下载文档原格式
《交通规划原理》第1-6章练习题第一章绪论1.交通规划的定义是什么?它的构成要素是什么？答：交通规划是有计划地引导交通的一系列行动，即规划者如何提示各种目标，又如何将提示的目标付诸实施的方法。
交通规划的构成要素分为：需求要素、供给要素和市场要素三部分。
2.交通规划与土地利用之间有什么关系?答：交通与土地利用之间有着不可分割的关系。
通常，交通设施的建设使得两地间和区域的机动性提高，人们愿意在交通设施附近或沿线购买房屋、建立公司或厂房，从而拉动土地利用的发展；相反，某种用途的土地利用又会要求和促进交通设施的规划与建设。
交通与土地利用研究土地利用的变化及其产生的交通量，同时研究交通设施的建设对土地利用的作用。
3.试叙述交通规划的发展阶段。
答：第一阶段（1930 年～1950 年）。
该阶段交通规划的目的是由新的代替道路的规划缓和政策或消除交通拥挤。
采用的技术方法是道路交通量调查，以机动车保有量为基础的交通量成长预测，基于经验方法的交通量分配。
第二阶段（1950 年～1960 年）。
该阶段交通规划的目的是主要解决市内汽车交通急剧增加带来的交通阻塞，为汽车交通的道路交通规划。
其特点是以高通行能力道路为对象的长期性道路规划。
采用的技术特征方法是家庭访问调查、道路交通量调查，以道路交通为对象的三阶段预测法。
使用的社会经济技术参数为个人收入、社会人口结构、汽车保有量。
第三阶段（1960 年～1970 年）。
该阶段的道路交通状况是美国汽车保有量激增，在市中心高峰时必须进行汽车通行限制，刘易斯·曼福特对当时的道路的交通状态进行了精辟总结，即“美国人都为汽车教信徒，美国是靠高速公路发展起来的”。
本阶段交通规划的目的是通过综合交通规划，合理分配交通投资（私人交通对公共交通），征收停车费，进行长期性交通规划。
采用的技术方法特征为四节段预测法，分析单位由车辆至人；交通方式划分阶段被导入到了交通需求预测之中；一般化费用开始使用和个人选择模型的提出也是其特征。
第四章郑州市公路网布局规划研究4.1公路网布局的常用方法及其特点纵观交通规划的发展史，公路网布局的方法主要有四种，即专家经验法、OD流向流量法、节点重要度法和交通区位分析法，其中OD流向流量法和节点重要度法目前较为常用。
而交通区位分析法是一种较新的布局方法，各种布局方法的特点简要分析如下。
4.1.1 专家经验法专家经验法是在区域交通规划前期所采用的主要布局方法，主要是根据权威专家与当地专家、领导的经验来确定道路的走向，从而确定整个道路网络的分布，这种方法完全依赖于专家和领导的经验，依靠主观定性分析来判断，缺乏定量分析的科学依据，但在定量预测难达要求的精度时，还往往要依靠专家的经验来弥补其不足。
4.1.2 OD流向流量法OD流向流量法是从微观出发，以定量分析为主导，以路网上的交通流现状OD调查为基础，从微观经济学的基本原理出发，运用系统的原理与方法，研究区域经济在时间上和空间上的发展对交通需求的影响，通过交通需求的集中发生预测、OD流分布预测、运输方式分担预测和路线交通量分配预测把公路网的布局同规划区的经济发展有机地联系在一起，是目前常用的布局方法。
其工作流程图如图4-1所示。
OD流向流量法的主要缺点在于：第一，交通小区划分以后，以小区的质心来代替小区，即以点代面，把小区上的所有交通活动均视为在质心这一点上进行，把面与面上的交通出行简化为点与点上的交通出行。
这种以点代面的合理性就值得怀疑。
第二，OD流向流量布局法在进行交通分配，即路线交通量预测时，采用现状路网信息来标定分可持续发展的郑州市公路网规划研究 第四章 郑州市公路网布局规划研究长安大学课题组 67 配参数，并以它作为未来交通量分配的依据，不考虑规划期内路网的变化，这种静态的考虑方法显然是不符合实际的。
第三，为获得基年的小区OD 资料，必须进行大规模的OD 调查，需要耗费大量的人力、物力与财力，并不经济。
第四，该方法是在研究城市交通规划中产生的，将其应用于公路网规划中，还有一些有待于解决的问题。
基于路网结构研究的交通组织和改善—以枣庄市东城为例马德举<枣庄市城乡规划设计研究院，山东枣庄277101）摘要：本文通过对路网结构形态的研究，结合枣庄东城的路网结构体系，通过对路网结构体系的分析，从路网功能、等级、布局等几方面进行了综合对比分析，提出了枣庄东城现状路网结构存在的问题，提出了有效解决交通问题的办法和措施关键词：路网结构、功能、等级、布局、交通评价、改善措施1.问题的提出。
