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本科毕业论文gis在城市道路管理信息系统中的应用论文

目录

摘要2

1绪论2

1.1课题研究背景意义3

1.2目前道路管理系统存在的问题3

1.3道路信息化的研究方向4

1.4研究内容4

2GIS理论基础4

2.1GIS（地理信息系统）的定义4

2.2GIS在国内外的发展5

2.3GIS的功能及分类7

2.3.1GIS的功能简介7

2.3.2GIS的分类8

2.4GIS的特点及与其他系统的区别8

2.5地理信息系统与其他相关学科及技术的关系9

2.6实现GIS的常用平台10

2.7GIS的发展趋势11

3城市道路管理12

4基于GIS的城市道路管理信息系统12

4.1建立城市道路管理信息系统的目的13

4.2城市道路管理信息系统需求分析14

4.3系统建立的原则15

4.4道路信息管理系统的总体结构16

4.5系统的功能模块17

5基于GIS的道路管理信息系统的设计与实现22

5.1结合现状对GIS在道路管理应用的分析说明22

5.2道路管理信息系统的设计与开发22

5.2.1空间数据库引擎22

5.2.2道路信息管理系统23

5.2.3GIS在道路管理信息系统中的应用举例24

6总结与展望25

6.1总结：

25

6.2展望25

GIS在城市道路管理信息系统中的应用

摘要

随着社科学技术的发展进步，计算机技术的发展日益成熟。

“数字城市”，“数字地球”等应运而生。

城市是一个巨大、复杂而又多变的综合体，也是一个巨大的信息集中和信息交换的场所。

城市道路系统是人流、物流、信息流的载体，是城市的动脉，城市道路作为城市交流的纽带，对正常发挥城市的各项机能起着非常重要的作用。

社会科学技术发展迅速，城市化水平也随之不断提高，城市的基础设施建设发展迅速，各种新建、修建、改建和扩建的道路设施的规模和数量与日俱增。

城市建设的突飞猛进，对城市道路工程的规划、设计、建设、管理等方面提出了更高的要求和标准；然而，目前的城市道口路信息管理仍采用的是传统的人工管理为主的模式，效率低、缺漏多、且时有不能及时响应群众反映的问题而造成不良后果的现象发生。

这些都迫切要求迅速提高城市道路信息管理的水平。

随着计算机软硬件技术及测绘科学技术的飞速发展，以空间数据及其属性数据为特征的地理信息系统技术日益成熟大大提高了信息管理的质量和效率。

本文主要针对现代化城市道路信息管理的需求、道路信息化的研究方向和GIS在道路信息化管理系统中的应用进行了概要性的总结，分析了目前道路信息管理系统现状和今后的发展方向，并给出了本文的结构思路。

关键词：

GIS道路管理信息系统

ApplicationofGISintheurbanroad

Managementinformationsystem

ABSTRACT

Withthesocialdevelopmentandprogressofscienceandtechnology,thedevelopmentofcomputertechnologyhasbecomemoresophisticated.“DigitalCity”,“DigitalEarth”cameintobeing.Thecityisahugecomplexofvariedandcomplex,butalsoahugecentralizedinformationandtheexchangeofinformationspaces.Urbanroadsystemisthecarrieroftheflow,logistics,informationflowtheskeletonofthecityroadsasthecity’sbondplaysavitalroleonthecitiesfunctionofnormalplay.Withthein-depthdevelopmentofthesocialsciences,thelevelofurbanizationhasbeenrapiddevelopmentoftheinfrastructureofthecity,avarietyofnewconstruction,increasingthesizeandnumberoftherenovationandexpansionofroadinfrastructure.Therapiddevelopmentofurbanconstruction,urbanroadprojectplanning,design,construction,managementandotheraspectsofthehigherrequirementsandstandards;city,however,stillusethetraditionmanualmanagementmodebased,lowefficiency,missing,andwhenthemassescannotrespondinatimelymanneradverseconsequencesoccur.Theseareurgentrequirementtorapidlyimprovethelevelofurbanroadinformationmanagement.

Withtherapiddevelopmentofcomputerhardwareandsoftwaretechnologyandmappingscienceandtechnology,thespatialdataandattributedataforgeographicinformationsystemtechnologyhasbecomemoresophisticatedandgreatlyimprovethequalityandefficiencyofinformationmanagement.Mainlyforroadinformationmanagementneedsofthemoderncityandroadinformationmanagementsystemstatusandfuturedirectionofdevelopment,andtheideasofthestructureofthisarticle.

