基于GIS的停车场规划与信息管理系统研究

基于GIS的停车场规划与信息管理系统研究停车场作为一种重要静态交通设施，对其科学管理是十分重要的.国外发达国家在停车规划与管理方面的研究起步较早，已经取得了丰硕的研究成果.我国从20世纪80年代中期才开始关注城市停车问题，且进展缓慢.此外，由于停车场的各类信息数据均以资料的形式存在，管理相对分散，致使停车场管理长期处于手工作业式的传统方式，效率低下不利于检索和使用.笔者借助GIS开发技术和面向对象的开发语言，设计与实现了停车场管理信息系统，可解决传统的停车场信息管理的弊端，为停车场管理部门提供一个可视化、便捷化的信息管理平台.并在此基础平台上设计了可靠的停车需求预测模型算法，可以对城市行政区域及其功能小区进行便捷可靠的停车需求预测分析，为停车设施的规划布局和管理政策的指定提供定量依据.1系统总体结构设计1.1系统建立的目标及功能系统的直接用户是交通设施管理部门和城市规划部门有关人员.鉴于此，系统建立的目标及基本功能包括：(1)系统对停车场相关数据信息，均采用计算机统一管理，利用计算机把停车场信息及时反馈、集中并能输出报告，并可根据用户的不同需要生成统计报表.(2)系统具有完善的各类停车设施可视化信息管理功能.即在停车规划地理信息系统电子地图上，实现各类停车设施相关信息的添加、删除、修改等维护性功能，以及停车设施的地图定位添加、信息维护、检索定位等可视化管理工作.(3)系统具有停车场日常行政事务管理功能.如停车场管理卡片的填写、停车场管理人员的登记以及地图的输出打印等，以实现日常行政事务工作的“无纸化”和高效化.(4)系统具有一定的停车场规划辅助决策功能.即对城市各行政区域及其功能小区的停车需求泊位量进行合理预测及定量分析规划，为下一步停车场布局规划提供可靠的数据依据.(5)系统应界面友好，性能稳定，使用户操作简单化，使非GIS专业人员无需了解过多的“过程”性专业知识，就可掌握系统的各功能操作.(6)系统应安全可靠，容易维护.1.2系统的体系结构设计根据系统建立的目标及功能要求，系统主要由以下功能模块组成，其体系结构如图1所示.系统安全管理模块.系统安全管理也就是系统的使用权限的管理，包括用户权限的设定和修改，即设置、修改、删除系统管理用户，登录用户必须输入用户名和密码，1.3系统数据库设计1.3.1系统数据组织(1)MapInfo数据.为实现停车规划及停车设施可视化的管理，系统需建立停车场规划地理信息系统平台，在此平台上完成区域性需求预测及停车设施的管理.该平台是基于MapInfo的，其数据管理均采用MapInfo格式统一管理.其中涉及的数据文件包括:城市行政区域、功能小区、道路单双线以及停车场等的空间、属性数据及图形符号.通过MapX的相关对象方法便可对这些数据进行带条件的查询调用.(2)空间图形数据.停车场地理信息系统图形数据是以青岛交通电子地图为基础，各图层是利用AutoCAD的强大制图功能做的，这样得到图形数据保存在图形数据文件中，然后通过DFX图形转化文件转化成Maplnfo系统.TAB文件.如图2所示.(3)空间符号数据.MapInfo系统本身提供符号数据库，但为了实现目标实体与现实世界中地物的目标相似性，用户可自行设计图形符号添加到符号库中，以满足规划与管理的需求.本系统根据停车设施不同的类型设计不同的停车场符图2MapInfo与AutoCAD的格式转换号，添加到符号库中，以满足停车场可视化管理的直观性.外部属性数据.停车场规划与信息管理的实用数据均是以外部数据的形式存储的，并通过一定的关联机制与MapInfo数据进行通信.主要有停车场数据和停车需求预测数据以及系统管理数据.停车场数据主要包括停车场信息、管理人员信息和年审记录信息;停车需求预测数据主要包括预测区域内的不同用地类型的利用面积、主干道交通量和机动车保有量等信息；系统管理数据是指系统用户权限设置管理信息，均采用MicrosoftAccess建库存储，借助MapX组件技术和ADO.NET数据库访问对象可轻易实现数据的各种操作管理.