动态分段技术在城市公交系统中的数据组织

动态分段技术在城市公交系统中的数据组织

任雪华，刘高艳，何茂恒

任雪华，刘高艳，何茂恒（云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明650092）作者简介：任雪华（1981-），男，山东人，硕士研究生。摘要：动态分段技术是一项应用于交通地理信息系统的一项新技术，它在基于线性网络的分析、查询和显示中表现出的优点已被广泛认同。本文提出应用传统GIS弧段-结点拓扑数据模型在组织线性要素的空间数据中面临的问题，采用了应用动态分段技术组织昆明城市公交系统数据的技术方案，然后介绍了在动态分段思想指导下系统数据的组织过程，并通过实验很好地实现了在不增加系统数据物理存储容量、减少数据冗余的基础上动态地完成各种属性数据集的分段显示。关键词：动态分段；地理数据；事件交通是联系城市居住、工作和游憩的纽带，在城市的日常运转和功能发挥中起着动脉的作用，它将各区域、领域、城郊之间有机地连成一个整体，使城市能够发挥政治、经济、文化中心和交通枢纽等功能和作用。但由于中国现今私家车迅猛发展，城市道路资源却无法无限扩展的今天，大部分城市都面临交通拥堵的现象，给居民出行带来了很大的不便。因此公交成为居民出行、政府解决城市交通拥挤优先选择。而根据城市居民出行的需求，建立一个公交信息系统，为城市居民和外地游客在不熟悉公交换乘的情况下提供一条最优换乘路线信息并提供多条线路信息供用户选择已是城市公交系统发展的方向。而在城市公交建设中数据的组织是系统建设成功的关键。文章对公交系统数据组织中使用何种数据模型进行选择，并以昆明市为例对动态分段技术进行分析和实现。1动态分段的提出在前期的系统数据组织和创建中多采用传统的“弧段-结点”模型（Arc-NodeDataModel）来组织并生成数据，其特征是以弧段为基本单位进行存储和管理的，在建立所有弧段的空间数据的同时，建立弧段的属性数据。相对于弧段数据，属性数据中仅存在一条记录与之对应，也就是说弧段是建立线性特征的属性数据库的基本单位，同一弧段上的所有位置都具有相同的属性特征。但在公交系统中，公交线路的地理位置分布是线性的，线路中的公交站点是以所在线路的里程桩号为参照通过GIS系统进行采集的，并且公交线路属性数据具有多重性，使得“弧段-结点”模型在公交系统数据组织的操作中存在一定的问题，具体表现在:①采用一维地理坐标表示某个特定点绝对位置，而线性特征通常是表示某点在线性系统中的相对位置。②弧段-节点数据模型需要将完整的线性特征分割成若干弧段，这不但增加了公交数据冗余，还降低了系统处理效率。③在弧段-结点方法中，一条弧段只与属性表中一条记录对应，难以直接对具有多重属性的要素进行操作。通过以上问题可以看出，传统的弧段-结点方法组织构建的公交数据很难实现动态性。其属性的变化势必导致空间数据不可用从而引起空间数据的修改问题，如公交线路某站台发生增撤的变化，须重新分段修改空间数据。所以本公交系统采用动态分段数据模型进行公交数据的组织。2动态分段技术动态分段的思想是由美国威斯康星交通厅戴维·佛莱特先生于1987年首先提出的。该思想是一种全新的线性特征的动态分析、显示和绘图技术。传统的“弧段-结点”数据模型具有静态性、属性唯一性、信息分散性和冗余性等不足，无法完好地表达现实世界中动态的线性特征。动态分段技术可以有效地解决多重线性要素的表达问题，突破“弧段-结点”中弧段与其属性记录的一一对应关系，实现一对多关系，处理一个或多个动态的属性集，并在属性记录中定义特殊字段，记录它在线性参照系中的起始值。而当这些要素的空间位置发生变化时，只需要对属性表的属性进行更新就可以对空间位置进行更新，这种方式更有利于数据的管理和分析。