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1、. . . . 博士学位论文基于3S理论技术的实时交通信息系统研究学恒学科专业：地图制图学与地理信息工程学院（系、所）：地球科学与信息物理学院指导教师：敏华 教授湛飞并 教授中 南 大 学2011年 10月分类号VDC 密级博士学位论文基于3S的实时交通信息系统研究Research on Real-Time Traffic Information System Based on 3S学恒学科专业：地图制图学与地理信息工程学院（系、所）：地球科学与信息物理学院指导教师：敏华 教授湛飞并 教授论文答辩日期 答辩委员会主席中 南 大 学年 月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行
2、的研究工作与取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名： 日期：年月日学位论文使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信
3、息服务。作者签名： 导师签名 日期：年月日 / 摘 要城市交通的拥堵问题一直是困扰世界上各大城市发展和影响城市正常生活的难题，尤其在当今快速城市化中的中国。为此世界各国均在城市交通优化中投入了巨大的财力物力，实时交通信息系统RTTIS（Real-Time Traffic Information System）因此诞生和发展。在近三十年,RTTIS的软、硬件水平伴随信息、通讯、3S（GPS、GIS、RS）、电子等技术的发展得到了不断的改进和完善,其中3S技术理论已成为RTTIS的主要支撑理论技术之一，然而3S理论技术本身也在不断发展和完善，而其在RTTIS中的应用也需要不断研究和提升。论文基于3
4、S理论与技术将广泛代表城市路网结构特征的三类抽象路网应用于RTTIS交通系统效率分析中，并在RTTIS不同装备比例条件下使用基于多智能体交通仿真技术对交通系统效率进行了全面的剖析和研究。研究表明：当车辆装备了实时交通信息系统（RTTIS）的比例增大时，装备了RTTIS和没有装备RTTIS这两类车辆的运行状态在一定条件下都会得到有效改善，但是，装备RTTIS的使用效果要因道路路网结构而定；在平行结构路网中，当车辆RTTIS的使用比例高0%并少于30%时，所有车辆和交通在系统运行水平上都得以提高，超过30%优化效果下降，当RTTIS的使用比例高于90%以上时，交通系统和车辆的运行状态最差，且相比没
5、有植入RTTIS交通系统效率几乎下降了26%；在格状结构和环状结构路网中，RTTIS的使用比例越高越能提高装备RTTIS和没有装备RTTIS这两类车辆的运行水平，在装备比例达到100%时两类车辆的交通效率几乎一致，这说明RTTIS对个人和系统优化的一致性。交通系统均衡在交通配流中获得广泛应用和研究，但是对于交通系统中均衡状态的存在研究却不多，从经验角度来看均衡状态通常能够被人们所接受，论文对植入和没有植入RTTIS的交通系统是否能够收敛于均衡状态做了仿真的测定，发现在这两种情形下基于三种抽象路网运行下的交通系统均能收敛于均衡状态，但是均衡状态并不能作为系统优化的指标，RTTIS的比例变化能使系
6、统收敛于不同的均衡状态，有些均衡状态能够优化系统有些却不能。 最后，论文对RTTIS系统应用框架作了分析，提出在数据采集阶段引入GPS、RS，并更新和提升了RTTIS应用系统框架。针对交通系统就多光谱遥感影响数据挖掘提出了基于K阶中心矩遥感影像数据融合方法，使用该方法产生的图像是遥感图像所有波段均值向量特征向量间的差异图，当 k值处于低水平时，与各波段图像相比，图像信息获得明显的增强，伴随k值增加，图像信息量减少，差异性增强，同时图像容被简化。针对RTTIS在交通领域应用中的数据表式和挖掘的特点，论文提出了基于量的时空数据模型，该模型具有数据冗余小，信息量丰富、计算方便等特点。论文基于3S理论
7、技术力图推进RTTIS在交通领域的优化研究与应用。通过论文的研究工作，进一步明晰了RTTIS在交通系统中的作用和表现，优化了RTTIS系统。其成果在该领域具有重要的借鉴和参考价值。关键词：实时交通信系统（RTTIS），3S（RS,GIS,GPS）技术理论，交通系统优化，交通均衡，时空数据模型，多光谱遥感数据挖掘AbstractThe traffic congestion have always been a big problem to harass cities development and peoples life everywhere in the world. Especially
8、in China, quick urbanization processing makes the problem worse. In order to tackle this problem, each country has spent a lot of money in urban traffic optimization, hence the RTTIS(Real-Time Traffic Information System) was born and developed. In recent thirty years, with the developments in the fi
9、elds of information, communication, 3S(GPS、GIS、RS) and electronic technology, the software and hardware of RTTIS have been greatly improved. Among these technologies, 3S has provided the RTTIS with great support. However, the theory and technology of 3S are keeping updating nowadays, so it is necess
10、ary to improve the application of 3S in RTTIS accordingly.In the thesis, based on theory and technology of 3S,three kinds of abstract road networks which widely typify features of city roads are used to study the efficiency of traffic system with RTTIS, and comprehensive analyses of traffic system e
11、fficiency through traffic simulation based on mulit-agent on are made in different proportion of RTTIS. The study results show: 1. When the proportion of vehicles equipped with RTTI grows, the performancs of both kinds of vehicles with RTTIS and those without have improved effectively, but the pract
12、ical effects of RTTIS application depend on the structure of road networks; 2. In the parallel road networks, though at first, the performance of every vehicle and whole traffic system is enhanced when the proportion of vehicles with RTTIS is more than 0% and less than 30%, when the proportion is mo
13、re than 30%, the optimization effect of traffic performance declines, and when the proportion of RTTIS is more than 90%, vehicles and the traffic system perform worst, which is less 26% than the effect of the traffic system performance without RTTIS at all; 3. In the grid and ring road networks, the
14、 more RTTIS is used, the higer the performance of vehicles both with and without RTTIS, and the efficiencies of traffic performance of these two kinds of vehicles are nearly the same when the proportion of RTTIS is 100%, that is to say, RTTIS benefits not only individuals but the whole traffic syste
15、m as well.目 录第一章绪论11.1课题研究背景与意义11.1.1 选题背景11.1.2 研究目的与意义31.2国外RTTIS研究应用现状31.2.1现有应用产品介绍41.2.2 评估RTTIS所用的方法121.2.3 RTTIS研究中的交通网络141.2.4 RTTIS研究的主要发现151.2.5 研究未解决的问题171.3研究容与技术路线171.4 论文的主要工作与创新点181.5 小结18第二章 RTTIS研究关键理论方法192.1交通理论模型192.1.1 交通出行发生192.1.2 交通出行分布212.1.3交通均衡配流模型262.2多智能体理论技术272.2.1 智能体概念272.2.2多智能体概念282.2.3多智能体交通中的应用292.3交通仿真技术332.3.1现存交通仿真软件332.3.2交通仿真软件模型382.3.3交通模型校准402.4 RTTIS中的博弈432.4.1 经典博弈论432.4.2Nash均衡452.4.3Cou