KeyWords：

GIS,roadmanagement，systemofinformation

1绪论

进入21世纪以来，信息技术深刻改变着人类生活与社会面貌人类社会已经全面进入信息时代。

建立并健全道路管理信息系统，使道路管理走向信息化、科学化、现代化、智能化，提高道路的运行效率和服务水平，准确的提供管理和决策分析，对以后提高道路规划、设计、建设、养护、和管理水平将有非常重要的意义。

1.1课题研究背景意义

城市是一个巨大的信息集中和信息交换的场所，根据其巨大、复杂多变的综合特征，可将城市管理信息系统划分为城市道路、交通、人口、土地、房产、公安、消防、环境保护、综合管线等多个子系统；城市道路系统做为城市的骨架系统在其中的地位和作用尤为突出。

城市建设突飞猛进，各种城市基础设施建设速度迅猛，各种道路设施的不断新建、修建、改建和扩建现象与日剧增，这对城市道路的规划、设计、建设、管理等方面提出了更高的要求。

然而现在我国道路信息管理系统落后，大多数城市的道路管理仍处于传统的人工管理为主的管理模式，缺乏先进的现代化道路管理控制手段和安全管理、事故检测、处理系统，大量的统计数据无法发挥其在动态分析、预测评估、动态调度、实时控制方面的作用。

同时，人工管理存在着低效，缺漏多等问题，为了能更好的做好道路管理工作，规范城市道路的规划、设计、建设、经营、养护维修、运行和收费等各种服务，建设一个能够提供道路设施及其环境状况的相应的图形和图像信息，为有关部门的管理和决策人员提供能够进行道路设施的现状分析、资源分配、道路网络规划和计划等的科学化、信息化的管理系统，已经成为道路管理的必然趋向。

近年来，随着地理信息系统技术的快速发展和社会需求的大幅度增加，地理信息系统已经和计算机、通信等技术一样成为信息技术的重要组成部分。

GIS具有强大的空间分析能力，具有反应地理空间关系及综合分析、统计各种空间和属性信息能力的特性，为地理资源与环境的开发、规划、建设、管理及决策提供了极好的先进技术手段。

随着计算机技术的迅猛发展，GIS技术已日渐趋于成熟。

地理信息系统（GIS）目前在国内已被应用于公路和铁路的环境保护领域，地质灾害的预测和评估，城市规划，交通运输等领域【1】。

应用GIS综合开发和实现一套道路管理信息系统，为相关管理和决策人员提供强大的动态指挥平台是很有必要的。

1.2目前道路管理系统存在的问题

城市道路建设，不仅影响到城市交通，也是城市经济发展的关键因素，随着城市道路网的扩张，与道路相关的各种数据信息量急剧膨胀，道路管理、道路维护以及对相关数据的收集整理、设施质量和数据的检查统计等大量的信息资料，给城市道路管理部门带来繁重的工作负担。

传统的仅依靠人工处理和凭经验决策的工作模式已经无法满足现代化道路管理的要求。

人工处理信息的滞后与城市道路养护管理的动态性、及时性之间的矛盾越发严重。

道路建设的科学性、合理性对城市建设起到关键作用[2]。

传统的人工管理系统存在的主要问题有：

（1）城市建设速度过快，难以对城市道路现状信息进行适时动态的掌握，及时针对性地制定相应的道路建设和维修养护计划。

（2）道路及道路相关设施的资料多以纸质图纸为主，道路管理决策部门难以及时了解各个工作区的运作情况和各个部门的工程进展情况，致使决策滞后，缺乏对道路信息的统一化管理，无法满足随机的和突发的查询统计要求。

（3）道路及其附属设施的新建和改建等缺乏科学的依据，严重影响其科学性和合理性。

1.3道路信息化的研究方向

城市道路信息管理系统是一门多层次的跨学科的复杂的现代化的科学管理技术，其综合应用数据库技术、计算机技术、系统工程、管理学等新技术，对道路信息进行状况管理和决策，集先进性、实用性于一体。

