交通系统论文

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交通系统论文范文第1篇

1.1供电方式

东莞轨道交通2号线采用集中供电方式，即2号线全线设置2座主变电所，分别叫旗峰公园主变电所和厚街主变电所，由东莞供电局城市电网220kV立新变电站接入两回110kV电源至110kV旗峰公园主变电所，220kV景湖变电站和220kV双岗变电站各接入一回110kV电源至厚街主变电所，通过主变电所110/35kV两级电压降压后向城市轨道交通沿线的牵引变电所和降压变电所供电。厚街主变电所为2号线专用主变电所，旗峰公园主变电所同时向规划中的1号线供电，实现资源共享。

1.2主接线方式

城市轨道交通主变电所基本上都为终端变电所，110kV侧常用的接线方式有三种，即内桥接线、线路-变压器组接线、带跨条的线路变压器组接线方式。旗峰公园和厚街主变电所的接入系统方案均为两回专线，在供电系统设计中已经考虑一台主变压器或其对应110kV进线电源故障时，由另一台主变压器承担该所正常供电范围内的牵引负荷和动力照明一、二级负荷，其供电可靠性能够满足东莞轨道交通2号线供电的要求。从节省工程投资、集约用地和便于今后的运营、维修考虑，旗峰公园、厚街主变电所110kV侧采用线路-变压器组接线方式，35kV侧采用单母线分段接线方式，并设置母线分段断路器。

1.3运行方式

正常运行时，主变电所35kV母线分段断路器分闸，两回110kV进线电源、两台主变压器、两段35kV母线分列运行。旗峰公园主变电所承担东莞火车站～西平站段（含东城车辆段）的牵引负荷和动力照明一、二、三级负荷，厚街主变电所承担蛤地站～虎门火车站段的牵引负荷和动力照明一、二、三级负荷。非正常运行时，当主变电所的一回110kV进线电源（或一台主变压器）解列时，35kV母线分段断路器合闸，由另一台变压器承担该所正常供电范围内的牵引负荷和动力照明一、二及负荷；当旗峰公园（厚街）主变电所解列时，设置在西平站变电所的35kV供电环网联络开关合闸，由厚街（旗峰公园）主变电所承担该两所正常供电范围内的牵引负荷和动力照明一、二级负荷。

2牵引供电系统

2号线全线设置13座牵引降压混合变电所（含车辆段1座），6座独立降压变电所，7座跟随式降压变电所（控制中心跟随所1座）。

2.1牵引供电系统设备

包括：整流变压器、配电变压器、35kV开关柜、控制信号屏、交流屏、直流充电屏、直流馈线屏、蓄电池屏、整流柜、负极柜、直流开关柜、排流柜、上网隔离开关柜、钢轨电位限制装置。

2.2接线方式

牵引变电所35kV侧采用单母线分段接线方式，并设置母线分段断路器。每座牵引变电所均由两回独立可靠的35kV进线电源供电，两回35kV进线电源分别通过断路器与两段35kV母线连接。两套12脉波牵引整流机组一次侧分别通过断路器接于同一段35kV母线上，并联运行构成等效24脉波整流。两台配电变压器分别接于两段35kV母线，每段35kV母线设一组电压互感器，用于电压测量和保护。DC1500V侧采用单母线接线方式，牵引整流机组正极通过直流断路器、直流正母线、直流馈线快速断路器、电动隔离开关和接触网向牵引负荷供电，经走行轨、回流电缆至牵引变电所负极柜、牵引整流机组负极。正线牵引变电所均设置4回DC1500V馈线，分别向左右方向的上、下行接触网供电；车辆段牵引变电所设置6回（预留2回）DC1500V馈线，向车辆段接触网供电。每回直流馈线通过直流快速断路器和接触网电动隔离开关向接触网供电。

2.3运行方式

（1）正常运行方式牵引变电所的35kV和0.4kV母线分段断路器分闸，两回35kV进线电源、两段35kV母线、两台配电变压器和两段0.4kV母线分列运行，两套牵引整流机组并联运行，承担该所供电范围内的牵引负荷和动力照明一、二、三级负荷。（2）非正常运行方式当牵引变电所的一回35kV进线电源退出运行时，0.4kV母线分段断路器分闸，35kV母线分段断路器自动合闸，两套牵引整流机组和两台配电变压器并联运行，由另一回35kV进线电源承担该所供电范围内的牵引负荷和动力照明一、二、三级负荷。当牵引变电所的一台配电变压器解列时，切除该所供电范围内的三级负荷，0.4kV母线分段断路器自动合闸，由另一台配电变压器承担该所供电范围的动力照明一、二级负荷。当正线任意一座牵引变电所（端头牵引变电所除外）解列时，由正线相邻的牵引变电所越区大双边供电。当正线端头牵引变电所解列时，由正线相邻的牵引变电所越区单边供电。