随着交通机动化进程的加快，交通需求激增，我国各城市的老城区已成为交通供需矛盾的突出区域，严重的交通堵塞、交通混乱问题普遍存在。
对于因煤而兴的枣庄老城区—东城而言，在担负大量日常生活性交通的同时，还担负部分过境交通、矿山旅游交通等外来交通压力，其交通矛盾尤为突出，另外，这些老城区的道路系统、网络骨架已经成为整个城市历史风貌的有机组成，延续至今的道路尺度、路域形态均应得到尊重。
面对目前存在的城市道路交通压力不可简单的通过拓宽、改造来实现，本文拟就结合枣庄东城路网结构的分析找出解决和改善交通环境的有效途径，以迄做一有益的尝试。
2.路网结构的含义。
任何客观的研究对象都有着一定的层次结构，而人们对于它们的主观反映和表述也必须具备相应的层次结构，从中找出其规律，把握其机理。
城市中的路网同样具备其结构特性，交通系统只有在其内部相互联系的各要素间，形成合理的、稳定的组合形态<如总体形态、等级配置、排列方式、街接形式等），才能有效地发挥道路系统的整体功能。
本质上，路网结构是一个综合性的概念，具体讲，从组成路网的不同角度可以衍生出不同的路网结构。
2.1路网功能结构。
《雅典宪章》明确提出：“交通是城市四大功能之一，城市道路功能不清是交通面临的重要问题，街道需要进行功能分类，街道应根据不同的功能分为交通性干道、住宅区道路、商业区道路和工业区道路等。
《马丘比丘宣言》认为：把交通看作城市基本功能之一，道路应按功能性质进行分类，改进交叉口设计等，这类功能分类方法为我们提供了分类思路，但它是从城市规划、土地利用、功能分区的视角来考虑的，将功能分类的重点放在了出行目的，却没有认识到道路承担交通量的本质特性。
交通网络拓扑结构的研究与应用近年来，随着城市化的不断推进和人口的不断增加，交通状况也越来越受到人们的关注。
城市交通网络的拓扑结构是交通规划和管理的重要研究领域，其涉及到城市交通的效率、安全、环保以及人们的出行体验。
本文将着重探讨交通网络拓扑结构的研究和应用。
一、什么是交通网络拓扑结构？交通网络拓扑结构是指交通网络的空间形态、组成要素、空间关系和功能结构等方面的构成方式和组成特征。
在城市交通领域，交通网络拓扑结构可以分为水平、垂直两个方向，水平结构是指城市道路的空间形态和联系方式，垂直结构则是指城市道路不同交通模式之间的组织关系。
二、交通网络拓扑结构的研究意义1. 优化交通流量分配对于城市交通管理者来说，了解交通网络拓扑结构的组成要素和空间关系，有助于优化交通流量的分配。
比如，通过研究道路网络的交通流量，交通管理者可以合理地分配道路通行权，增加拥堵容量，提高道路利用效率，从而达到提高城市交通运行效率的目的。
2. 提高交通安全交通网络拓扑结构也是城市交通安全管理的重要研究方向。
通过研究城市道路的空间结构和组成要素，交通管理者可以精准地把握城市道路的交通安全情况，及时采取措施，减少交通事故发生率，提高交通安全指数。
3. 促进城市空间开发交通网络拓扑结构研究也可以为城市空间开发提供重要的参考意见。
城市交通网络的组成要素和空间结构，直接影响到城市道路的利用率和周边地区的通过性。
因此，研究交通网络的拓扑结构，可以科学地规划城市空间，发挥城市的整体形象和功能。
三、交通网络拓扑结构的应用实践1. 交通网格化设计通过交通网络拓扑结构研究，可以建立节点和路段的空间坐标体系，从而实现交通网格化设计。
交通网格化设计可以有效地优化城市道路的通行设施和功能组成，从而提高城市交通网络的整体效率和可操作性。
2. 城市道路监测系统基于交通网络拓扑结构的研究，可以实现城市道路的远程监测和智能管理。
城市道路监测系统是利用传感器、网络通信等技术，实现对城市道路交通状况的实时监控和数据分析。
大连市甘井子区公路网布局优化研究的开题报告一、研究背景和意义：随着城市化进程的加快，道路交通建设成为城市建设中不可或缺的一部分。
而大连市甘井子区作为大连市的一个重要行政区域，其经济和社会发展需要更加完善的公路网来支撑。
当前，甘井子区的公路网络仍然存在着一些问题，如道路布局不足、建设水平不高等问题，这些问题已经对甘井子区的交通运输产生了不利的影响。
因此，对甘井子区公路网的布局优化研究，对于该区域的经济和社会发展具有重要的意义。
