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交通地理信息系统是一个宽泛的概念,包括了与地理信息系统相关的交通规划,交通分析,交通设计和交通管理等方面。道路网络具有复杂的空间属性、时间属性和非时空属性。道路网的构成要素之间的拓扑关系、属性的参照关系以及要素间的层次结构错综复杂,道路网的构成要素之间紧密相连,层次结构错综复杂。同时,道路网络上还不断的发生一些活动和事故,需要考虑保存历史数据以供分析。因而实施交通地理信息系统的核心工作之一就是设计一个健壮的数据模型。一个好的数据模型应找出不同应用共同使用的元素,以供不同的使用者交流和协作。
本文的前半部分着重介绍了交通数据模型。首先对交通地理信息系统的几个重要问题做了扼要介绍,其次介绍了交通地理系统中的数据建模的方法,分析了数据模型中道路的多层次、多尺度表示等难点,提出了采用面向对象技术,以道路网络为核心分层次组织交通地理数据,包含事件和网络的城市交通网络数据建模的方法,接着用UML模型图具体分析了数据模型各层次所包含的主要对象的空间属性和非时空属性以及时间、空间属性的拓扑关系、非时空属性间的参照关系。
另外,GIS-T的诸多应用如导航等都需要在短时间内给出最短路径。本文的后半部分主要关注这一问题。最有效的最短路径查找就是事先计算并存储最短路径。然而道路网络规模较大,往往具有几万甚至几十万节点,这种方法将导致存储和维护代价过高。因此,需要在GIS-T背景下考虑最佳路径查询算法的有效性。
为了降低搜索代价,本文实现了一种层次结构的交通网络路径搜索算法,该方法首先根据道路的功能等级对道路做层次划分再顺次搜索各层。本文还实现了一个效用优先的类A*算法。