3S技术在道路交通中的运用

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1、地理信息系统（开卷）题目：3S技术在道路交通中的应用姓名：严建松学号：080603124日期：2011-06-05内容摘要本文是一片关于3S技术在交通、道路方面综合运用的的论文，本文涉及3S技术的 产生、现状、未来的发展前景、在道路交通方面的综合运用。关键词：RS； GIS； GPS； 3S；道路交通；综合应用目录内容摘要-2-1. RS （遥感技术）-4-1.1. RS 技术的概念-4-1.2. RS的三要素-4-1.3. 遥感技术的特点-4-1.4. 遥感技术在道路交通方面的应用-4-2. GIS（地理信息系统）-6-2.1. GIS 的概念-6 -2.2. GIS的组成部分-6 -2.3

2、. GIS的主要功能和应用领域-7 -2.3.1. 主要功能-7 -2.3.2. GIS的应用领域-8 -2.4. GIS在道路交通领域的应用-9 -2.4.1. GIS在交通工程中的应用-9 -2.4.2. GIS在ITS （智能交通）方面的应用-10-3. GPS（卫星定位系统）-11-3.1. GPS 的概念-11-3.2. GPS的前景以及应用-11-3.3. GPS在道路交通方面的应用-11-4.3S技术的交织以及在交通领域的应用-13-4.1. GIS 与 GPS- 13-4.2. GIS 与 RS- 13-4.3. GPS 与 RS- 13-4.4. 集成优势-13-4.5.3S

3、在公路交通中的运用-13-4.5.1. 公路设计-13-4.5.2. 公路管理-14-参考文献-15-1.RS (遥感技术)1.1. RS技术的概念RS(RemoteSensing)是遥感的英文缩写，遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60 年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星 后，这就标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发展，目前遥感技术已广泛应用于 资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。1.2.RS的三要素遥感一般有三个要素，目标物(object)，传感器(sensor)，和测量方法(retrieva

4、l method)。 简单地说，用你的眼睛看五彩缤纷的世界就是一个遥感过程。在这里，花草树木是目标物， 你的眼睛是传感器，红绿蓝等不同颜色对视网膜会有不同刺激，这背后隐藏的生物物理原理 则是测量方法。根据遥感平台(platforms)分类，遥感可分为机载遥感(airborne)、星载遥感(satellite-borne) 和地面遥感(ground remote sensing)，其中机载遥感是飞机携带传感器(包括CCD相机等)对地 面的观测，星载遥感是指传感器被放置在大气层外的卫星上，地面遥感是利用雷达等地面遥 感器进行的。根据传感器感知光谱范围的不同，遥感又可分为可见光-近红外遥感(Vis-

5、NIR remote sensing)， 红夕卜遥感(Infrared remote sensing)及微波遥感(Microwave remote sensing)等0 现在，遥感技术已经广泛地应用我们生活中，天气预报中使用的卫星云图就是遥感获取，用 Google Earth查看的大部分都是高分辨率(high resolution)的卫星遥感图像。1.3遥感技术的特点遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观 需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下三个方 面：探测范围广、采集数据快遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间

6、对大范围 地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。这些数据拓展了人们的视觉空间，为宏 观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件，同时也为宏观地研究自然现象和规律 提供了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。能动态反映地面事物的变化遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测，这 有助于人们通过所获取的遥感数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时，研究 自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面，遥 感的运用就显得格外重要。获取的数据具有综合性遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据， 这些数据综

7、合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与 分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭 示了地理事物之间的关联性。并且这些数据在时间上具有相同的现势性。1.4. 遥感技术在道路交通方面的应用遥感技术主要应用于城市道路信息提取等方面。城市道路包括全市性干道、高速道路、工业区道路和居住区道路，不包括各类广场和停 车场用的以及小区内部的道路。遥感影像道路信息提取的研究一直是遥感图像自动识别研究中一个活跃的研究主题，判 别城市道路主要的依据为光谱特征和道路线性形状特征。城市道路的反射率主要受铺面材料 的影响，也受道路适用摩擦状况和不同覆

8、盖类型影响，通常，城市道路在真彩色航空遥感照 片中表现为白绿混杂的呈线性的图斑，而与道路图斑光谱特征相似的主要干扰地物（如与道 路铺面材料相同的屋顶等）均不具有线性特征。所以，在道路的自动识别时，根据初步提取 后符合道路光谱特征的所有线性特征。所以，在道路的自动识别时，根据初步提取后课剔除 干扰物。道路信息的提取方式分为自动特征提取和半自动特征提取两类。道路特征自动提取包括道路特征的自动识别和几何特征的自动定位。已有的各种道路影 像特征提取方法，基本思路大致是将影像道路的提取分解为道路影像的特征增强、道路种子 点确定、将种子点扩展成线段以及确认线段并连接成道路网四个步骤。并且已经能够做到把 道

