城市道路交通指路标志智能设计系统的研究与实现

论文摘要

指路标志系统作为一种静态诱导设施在城市道路交通中发挥着重要的交通导向功能,它通过对指路信息的标示为交通参与者提供科学、合理的诱导服务。于是,其所标示的指路信息内容是否恰当,直接关系到指路标志导向功能的发挥与诱导服务的提供。为此,本文以指路标志的交通服务为背景,针对标示信息的不同,对相应的智能设计方法进行了系统深入的研究,并构建了一个智能设计系统来解决指路标志内容的标示设计问题。论文的研究工作主要包括以下几个方面:1、指路标志数据模型研究。从指路标志设计的数据基础出发,对现有GIS-T平台的数据模型进行了研究,分析了指路标志设计中的相关要素,在此基础上建立了面向指路标志设计的道路网模型。通过对指路标志的要素分析,建立了适合城市道路交通的指路标志分层模型。2、基于空间推理的指路标志设计方法研究。针对指路标志中道路信息的标示需求,提出了一种基于空间推理的标示设计方法。首先对城市道路网的空间关系进行了分析,明确了路段邻接关系的表达;然后通过对标志信息的认知分析,探讨了基于空间推理的道路信息标示设计方法,最后对方法的具体实现进行了说明。3、基于标志性地物的指路标志设计方法研究。针对指路标志中标志性地物信息的标示需求,提出了一种基于标志性地物的综合标示设计方法。首先对标志性地物进行了定义与分析,并根据标志性地物的诱导特性提出了综合标示设计思路。依据这一思路,按标志性地物和道路网络的结构特性,利用空间聚类分析实现了标志性地物的区域化处理,降低了设计复杂度;然后结合道路网的分层和标志性地物的影响层次划分,采用基于标志性地物的圈层覆盖法求得了标志性地物的诱导分布;最后通过层次分析法来实现对信息标示的优先权决策。4、基于路径规划的指路标志设计方法研究。针对交通管理因素对指路标志诱导路径的影响,提出了一种基于路径规划的标志性地物信息标示设计方法。首先分析了指路标志设计中的交通组织与管理因素,然后对交通组织影响下的路径规划进行了讨论,提出了基于蚁群算法的路径规划方法来实现对重要标志性地物信息的标示设计,最后对交通限制条件下一般标志性地物的路径修正方法进行了讨论。5、指路标志智能设计系统的设计与实现研究。通过对三种指路标志智能设计方法的比较分析,提出了一种指路标志信息的综合标示设计方法。根据这一方法对指路标志的智能设计系统进行了设计,实现了原型系统,并通过实例说明了系统的智能设计过程。6、指路标志系统的仿真评价研究。通过对现有指路标志系统评价方法和指路标志系统功能特征的分析,提出了基于城市道路交通的指路标志系统评价体系。基于这一评价体系,利用MAS技术,设计并实现了一个基于MAS的指路标志仿真评价系统,用以模拟城市道路交通环境,对指路标志系统的性能优劣进行评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 城市道路交通指路标志系统概述
• 1.2.1 城市道路交通系统
• 1.2.2 城市道路交通指路标志概述
• 1.2.3 指路标志系统在城市智能交通系统中的地位
• 1.3 城市道路交通指路标志应用研究现状
• 1.3.1 国外指路标志应用研究现状
• 1.3.2 国内指路标志应用研究现状
• 1.3.3 指路标志智能设计技术研究现状
• 1.4 论文的主要研究内容与技术路线
• 1.4.1 指路标志设计的主要内容
• 1.4.2 主要研究内容与研究目标
• 1.4.3 论文研究的技术路线
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 指路标志数据模型研究
• 2.1 引言
• 2.2 交通地理信息系统
• 2.2.1 地理信息系统概述
• 2.2.2 交通地理信息系统概述
• 2.2.3 GIS-T数据模型综述
• 2.3 面向指路标志智能设计的城市道路网模型
• 2.3.1 指路标志设计中的相关要素分析