3接触网

交通系统论文范文第2篇

关键词：智能交通系统城市交通信息系统结构方案

中文分类号：U491文献标识码：A

1.引言

随着汽车交通运输的发展，交通拥挤、道路阻塞和交通事故频繁发生正越来越严重地困扰着世界上的各大城市。汽车工业发展引发的道路交通不能满足需求的种种交通问题越来越突出。与此同时，除了修建必要的道路网以外，针对交通事故多发道路，需要紧急确保交通安全的道路，还建设了一系列的交通安全设施，如建设信号机、道路标识、交通指挥中心等有助于交通安全的设施，以期改善道路的交通环境，提高交通的顺畅性，这在一定程度上缓解了交通拥挤状况。但是，交通需求不断增长、交通系统日益复杂，单独从车辆方面或道路方面考虑，均很难有效地解决交通问题。于是，近年来把道路、车辆等，凡与交通有关的所有一切都归为一体，通过采用信息通信技术、电子技术以及其他的科学技术把它们联系起来，致力于使之智能化的智能交通系统（ITS）的研究开发应运而生。

先进的交通信息系统（ATIS）是ITS的重要组成部分，也是发展ITS的基础和关键技术，ATIS是建立在完善的信息网络基础上的，交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备，可以向交通信息中心提供各处的交通信息；中心得到这些信息并通过处理后，实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息；出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。概括地说，交通信息系统就是要收集相关交通信息，分析、传递、提供信息，为出行者在从起点到终点的出行过程中提供实时帮助，使整个出行过程舒适、方便、高效。

近年来，信息技术得到了较快发展，在中国的个别城市，实现了部分开发的城市地图网上地理信息系统，如成都市，但是，目前在国内的各大中城市，综合运用信息网络技术建设相对完善的城市交通信息系统还没有一例。近来，在部分城市的交通管理规划中对交通信息系统有所涉及。如果把城市比作人体，那么，交通信息系统就象一双明亮的眼睛。在高度发达的信息社会，人类虽然有很多获取信息的途径，但是，若有一个完善的系统，能够让人们轻松地获取更多、更方便、更有价值的信息将是非常重要的。作为居民，不管在哪里，他都知道用最短的时间，走最近的路，办最快捷的事；作为一个交通管理者或物流业者，不管在何时，他都能耳聪目明，有的放矢，这一切都势必会对交通产生积极的影响，如缓解城市交通压力、减少环境污染、降低交通事故发生率、节约能源等。因此，研究与实施城市交通信息系统具有重要的理论价值和现实意义。

2.国外交通信息系统研究现状

许多发达国家近年来投入了大量的人力、物力和财力对先进的交通信息系统进行研究、试验和开发。下面就欧洲、美国及日本等一些国家有代表性的ATIS作一简要介绍。

2.1欧洲的代表性系统

欧洲的代表性系统有：SOCRATES、EUROSCOUT、Trafficmaster。

SOCRATES是一种有效发挥传统的蜂窝无线电话的基础设施（地面站）的作用，使交通指挥中心与行驶中车辆进行双向通信的系统，它的下行线路可通过“广播方式”向行驶在各种地面站的网络内的装有SOCRATES车载装置的车辆提供道路交通状况的详细数字信息。上行线路利用多频存取协议经过基地台向交通指挥中心发送信息。

EUROSCOUT是以红外线信标为媒体的动态路线引导系统。车辆和信标间的红外线通信是双向进行的，汽车就变为一个探头，将旅行时间、排队等候时间及OD信息等交通信息数据传输给中央引导计算机。

Trafficmaster是以伦敦为中心的广范围高速公路使用的系统，采用传呼机网络提供交通信息。收集高速公路交通状况数据的传感器向前后方向发出2条红外线光束，并根据各光速在车上的反射波时间差检测车辆的速度。