由青岛市交通管理部门和城市规划部门调查或提供各类数据信息源，主要有:各类停车场相关属性调查信息，交通电子地图，停车需求规划所需资料，主要有各区域各类土地利用面积、主干道交通量、机动车保有量和现有停车需求量，以及青岛经济发展现状及其预测分析数据等.1.3.2系统数据库结构设计根据系统需求分析，停车场信息管理系统在分析数据模型的基础上，对数据进行分层管理和属性设计.系统数据库组成结构如图3所示.地图数字化.电子地图是系统的基础，城市行政区域及其功能小区、所有道路、停车场等地物都在电子地图上准确显示其具体空间位置.利用GIS技术，建立电子地图与各种数据库的关系，从而实现系图3系统数据库组成统软件可视化的查询、录入、修改，地物属性数据的更新管理，以及地图输出和管理卡片、报表和单据的打印等.电子地图是由各种不同的图层组成的，不同的图层包含不同的内容.数据坐标采用WGS80、84坐标系，地图地物录入加工等操作都在MapInfo下进行.(2)基于MapX的GIS二次开发.MapX是一种建立在OCX技术基础上的可编程Active组件，可以利用MapX直接将GIS(GeographicInformationSystem)功能嵌入VB.NET等可视化编程环境中.MapX使用与MapInfoProfessional一致的地图数据格式，实现了MapInfoProfessional的大多数功能，不但可以开发地理信息数据的地图化浏览.还可以以各种肓观的方式显示和查询地图数据，乃至对地图进行创建和编辑等.本系统采用的平台是基于COM的全组件式产品，它利用MapX组件对系统的不同模块分解开发，形成不同的应用模块，例如地图编辑模块、停车场管理模块等，这些模块构成一套完整的停车场规划管理地理信息平台.(3)基于ADO.NET的数据库信息管理功能的实现.与可视化系统匹配以及日常业务处理的大量数据必须使用先进的数据管理系统来完成，包括停车需求预测数据的采集录入、停车场的添加撤销更改、维修维护等必须建立在完善的数据库的基础之上.系统采用先进的ADO.NET数据库访问对象及其高级技术方法，以VB.NET为平台，开发实现系统数据库信息管理功能及行政日常事务管理功能.3系统具体设计与实现3.1系统的软硬件开发环境基于现有的科研条件，系统开发选用的是PentiumW微机，内存64M以上，且大容量的硬盘即可.系统运行于Windows2000/XP操作系统下，使用的开发软件有:Windows版MapInfo7.0：系统的基础GIS平台;Windows版MapX5.0:GIS二次开发工具;MicrosoftAccess：用于外部属性数据的存储;AutoCAD:辅助性的图形绘制与数据录入、转换;其强大的图形处理工具，支持数字化的图形输入方式，可直接生成矢量地图.VisualBasic.NET:通过MapX控件与MapInfo格式文件进行数据通讯.系统实现过程中使用的编程语言主要是VisualBasic.NET.通过设置和调用MapX对象，实现与MapInfo数据间的相互通讯;使用数据库访问对象ADO.NET与OLEDB兼容的数据来源进行沟通121.从而实现信息的可视化管理与预测功能.3.2系统总体设计与实现由于系统的操作人员是日常的工作管理人员，对计算机和GIS等知识掌握不多，因此系统操作采用菜单、工具栏和快捷菜单驱动式，只需用鼠标进行“傻瓜式”操作，减少用户的培训时间.在VisualBasic.NET开发环境下，设计的青岛市停车场规划与信息管理系统总体运行界面如图4(a)所示.3.3系统主要功能设计与实现3.3.1停车场可视化信息管理功能的设计与实现(1)停车场信息的定位添加.