二、研究内容和方法：本研究旨在对大连市甘井子区公路网的布局进行优化，主要内容包括：1. 分析现有公路网络的状况和存在的问题，探究产生问题的主要原因。
2. 选取合适的指标，结合城市发展规划，确定公路网络优化布局的目标，提出可行的路网优化布局方案。
3. 基于GIS技术，对路网布局方案进行模拟分析，评价路网优化布局的效果。
4. 结合实际情况，提出推进路网优化布局的实施措施。
本研究将采用多种方法进行研究：1. 文献调研法：通过查阅相关文献，了解国内外公路网布局优化的经验和做法，为本研究提供理论基础和参考。
2. 访谈法：与有关交通管理部门和专业人士进行访谈，了解甘井子区公路网络现状和问题，为研究提供实证数据和信息。
3. 数学统计方法：利用多种适合于公路网络分析的统计方法，对公路网络数据进行处理和分析，为研究提供定量指标和数据支撑。
4. GIS技术：该方法主要用于处理地理信息数据，能够实现公路网络的模拟和仿真，方便评价优化布局的效果。
三、预期成果：1. 对甘井子区公路网络现状进行全面而深入的调查、分析和评价，明确存在问题的原因和瓶颈。
2. 提出科学、可行和符合规划的公路网络优化布局方案，并通过模拟和仿真评价其效果和影响。
3. 提出推进优化布局实施的对策和建议，推动该区域的公路网络建设和发展。
四、研究的局限性：1. 受资金和时间限制，本研究无法对公路网络的历史发展进行全面的考察和评价。
2. 该研究仅探究了公路网络优化布局方案的设计和实施，尚未进行成本效益分析。
地图自动综合方法的研究进展(续)●郭庆胜 李沛川 (接上期)六、要素冲突的自动移位方法 地图要素冲突在DLM综合和DCM综合及其生成过程中都存在,要素的移位是地图综合必备的算子之一,地图可以看成是文字与点线面的相加,这是一种直观的理解。
地图综合中的选取和算法的运用都必须考虑复杂的空间关系,这种空间关系的识别与维护是地图综合智能决策的基础。
William A. Mackaness(1994)认为这种空间关系的处理并不是GIS中简单的空间查询。
Bradford Nickerso n(1988)提出了线与线之间的移位算法,该算法改进后,被武芳等(1992)用于军交图自动编制中线划要素的自动移位。
为了使要素冲突问题简化,在处理同一地区已建立了多种比例尺的地图数据时, Mark Monmo nier(1989)以内插移位方法(interpo lated displacement)为基础,主要研究了线划要素的内插方法。
他对两种比例尺地图数据库要素的区域化(regio nalizing)和匹配(matching)进行了探讨,认为该种综合方法为内插式综合方法(interpola ted g ener-alization)。
地图综合过程中的要素冲突在很多算子的执行过程中都会产生(Feibing Zhan等, 1993)。
William A.Macka ness(1995)根据视觉特征对空间冲突进行了分类,共分三类:局部化的拥挤(localized ov ercro wding)、要素聚集(feature coalescence)和看不清(imper-ceptibility)。
根据空间冲突的属性把它分成内容和格式塔、关系复杂性和接近度。
要素冲和可读性的需要。
不同的综合算子对空间关系、全局性或局部性的结构和地图显示都会产生不同的影响,同时不同要素间的冲突总和的解决并不等于整体的空间冲突的解决,整体空间冲突大于局部空间冲突之和,算子的应用顺序不同,空间冲突问题的解决方法也不同,一个好的地图综合算子集应有利于空间冲突的解决(Willia m A.Mackaness, 1995)。
地图编制中的道路网络与交通要素处理在地图编制过程中，道路网络与交通要素的处理是至关重要的一步。
道路网络是城市发展的重要组成部分，交通要素则是道路网络的重要组成部分，对于导航、规划和决策等方面都有着重要的作用。
因此，在地图编制中，如何准确处理道路网络与交通要素成为关键问题。
首先，道路网络的处理是地图编制过程中的重中之重。
道路网络是市区交通流动的重要通道，它的准确性和完整性直接关系到地图的可用性和可靠性。
在处理道路网络时，首先需要收集道路信息，包括道路名称、道路等级、道路长度等。
