國家自然科學基金項目申請復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究張志華2012年11月29日國家自然科學基金項目申請復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分題目復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究題目缺乏新意，欲改為三維交通網(wǎng)絡模型構建及其空間分析方法研究三維交通網(wǎng)絡模型構建及其路徑分析方法研究題目復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究一、項目概述摘要：

隨著城市化進程的加快，使得城市的道路交通網(wǎng)絡日益復雜化，給城市發(fā)展帶來窘困，為有效制定城市的發(fā)展規(guī)劃，有必要深入研究復雜道路交通網(wǎng)絡的空間形態(tài)與空間分布。在對國內外道路網(wǎng)絡建模分析與空間分析的基礎上，通過對城市道路交通網(wǎng)拓撲關系的分析，研究復雜道路交通網(wǎng)(含有立交橋、轉盤、隧道等)的三維建模數(shù)據(jù)模型及其數(shù)據(jù)結構、網(wǎng)絡分析數(shù)據(jù)模型及其數(shù)據(jù)結構、三維建模方法及其建模步驟；對復雜交通網(wǎng)絡進行路徑分析，重點研究最短路徑分析、最佳路徑分析以及含約束的路徑分析等；基于上述研究，設計并研發(fā)復雜交通網(wǎng)絡的三維模型可視化與路徑分析實驗系統(tǒng)。通過對實驗系統(tǒng)進行實地應用，完善所提出的數(shù)據(jù)模型、建模方法、路徑分析方法等。本項研究對促進“數(shù)字城市”理論和方法的發(fā)展具有重要意義。

一、項目概述摘要：一、項目概述研究意義：

隨著城市化進程的不斷推進，城市地上與地下的交通設施日益發(fā)達，高架路和地下通道與地面道路一起呈現(xiàn)出錯綜復雜的大立體特征，使得現(xiàn)有的二維電子地圖無法直觀地反映道路之間的交錯關系，同時，面向車道復雜而細致的交通規(guī)則應運而生，如單行道、公交專用線、限速車道、限高限重車道、禁止轉向車道、交通時段管制車道等。如何描述細致真實的道路特征、表達復雜的交通現(xiàn)象、提供快速準確的路徑規(guī)劃與導航等已成為智能交通和應急管理等領域迫切需要解決的關鍵科學問題[1-2]。……一、項目概述研究意義：一、項目概述國內外研究現(xiàn)狀及分析：1.道路交通三維數(shù)據(jù)模型與建模方法研究現(xiàn)狀及分析。第一類為點-弧段模型，包括傳統(tǒng)的點-弧段模型、靜態(tài)分段技術下的點-弧段模型、動態(tài)分段技術下的點-弧段模型；…第二類為基于車道的數(shù)據(jù)模型。…2.路徑分析研究現(xiàn)狀及分析。空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)分析技術，其目的在于提取和傳輸空間信息。空間分析是包括交通網(wǎng)絡信息系統(tǒng)在內的地理信息系統(tǒng)的主要特征。建立三維交通網(wǎng)絡模型后，還希望在此基礎上能夠進行空間分析，也只有當三維交通網(wǎng)絡信息系統(tǒng)具有了空間分析功能后，才能發(fā)揮更大的作用。…最短路徑分析網(wǎng)絡分析最佳路徑分析

算法：Dijkstra算法及其很多改進算法；Floyd算法；矩陣算法等一、項目概述國內外研究現(xiàn)狀及分析：一、項目概述參考文獻肖樂斌,鐘耳順,劉紀遠,等.GIS概念數(shù)據(jù)模型的研究.武漢大學學報-信息科學版,2011,26(5):387-392.LiXiang,LinHui.ATrajectory-OrientedCarriageway-BasedRoadNetworkDataModel,Part1:Background[J].Geo-spatialInformationScience,2006,9(1):65-70.期刊一定好一些的，最好是SCI或EI刊源的。期刊出版的時間最好是近5年的多一些。最好還能有當年出版的刊物。外文期刊也應多些。要盡量全面考慮本專業(yè)研究方向的學者文獻的引用。一、項目概述參考文獻期刊一定好一些的，最好是SCI或EI刊源6二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究內容（1）三維道路交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構研究

