基于GIS的交通流数据库的建立

张树辉 张安鑫

摘要：随着我国经济的快速发展，交通问题的重要性逐渐凸显。交通流是一个可以通过使用物理和数学定律进行交通特征描述的边缘学科。多年来，交通流理论在交通规划、交通道路管制、交通工程设施设计等众多交通工程研究领域被大量的应用。但是交通流信息存在着复杂、数据量大、统计困难、难以共通等诸多问题，因此建立交通流数据库已经变得刻不容缓。

关键词：交通流;GIS;数据库技术

1研究背景和意义

传统数据库可以实现对道路的各种属性数据进行统计分析，但是对于整个交通流的空间分析能力还严重不足，而且不能够直观地将数据给呈现出来。地理信息系统可以很好地对空间数据进行存储、管理、分析和表示。建立一个以GIS为基础的城市交通流数据库，可以使物流客运、施工项目实施、交通秩序维护和管理工作取得事半功倍的效果。

2数据的获取

人工采集和自动采集是现有的交通流数据的两种主要采集方法。按照交通流量统计调查方式可以将交通流數据采集分为两类：一是每个月抽出固定的一天进行数据采集，这种采集方法被称为间隙式调查统计;另一种是每一天都对道路进行不间断的连续采集，这种采集方法被称为连续式调查统计。在对交通流数据进行分析之前，应采用平滑滤波、奇异点消除、插值等数据预处理方法对实时采集的交通数据进行预处理，以保证数据的真实性、有效性和可靠性。

3.    空间数据库设计

3.1  模型设计

与以前的形状和覆盖数据模型相比，地理数据库具有无与伦比的统一数据管理模式，是一种统一、智能的空间数据模型。地理数据库能够支持各种数据要素类及其之间拓扑关系的建模。它最为突出的特点是能够允许多用户进行编辑和通用存储模式。

3.2  逻辑设计

建立交通流信息数据库需要大量复杂的数据。在数据库设计之前，大的数据库可以切割分成多个小的数据库，这样做使数据库管理、开发和应用变得更加简单易行。一个大的图幅可以被地理信息系统分成若干个小的图幅，而这些小的图幅中包含若干个图层这样做可以先小数据的冗余度。图3.2是分割图幅和图层的示意图。

3.3  构建地理信息数据库

依据空间实体点、线和面的属性来区分图层。用这些已经区分的图层来对要素类进行创建。同一个要素类需要具有相同的物理属性对象。该数据库构建所需要的新的要素类需要在ArcCatalog中逐个创建。

3.4  物理设计

空间数据库物理设计的两个关键是设计数据库的物理结构和物理构建数据库。现实世界中实体和其他实体的关系可以通过把客观存在的物理实体型抽象成物理模型来表现。表达空间物理实体的关键是选择合适的模型。在交通流数据库的构建中，空间物理实体通过选择合适的栅格模型和矢量模型来建立相应的物理模型，然后展示其拓扑关系。用一个shape层来表示一个抽象的物理实体对象，并创建其拓扑关系图。客观对象实体可以通过存储在关系数据库中的形状文件和拓扑关系来反映。

4.    实验与结果分析

本次实验数据来源于复旦大学力学与工程科学系的吴正、郭明旻等创建的交通实测视频与数据共享平台。由于获取的实验数据有限本次实验仅建立了简单的数据库。

从图中我们可以看出从7：50开始一直到8：38道路中的流量呈递减趋势，其中共出现了三次零值，这就代表这三个时间段出现了堵塞，此时需要派出管理人员进行管理。这大大提高了管理人员的工作效率。不仅如此，通过对交通流数据进行入库操作，然后再对其进行分析可以对交通状况进行预测，这对于管理人员进行工作调度大有裨益。

5.    总结及展望

论文主要介绍了基于GIS建立交通流数据库的方法以及将数据进行可视化的研究分析，以北京四环交通流数据为主要研究对象，利用现有的资源及条件，研究了建立交通流数据库以及将数据可视化的方法，重点研究了基于地理信息系统的交通流信息数据库的创建方法：将空间数据库和属性数据库分为两个部分分别创建，最后进行关联。分别创建空间数据库和属性数据库，最后进行关联。根据标准的流程（需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计）分别建立空间数据库和属性数据库。利用ArcGIS根据地物的空间位置建立空间数据库。

以SQL Server为依托建立数据库具有灵活性、易用性、适合分布式组织的可伸缩性、用于决策支持的数据仓库功能、与许多其他服务器软件紧密关联的集成性、良好的性价比等优点，但是也存在着伸缩并行性差，安全性不佳等缺点，未来还需要对交通流数据库进行系统上的优化，以便对交通流数据进行更好的存储。

参考文献：

[1]   Kinzer.J.P.Application of the theory of probability to problems of highway traffic[D].B.C.E thesis，Polytechnic Institute of Brooklyn，1993;also Proc.1st Traffic Eng.5：118-124

[2]   龙贵忠.交通流的模拟与实证研究[D].广西师范大学，2008.

[3]   Lee G.A Generalization of Linear Car-Following Theory[J].Operations Research，1966，14（4）：595-606.

[4]   Logghe S，Immers L H.Multi-class kinematic wave theory of traffic flow[J].Transportation Research Part B Methodological，2008，42（6）：0-541.

[5]   王殿海，曲昭伟.对交通流理论的再认识[J].交通运输工程学报，2001（04）：55-59.

[6]   齐文雪.排队理论及其应用[D].山东大学，2016