停车场信息的定位添加是指针对新建停车场实地添加维护电子地图，包括停车场相关信息的录入、停车场地物符号的实地添加定位.设计及运行界面如图4(b)所示.(2)停车场信息的指定更新.停车场信息的指定更新是针对某一指定停车场可视化地修改、删除更新其信息的操作，设计及运行界面如图4(c)所示.(3)停车场信息的查询.停车场信息的查询包括属性查询定位和地图查询两种方式，即实现双向查询.属性查询定位是指通过精确查询和组合查询两种查询方式，查找满足条件的停车场记录，以及与之关联的停车场管理人员记录和年审记录.精确查询是指输入停车场的精确名称或关键字，通过模糊查询(Like关键字)，查询到与输入名相似的所有停车场名，再选择精确的停车场名精确查询;组合查询是指按停车场所属管区、泊位性质、收费方式和车库类型的任意组合，查询满足条件的停车场信息.将查询到的停车场在地图上高亮度闪烁式定位，直观地显示查询到停车场的地理位置信息，设计及运行界面如图4(d)所示;地图查询是指通过鼠标选择不同区域查询该区域设置的停车场信息.3.3.2停车需求预测功能的设计与实现(1)停车需求预测模型分析.一个城市区域的停车需求，与该区域的经济活动生产特征及交通特性有密切关系.经济活动生产特征，是指区域内的用地设施类型、建设规模、就业状况等;交通特性是指区域内的交通量、机动车保有量、交通设施容量及交通政策等.故此，本系统建立用地与交通影响预测模型来预测规划区的停车需求量.该模型的预测原理是，根据经济活动生产特征和交通特征调查，确定一天内现行交通特征下不同土地利用特征与其所产生的高峰停车需求间的影响因子，即停车动态发生率;然后根据预测的交通特征的增长，确定未来高峰停车需求的交通影响函数，再按照城市规划的用地特征，结合动态发生率推算出未来机指定停车场偯S电新实现界面，停车场厲性信息査询定位实现界面，图4青岛市停车场规划与信息管理系统总体运行界面；建立用地与交通影响模型.结合土地特征和交通影响因素，建立土地与交通影响模型.用地与交通影响预测模型程序算法设计.设计的用地与交通影响预测模型程序算法流程如图5所示.停车需求预测分析功能的实现.用VB.NET语言编程实现用地与交通影响预测模型算法，便捷、可靠地实现城市各行政区域及其功能小区的停车需求预测分析.预测分析功能设计实现界面如图6所示.地图管理模块.地图管理是指地图的常规性操作，包括地图浏览、放缩和地图对象的选择，以及电子地图图层控制等.(3)地图数据管理模块.地图数据管理是指地图对象的属性数据信息的管理.在此，是指行政区域及其功能小区对象的属性信息，主要包括区域内的不同类型的土地用地面积、主干道道路交通量和机动车保有量等数据.对地图数据的管理主要是为区域停车需求预测提供基础数据.其他地图数据则以Maplnfo标准文件格式存储在特定目录下统一管理.(4)停车场数据管理模块.停车场数据管理是指对停车场相关属性信息维护性管理，包括停车场信息、管理人员信息、停车场年审记录等属性信息录入、修改或删除等，信息录入完毕，即可对在电子地图上指定地理位置定位添加该停车场.也可对停车场信息双向查询:一是地图查询，通过鼠标选择不同区域，查询该区域设置的停车场信息，这种查询方式可直观方便地查得停车场相关资料;另一种是属性查询，通过输入查询条件，按精确查询和组合查询方式查得停车场相应资料，并可将其闪烁式定位显示.(5)指定停车场信息管理模块.指定停车场信息管理是指选择某停车场地图对象，获取、修改或删除其相关属性信息和其地图对象.(6)停车需求预测分析模块.停车需求预测是指对选择的行政区域或其功能小区的未来停车需求进行合理的预测及分析.通过鼠标点击预测区域和选择预测规划年限，调用预测模型算法对其预测，并按照用地类型进行需求分配分析.(7)行政事务管理模块.行政事务管理主要是指实现日常行政事务办公自动化和“无纸化”如停车场管理卡片的填写管理人员登记以及地图的打印输出等.