包括構成道路、橋梁、隧道等三維模型的基本元素、基本對象，以及這些基本元素、基本對象之間的空間邏輯關系，給出具體的三維數(shù)據(jù)結構。（2）三維道路交通網(wǎng)絡模型的實現(xiàn)方法研究

基于上述三維道路交通網(wǎng)絡模型的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構，研究其具體的實現(xiàn)方法。重點研究模型的剖分和集成方法，從而達到模型的無縫集成，為模型的路徑分析和空間查詢奠定基礎。（3）三維道路交通網(wǎng)絡空間分析方法研究

研究城市道路網(wǎng)信息的抽象表達形式；系統(tǒng)分析復雜道路交通網(wǎng)絡的本質特征，構建交通地理網(wǎng)絡概念模型；研究符合交通地理網(wǎng)絡空間特點的數(shù)據(jù)結構形式和網(wǎng)絡連通性表達模型；在統(tǒng)一的三維坐標體系下構建城市道路交通三維網(wǎng)絡的空間數(shù)據(jù)模型，包括三維地理網(wǎng)絡結構模型、網(wǎng)絡空間關系模型、網(wǎng)絡元素空間屬性數(shù)據(jù)管理模型等。與模型研究相對應的是數(shù)據(jù)結構和算法的研究，而且數(shù)據(jù)結構和算法是研究的核心和難點所在。根據(jù)道路交通網(wǎng)絡模型的特點，研究約束路徑分析、最短路徑分析、最佳路徑分析等。重點將最短路徑分析、最佳路徑分析應用在城市應急指揮（110匪警、119火警、120急救）等方面。（4）實驗與應用研究

針對所提出的三維交通網(wǎng)絡模型構建和空間分析的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結構、模型生成方法和空間分析方法，設計、開發(fā)出實驗系統(tǒng)，并以具體的城市道路網(wǎng)為例進行實際應用，驗證研究成果的實用性和有效性，并對研究成果中的不足進行修改和完善。

二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究內二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究目標：（1）提出一種新的三維道路交通網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構，可以實現(xiàn)道路交通網(wǎng)模型的構建，為研究可視化三維道路交通網(wǎng)絡建模和空間分析及空間查詢提供理論基礎。（2）提出一套基于上述數(shù)據(jù)模型的三維道路交通網(wǎng)絡建模和路徑分析方法，該方法重點為城市規(guī)劃、交通運輸、旅游出行等提供決策依據(jù)，為研究三維道路交通網(wǎng)絡建模和路徑分析及空間查詢提供方法基礎。二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究目二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題擬解決的關鍵問題（1）能夠表達復雜道路交通網(wǎng)絡對象幾何特征、屬性特征和拓撲關系特征的三維拓撲數(shù)據(jù)模型是本項研究擬解決的一個關鍵問題。（2）復雜三維道路交通網(wǎng)絡模型構建時，模型的剖分與集成方法是本項研究要解決的另一個關鍵問題。（3）含有約束條件的路徑分析仍然是本項研究的難點所在。二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題擬解決三、擬采取的研究方案及可行性分析

研究方法對城市道路網(wǎng)三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構的研究是本項研究的重點和關鍵。擬采用面向對象方法、地理信息系統(tǒng)中空間實體拓撲關系分析方法、點集拓撲學方法和數(shù)據(jù)庫技術分析方法研究實用的三維道路建模的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構。綜合運用計算幾何方法、地理信息系統(tǒng)、計算機圖形學與圖像處理方法進行三維道路網(wǎng)模型的生成、道路網(wǎng)內相關實體的空間查詢和路徑分析方法研究，尤其是約束路徑分析、最佳路徑分析等。三、擬采取的研究方案及可行性分析研究方法三、擬采取的研究方案及可行性分析

技術路線

（1）復雜三維道路交通網(wǎng)絡模型構建的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構研究技術路線；（2）復雜三維道路交通網(wǎng)絡模型的生成方法研究技術路線；（3）路徑分析技術路線；（4）模型的三維可視化技術路線；（5）實驗與應用研究；三、擬采取的研究方案及可行性分析技術路線三、擬采取的研究方案及可行性分析實驗手段與可行性分析