2.2美国的代表性系统

美国的代表性系统有：TRAVTEK、ADVANCE、FASTTRAC。

TRAVTEK以实时路线引导和服务信息系统实用化为目的，由交通管理中心、信息与服务中心、装有导航装置的车辆组成。交通管理中心进行道路交通信息的收集、管理及提供，同时还进行系统运行所必需的信息管理和提供；信息服务中心收集观光设施、旅馆、饭店等为对象的各种服务信息；车载导航装置由车辆位置测定、路线选择及接口3种功能构成，可显示交通堵塞地段、事故及施工等信息的奥兰多地区的地图、按驾驶员需要进行的路线引导及提供服务的文字信息等。

ADVANCE通过电波的双向通信直接将车载导航装置和交通管制中心连通，导航装置由接触式屏幕、显示器及导航计算机构成。一输入最终目的地便可利用最新交通信息计算最佳路线。路线引导是采用声音合成及用显示器上的符号指示的形式。

FASTTRAC是把先进交通管理系统（ATMS）和先进交通信息系统（ATIS）技术组合在一起的ITS项目，它计划进行使实验车辆与信息控制方式统一的试验，亦即根据车辆测量的等候时间等使信号控制和绿色信号实现最佳化。

2.3日本的代表性系统

日本的代表性系统有VICS和ATIS。

VICS中心通过日本道路交通通信中心汇总交通管理者和道路管理者双方的交通信息。由VICS提供的信息有：交通堵塞信息、所需时间信息、交通障碍信息、交通管制信息和停车场信息5种。

ATIS是先进的交通信息服务系统，它的通信媒体是电话线路（无线、有线）。交通信息利用者通过车上装载的导航装置或自己家及办公室的微机，可按需要接收多媒体的地图信息和文字信息。

3.交通信息系统结构方案

信息系统的本质是通过高新技术的有效应用，使得对各种决策（包括交通战略决策、交通管理决策、交通方式及交通路线选择决策等）起到支持作用的信息和知识在系统中有效流通，提高决策的科学性，引导合理的交通行为，达到最大限度地发挥已有交通设施潜力的目的。

为了实现智能化控制交通的要求，收集相关的实时可靠的交通信息是交通信息系统的前提和基础，然后根据不同交通管理与控制的目的和要求，进一步分析、传递、提供信息。信息流程见图1。

图1信息流程图

出行者所关注的信息大致包括3个方面：对“出发前”移动计划有效的信息、对“驾驶中”在道路上移动过程中有益的信息以及对“换乘”火车、客车、民航或轮船等提供乘车方便的信息。

依据出行者的信息需求以及交通管理者和物流业者在经营管理方面的需求，结合中国在行政管理方面的实际情况，确定了交通信息系统结构见图2。

城市交通信息系统包括一个中心即交通信息中心，交通管理、电子收费、交通诱导、交通信息服务、地理信息、紧急救援、营运车辆管理、车辆安全辅助驾驶八个子系统以及道路交通管理和车辆管理两个数据库。交通信息系统各子系统功能结构见图3。

图2交通信息系统结构

图3交通信息系统各子系统功能结构

交通管理子系统主要由交通指挥中心提供通过采集的路段、交叉口、高架交通以及城市出入口的基础数据组织而成的信息。营运车辆管理子系统包括公交和物流管理，公交管理涵盖出租车和公交车辆的管理，物流管理包含货运和租赁车管理。紧急救援子系统包括一般性的事故报警以及特殊情况的灾害救助。诱导系统含有路径诱导和停车诱导。部分子系统采集的信息将提供给整个系统共享，通过提供历史数据和实时可供预测的信息，用以支持出行决策的制定，系统实时地通过网络查询对公众交通信息，向各种媒体诱导信息。

系统的结构为分布与集中相结合，各子系统分布相对平等，交通信息中心拥有信息整合的共用信息平台。各子系统完成数据采集、局部运行管理、共享信息整合等项任务。

城市交通信息系统的建设可分阶段进行，条件相对成熟的部门可优先发展，建成示范工程，推动其它部门发展。同时，交通信息系统的实用化进程需要各子系统所涉及的各个部门之间通力合作，实现系统的优化建设与运行。系统设计不但要重视系统核心的研究开发，而且要重视与各子系统之间的相互衔接关系，资源共享是交通信息系统的命脉。人类的生活离不开交通，在以人为本的交通规划、管理与设计中，综合运用现代信息与通讯技术等手段提高交通运输的效率是必由之路。交通信息系统在确定了基本结构之后，需要通过进一步的系统设计后，加以实施。