• 2.3.2 面向指路标志智能设计的城市道路网模型
• 2.4 基于城市道路的指路标志数据模型
• 2.4.1 指路标志要素分析
• 2.4.2 指路标志模型建立
• 2.5 小结
• 第三章 基于空间推理的指路标志设计研究
• 3.1 引言
• 3.2 地理空间推理概述
• 3.2.1 地理空间关系概述
• 3.2.2 地理空间关系推理概述
• 3.3 城市道路网的空间关系描述
• 3.3.1 城市道路网的邻接关系描述
• 3.3.2 城市道路网的邻接拓扑关系描述
• 3.3.3 城市道路网的邻接方向关系描述
• 3.4 基于空间推理的指路标志设计分析
• 3.4.1 指路标志信息的认知分析
• 3.4.2 道路信息的标示设计分析
• 3.5 基于空间推理的指路标志设计方法
• 3.5.1 面向指路标志设计的邻接关系推理
• 3.5.2 直接通达道路信息标示方法
• 3.5.3 间接通达道路信息标示方法
• 3.6 小结
• 第四章 基于标志性地物的指路标志设计研究
• 4.1 引言
• 4.2 标志性地物概述
• 4.2.1 标志性地物的定义
• 4.2.2 标志性地物的选取
• 4.2.3 标志性地物的属性与描述
• 4.3 基于标志性地物的指路标志设计流程
• 4.4 标志性地物聚类分析
• 4.4.1 空间聚类分析概述
• 4.4.2 基于标志性地物的聚类分析
• 4.4.3 聚类中标志性地物选取分析
• 4.5 基于标志性地物的圈层覆盖法
• 4.5.1 道路网分层算法
• 4.5.2 标志性地物的影响层次
• 4.5.3 基于标志性地物的圈层覆盖法
• 4.6 基于层次分析的标示决策方法
• 4.6.1 层次分析法的基本思想
• 4.6.2 基于层次分析的标示决策原理
• 4.6.3 决策过程与实例分析
• 4.7 小结
• 第五章 基于路径规划的指路标志设计研究
• 5.1 引言
• 5.2 指路标志设计中的交通组织分析
• 5.2.1 禁限行规制
• 5.2.2 路径规划
• 5.3 基于交通组织的路径规划分析
• 5.3.1 基于交通组织的标志性地物诱导分析
• 5.3.2 基于交通限制的路径规划方法分析
• 5.4 基于蚁群算法的路径规划
• 5.4.1 蚁群算法原理
• 5.4.2 基于蚁群算法的路径规划分析
• 5.4.3 基于蚁群算法的路径规划方法
• 5.5 基于交通限制的指路标志修正方法
• 5.6 小结
• 第六章 智能设计系统的设计与实现
• 6.1 引言
• 6.2 指路标志综合设计方法
• 6.2.1 指路标志设计方法分析
• 6.2.2 指路标志综合设计方法
• 6.2.3 指路标志内容标示策略
• 6.3 智能设计系统设计
• 6.3.1 系统设计原则
• 6.3.2 系统功能设计
• 6.3.3 系统结构设计
• 6.4 系统主要模块设计
• 6.4.1 数据支撑设计
• 6.4.2 数据整理模块
• 6.4.3 标志设计模块
• 6.5 原型系统实现与应用实例
• 6.6 小结
• 第七章 指路标志系统仿真与评价研究
• 7.1 引言
• 7.2 指路标志系统评价体系
• 7.2.1 指路标志系统评价分析
• 7.2.2 指路标志系统评价指标及方法
• 7.2.3 指路标志系统综合评价方法
• 7.3 基于MAS的指路标志仿真评价系统
• 7.3.1 基于MAS的交通系统仿真概述
• 7.3.2 基于MAS的指路标志仿真系统建模
• 7.3.3 基于MAS的指路标志仿真评价系统
• 7.4 仿真评价系统实现与应用实例
• 7.5 小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 论文主要工作
• 8.2 论文的主要贡献
• 8.3 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目
• 致谢