（1）擬在微機WindowXP環(huán)境下，利用空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer、面向對象的可視化程序設計語言VC++和三維圖形庫OpenGL進行實驗系統(tǒng)的研發(fā)。（2）擬以蘭州市城關區(qū)、安寧區(qū)和七里河區(qū)的數(shù)據(jù)資料為例，對所研發(fā)的實驗系統(tǒng)進行驗證和完善。課題組有微機10臺，課題申請者和幾名在職人員近年來在三維建模、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)、圖形圖像處理與可視化方面做了大量研究工作，完成了“蘭州石化公司三維仿真可視化信息管理系統(tǒng)”，在三維建模與空間分析方面積累了豐富的經(jīng)驗。因此，課題組具有完成本項目的基本條件和實力。三、擬采取的研究方案及可行性分析實驗手段與可行性分析三、擬采取的研究方案及可行性分析關鍵技術（1）對城市道路交通網(wǎng)絡進行抽象和分類，并對各類對象及其拓撲關系進行定義。（2）在三維情況下，各種路口的相交情況、立交橋、高架橋、轉盤、橋梁以及隧道等的建模方法。（3）復雜三維道路交通網(wǎng)絡的約束路徑分析、最短路徑分析、最佳路徑分析等算法。三、擬采取的研究方案及可行性分析關鍵技術三、擬采取的研究方案及可行性分析本項目的特色與創(chuàng)新之處：采用面向對象的方法，提出一種新的適合城市道路網(wǎng)絡建模和路徑分析的三維數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構。該數(shù)據(jù)模型對城市交通網(wǎng)絡及其構模元素進行合理的抽象分類，為城市三維交通網(wǎng)絡模型構建與路徑分析方法研究奠定基礎。在具體的建模過程中，提出一種模型的剖分方法，既考慮了各構模元素之間的拓撲關系，又能兼顧剖分后模型的構建難易；針對前述的模型剖分方法，研究剖分后模型的集成方法，達到模型整體的無縫集成。提出基于城市道路交通網(wǎng)絡模型的最短路徑分析、最佳路徑分析以及含有約束條件的路徑分析等空間分析方法。本項研究中，根據(jù)城市交通網(wǎng)絡模型的特點，考慮同時存在多種條件下的路徑分析（例如，上下班時間段、道路維修、交通事故等），結合復雜三維交通網(wǎng)絡（例如，道路網(wǎng)含有高架橋、立交橋、隧道等復雜情況），確定各種路徑分析的數(shù)據(jù)模型。三、擬采取的研究方案及可行性分析本項目的特色與創(chuàng)新之處：2011年青年基金評審意見<1>申請書瞄準現(xiàn)有研究與應用普遍缺乏三維交通拓撲關系表達與分析的缺陷，研究三維道路交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型及其路徑分析方法，立題新穎，對于豐富三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS）、交通地理信息系統(tǒng)（GIS-T）數(shù)據(jù)建模理論與方法，支持多維高精度交通管理與應用，促進數(shù)字城市發(fā)展，具有較重要的意義。項目的特色與創(chuàng)新點在于：1）提出了一種基于對象的城市道路網(wǎng)絡三維數(shù)據(jù)模型；2）提出了基于三維路網(wǎng)拓撲的含約束條件的路徑分析方法。項目申請研究內容和總體方案較好，前期研究工作能為項目的實施提供有效支撐，具備可行性。2011年青年基金評審意見<1>2011年青年基金評審意見

<2>三維道路交通網(wǎng)絡建模及路徑分析相關研究具有重要的理論與應用價值，項目研究目標基本明確，但是創(chuàng)新點不足，具體表現(xiàn)在：（1）道路路網(wǎng)三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構的研究方法、技術路線闡述過于簡單，不夠深入和明確，未體現(xiàn)出申請人自己的研究思路，以及與前人研究成果的不同之處。（2）對三維交通路網(wǎng)中路徑分析方法、算法研究現(xiàn)狀的文獻綜述欠缺，申請人此部分從抽象、構建網(wǎng)絡數(shù)學模型和對傳統(tǒng)平面路徑算法的改進展開研究，然而在技術路線中并未看出具體的三維網(wǎng)絡模型構建思路和傳統(tǒng)路徑算法用于三維分析的改進思路。 總體而言，項目研究的創(chuàng)新性不夠。因此，不建議對該項目予以資助。