4.交通信息系统的主要媒体和特点

城市交通信息系统中可传递信息的媒体主要特点见表1。

表1交通信息系统利用的主要媒体和特点

5.结论

城市交通信息系统必将在今后真正的高度信息通信社会中占有一席之地，交通信息系统也必将在实现高效舒适的交通社会中发挥重要作用。城市交通信息系统未来的实施，必将在居民出行、事故和灾害救援以及货物流通等方面带来更大的便利，同时，在交通管理方面更加有的放矢、标本兼治，在减少交通出行、降低交通量、减少阻塞、减轻污染、提高服务水平等增加社会和经济效益方面也将起到巨大的作用。

参考文献：

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UrbanTrafficInformationSystemArchitectureProjectResearch

YulongPEIYuZHANG

(CollegeofTransportationScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology，Harbin，150090)

交通系统论文范文第3篇

那么，什么样的老师才是好老师呢？我们认为：一流的老师教人，二流的老师教知识，三流的老师误人。

教师具有什么样的教育观念，教育思想和教学方法，就决定了他怎样教学。

教育的宗旨应放在培养有能力、有优良品质、有高素养的现代人——二十一世纪所需要的开拓型人才这个基点上。那么，如何在儿童美术教育中贯穿这一宗旨呢？我们应从以下方面作出努力。

一、培养儿童的创造性。

黑格尔说：“说到本领，我认为最重要的艺术本领就是想象。”美术课最重要的任务就是要激发引导孩子们的想象力，孩子们最大的乐趣也在于幻想，每一个孩子的心都是一个充满幻想和想象的神奇世界。教师的教学应着眼于童心的释放，鼓励儿童好奇心的张扬，如自由自在的野外写生，随心所欲的泼墨赋彩、绘声绘色的形象思维启动等，都能激发孩子们用自己的画将神奇的童心世界表现出来，使想象力得到发展。

二、培养儿童的开放意识。

孩子们生活在一个开放的、高科技的信息时代。教师在教学内容上，应丰富多采，让他们接触人物、动物、花鸟、山水、建筑、民风民俗、影视等大千世界所有的美好东西，扩展他们的视野；在风格技法上，应接受传统和现代的各种流派，可运用毛笔、水彩笔、油画笔、刻刀，甚至计算机等各种可接受手段；使之形成一种开放的意识，塑造开放的人格。

三、培养孩子的艺术感觉和艺术气质。

儿童美术教育把孩子们带到一个美的世界中去，教师在教学中要引导学生多鉴赏，如讲解大师的作品，带领他们参观好的画展，到郊外观察大自然，讲述优美的童话故事，听音乐等，提高他们的对美的感受能力，同时也能培养他们真挚美好的感情、陶冶他们的情操。

四、培养儿童自由、平等的民主意识。

好的教师应尊重孩子、平等地对待他们，给予他们积极的指导性的建议，尊重和倾听他们的见解和判断力，为他们创造一种自由、愉快和谐的民主气氛，在一种自由的游戏状态中学习和创作。让他们无拘无束地表现自己。

五、培养儿童的自信心。

兴趣是儿童学画画的基础。教师的职责就在于保护和激发他们潜在的兴趣，充分调动他们的积极性。教师还应多采用鼓励的方法，发现和充分肯定他们的优点，看到他们的进步，使他们对自己的才能产生自信心。绝不能轻易地伤害他们的自尊。

六、培养儿童的竞争意识。

竞赛状态最能调动孩子们的积极性，老师应创造一个平等和谐的竞争气氛，表扬、奖励成绩优秀的孩子，鼓励、帮助进步较慢的孩子，使他们努力赶上来。适当参加一些美术比赛、展览活动，培养孩子们的参与和竞争意识。

交通系统论文范文第4篇

关键词公路噪声防治措施分析

近年来，公路交通事业的发展，带动了所经地区的经济快速发展，交通运输与经济的发展起到了相互支持、相互推动的作用。随着公路的通车里程、车流量和行驶车速的与日俱增，公路交通噪声污染对沿线居民正常生活、工作、学习、休息环境的干扰程度和范围也随之加剧和扩大。公路交通噪声污染已经逐渐变成沿线居民最为关注的环境污染问题。

