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微观交通仿真作为ITS应用和策略的重要测试与评价平台,已广泛应用于城市道路规划、交通理论研究、交通管理方案评价、交通控制优化配时等诸多方面。道路基础设施和交通路网是微观交通仿真的基础,但目前大部分的微观交通仿真系统侧重于车辆跟驰、车辆变道、驾驶行为等仿真数学模型的设计与实现,缺乏对大规模路网及复杂拓扑关系的建模能力,对具有典型空间分布特性的交通路网空间数据难以进行高效、便捷地存储、编辑、建模和分析,大量重复的空间数据处理大大降低了微观交通仿真的效率。
近年来,GIS在城市交通管理领域得到了广泛的应用和发展。GIS强大的数据存储、管理、分析及可视化表现功能、丰富的交通场景数据,为微观交通仿真提供了强有力的空间数据处理支持。但由于绝大多数GIS和微观交通仿真系统是相互封闭、孤立的系统,缺乏统一的数据标准,导致目前大多数微观交通仿真系统不能直接与GIS进行数据交换。因此,与GIS的数据共享与集成应用,是当前国内外微观交通仿真研究与应用的一个重要发展趋势,将微观交通仿真系统集成于GIS平台被认为是解决上述问题的有效方法之一。
本文针对微观交通仿真与GIS数据共享存在的问题,提出一种基于GIS的微观交通仿真路网数据模型,并基于ArcGIS的GeoDatabase实现了该模型。该模型参考MITSIM的路网模型,结合UNETRANS分层抽象及面向对象的思想,对微观交通仿真的路网对象进行微观级的概念抽象,并采用UML建模语言进行描述,为微观交通仿真与GIS的集成应用奠定数据基础。论文的主要工作包括:
(1)对GIS及其开发技术进行分析和研究,重点研究了基于ArcGIS平台的GIS开发技术。
(2)对GIS空间数据进行分析和研究,重点研究ESRI的Geodatabase数据模型和UNETRANS数据模型。
(3)以FLOWSIM、MITSIM为具体研究对象,对微观交通仿真系统进行分析和研究,分析了FLOWSIM、MITSIM的路网数据模型。
(4)提出一种基于GIS的微观交通路网数据模型,并基于ArcGIS平台实现了该模型。
(5)对微观交通仿真路网对象进行微观级的概念抽象,并采用UML建模语言进行描述。
(6)对数据模型进行数据库实现,包括在Geodatabase中实现数据模型,进行数据导入等。