2011年青年基金評審意見<2>2011年青年基金評審意見

<3>

三維GIS數(shù)據(jù)模型、相關算法以及可視化的發(fā)展一直是近幾年的研究前沿，而面向復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模型和路徑分析方法是其中一個重要研究內容，選題具有前沿性和重要應用價值。 該申請書對研究進展闡述的較為全面和深刻；研究內容設計合理，提出將復雜道路剖分若干特征分別研究，較以往相關課題具有新意；技術路線和實驗手段可行；研究基礎良好；預算經(jīng)費略偏高。 綜合考慮申請書在前期文獻分析的系統(tǒng)性，以及提出的研究內容具有一定創(chuàng)新性，且研究基礎較為合適，可資助。2011年青年基金評審意見<3>2012年地區(qū)基金評審意見<1>

該申請選題為復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究，雖然此類問題不是一個新的研究問題，長期以來一直存在，但至今沒有非常好的解決方案，因此該課題仍具有一定的研究價值。研究內容中提出一種新的三維道路交通網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構，這里的“新”主要強調增加拓撲關系等特征，這與現(xiàn)有三維道路交通網(wǎng)絡模型相比有何優(yōu)勢還有待進一步深入分析。拓撲關系的記錄會增加存儲量，同時當?shù)缆肪W(wǎng)發(fā)生更新維護時，相應的拓撲關系也需要隨之同步更新，這些額外的開銷與其優(yōu)勢相比是否值得還需詳細探討。含有約束條件的路徑分析作為該課題的研究難點之一，具體的研究思路及其創(chuàng)新之處在研究方案中還需進一步討論，以突出其特色。研究方案總體而言層次清晰，結構較完整。申請人及研究團隊在此研究領域具有一定的研究基礎，為項目的順利完成提供了保障。雖然該課題在創(chuàng)新性方面還有待進一步突出，但鑒于作為地區(qū)基金申請項目，在地區(qū)發(fā)展中具有一定的實際研究意義，因此建議對該項目予以資助。

2012年地區(qū)基金評審意見<1>2012年地區(qū)基金評審意見<2>1）交通網(wǎng)三維建模研究在國內外已有很多文獻和成果。基于三維交通模型的路徑查找也有新的進展。課題擬在現(xiàn)有研究的基礎上深化，試圖突破基于交通規(guī)則變化的拓撲表達和三維路徑尋優(yōu)瓶頸，具有一定的意義。但缺乏對三維尋優(yōu)文獻回顧。

2）在研究目標和內容上未見提出針對已有研究缺陷的改進，僅僅陳述了一般的數(shù)據(jù)模型結構和網(wǎng)絡分析方法研究。關鍵問題反映的也是一般交通建模和路徑優(yōu)化面對實用化必須解決的問題，新意不足。3）研究采用地理數(shù)據(jù)建庫常用的拓撲學和數(shù)據(jù)庫技術，3D可視化常用的幾何學和計算機圖形學等，利用一般編程語言和開發(fā)平臺實現(xiàn)系統(tǒng)開放。技術路線尚可，但缺乏對一些關鍵方法在技術層面的表述，未能表明申請人有清晰的研究思路。關鍵技術也流于一般。4）申請人做過數(shù)字礦山和三維地質建模的工作，然而似乎對地面交通和導航并不熟悉。所承擔過的科研項目多在于地理地質數(shù)據(jù)建模和可視化方面，其三維巷道空間分析可以提供一些基礎。由于申請課題的前期工作基礎較差，研究思路不夠清晰，大量時間和資源將會花費在數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)建模上；面對已存在的許多類似課題研究，這一團隊的研究難有創(chuàng)新突破。

2012年地區(qū)基金評審意見<2>2012年地區(qū)基金評審意見<3>復雜道路交通網(wǎng)絡三維模擬及其信息處理分析是地理信息技術的重要應用領域，也是數(shù)字城市建設的重要內容之一，本項目在選題方面具有較好的應用前景。但本項目申請書在一些關鍵方面存在較為明顯的不足，故不建議給予資助，具體體現(xiàn)如下：1，主要研究內容闡述較簡單，未能闡述其具體含義，其相應研究路線亦比較空泛；2，本項目其核心問題為三維道路交通網(wǎng)絡建模及路徑分析處理，此技術已有很多應用，創(chuàng)新不明顯，而路徑分析算法在道路交通及導航領域也多有成果；3，從申請人科研經(jīng)歷來看，主要集中礦山三維系統(tǒng)應用開發(fā)，發(fā)表的學術論文較少，故難以判斷申請人是否具備本項目所需的工作基礎。希望申請人能夠豐富研究內容，細化研究方案，并繼續(xù)積累相關研究基礎。

