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线性参考在交通行业的应用

来源:本站本站

作者:谷磊

发布时间: 2017-01-16 13:27:23

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      在交通信息播报中我们经常会听到下面的描述,如京哈高速公路沈阳段东20公里处发生车辆追尾事故,再如某某路东5公里到10公里塞车严重……交通行业对道路信息位置是通过路桩及里程来记录的,而非实际的地理坐标;不过,在我们GIS的系统应用中需要将这些对道路的描述信息转换成地理要素进行呈现进而将道路的目前状况进行告知,道路交通状况就是将这样的道路描述信息转换后展现的结果。
      在交通部门的日常工作中也是应用桩号来定位道路位置信息。比如省道清龙线(S269)界牌至大不沙路口段(K10+200-K20+200)路面改造工程,再如省道(S118)广四线(K0-K134+200)右幅塌方抢修工程。根据以上描述信息我们可以提取出以下信息在由清远到龙山方向10200米至20200米处进行路面改造,由广州到四会方向0米至134200米处右幅塌方进行抢修工作。
      桩号即沿着道路前进方向,起点处的桩号是k0.000,每隔一定距离(如100米)做1桩号标记,并在相应有需要的地方进行标记,但应以设计图纸上标明的为准。公路分为上行与下行,同样桩号也分为上行桩号和下行桩号,如清龙线(S269)由清远出发到龙山为上行桩号,由龙山到清远为下行桩号。全国桩号统一命名,有两套桩号系统。交通部门的使用的桩号一般为上行桩号。
      针对交通行业的业务系统,我们需要使用线性参考技术将以上提到的桩号信息展示在地图上。
      线性参考是使用沿测量的线状要素的相对位置存储地理位置的方法。要建立线性参考系统必须首先了解与之相关的基本概念。
1.路径:指任意的线性物体,如公路、街道、河流或管道等。有一个惟一的识别码和一个测量值,一般以M值来描述,如里程。
2.路径位置:描述沿着一条路径的一个“点”或者一条路径的一个“线”。一个点的路径位置用一个测量值(M值)来描述,如“里程K200+000处”。一条线的路径位置用两个M值来描述,如“里程202400m至202740m处”。
3.路径事件:描述特定路径位置上事件,可分为点事件和线事件。其属性被存放在一张表上。一个路径事件表至少包含两个字段,一个路径识别字段及一个M值,当描述线事件时有两个M值。
4.点事件:点事件发生在一条路径上的一个精确位置点,如公路上的里程桩号、事故点等,点事件用一个M值来描述其位置。
5.线事件:线事件描述路径的一部分。用两个M值来描述其起讫位置,如表中的开始和结束字段。公路上的水毁路段、大中修路段、运行状况等。
6. 动态分段:将路径事件(点事件和线事件)根据属性表标示到地图上的过程就是动态分段。它将线性目标描述为路径和事件,使用里程来表达路径之间的距离,事件则为沿着路径分布的属性集。利用动态分段技术将事件表转换为事件源,事件源可被当成为ArcMap中的一个要素类数据源。
建立线性参考系统的工作流程如下图1:

图1 建立线性参考系统

      首先将建立大地坐标系统的公路网等线性要素转化为路径,在转化的过程中,系统将根据线性要素的长度为路径赋予一个量测距离的字段,一般以M来描述,创建路径后,其表达方法不再是XY坐标的集合,而是XY坐标加M值的集合。

      创建路径后,由于在转化过程中,M值是单纯根据路线的长度而获得的,这样获得的M值很有可能不能准确描述路线正确的里程值,因此需要根据已获得的公路里程等野外实测距离信息重新对路径进行标刻,以获得我们所需要的正确的里程值。

      然后建立点事件表和线事件表,其中点事件表描述的是桩号事件,根据里程确定里程桩号,线事件描述的是路径上的水毁路段,根据水毁路段的起讫里程来确定水毁路段的位置。最后就可以利用动态分段技术将点事件和线事件添加到路径之上,这样就可以进行基于位置的存储、查询、分析和显示。

为什么不使用传统的弧段?

   1.由于弧段一节点数据结构的限制,一条完整的道路可能被打断为很多段,失去了道路的完整性,也很难表达道路的转折和立交特性,违背了数据模块对现实世界进行准备表达的初衷,同时造成了大量的数据冗余;

   2.在弧段交叉处必须存在一个网络节点,以实际交通网络不符。如交叉的位置可能是立交桥;

   3.每增加一个节点,就要在就要在属性表中增加多条记录,大大降低了模型效率。

线性参考的优点:

   1.图形和属性独立管理,不破坏原始的道路数据,属性表比较容易维护,图2。

图2 图形与属性表

   2.不同的属性独立维护,线性地物不同类型的属性以及空间分布特征可以独立地维护而不互相影响。

   3.维护简单、准确,用户只需维护属性时间表中的度量值,如道路的起始桩号、终点桩号。

示例:在ARCMAP中实现线性参考

一.从现有线要素创建路径步骤

1.1单击地理处理 > 搜索工具;

图3 搜索工具

1.2在系统工具箱下,单击线性参考工具;

图4 线性参考工具

1.3单击创建路径工具;

图5 创建路径工具

1.4在输入线要素文本框中输入文件名和路径,单击浏览按钮指定输入要素,或单击下拉箭头选择图层;

1.5单击路径标识符字段下拉箭头,然后单击路径标识符字段;

1.6在输出路径要素类中输入文件名和路径,或单击浏览按钮指定输出位置;

1.7单击测量源下拉箭头,然后单击要从中获取输出路径测量值的相应选项;

1.8对于点事件,请单击测量下拉箭头,然后单击测量字段。对于线事件,请单击测量始于下拉箭头,然后单击测量始于字段。单击测量止于下拉箭头,然后单击测量止于字段;

1.9也可以单击坐标优先级下拉箭头,然后单击坐标优先级。该选项会在测量源为 LENGTH 或 ONE_FIELD 时激活;

图6 创建路径

1.10单击确定执行该工具。

二.根据路径时间表进行动态分段

2.1将路径图层和时间表添加到ARCMAP中;

图7 添加路径图层和事件表

2.2在事件表右击—>显示路径事件;

图8 显示路径事件

2.3在显示路径事件对话框“路径参考”选择路径图层,“路径标识符”选择路径图层与属性时间表的关联字段,在指定包含路径事件的表“路径标志符”选择属性时间表与路径图层的关联字段,选择表所包含事件的类型:此示例为线事件;选择线事件的测量字段:时间表中的起止字段列;

图9 显示路径事件

2.4单击确定,生成动态图层,红色线路为分段线路。

图10 动态渲染结果

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