其次，需要通过现地调查或者遥感技术获取道路的几何形状，并对其进行准确测量和绘制。
此外，在处理道路网络时，还需要考虑道路的通行能力、交通状况、车道划分等因素，以确保地图的实用性和准确性。
另外，交通要素的处理也是地图编制中不可忽视的一环。
交通要素包括交通信号灯、交通标示、停车场、公交站点等，它们对交通流动和交通组织起到重要的作用。
在处理交通要素时，首先需要进行数据的收集和整理。
可以通过实地调查、相关部门提供的数据或者公开的数据库来获取交通要素的信息，如交通灯的位置、停车场的数量、公交站点的分布等。
其次，需要对交通要素进行准确绘制，并标注相关的信息，如交通灯的类型、停车场的容量等。
在处理交通要素时，还需要考虑交通要素与道路网络的关联关系，以确保地图的完整性和一致性。
在地图编制中，道路网络与交通要素处理的准确性和可靠性是确保地图质量的关键要素。
为了保证道路网络和交通要素的准确性，在数据收集和整理时，可以结合多种手段，如实地调查、遥感技术、数据对比等，以获取最准确、最全面的数据。
在数据绘制时，可以利用地理信息系统（GIS）等专业软件工具，以确保数据的精确位置和正确标注。
此外，在处理道路网络和交通要素时，还需要密切关注实时变化的道路状况和交通情况，及时更新地图数据，以提供最新、最准确的信息。
综上所述，地图编制中的道路网络与交通要素处理是一项重要且复杂的任务。
基于现有地图数据的道路网络精细化路网重构研究随着城市化的发展，人们对于交通的需求也越来越大，因此道路网络重构也被提到议事日程中。
传统的道路网络重构方法主要依赖于人工逐一勘测，效率低、成本高、精度难以保证，需要大量的时间和人力物力成本，严重制约了道路网络重构的进程。
另一方面，随着大数据时代的到来，人们积累了大量的地图数据，这些数据蕴含了大量信息，为道路网络重构提供了更为便捷、低成本、高效率、高精度的解决方案。
本文旨在探究如何利用现有地图数据实现道路网络的精细化路网重构。
一、基于现有地图数据的道路网络信息提取道路网络重构的关键在于基础数据的获取和道路网络信息的提取。
随着地图数据的不断积累和发展，可供利用的地图数据集也不断增加，常见的地图数据集包括美国的OpenStreetMap，中国的百度地图、高德地图等。
这些地图数据包含了许多道路信息，因此，我们可以通过图像处理技术对这些地图数据进行分析，提取出有效的道路网络信息。
我们可以使用数字化图像处理以及计算机视觉技术来提取图像信息。
具体来说，可以采用边缘检测算法提取道路网络图像的轮廓，然后通过拓扑关系进行道路的分类和整合。
同时，可以利用图像分割技术对道路区域进行分割，以获取更加详细的道路网络结构。
二、基于道路网络信息的路网分析获得道路网络信息后，我们需要对道路网络进行分析，以获得更多的路网特征和信息。
常见的道路网络特征包括道路长度、路口数量、道路类型、高速公路入口和出口位置等。
这些特征可以为道路网络分析提供基础信息。
基于这些特征信息，我们可以对道路网络进行进一步的分析和加工，并根据实际需求开展适合的应用和服务。
三、基于路网分析信息的道路网络重构基于道路网络分析的结果，应用道路网络重构技术，达到道路网络精细化的目的。
常见的道路网络重构方法包括基于图形模型的重构方法、基于拓扑学的重构方法和基于距离度量的重构方法。
通过这些方法，我们可以高效地对道路网络进行重构，降低误差率，保证道路网络的实用性和可靠性。
基于城市道路综合态势的最佳路径研究与实现基于城市道路综合态势的最佳路径研究与实现随着城市规模的不断扩大和交通量的不断增长，城市道路的交通拥堵问题日益突出，给人们的出行带来了很大不便。
如何在城市道路网络中找到最佳的行车路径，成为了一个备受关注的问题。
本文将以基于城市道路综合态势的最佳路径研究与实现为主题，探讨在城市交通中如何利用智能交通技术提供最佳路径。
首先，为了实现基于城市道路综合态势的最佳路径，需要收集并分析城市交通的实时数据。
现代交通监测设备如红绿灯监控、车辆定位系统等可以提供大量有关道路状况的信息。
通过收集和整理这些数据，可以对城市道路的流量、速度、拥堵情况等进行实时监测和分析，从而建立城市道路的综合态势。
其次，根据城市道路的综合态势，可以对城市道路进行分级，并优化道路网络，以提供最佳路径。
城市道路网络根据道路等级的不同，可以划分为高速公路、主干道、次干道以及支路等。