1噪声状况监测与分析

为了比较详细的了解公路沿线的交通噪声状况，我们于2000年10～11月，分别对205国道南京至新沂段和312国道南京至苏州段进行了交通噪声监测。

1.1监测情况说明

①测量时间段选在每天的三个交通高峰时间，即9:30～10:30；16:30～17:30；21:30～22:30，每个时段连续监测1小时；

②选取国道上路面约为15m宽的双车道。测点位置为距离路肩10m处，离路面高度为1.2m处；测点附近地势开阔平坦，无障碍物；

③测量仪器为国产HS6280D型噪声频谱分析仪，并配备HS4782A型打印机。

1.2监测指标说明

倍频带噪声频谱--可揭示公路噪声的频率成分。

SD--标准偏差。反映在测量时段内的噪声声级波动情况。

Leq--等效连续声级。表示在测量时段内用能量平均的方法体现的噪声大小。

Lmin--测量时段内的最小声级值。

Lmax--测量时段内的最大声级值。

L10、L50、L90--统计声级。表示测量时段内的百分之几所超过的噪声级。如L10＝60dB，就是表示测量时段内有10％的时间其噪声超过60dB。L10相当于交通噪声的峰值。L90相当于交通噪声的本底值。许多国家用L10作为交通噪声的评价量。

噪声分布--噪声布测量可体现产生总噪声值的能量在各声级段所占的百分比。

1.3监测结果统计

对205国道南京至新沂段和312国道南京至苏州段的交通噪声监测结果见表1、表2。

1.4监测结果分析

从表1和表2中可以看出，205国道和312国道在交通高峰时段内90％的时间噪声值分别达到了72.7dB和68.3dB，50％的时间噪声值分别达到了79.1dB和75.2dB，10％的时间噪声值分别达到了85.4dB和80.0dB，大大超过了国家环保总局环函（1999）46号《关于公路建设环境影响评价中环境噪声适用标准有关问题的复函》的规定，距路中心线100m范围内执行昼间70dB（A），夜间55dB（A）的要求。采取必要的降噪措施，降低交通噪声污染是一个不可忽视并须急待解决的问题。

2交通噪声的危害

交通噪声干扰人们的正常生活和休息，严重时甚至影响人们的身体健康。如引起心血管疾病、内分泌疾病等。噪声可使学习工作效率降低、产品质量下降，在特定条件下甚至成为社会不稳定的因素之一。另外，交通噪声还会影响到公路沿线的经济发展。例如，交通噪声影响严重的房地产、工厂、商厦等的经济效益和生产效益都有不同程度的下降，噪声还直接影响到公路周围的土地价值。有资料表明：交通噪声每升高1分贝，土地的价格就会下降0.08～1.26％，平均0.9％左右。反过来说，将交通噪声水平降低1分贝，则相当于沿线土地增值0.9％，对于土地批租来说，这是一个可观的数值。

3降噪措施分析

近年来，世界上众多国家为降低公路交通噪声采取了诸如应用降噪路面、种植降噪绿化林带、修筑声屏障等措施。

3.1降噪路面

对于中小型汽车，随着行驶速度的提高，轮胎噪声在汽车产生噪声中的比例越来越大，因此修筑降噪路面对于控制交通噪声具有重要的实际意义。所谓降噪路面，也称多空隙沥青路面，又称为透水（或排水）沥青路面。它是在普通的沥青路面或水泥混凝土路面结构层上铺筑一层具有很高空隙率的沥青混合料，其空隙率通常在15～25％之间，有的甚至高达30％。国外研究资料表明，根据表面层厚度、使用时间、使用条件及养护状况的不同，与普通的沥青混凝土路面相比，此种路面可降低交通噪声3～8dB。

该方法的优点是：由于混合料孔隙率高，不但能降低噪声，还能提高排水性能，在雨天能提高行驶的安全性。局限性是：耐久性差，集料、粘结料要求高，使用一段时间后，孔隙易被堵塞。

3.2种植降噪绿化林带

树木及绿化植物形成的绿带，能有效降低噪声。在公路两侧植树绿化，是防治交通噪声的有效措施之一。选择合适树种、植株的密度、植被的宽度，可以达到吸纳声波，降低噪声的作用。同时绿化林带还可以起到吸收二氧化碳及有害气体、吸附微尘的作用，能改善小气候，防止空气污染，截留公路排水、防眩和美化环境等作用。根据有关研究资料表明，当绿化林带宽度大于10m时，可降低交通噪声4～5dB。这是因为投射到植物叶片上的声能74％被反射到各个方向，26％被叶片的微震所消耗。噪声的降低与林带的宽度、高度、位置、配置方式以及植物种类都有密切关系。