2012年地區(qū)基金評審意見<3>感謝各位老師提出寶貴意見！感謝各位老師提出寶貴意見！國家自然科學基金項目申請復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究張志華2012年11月29日國家自然科學基金項目申請復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分題目復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究題目缺乏新意，欲改為三維交通網(wǎng)絡模型構建及其空間分析方法研究三維交通網(wǎng)絡模型構建及其路徑分析方法研究題目復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究一、項目概述摘要：

隨著城市化進程的加快，使得城市的道路交通網(wǎng)絡日益復雜化，給城市發(fā)展帶來窘困，為有效制定城市的發(fā)展規(guī)劃，有必要深入研究復雜道路交通網(wǎng)絡的空間形態(tài)與空間分布。在對國內外道路網(wǎng)絡建模分析與空間分析的基礎上，通過對城市道路交通網(wǎng)拓撲關系的分析，研究復雜道路交通網(wǎng)(含有立交橋、轉盤、隧道等)的三維建模數(shù)據(jù)模型及其數(shù)據(jù)結構、網(wǎng)絡分析數(shù)據(jù)模型及其數(shù)據(jù)結構、三維建模方法及其建模步驟；對復雜交通網(wǎng)絡進行路徑分析，重點研究最短路徑分析、最佳路徑分析以及含約束的路徑分析等；基于上述研究，設計并研發(fā)復雜交通網(wǎng)絡的三維模型可視化與路徑分析實驗系統(tǒng)。通過對實驗系統(tǒng)進行實地應用，完善所提出的數(shù)據(jù)模型、建模方法、路徑分析方法等。本項研究對促進“數(shù)字城市”理論和方法的發(fā)展具有重要意義。

一、項目概述摘要：一、項目概述研究意義：

隨著城市化進程的不斷推進，城市地上與地下的交通設施日益發(fā)達，高架路和地下通道與地面道路一起呈現(xiàn)出錯綜復雜的大立體特征，使得現(xiàn)有的二維電子地圖無法直觀地反映道路之間的交錯關系，同時，面向車道復雜而細致的交通規(guī)則應運而生，如單行道、公交專用線、限速車道、限高限重車道、禁止轉向車道、交通時段管制車道等。如何描述細致真實的道路特征、表達復雜的交通現(xiàn)象、提供快速準確的路徑規(guī)劃與導航等已成為智能交通和應急管理等領域迫切需要解決的關鍵科學問題[1-2]。……一、項目概述研究意義：一、項目概述國內外研究現(xiàn)狀及分析：1.道路交通三維數(shù)據(jù)模型與建模方法研究現(xiàn)狀及分析。第一類為點-弧段模型，包括傳統(tǒng)的點-弧段模型、靜態(tài)分段技術下的點-弧段模型、動態(tài)分段技術下的點-弧段模型；…第二類為基于車道的數(shù)據(jù)模型。…2.路徑分析研究現(xiàn)狀及分析。空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)分析技術，其目的在于提取和傳輸空間信息。空間分析是包括交通網(wǎng)絡信息系統(tǒng)在內的地理信息系統(tǒng)的主要特征。建立三維交通網(wǎng)絡模型后，還希望在此基礎上能夠進行空間分析，也只有當三維交通網(wǎng)絡信息系統(tǒng)具有了空間分析功能后，才能發(fā)揮更大的作用。…最短路徑分析網(wǎng)絡分析最佳路徑分析