高速公路和主干道通常承载较大的交通流量，因此需要考虑流量管理和拥堵缓解措施，如智能信号控制、道路优化等。
而次干道和支路则需要考虑车辆的行驶时间和距离，以提供最佳行车路径。
通过对城市道路的分级和优化，可以提高城市交通的效率和便捷性。
然后，在基于城市道路综合态势的最佳路径研究与实现中，智能交通技术起到了至关重要的作用。
智能交通技术包括交通信号控制、车辆识别和跟踪、车辆导航等，可以通过实时监控和调度来提供最佳路径。
交通信号控制可以根据交通流量的变化来调整信号灯的时序，从而减少拥堵和排队等待时间。
车辆识别和跟踪技术可以通过车辆的位置和运动状态来预测拥堵情况，并提供绕行建议。
车辆导航系统可以根据交通状况和用户的出行需求，提供最佳路径规划和导航服务。
最后，基于城市道路综合态势的最佳路径研究与实现还需要考虑多种因素的综合优化。
除了道路状况和交通流量外，还需要考虑用户的出行需求、时间限制、环境因素等。
例如，有些用户可能更关注时间的耗费，而有些用户则更注重行车的平稳性和舒适性。
交通网的制图综合的若干思考1 引言交通网是地图中除了居民地之外非常重要的一项内容，它是连结居民地的纽带。
交通网络在国民经济建设、政治及军事上都具有十分重要的意义，是国内各地区及同国外进行政治、文化、经济交往的重要条件，也是推动国民经济发展的重要因素。
地图上表示的交通网，包括陆地交通要素（铁路、公路和其它道路）、水上交通（海洋航线、内河航线、港口及通航起迄点）、空中交通和管线运输等几类。
地图上要求正确显示交通网的类别、等级、位置和形状、结构特征、通行程度和运输能力，以及与其它要素的相互关系等。
准确的制图综合可以提升地图的美感，准确识别地图上的要素，提高地图的使用价值。
2 交通要素选取的原则2.1线状道路要素的取舍要与居民地的取舍相适应道路与居民地之间存在着有机的联系，一般地说，每个居民地应有道路相连接，并反映贯通情况。
只有在个别情况下，才允许居民地无道路相连。
例如，在大比例尺地形图上，个别独立分散的小居民地；在小比例尺地图上，一些用圈形符号表示的小居民地，才允许没有道路相连而独立存在。
当有两条以上道路与居民地相连接而又必须舍去其中一条时，应保留等级高的一条；如果道路等级相同，应保留通向较大居民地的道路，或保留居民地间距离最短的道路。
通向小居民地的唯一道路，应与小居民地的取舍相一致，若保留了居民地，则道路也应保留；若舍去了小居民地，则通向该居民地的道路也要相应舍去，一般情况下不允许出现道路尽头无地理实体的悬挂道路。
选取道路时，还应反映居民地在行政上的隶属关系，即优先选取通向行政中心的道路。
2.2 保持道路网平面图形的特征不同地区构成的道路网平面图形是各不相同的。
在选取道路时，应注意其平面图形特征，保证经选取后的道路网图形与资料图上的图形基本相似。
如我国北方平原区，多呈规则的矩形网状。
在丘陵地区，因受地形条件的制约，道路也构成多种形状不同的网状。
在山区，主要道路沿谷地穿行，次要道路翻越山岭，多交织成四边形网状。
路网研究报告路网研究报告一、研究背景随着人口的增加和城市化进程的加快，城市道路交通压力逐渐增加。
为了有效地解决交通拥堵问题，并提高交通运输效率，对城市道路网络进行研究和优化是非常必要的。
二、研究目的本研究的目的是对城市的路网进行分析和研究，以了解道路网络的结构、规模和特点，为制定城市交通规划和交通管控措施提供参考依据。
三、研究方法1. 数据收集：收集城市的交通数据，包括道路长度、道路宽度、道路类型、交通流量等信息。
2. 数据分析：使用图论和网络分析等方法对路网数据进行分析，计算各个节点和边的度、介数中心性、紧密中心性等指标。
3. 结果呈现：使用地图、图表等方式将研究结果进行可视化展示。
四、研究内容1. 路网结构分析：通过计算各个节点和边的指标，了解路网的拓扑结构，如节点度分布、边的连接性等。
2. 路网规模分析：统计道路总长度、平均道路长度、道路密度等指标，评估路网的规模。
3. 路网特点分析：分析路网中的瓶颈节点和瓶颈边，识别出交通拥堵点，并研究其成因。
4. 路网优化建议：基于研究结果，提出优化道路网络的建议，如增设交通纽带、调整道路流量等。
五、预期成果1. 路网分析报告：详细记录研究过程、方法和结果，提供给相关部门和研究人员参考。
2. 路网优化方案：提出可行的路网优化方案，以改善城市道路交通情况。