该方法的优点是：生态效益明显。局限性是：占地较多，早期降噪效果不显著。

3.3声屏障技术

采用构筑声屏障的方式来降低公路交通噪声是目前应用比较广泛的降噪方式。声屏障降噪主要是通过声屏障材料对声波进行吸收、反射等一系列物理反应来降低噪音，据测试采用声屏障降噪效果可达10dB以上。声屏障按其结构外形可分为：直壁式、圆弧式；按降噪方式可分为：吸收型、反射型、吸收-反射复合型；按其材质可分为：轻质复合材料、圬工材料等等。由于声屏障的类型各异，所以在降噪效果、造价、景观方面各有特点。因此，在选用声屏障时，应根据受声点的敏感程度、当地的经济状况、自然环境来合理选择适用的声屏障类型。

该方法的优点是节约土地，降噪效果比较明显。局限性是：长距离的声屏障使行车有压抑及单调的感觉，造价较高，如使用透明材料，又易发生眩目和反光现象，同时还要经常清洗。

交通系统论文范文第5篇

1．1系统设计的目标和原则

基于WorldWind的交通气象信息共享系统开发目标：利用最新的技术研发手段，融合交通气象共享数据与地理信息数据，构建具有气象行业特色、适合交通气象服务应用的专业GIS系统，以满通气象服务对三维地理信息的业务需求，从而最终提高交通气象灾害预警的科学辅助决策能力。该系统的开发必须坚持先进性、通用性、可扩展性、模块化和节约化相结合的原则，WorldWind是一个可以修改源代码的开放平台，其开发的灵活性远远高于其它任何一款商业三维GIS平台。系统开发摆脱了商业GIS平台软件的束缚，这正是笔者选择此平台开发的一个重要原因，拥有完全的主动权，有利于开发者最大限度地满足自身行业服务的需求。

1．2系统体系架构

交通气象信息共享系统体系结构由数据层、服务层、应用层和客户层4个部分组成。基于WWJ的交通气象信息共享系统体系结构如图1所示。数据层是交通气象信息共享系统的数据基础，它为系统提供最基本的数据服务，系统数据包括基础地理信息数据、交通气象共享产品数据和WW数据。其中基础地理信息数据主要有基于WMS地图、Shape文件等数据，其存储方式与传统的二维GIS系统相似；交通气象共享产品数据有高速公路沿线气象站监测信息、雷达信息、气象卫星信息、台风信息、气象灾害预警预报信息等其它相关数据，它是最关键的核心数据；WW数据主要包括有Landsat7全球范围30～120m分辨率的卫星影像，SRTM的全球重点城市精细影像数据，BingImagey微软的高清晰影像地图，OpenStreetMap开源地图，全球的行政区界、地名及标注数据。WW的数据是按照金字塔模型来对高程数据和影像数据进行切片处理的，通过服务器访问接口建立了高分辨率的三维地形［11］，利用开源地图服务软件包GeoServer搭建了基于WMS的地图服务，综合运用Java技术实现了交通气象数据服务和WW数据的集成应用。服务层是建立在数据层之上，从数据层中获取需要的数据并提交给应用层进行处理，系统运用地图服务器和应用服务器，根据WWJ提供的组件开发接口以及对交通气象信息共享数据的规约，实现了交通气象信息共享数据与系统的无缝融合。应用层由地图服务、图层管理、数据展示、数据查询、气象要素道路反演分析和预报文档服务六大功能模块组成。客户层就是为用户提供了一个人机交互的功能，本文采用WW的客户浏览器作为三维GIS的客户层，实现了数据集成和三维展示等功能。