世界上最早的城市道路信息管理系统出现在美国。

二十世纪七十年代，美国联邦公路局建立世界上第一个国家道路档案数据库。

目前，美国、英国等一些发达国家和地区已经建立了比较成熟的城市道路信息管理系统。

这些系统对于道路建设和管理，确保交通安全，合理且有效地利用有限的维护资金起到了非常重要的作用。

国内多数新建大型道路项目数据库管理系统相继加入GIS子模块，实现了简单数据的图形及文字的相互查询。

总的说来，国内的道路管理系统地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。

1.4研究内容

（1）在GIS平台上建立城市道路信息管理系统。

（2）城市道路信息管理系统中关键技术的实现，包括数据处理、数据管理与数据显示等：

（3）结合道路管理的日常工作需求，实现具体的操作功能，包括报表的输出、图形链接与空间查询等。

2GIS理论基础

2.1GIS（地理信息系统）的定义

地理信息系统（geographicalinformationsystem）简称GIS，它是由计算机软硬软件和不同的各种方法组成的计算机系统，该系统支持对地理数据的采集、输入、存储、管理、处理、检索、操作、显示和分析并输出各种地理数据从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理决策应用服务的计算机系统。

一个实用的地理信息系统，必须要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、检索、操作、建模和显示等功能，其基本构成一般包括五个主要部分：

（1）计算机硬件

主要是数据的输入设备，数据处理设备和数据输出设备。

包括运行GIS的计算机和操作系统。

数据的输入设备包括数字测量设备、数字化仪和扫描仪。

数据输出设备主要有绘图仪、打印机和显示装置等。

（2）系统软件

　　地理信息系统的软件是整个系统的核心，用于执行地理信息系统功能的各种操作。

主要包括用于驱动硬件的程序和用户界面。

（3）空间数据

地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。

地理空间数据包括矢量数据和栅格数据。

（1）应用模型

地理信息系统的应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，也即GIS操作所必须的物质、组织、管理和文化环境。

（2）应用人员

包括开发、管理和使用人员，是GIS功能得以表达的基础。

一个完整的地理信息系统构成如图2-1所示。

2.2GIS在国内外的发展

地理信息系统发展至今已有近50年历史，归纳起来GIS的发展主要经历了一下几个阶段。

20世纪50年代末，计算机获得广泛的应用后，迅速被应用于地图量算、空间数据的存储和处理当中，因为机助制图快速、灵活、操作简单、便于存储、分类、合并和分析而迅速发展起来。

1963年，加拿大人RogerTomlinson创建了世界上第一个地理信信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS）。

当时由于计算机硬件

图2-1地理信息系统的基本构成

系统功能比较薄弱，限制了软件技术的发展，直到60年代末期，针对GIS的一具体功能的软件技术有了较大的进展，但算法还是比较粗糙，图形功能有限。

20世纪70年代，计算机发展到第三代，内存容量增加，运算速度也得到了极大的提高，这些都为地理数据的输入、存储、检索和输出等各种操作处理提供了强有力的手段。

因此促进了地理信息系统的迅速发展，一些发达国家先后建立了许多各具特色的不同专题、不同规模、不同类型的地理信息系统。

同时，以遥感数据为基础的地理信息系统在这一时期愈发受到重视。

20世纪80年代是GIS快速发展和普遍推广应用的阶段。

GIS的应用从解决基础设施的规划转向更复杂的区域开发应用，例如，城市化的发展、人口的规划与布置、土地的农业利用等。

这一时期的GIS不仅引起工业化国家的普遍关注，而且不再受国家界线的限制，开始用于解决全球性问题。

进入90年代，GIS的应用得到巨大发展，成为一种通用的地理信息技术工具被广泛应用。

我国的地理信息系统得到了快速发展。

2.3GIS的功能及分类

2.3.1GIS的功能简介

地理信息系统是由计算机技术与空间数据相结合而产生的高新技术，包含了处理地理信息的各种功能。

其中最基本的功能包括：

（1）数据采集与编辑

地理信息系统的数据通常归纳为不同性质的专题或层。

数据采集与编辑功能就是把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中。

（2）数据的存储与管理

数据库使数据存储与管理的主要技术。

（3）数据的处理与变换

为了保证系统数据的规范和统一，使数据满足用户需求需要对地理数据进行处理和变换。

主要包括数据变换、数据重构、数据抽取。

（4）空间分析和统计

空间分析和统计功能使地理信息系统的一个独特的研究领域，其主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。