3. 决策支持：为城市交通规划和交通管理部门提供决策支持，指导交通规划和交通控制工作。
总之，路网研究报告旨在通过对城市路网的分析，寻找有效的交通管理措施，提高城市交通运输效率，改善交通拥堵问题。
该研究对于提高城市综合交通运输能力和人民群众出行的便利性具有重要意义。
现代道路设计新方法文献综述分析摘要随着科技与经济的发展，我国公路建设不断发展并取得重大进步。
但是根据国家最新的基础建设投资计划,我国的公路仍处于高速发展阶段,而一些合理设计公路路线的指标参数和设计方法对我国包括公路的道路建设和安全具有重大意义。
路线线形设计的优劣决定着道路建成后所能发挥的安全性、舒适性、经济性的程度,同时也是影响其沿线经济建设、人们的生活水平等的主要因素,所以设计者应特别重视线形设计质量。
本文通过对国内外现代道路设计新方法新技术总结分析，进而发现新的问题并探求该领域未来研究方向。
关键词：现代道路设计新方法几何线形设计引言道路是国家经济和社会发展的重要基础设施，社会经济水平和交通运输需求决定着道路交通的发展进程，而道路交通也制约着社会经济和交通运输的发展水平。
道路线形是公路的骨架,是车辆运行的直接载体,它控制着整个公路的路基、桥涵、交叉、沿线设施等构造物的规模和投资。
同时,对汽车行驶的安全、舒适、经济和车辆的通行能力起着决定性的作用,一旦线形确定,将是长期存在的,无论优劣,都很难改变。
合理设计路线的设计方法对我国的交通道路经济建设和安全具有重大意义。
我们要充分考虑由于国情、理念、技术等的不同带来的众多差距,在实践中应该积极转变设计观念,充分吸收设计的新思路和新理念。
同时设计中思路要灵活,避免盲目的套用规范,以达到适合我国国情的“以功能为主线,以安全为核心,以人为本,合理采用技术标准,灵活运用技术指标,协调处理环保、经济、美观的关系,确保公路建设的可持续发展”的总体设计理念。
本文具体安排如下：1.介绍国内外道路线形设计研究现状。
2.分析总结现代道路设计中用到的新方法。
3.未来展望。
1.国内外研究现状1.1国内研究现状我国道路现状,自改革开放以来,公路建设取得了巨大成就,但是与国际上发达国家相比,差距仍很大,不能满足交通运输的要求。
未来建设将以加快国家高速公路网主骨架、“断头路”、扩容路段和农村公路为重点,积极推进国省干线改造。
第32卷第9期2007年9月武汉大学学报・信息科学版G eomatics and Information Science of Wuhan University Vol.32No.9Sept.2007收稿日期:2007206223。
项目来源:国家自然科学基金资助项目(40571133);地理空间信息工程国家测绘局重点实验室开放研究基金资助项目(B2616)。
文章编号:167128860(2007)0920829204文献标志码:A道路网示意性地图的渐进式综合研究董卫华1,2 郭庆胜1,3 刘纪平2 吕秀琴1(1 武汉大学资源与环境科学学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2 中国测绘科学研究院,北京市海淀区北太平路16号,100039)(3 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079)摘 要:研究并总结了示意性道路网地图的制图规则,量化了约束条件,提出了一种道路网渐进式图形简化方法和移位方法,并研究了拓扑关系检查方法。
在具体实验中,通过对道路网上点的分类,依据约束条件,快速生成有效的道路网示意性地图,同时保证了原始道路图与示意性道路图之间的拓扑关系一致性。
关键词:示意性地图;空间认知;渐进式地图综合;图形简化中图法分类号:P283.1 作为对网络图(道路、河流等)有效的概略表达方式,示意图已成为表达空间信息的标准方式。
与传统的手工制图、计算机制图不同,示意图中的道路网经过高度简化,只显示道路网的基本信息和一些主要的地标,同时简化或省略不重要的细节。
为了确保示意性地图清晰、易读以及拓扑关系的一致性,示意性地图设计需要采用包括图形化简、移位和拓扑关系维护等新的地图综合方法。
美国学者Agrawala [1]研究了城市之间路线图的简化和制作方法;瑞士学者Avelar [2]研究了面向需求的城市公共交通路线网的简化与移位方法,以便制作示意性地图。