1．3系统数据库设计

数据库设计是系统设计的一个重要环节，数据库设计的好坏直接关系到整个系统的性能。GIS设计得再完美，如果数据响应表现乏力，也是一个不成功的应用。由于气象数据结构具有显著的时间特征，所以常用的空间数据模型难以胜任气象信息的处理应用。因此，在实际开发过程中，为了实现基础地理信息数据、交通气象共享数据和WW数据的无缝融合，我们研究了一种适用于建立气象信息数据库的时空数据模型。交通气象信息共享系统的数据访问机制如图2所示。交通气象信息共享产品数据种类繁多，实际应用的方式多样，为了能适应数据的变化，提高系统的可扩展性，在数据库设计上采用元数据驱动模式，产品数据均纳入元数据管理范畴，应用组件通过访问元数据来控制对具体数据库的访问，屏蔽应用组件对气象业务数据，尤其是文件型数据的直接访问。交通气象信息数据库总体设计如图3所示。

2系统实现的关键技术

2．1WorldWindJavaSDK组件开发

WorldWind是一款虚拟地球的开源三维地理信息系统，由NASA（美国）国家航空和宇宙航行局联合出品［12］。它是唯一真正开放资源的3D引擎，它的全部代码都是可获得的，允许无限制的用户化定制。海量的数据集成和超强的功能设计使得它成为一个十分理想的二次开发工具，用户可以充分、深入地使用这些数据和功能开发自己需要的功能。WorldWind有基于．NET语言和Java语言的2种开发包，基于Java语言的SDK（WWJSDK）既能支持本地运行也能支持网络运行，且具有强大的跨平台特性，目前是NASA官方仍在更新的重要版本，因此本文采用WWJSDK作为交通气象信息共享系统的二次开发组件。图4为基于WWJSDK的系统开发组件架构。WWJSDK主要由模型、视图、事件监听及数据等组成［13］，模型由球体、图层等组成，视图是在模型的基础上用来控制用户视角，系统是通过视图控制器来实现与应用程序的交互，事件监听是指对用户界面操作事件进行监听和处理。WWJ的GIS组件群是实现系统GIS功能的核心，交通气象服务系统需要的是在GIS组件之上的交通气象数据集成、封装与展示。本文利用WWJSDK以类文件形式构建了一系列交通气象系统服务组件，完成交通气象数据的存取和应用模型的展示等功能，同时还为系统扩展提供了接口。

2．2数据缓存机制

WorldWind使用多分辨率分层技术为用户提供了海量的影像和DEM数据服务，当用户缩放到不同区域时逐渐加载更多的细节。根据系统分层分块的结构，通过瓦片金字塔对海量数据进行划分，并以一定的形式缓存在本地目录。当用户浏览某一区域时，系统首先会从本地缓存中提取该区域的数据，如果文件存在就直接加载渲染；若本地缓存不存在，就从服务器下载需要此区域的数据再进行渲染。自构建的WMS服务器获取数据系统也是按此数据缓存机制处理。系统在访问交通气象服务数据时也建立了相应的缓存机制。交通气象服务数据的缓存有两级，一级在服务器端，一级在客户端。当用户访问某类服务数据时，系统首先会自动搜索客户端查看要查询的数据缓存是否存在，若存在就直接解析加载，不存在则通过网络访问远程应用服务器；如果服务器本地端存在此时次数据的缓存则由Http协议传输给客户端后加载，不存在就需要通过数据库访问得到要查询的数据后再返还给用户处理，同时将数据写入缓存区。该数据缓存机制具有以下几个优点：①大大提高了访问效率和服务性能；②减轻了应用服务器端的负担；③使在无网络环境下的脱机访问成为可能。虽然这种缓存机制在较短时间片下访问能发挥优势，但针对某些需要不断更新的交通气象服务数据来说可能会存在数据更新不及时的问题，因此系统也提供了直接从服务器数据库获取数据的机制，但访问效率受到一定的影响。至于采用哪种数据访问机制由用户根据实际情况去选择。