因此，利用动态分段技术，可以很好地为公交网络表达一对多的关系属性、描述公交点线事件位置信息和具有分段属性数据的线性特征。动态分段技术不仅能实现公交线路空间数据和对应的相关属性数据间的双向查询，还可动态地描述线路各种属性数据之间的关系，很大的提高了公交系统中对线性数据的处理能力。3城市公交数据结构组织和处理3.1基础数据的选取从公交信息系统中数据的精确性，信息的即时性，系统的完整性等方面对相关数据进行审查和分析，确定以下几类数据作为昆明公交系统数据的基础数据：昆明市市区图、昆明市交通图、昆明市公交线路数据、昆明市公交车站站点数据。3.2数据模型的选择对城市公交数据进行组织处理，是对城市公交研究的前提，前面通过对弧段-结点数据模型和动态分段数据模型的分析对比。考虑到弧段-结点数据模型具有实现相对定位难、无法实现对要素-属性一对多关系的有效表达并容易产生大量数据冗余等缺点，而动态分段数据模型，摆脱了弧段-结点数据模型中遇到的问题，并拥有了解决这些问题的相关方法。因此，考虑到公交线路数据的动态性的特点，在公交系统数据组织中选择动态数据模型进行系统数据的组织和安排。3.3空间数据建立在ARCGIS软件的支持下建立城市公交线路和公交站点空间数据。即在对现有的基础地图配准基础上对每条公交线路进行行数字化，建立一个城市公交线路的数据图层，同时在ARCGIS软件下输入并生成公交系统自身的空间关联属性数据。同时，对每一个公交站点进行数字化并生产相关的空间关联属性数据。3.4属性数据的建立公交系统的属性数据主要包括以下几个部分：公交线路属性表、公交站点属性表、站点事件表和公交换乘弧段事件表。其中站点事件表在公交线路属性数据和空间数据的基础上通过ArcGIS中事件创建和编辑命令实现，公交换乘弧段事件表通过独立编码实现。在创建属性数据的过程中，其主要工作就是按照动态数据模型对相关属性表格进行编辑和修改，建成满足公交系统需求的属性数据，利用动态分段技术组织数据。①在昆明公交线路空间数据的基础上使用ARCGIS桌面工具创建一个公交图层，从而产生一个公交线路系统。使用ARCGIS系统工具对线路系统设定起点和终点m值并自动内插生成所有线路内节点m值（图1）。②在公交线路和公交站点空间数据及其属性表的基础上通过ARC/INFO系统工具建立线事件表、点事件表和公交线路站点属性表。③通过SQL语言查询公交起点和终点属性表及其在公交线路网络中里程桩号，在数据库中动态添加并编辑公交换乘事件表（图3）。④利用ArcGIS9.3系列中ARCENGINE9.3独立开发组件，通过组件式数据库编程方式建立公交换乘事件表与公交图层数据之间的关联，实现动态分段并显示其动态弧段（图2）。4结语利用动态分段技术组织系统数据能够克服传统的“弧段-节点”数据模型所面临的动态分析与数据冗余的问题，从而加快公交信息系统的运作速度，在不增加系统数据物理存储容量、减少数据冗余的基础上动态地完成各种属性数据集的分段显示。并较好的实行多种途径公交线路信息的查询。参考文献：[1]韩鹏,王泉,王鹏,等.地理信息系统开发——ArcEngine方法[M].武汉:武汉大学出版社,2008.[2]沈婕,闾国年.动态分段技术及其在地理信息系统中的应用[J].南京师大学报,2002,(4).[3]陈红华,刘珊红,徐云和,等.动态分段技术在公路GIS中的运用[J].中南公路工程,2004,(3).[4]桂智明,晏磊,严明.线性参考系统和动态分段在GIS-T中的应用[J].计算机工程与应用，2003,(9).[5]葛学军,邱延峻.动态分段技术在路面管理系统中的应用[J].城市道桥与防洪,2005,(5).