系统的基本框架
• 3.3.2 动态路径诱导系统的结构分析与设计
• 3.4 动态路径诱导系统的实现方案
• 3.5 本章小结
• 4 基于动态路径诱导系统的交通路网的研究与设计
• 4.1 引言
• 4.2 GIS 的数据模型
• 4.2.1 空间数据模型
• 4.2.2 属性数据模型
• 4.3 GIS-T 中电子地图的数据组织结构
• 4.3.1 矢量数据文件组织
• 4.3.2 栅格数据文件组织
• 4.4 GIS-T 中电子地图的设计原则
• 4.5 重庆市渝中半岛交通路网的设计与制作
• 4.5.1 空间数据的数字化方法
• 4.5.2 电子地图的整体设计
• 4.5.3 电子地图的具体制作
• 4.5.4 电子地图远程数据库的建立
• 4.6 电子地图各功能模块的实现
• 4.6.1 电子地图的显示
• 4.6.2 电子地图基本功能的实现
• 4.7 本章小结
• 5 基于动态路径诱导的最优路径算法研究
• 5.1 引言
• 5.2 路径诱导系统路径优化概述
• 5.2.1 路径优化问题概述
• 5.2.2 路径优化的一般求解过程
• 5.3 经典的最优路径算法分析
• 5.3.1 Floyd 算法
• 5.3.2 Dijkstra 算法
• 5.3.3 启发式搜索（Heuristic Search）算法——A*算法
• 5.4 动态路径诱导算法行驶时间确定算法
• 5.4.1 动态路径诱导问题
• 5.4.2 动态行驶时间的确定
• 5.4.3 动态行驶时间预测方法
• 5.5 动态实时最优路径算法的实现
• 5.5.1 路段动态时间权值的确定
• 5.5.2 搜索范围的确定
• 5.5.3 搜索过程的实现
• 5.6 与传统算法的比较
• 5.7 路径诱导功能实现演示图
• 5.8 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文主要工作总结
• 6.2 对下一步研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录