算法：Dijkstra算法及其很多改進算法；Floyd算法；矩陣算法等一、項目概述國內外研究現(xiàn)狀及分析：一、項目概述參考文獻肖樂斌,鐘耳順,劉紀遠,等.GIS概念數(shù)據(jù)模型的研究.武漢大學學報-信息科學版,2011,26(5):387-392.LiXiang,LinHui.ATrajectory-OrientedCarriageway-BasedRoadNetworkDataModel,Part1:Background[J].Geo-spatialInformationScience,2006,9(1):65-70.期刊一定好一些的，最好是SCI或EI刊源的。期刊出版的時間最好是近5年的多一些。最好還能有當年出版的刊物。外文期刊也應多些。要盡量全面考慮本專業(yè)研究方向的學者文獻的引用。一、項目概述參考文獻期刊一定好一些的，最好是SCI或EI刊源27二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究內容（1）三維道路交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構研究

包括構成道路、橋梁、隧道等三維模型的基本元素、基本對象，以及這些基本元素、基本對象之間的空間邏輯關系，給出具體的三維數(shù)據(jù)結構。（2）三維道路交通網(wǎng)絡模型的實現(xiàn)方法研究

基于上述三維道路交通網(wǎng)絡模型的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構，研究其具體的實現(xiàn)方法。重點研究模型的剖分和集成方法，從而達到模型的無縫集成，為模型的路徑分析和空間查詢奠定基礎。（3）三維道路交通網(wǎng)絡空間分析方法研究

研究城市道路網(wǎng)信息的抽象表達形式；系統(tǒng)分析復雜道路交通網(wǎng)絡的本質特征，構建交通地理網(wǎng)絡概念模型；研究符合交通地理網(wǎng)絡空間特點的數(shù)據(jù)結構形式和網(wǎng)絡連通性表達模型；在統(tǒng)一的三維坐標體系下構建城市道路交通三維網(wǎng)絡的空間數(shù)據(jù)模型，包括三維地理網(wǎng)絡結構模型、網(wǎng)絡空間關系模型、網(wǎng)絡元素空間屬性數(shù)據(jù)管理模型等。與模型研究相對應的是數(shù)據(jù)結構和算法的研究，而且數(shù)據(jù)結構和算法是研究的核心和難點所在。根據(jù)道路交通網(wǎng)絡模型的特點，研究約束路徑分析、最短路徑分析、最佳路徑分析等。重點將最短路徑分析、最佳路徑分析應用在城市應急指揮（110匪警、119火警、120急救）等方面。（4）實驗與應用研究

針對所提出的三維交通網(wǎng)絡模型構建和空間分析的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結構、模型生成方法和空間分析方法，設計、開發(fā)出實驗系統(tǒng)，并以具體的城市道路網(wǎng)為例進行實際應用，驗證研究成果的實用性和有效性，并對研究成果中的不足進行修改和完善。

二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究內二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究目標：（1）提出一種新的三維道路交通網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構，可以實現(xiàn)道路交通網(wǎng)模型的構建，為研究可視化三維道路交通網(wǎng)絡建模和空間分析及空間查詢提供理論基礎。（2）提出一套基于上述數(shù)據(jù)模型的三維道路交通網(wǎng)絡建模和路徑分析方法，該方法重點為城市規(guī)劃、交通運輸、旅游出行等提供決策依據(jù)，為研究三維道路交通網(wǎng)絡建模和路徑分析及空間查詢提供方法基礎。二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題研究目二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題擬解決的關鍵問題（1）能夠表達復雜道路交通網(wǎng)絡對象幾何特征、屬性特征和拓撲關系特征的三維拓撲數(shù)據(jù)模型是本項研究擬解決的一個關鍵問題。（2）復雜三維道路交通網(wǎng)絡模型構建時，模型的剖分與集成方法是本項研究要解決的另一個關鍵問題。（3）含有約束條件的路徑分析仍然是本項研究的難點所在。二、項目的研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵科學問題擬解決三、擬采取的研究方案及可行性分析

研究方法對城市道路網(wǎng)三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構的研究是本項研究的重點和關鍵。擬采用面向對象方法、地理信息系統(tǒng)中空間實體拓撲關系分析方法、點集拓撲學方法和數(shù)據(jù)庫技術分析方法研究實用的三維道路建模的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構。綜合運用計算幾何方法、地理信息系統(tǒng)、計算機圖形學與圖像處理方法進行三維道路網(wǎng)模型的生成、道路網(wǎng)內相關實體的空間查詢和路徑分析方法研究，尤其是約束路徑分析、最佳路徑分析等。三、擬采取的研究方案及可行性分析研究方法三、擬采取的研究方案及可行性分析