但是,两位学者在线简化过程中都只采用传统的Douglas 2Peucker 简化方法[3]。
本文针对示意性道路网地图显示的特点,提出了一种示意性道路网的渐进式综合方法和在拓扑约束条件下的渐进式移位方法。
1 示意性道路网地图的约束条件在Ware [4]等研究的基础上,这里所提出的道路网示意性地图在地图综合过程中必须遵循的约束条件包括拓扑约束条件[1,2,5]、方位约束条件[1,2,5]、分辨距离约束条件[2]、长度约束条件[1,2]、角度约束条件[1]、语义约束条件。
本文主要研究如何有效地显示示意性道路网电子地图,因此,这里为道路网的渐进式综合需要建立量化的约束条件,其中,拓扑约束和语义约束在道路综合过程中直接考虑。
设屏幕能显示的最低可分辨的直线段长度为r ,在示意图中也可以是路段的长度。
约束条件如下:①方位约束。
在示意图中,用户可以定义有限的几个方位,如水平、垂直或对角线方向,因此,所有直线段只能从代表性方位集合中选择与它本身方位偏差最小的方位。
设代表性方位集合为R R ={R R j ,j ∈{1～8}},直线段的实际方位为OR 1,则方位约束条件为min|R R j -OR 1|。
②距离约束。
当道路网中线路之间重叠时,就需要把共线的路线分开,它们之间间距为最小视觉可分辨距离,该距离需要依据地图所显示的环境等因素确定。
③长度约束。
指在显示时,最短路段必须达到长度r 以上,路段之间的长度相对关系应基本保持。
也就是说,最短路段长度L (S )≥r ,同时|L (S i )/L (S j )-L (S ′i )/L (S ′j )|≤β,L (S i )、L (S j )表示原始路段的长度,L (S ′i )、L (S ′j )为移位后的长度,β为用户设定的阈值。
④角度约束。
指当多条路段与同一个交叉点相连,并且夹角很小时,就必须在最近的代表性方位区间内重新分配更详细的代表性方位,以便这些路段能够有序武汉大学学报・信息科学版2007年9月地确定新的方位。
2 示意性道路网的地图综合方法为了有效地管理和检索数据,以及方便后面的路段简化、移位处理,道路网数据结构设计如图1所示。
图1 道路网数据结构Fig.1 Road Network Data Structure2.1 形状简化2.1.1 道路网形状点的分类一条线路包括起点、终点、道路交叉点、道路顶点。
根据点的重要性,将它们分为固定点(道路的起点)、可移位点(构成道路的各个路段的起点与终点)和可删除的点(各个路段的顶点)(如图2所示)。
图2 道路网中点的分类Fig.2 Classification of Points in a Road Network2.1.2 线路形状简化在拓扑约束和语义约束条件下,这里提出采用从局部到整体的点的渐进式删除算法进行图形简化。
在渐进的过程中严格规定,为了满足语义约束条件,所有删除的点首先必须是道路的内部点(PD =0),道路网中线段的起点、终点和道路的交叉点在简化过程中得到保留。
然后,道路网中的内部顶点P{p 1,p 2,…,p n }将按照点的形状贡献率的大小进行排序。
计算路段内形状贡献率最小的顶点v 以及计算顶点和相邻两个顶点构建的三角形△v i -1v i v i +1的面积B ,与用户能分辨的最小三角形面积阈值ε进行比较,如果B ≤ε,则检查三角形△v i -1v i v i +1是否包含有其他的顶点,或者该顶点和其相邻顶点形成的直线段v i -1v i 和v i v i +1是否与其他线段相交,只有这两种情况都不存在,确保拓扑关系不变,该顶点才允许被删除。
点的形状贡献率采用文献[6]的计算方法。
为了提高计算效率,这里提出对于不同路段分别采用点的渐进式删除算法进行图形简化,即计算每条路段中可移动顶点的形状贡献率值。
渐进式图形简化算法如下:①设道路网的路段总数为M ,当前处理的路段为i (i =1),每个顶点的标记信息为一个5元组(RID ,SID ,P T ,PD ,PL )。
其中,RID 为道路的ID 码,SID 为路段标识,P T 为顶点或端点的类型(起点、终点为1,道路交叉点为2,其他点位为0,这些点分别为固定点、可移位点和可删除点),PD 为已删除标志(0表示没有被删除,1表示已经被删除),PL 为应删除而没有删除的标志(0表示无关,1表示应被删除而没有被删除)。