2．3气象要素道路反演算法

相对于空间分布而言，交通气象服务的用户更关注气象信息的沿线分布状况，这就要求气象观测与预报信息均需反演到道路干线上，反演的定义请参见文献［14］。本文算法最终目的是采用不同的颜色来反演交通道路沿线气象要素的等级划分，从而表明该段道路所受的天气现象影响。拼图是绝大部分交通气象产品需要涉及的内容，传统意义上的拼图是指图与图之间的拼接，本文制作的拼图是基于站点的数据与数据拼接后将其反演到道路上的产品。本文拼图所用的算法的基本原理如下：首先获取所有高速公路沿线交通气象站观测或预报信息，同时读取出高速公路地图上的每一个信息点并搜索到该点最近的2个沿线附近测点数据，利用反距离权重法计算出该点的插入值，然后根据计算出的数值按要素等级划分重新构建出一个新的地图数据，最终根据等级用相对应的颜色在系统中展示出来，图5为气象要素拼图反演算法的流程。算法实现的具体步骤如下：步骤1根据发送来的请求参数内容，取出相对应区域的高速公路矢量地图的所有线段组经纬度数据并分别存贮到各自的数组队列中，针对每组线段的点建立气象要素等级数组，数组初始值赋为缺省。步骤2取出区域内所有站点资料并初始化到数组队列。步骤3以高速公路上的点为中心、10km为搜索半径查找离圆心最近两站点的数据，利用反距离权重法计算出该点的数据根据等级划分赋值。步骤4根据线段点不同的等级值记录拼图的线段组。（1）如果当前点是高速公路一组线段的开始点则构建一个新的队列，并将此点的经纬度信息放进队列中去；（2）取下一个点的等级数据，如果和上一个点的等级值相同且不是线段最后一个点，则将此点插入到当前队列，如果不等就将此队列记录存贮下来，然后再重新构建一个队列把当前点放进队列中循环本操作，直到当前点是线段最后一个点结束；（3）重复（1）、（2）直至高速公路所有线段组遍历完；步骤5按一定格式要求输出所有构建的拼图线段组；步骤6根据输出等级用相对应的颜色在系统中绘出这些线段组；

2．4利用SketchUp建立三维模型

在传统二维中，地理对象一般由点、线、面三类要素组成。针对更为复杂的结构体，基本都是通过这三类要素组合表达出来。在交通气象业务系统中，为了实现三维效果的场景，需要建立相应的三维模型，选择适合系统要求的三维数据模型－KMZ格式。本文采用三维建模工具SketchUP创建系统中需要的三维模型，模型创建后使用图片处理技术作一些渲染修饰后存成WWJ能处理的KMZ格式。系统三维模型的构建为用户提供了更直观、更形象、更真实的环境场景。下面给出3种SketchUP建模方法：①几何建模法，就是利用SktechUP的扩展工具构建出实物的粗糙框架，最后使用纹理图片进行渲染实现真实模拟；②纹理映射法，纹理映射技术能增强模型的逼真度，简化模型的复杂度，对程序渲染的实时性起到关键作用；③坐标系法，选择正确坐标系，导入其它一些二维矢量数据进行直接建模，能提高建模速度。图6是高速公路桥梁模型和影像图的叠加效果，其中桥梁模型由SketchUP工具制作，高分辨的卫星影像来自微软的bing地图服务。

3应用实例

本文设计的基于WorldWind数字地球模型的系统在华东区域交通气象信息共享业务示范性项目中得到了具体应用。该业务平台实现了地球三维浏览、定位飞行、图层控制、气象信息实时预警及预报产品动画显示等功能。通过交通气象自定义地图服务，将道路反演生成的XML数据以GIS图层的方式组织，在此基础上集成交通气象站信息，完成了实时监测预警、数值预报以及卫星云图的三维模拟等气象应用。通过数字地球组件和交通气象服务中间件仿真建模，为交通、气象等相关部门提供高速公路实时监测、预警、预报、服务等形象化的气象信息，给用户提供了人机交互的便利和数据基础。系统主要功能模块如图7所示。图8是华东区域高速公路交通气象信息共享系统中的沿线气象监测站信息预警展示，图中的圆圈代表分布在华东区域高速沿线的交通气象监测站，圆圈颜色为绿色表示此站点的能见度观测数据大于1000m，浅蓝色表示500～1000m，蓝色为200～500m，黄色为50～200m，红色为小于50m，并且在站站之间的道路也用以上颜色进行反演绘制，用户移动鼠标至站点点击圆圈时系统会浏览到该站的所有监测信息。系统采用线程方式实现每分钟对不同气象要素的实时预警监测，当检测到监测要素低于设定阈值时，图8右下角会出现一个预警图标，图标右上方动态显示出小于阈值的站点个数。点击图标系统弹出小于阈值站点的详细信息的对话框，选择某个站后数字地球自动飞行到当前站点的位置，并以红色光圈进行闪烁预警。实践表明该系统具有较好的响应速度和三维表现能力，能够满足用户进行交通气象实时监测预警、营运决策和交通事故灾害评估的要求。

4结束语