常用的空间分析有：

①叠合分析②缓冲区分析③数字地形分析。

（5）产品制作与演示

地理信息系统的产品是指经地理信息系统处理和分析的结果，可以直接输出的供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、或文字说明。

（6）二次开发和编程

地理信息系统具有良好的二次开发环境，用户可以根据自己的需要方便的编制自己的应用程序，生成可视化的用户界面，完成地理信息系统的各项应用功能的开发。

2.3.2GIS的分类

地理信息系统隶属于信息系统的一类，属于空间信息系统，通常情况下，按照其研究内容可以将其分为三大类：

（1）区域信息系统：

所谓区域信息系统是指以某个特定的区域为综合研究的对象和全面的信息服务为目标。

可以有各种不同的规模，如国家级、地区级、省级、市级或是县级等为不同级别的行政区域服务的区域信息系统，当然也可以是按流域或自然分区为单位进行分区的区域信息系统，例如我国黄河流域信息系统。

（2）专题信息系统：

专题信息系统是指具有特定的目标和专业特色的地理信息系统，它是为特定的目标服务，如资源管理系统、区域规划系统、灾害监测信息系统、辅助决策系统等。

（3）地理信息系统工具：

所谓地理信息系统工具其实就是地理信息系统的开发平台。

支持地理信息系统的各种功能和二次开发。

当然，也可以从其他角度对地理信息系统进行分类。

按照其使用的数据模型可将地理信息系统分为【3】：

（1）矢量GIS；

（2）栅格GIS；

（3）矢栅混合系统；

2.4GIS的特点及与其他系统的区别

2.4.1GIS的特点

地理信息系统是隶属于信息系统中的一类，属于空间信息系统。

与非空间信息系统的主要区别在于它能够处理空间定位数据。

它具有以下特点：

（1）具有采集、存储、管理、分析、以及以多种方式输出空间信息的能力，具有动态性和空间性；

（2）一为管理和各种决策服务位目的，以空间模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析、辅助决策和动态预测的能力；产生决策支持信息。

（3）由计算机系统支持空间数据管理，可以快速、精确、综合地对复杂的地理信息地理信息系统进行空间定位和动态过程分析，用于管理和决策[4]。

2.4.2GIS与其他系统的区别

随着计算机技术的不断发展，各种数据管理系统层出不穷，各个管理系统有自己的优点，GIS这一管理系统与其他管理系统的区别分析如下：

（1）GIS与MIS（管理信息系统）：

GIS管理，分析和应用图形数据库和属性数据库。

与MIS相比，GIS由复杂的设备组成，各个部分集合起来的系统，具有非常强大的功能；MIS仅仅只是管理空间地物的属性数据库，其图形主要是以文件和文本形式存贮管理，图形要素也不能进行分解、查询、没有拓扑关系[5]。

（2）GIS和地图数据库的区别：

地图数据库是指将各种各样的数字地图进行比较有组织的存放，但是他并不注重对数据的分析和查询，没有办法实现图形数据的综合、无法对属性数据进行深层次的空间分析以及提供辅助决策信息[6]。

简单说来地图数据库其实就是GIS的一种数据来源。

（3）GIS与CAD系统的区别：

虽然两种系统都能描述图形，都有其特有的参考系统，但CAD系统只能处理比较规则的几何图形，其处理属性数据的功能比较薄弱的，更缺乏分析和判断能力[7]。

2.5地理信息系统与其他相关学科及技术的关系

地理信息系统虽然是信息技术发展的成果，但它并不是一门独立的科学技术，它与地理学、测绘学等多种学科都有密切的关系。

许多学科，包括地图制图学测量学、摄影测量与遥感学、计算机科学、统计学等学科。

并且他们都在寻找一种能采集、存储、检索、变换、处理和显示的系统——即GIS系统。

因此GIS明显地具有多学科交叉的特征，图2-2为GIS相关的学科及技术。

图2-2GIS相关学科及技术

2.6实现GIS的常用平台

随着GIS的不断发展，至目前为止已出现了大量的GIS系统专业工具软件，成为高级的GIS应用平台。

目前常用的有：

①ArcGIS桌面软件，它是一个一体化的高级的GIS应用平台。

该桌面软件包括三个软件ArcView，ArcEditor和ArcInfo。

他们分享通用的结构，通用的代码基础，通用的扩展模块和统一的开发环境（ArcObjects）。

②MapInfoProfessional；这是直观的桌面地图信息系统，功能非常强大、非常的健全，并且为用户提供先进技术服务，并将这些技术与主流业务系统集成，提供完整的解决方案，实现数据可视化、信息地图化。