9、路影像从其他地物影像中分割出来甚至能区分道路类型，对于不同类型的影像，采用不同 的提取方法。道路特征半自动提取即利用人机交互的形式进行特征识别提取。这种方法是首先人工提 供初始道路点，即种子点，有时还提供初始方向，然后再由计算机进行处理，同时适合进行 人机交互对道路进行的识别。这些方法的基本原理是在靠目视判读找到道路特征和种子点的 基础上利用计算机的自动化方法提取道路图形信息，即道路中心线（对于小比例尺影像）或 到了边界线（对于大比例尺）的信息。2.GIS（地理信息系统）2.1.GIS的概念地理信息系统（Geographic Information System,简称GIS ）作为获取、存储、

10、分析和 管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。由于信息 技术的发展，数字时代的来临，理论上来说，GIS可以运用于现阶段任何行业。从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度，GIS 是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的 学科体系。从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用 等功能；从系统学的角度，GIS具有一定结构和功能，是一个完整的系统。简而言之，GIS是一个基于数据库管理系统（DBMS）的分析和管理空间对象的信息 系统，以地理空间数据为操作对象是地理信

11、息系统与其它信息系统的根本区别。经过了 40年的发展，到今天GIS已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广 泛的应用。尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在GPS及路径优化 中发挥着越来越重要的作用。GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬 件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数 据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分 析地理空间数据的一种技术系统。2.2.GIS的组成部分从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软 件为地理信息系统建设提

12、供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案； 人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。硬件主要包括计算机和网络设备，存储设备，数据输入，显示和输出的外围设备等等。软件主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软件、系统开发软件、GIS软 件，等等。GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系 统建设周期和效益。数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。数据组织和处理是GIS应用系 统建设中的关键环节，涉及许多问题：应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？已有数据现势性如何？数据精度是否能满足要求？数据格式是否能被已有

13、的GIS软件集成？应采用何种方法进行处理和集成？采用何种方法进行数据的更新和维护，等等。方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会 直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重 要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和 系统测试人员等。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。gis应用系统建设需要从以上五个方面着手。2.3.GIS的主要功能和应用领域2.3.1 .主要功能就GIS本身来说，大多数功能较全的GIS 一般均具备四种

14、类型的基本功能，它们分别 是：数据采集与编辑功能GIS的核心是一个地理数据库，所以建立GIS的第一步是将地面的实体图形数据和描述 它的属性数据输入到数据中，即数据采集.为了消除数据采集的错误，需要对图形及文本数据 进行编辑和修改.属性数据编辑与分析属性数据比较规范，适应于表格表示，所以许多地理信息系统都采用关系数据库管理系统 管理.通常的关系数据库管理系统(RDBMS)都为用户提供了一套功能很强的数据编辑和数 据库查询语言，即SQL，系统设计人员可据此建立友好的用户见界面，以方便用户对属性数据 的输入、编辑与查询.除文件管理功能外，属性数据库管理模块的主要功能之一是用户定义 各类地物的属性数据

15、结构.由于GIS中各类地物的属性不同，描述他们的属性项及值域亦不 同，所以系统应提供用户自定义数据结构的功能，系统还应提供修改结构的功能，以及提供拷 贝结构、删除结构、合并结构等功能.制图功能GIS的核心是一个地理数据库。建立GIS首先是将地面上的实体图形数据和描述它的属 性数据输出到数据库中并能编制用户所需要的各种图件。因为大多数用户目前最关心的是制 图。从测绘角度来看，GIS是一个功能极强的数字化制图系统。然而计算机制图需要涉及计 算机的外围设备，各种绘图仪的接口软件和绘图指令不尽相同，所以GIS中计算机绘图的功能 软件并不简单,ARC/INFO的制图软件包具有上百条命令，它需要设置绘图仪的种类，绘图比例 尺，确定绘图原点和绘图大小等.一个功能强的制图软件包还具有地图综合，分色排版的功能. 根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量地图或栅格地图.地理信息系统不仅 可以为用户输出全要素地图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、 土壤利用图、道路交通图、等高线图等等还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用 图，如坡度图、坡向图剖面图等等.空间数据库管理功能地理对象通过数据采集与编辑后，形成庞大的地理数据集。对此需要利用数据库管理系 统来进行管理。GIS 般都装配有地理数据