②设用户能分辨的最小三角形面积阈值ε=A ,由于是示意性地图,可以扩大为ε=2A 或3A 等;计算道路的虚交叉点,即道路之间无实际交叉,但是存在立体穿越的现象,把该点加入相应的路段坐标串中,并标识为P T =2。
对有顶点的5元组赋初始值。
③计算当前路段上PD =0的所有顶点的K 值,并取其最小值K min ,记录该顶点编号为KC 。
④从当前路段的当前坐标串中取出KC 顶点及其相邻的两个顶点。
⑤计算该点和相邻两顶点构成的三角形面积B ,如果B ≤ε,就进行拓扑关系检验,若有冲突,则不删除,该点的PL =1,从该路段的所有K值中取次小的K 值,取其顶点,编号KC ,返回第④步;若无冲突,则删除该点,该点的PD =1,PL =0;若B >ε,则i =i +1,进入第⑥步。
⑥若i ≤M ,则转到第③步,否则结束该过程;若存在PL ≠0,则表明还有顶点,只能通过移位来解决。
2.2 拓扑关系一致性检查与新点位的计算在图形简化和移位过程中,都需要进行拓扑关系检查。
这里可以通过观察由点q (移位点或被删除点)、q 点的新位置q ′和另一端点p 形成的三角形T 上是否引起拓扑关系的改变来进行。
首先检查是否有任何线段与qq ′边交叉[7],同时也要检查三角形T 是否包含有任何能够导致地图拓扑关系改变的点[8]。
如果发现拓扑关系将改变,q 必须重新计算。
在拓扑关系一致性检查时,需区分下面三种情况。
38 第32卷第9期董卫华等:道路网示意性地图的渐进式综合研究1)三角形T 中没有点也没有线段与qq ′相交。
在这种情况下,地图拓扑关系没有改变,允许点q 到q ′的移动或删除q 点。
2)至少有一个线段与qq ′相交。
在这种情况下,拓扑关系将改变。
对于图3(a )的情况,因为移位才产生了交点,所以应当沿qq ′方向移位,但q ′在离u 点有最小可分辨距离处,即q ′应在图3(b )的u ′处。
3)三角形T 中至少有一个点。
为了计算q ′的新位置,定义直线l 通过v 和p ,并且计算l 和p p ′的交点u 。
沿qq ′方向移位,当出现图3(c )的情况时,q ′离u 点距离为d ,q ′应在图3(d )的u ′处。
也就是说,需保证没有新的交叉点产生。
图3 拓扑关系检查Fig.3 Topological Checking2.3 移 位为了较好地保留道路的自然方位并且移位距离最小,这里把直线段的方位规范到8个方向上,这8个方位是R R ={0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°}(x 轴正方向为0°,以x 轴为基线,以逆时针方向计算直线段(或路段)的旋转角,并把此角作为方位)(0°和360°表示同一方位),直线段的方位纠正采用等长旋转方法(如图4所示)。
图4 道路网中点的移位Fig.4 Displacement of Points in a Road Network为了满足方位约束条件,需要计算每条直线段调整后的方位和长度,每条直线段调整后的方位为:OR 2=RR i ,if min |OR 2-RR i |i ∈{1, (8)0°,if RR i =360°每条直线段调整后的长度为:OL 2=OL 1×rmin (OL ),if min (OL )<rOL 1,if min (OL )≥r式中,r 为屏幕上能显示的最低可分辨的直线段长度;OL 表示所有直线段长度的集合。
选择路段交叉点,并找到与之连接的直线段集合,得到调整后的方位集合OJ ,判断这些直线段中是否有相同的调整后的方位值,若有,则说明此交叉点处存在方位冲突。
处理方法如下:设重叠的方位有M 个,标准方位值为R R i ,这些方位的原始值为O I i (i =1,…,M );取满足条件min |OR 2-R R i |的直线段,其调整后的方位为R R j ,其他直线段调整后的方位在R R j +1(或者R R j -1)与R R j 之间平均分配。
若R R j -1|OJ (其中,当R R j =0°时,R R j -1=315°;当R R j =360°时,R R j -1=45°),则R R j -1用于方位分配;若R R j +1|OJ ,则R R j +1也可用于方位分配。