③MapX；它采用的技术是基于MapInfoProfessional的，都是把信息地图化，并为用户提供了各种工具，帮助这些功能的实现。

④MapInfoMapXtreme，是基于MapX开发的，支持动态网页开发技术，可以方便的构建B/S形式的GIS。

它集成了原始的MapX的属性、方法，并且还有一些方面的突破。

2.7GIS的发展趋势

20世纪末期网络已进入千家万户，使得GIS的普及成为可能。

GIS朝网络化的方向不断发展。

（1）从GIS的产生和发展看，GIS和测绘学始终密不可分，3S（地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS）的集成，使得各学科相互融合，促进了GIS的大力发展，使GIS在科学耕种、环保、规划、交通等诸多领域有广泛的应用。

（2）WebGIS成为GIS发展的大方向

计算机作为GIS的一个载体，在GIS的发展中起着举足轻重的作用，而近几十年来，随着网络的全球普及，给GIS的发展带来了新的革命。

基于互联网的GIS，只需要工作人员吧地理信息数据传入服务器，全世界各地人们都可以方便的通过网络进行访问，具有及时性和很高的实用性。

（3）空间数据设计

空间数据是GIS的基础，一个完整的GIS系统必须有完整的数据来源和数据结构。

而数据结构的设计包括框架设计、服务体系设计、交换网站设计等。

（4）与多媒体技术的结合

目前，多媒体技术正在用入GIS中，用以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达和输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用【8】。

3城市道路管理

道路随着使用年限的增加，在交通、环境等因素的综合作用下会逐渐变坏，从而影响道路的正常使用。

为了保证道路系统能够提供方便、快速、经济、舒适、安全的服务，相关管理部门需要以最低资源消耗，使道路性能处于合适状态。

那么如何对道路性能进行检测、评估、预测，从而实时的调整道路的性能，以达到花费少、效果好的目的就构成了道路管理的主要内容。

国外道路管理系统是在完成道路网扩展、而转向道路网维护的形势下应运而生的。

对它的研究始于二十世纪70年代初期的北美，80年代后，道路管理系统的内容得到了扩充，技术也初步成熟。

加拿大、日本、澳大利亚、美国、欧盟和我国香港地区等已广泛使用道路管理系统，部分发展中国家已建立或正在建立、实施道路管理系统。

多年以来，国内的道路管理系统发展迅速，成果不断，但比起国外的发展还相对落后，所研制开发的系统很少能够正常使用，真正带来社会效益的就更微乎其微。

其主要存在的问题如下：

①管理人员、决策人员并不理解，不能意识到这些系统的科学性、先进性，也不习惯于使用科学决策的方法。

②所开发的系统不能很好的结合用户的实际情况，不能根据需求提供相应的对策，导致系统没能得到有效的应用。

③缺乏合理的引导，各自为政、低水平重复开发现象严重。

信息共享、数据获取和更新机制和技术没有解决，很多必要的数据标准规范没有建立起来。

4基于GIS的城市道路管理信息系统

城市道路信息管理系统是以GIS技术为主要的支撑工具，为实现城市道路信息的计算机管理和网络化管理而提出的面向城市道路规划、建设和管理的综合信息系统，是一套具备完善的产品设计和细节处理功能完整的应用软件。

该系统由道路基础数据、GIS平台、日常管理、实时监控等模块组成，是一套基于地理信息系统的能多角度为管理人员提供道路全方位动静态信息的道路综合信息管理系统。

4.1建立城市道路管理信息系统的目的

道路管理信息系统除了满足自身的行业管理特点以外，必须要注重开放性，尤其要考虑与其他相关技术和系统的适应性。

因此该系统的目的为：

（1）数据管理

道路信息管理系统里面的数据量是非常的庞大的，除了有多种数据格式，还有不同的属性和来源，而数据是这个系统运行的所必须的基础和保