吳 曉芳

資深行銷企劃

June 5, 2014

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GIS在公路交通运输中的应用

公路交通运输是各行各业后勤保障的重要手段。当前,信息化技术已深入渗透到各部门和单位,对交通运输所能提供的保障能力提出了更高的要求,交通运输要能实施“精确保障”,能通过建立可靠的信息网络将保障对象信息传送给运输保障,使运输指挥员知道各分队在何时、何地需要什么,把恰当的物资送到恰当的地点。地理信息系统具有的可视化位置信息功能可为交通运输提供一种可视的地理环境,恰好能满足精确保障的要求。

地理环境因素对公路交通运输的影响

运输地理环境不仅决定着运输活动地域的不同和范围的大小,同时决定着不同地域、不同范围的天然条件对其运输产生不同的影响。能动地研究运输地理环境所提供的客观条件及其对运输所造成的影响,对正确地组织、筹划和使用汽车运力,并采取相应有效的运输方法,圆满完成运输保障任务有重要意义。

1.山丘丛林对运输的影响。山地地区一般地表起伏较大,道路稀少,较多杂草、灌木丛或山林,河溪交错,气温高,雨雾多,湿度大,气候变化快。山地地形对运输的限制作用较大。一是道路网密度小,道路等级低,运输车辆只能沿仅有的道路行驶;且坡道、弯道多,弯急坡陡路窄,转弯半径小,影响运输车辆运行速度;道路一旦毁坏,抢修难度大,车辆不便绕行,易导致交通中断。二是山区桥梁、隧道、涵洞和隘口多,通行能力低。三是山区的山地或丘陵地分布广,有的地形割裂断绝,有的山林地森林等植被茂密,有的丘陵地沟壑纵横。所有这些环境要素使运输指挥、观察、协同和通信联络不便,极易造成运输指挥中断。

2.城市居民地对运输的影响。城市居民地人工建筑物密集、高大,排列有序,街道纵横交错,有的城市还建有地下通道;市区与外界交通联系方便,地面道路多呈幅射状向四面延伸,并有两种以上交通方式相衔接。城市地形对运输的有利条件是运输基础设施完善,车辆行驶安全系数高;运输线路呈网状结构,回旋余地大,不易中断。但市区内的运输活动,会受到坍塌的建筑物的阻碍。

3.水网稻田对运输的影响。水网稻田地势平坦开阔,地表江河、沟渠、湖塘密集,水量充沛;稻田连片,终年积水,淤泥较深。水网稻田地区人口稠密,经济较为发达,公路质量较高,可晴雨通车。水网稻田地乡村道路密度高,但路面狭窄,路基松软,转弯半径小,不利于车辆通行。

4.戈壁沙漠地对运输的影响。我国戈壁沙漠地主要分布在西北地区。戈壁沙漠地地势比较开阔,地表略有起伏变化,其中沙漠地遍布高达数十米的沙丘。戈壁沙漠地的通视情况良好,但缺少明显方位物;人烟稀少,气候极度干燥、少雨,水源贫乏,多风暴,自然环境恶劣。在布满流动和半流动沙丘的沙漠地上,普通轮式车辆无法通行,对车辆机动性要求高,且风沙对车辆发动机磨损大,影响车辆寿命。戈壁地地表较坚实,不易陷车,但遍布乱石,影响车辆通行。

交通运输活动除了受以上地形因素的影响外,还会受到气象、社会经济环境及交通网络环境等因素的影响。

地理信息系统在公路交通运输中的应用

地理信息系统区别于其他信息系统之处在于具有空间分析功能。地理信息系统所提供的空间分析功能对公路交通运输指挥和组织决策有重要的意义。

1.地理信息系统基本功能。即地理信息系统技术能提供的通用功能,包括地图显示、缩放、漫游、鹰眼、距离量测等,为系统提供背景地图与交通图层的显示、缩放、任意漫游等控制地图的功能。

2.数据图层处理功能。地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面,进行叠加产生一个新数据层面的操作,其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。例如,将地理数据库中的道路层与水系层进行叠加分析,可获得道路层原来没有的桥梁、渡口等重要信息,为运输指挥提供重要的决策信息。或者将交通层与居民地层叠加,即可确定居民沿交通网分布特征,又为战时人员疏散线路和隐蔽地域的选择提供决策依据。

3.统计分析功能。主要是针对交通网及其交通专题数据进行统计分析。交通网基本信息包括道路的等级、类别,交通网中各种运输线路的分布特征、路网的密度,交通设施配置分布以及民用汽车运力分布等等,这些需要统计或是分类的数据,可以采用专题图的形式表示,也可以通过数值计算表示。为考虑交通网及其地理背景要素的空间分布,对汽车运力动员与征集、运力的疏散转移等实际问题提供了分析依据。

4.保障范围分析功能。主要是围绕空间目标(点状、线状、面状)建立一定宽度范围的缓冲区多边形,然后从缓冲区域中获取或查找分布特征的情况。缓冲区分析可以有效地应用于对交通目标打击破坏影响范围的统计分析,如对车场、油库、弹药库遭敌打击损伤范围分析,进而采取合适的防护措施降低破坏成本。缓冲区分析也适于交通设施的配置和保障点的设置选择。因为在战时除考虑遭打击破坏因素外,还有运输“快速、精确”要求,运力保障能力限制等,所以涉及保障距离和保障范围的考虑,这实际上也是一个确定缓冲区的过程。一般在设置一些重要交通设施点或保障点时应保证保障距离(点到保障范围周边的最远距离)要在一定安全度的范围内达到某种合理的长度,同时保障面应尽量覆盖保障目标,也即保障目标应在保障半径之内。

5.路径分析功能。路径分析就是为资源寻找通过网络的最佳路径,其核心是求解最佳路径,而不简单是最短距离的求解。因为运输不仅受到交通网络各种阻碍因素影响,还要受到地理环境的各种因素影响,作为指挥员应全面考虑影响因素,为达到快速、高效的保障目的而选择一条最佳行进路线。

6.资源分配分析功能。网络资源分配是根据中心的容量以及网线和节点的需求将网线和节点分配给最近的中心,分配过程中阻力的计算是沿最佳路径进行的。资源分配可以模拟资源如何在中心和他周围的网络元素之间流动。如可用来进行交通枢纽中心、保障基地中心的吸引范围分析,以寻找交通物流资源范围,并进行合理配置。

7.选址分析功能。网络选址分析是确定机构设施的最佳地理位置。对于运输保障活动来说,其需求点和保障点(即供给点)的分布总是存在一定差异,因此需要考虑需求与供给的相互作用力,据此选择二者的合理位置,获得最大经济效益。网络选址问题一般限定设施必须位于某个节点或某条路线上,或者限定在若干候选地点中的选择位置,降低了问题求解难度。

8.公路网通行分析能力。交通线路的通行能力,是指某一线路在单位时间内通过的最大交通量,可通过公式估算。

公路交通运输活动离不开特定的地理环境,地理信息系统提供将地理环境信息可视化的功能,这极大地推动了公路交通运输活动完善其后勤保障能力。同时将地理信息系统中的空间分析功能恰当地应用到公路交通运输活动的各个环节,为实现信息化条件下公路交通运输精确保障提供了重要的定量基础。