技術路線

（1）復雜三維道路交通網(wǎng)絡模型構建的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構研究技術路線；（2）復雜三維道路交通網(wǎng)絡模型的生成方法研究技術路線；（3）路徑分析技術路線；（4）模型的三維可視化技術路線；（5）實驗與應用研究；三、擬采取的研究方案及可行性分析技術路線三、擬采取的研究方案及可行性分析實驗手段與可行性分析

（1）擬在微機WindowXP環(huán)境下，利用空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer、面向對象的可視化程序設計語言VC++和三維圖形庫OpenGL進行實驗系統(tǒng)的研發(fā)。（2）擬以蘭州市城關區(qū)、安寧區(qū)和七里河區(qū)的數(shù)據(jù)資料為例，對所研發(fā)的實驗系統(tǒng)進行驗證和完善。課題組有微機10臺，課題申請者和幾名在職人員近年來在三維建模、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)、圖形圖像處理與可視化方面做了大量研究工作，完成了“蘭州石化公司三維仿真可視化信息管理系統(tǒng)”，在三維建模與空間分析方面積累了豐富的經(jīng)驗。因此，課題組具有完成本項目的基本條件和實力。三、擬采取的研究方案及可行性分析實驗手段與可行性分析三、擬采取的研究方案及可行性分析關鍵技術（1）對城市道路交通網(wǎng)絡進行抽象和分類，并對各類對象及其拓撲關系進行定義。（2）在三維情況下，各種路口的相交情況、立交橋、高架橋、轉盤、橋梁以及隧道等的建模方法。（3）復雜三維道路交通網(wǎng)絡的約束路徑分析、最短路徑分析、最佳路徑分析等算法。三、擬采取的研究方案及可行性分析關鍵技術三、擬采取的研究方案及可行性分析本項目的特色與創(chuàng)新之處：采用面向對象的方法，提出一種新的適合城市道路網(wǎng)絡建模和路徑分析的三維數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構。該數(shù)據(jù)模型對城市交通網(wǎng)絡及其構模元素進行合理的抽象分類，為城市三維交通網(wǎng)絡模型構建與路徑分析方法研究奠定基礎。在具體的建模過程中，提出一種模型的剖分方法，既考慮了各構模元素之間的拓撲關系，又能兼顧剖分后模型的構建難易；針對前述的模型剖分方法，研究剖分后模型的集成方法，達到模型整體的無縫集成。提出基于城市道路交通網(wǎng)絡模型的最短路徑分析、最佳路徑分析以及含有約束條件的路徑分析等空間分析方法。本項研究中，根據(jù)城市交通網(wǎng)絡模型的特點，考慮同時存在多種條件下的路徑分析（例如，上下班時間段、道路維修、交通事故等），結合復雜三維交通網(wǎng)絡（例如，道路網(wǎng)含有高架橋、立交橋、隧道等復雜情況），確定各種路徑分析的數(shù)據(jù)模型。三、擬采取的研究方案及可行性分析本項目的特色與創(chuàng)新之處：2011年青年基金評審意見<1>申請書瞄準現(xiàn)有研究與應用普遍缺乏三維交通拓撲關系表達與分析的缺陷，研究三維道路交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型及其路徑分析方法，立題新穎，對于豐富三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS）、交通地理信息系統(tǒng)（GIS-T）數(shù)據(jù)建模理論與方法，支持多維高精度交通管理與應用，促進數(shù)字城市發(fā)展，具有較重要的意義。項目的特色與創(chuàng)新點在于：1）提出了一種基于對象的城市道路網(wǎng)絡三維數(shù)據(jù)模型；2）提出了基于三維路網(wǎng)拓撲的含約束條件的路徑分析方法。項目申請研究內容和總體方案較好，前期研究工作能為項目的實施提供有效支撐，具備可行性。2011年青年基金評審意見<1>2011年青年基金評審意見

<2>三維道路交通網(wǎng)絡建模及路徑分析相關研究具有重要的理論與應用價值，項目研究目標基本明確，但是創(chuàng)新點不足，具體表現(xiàn)在：（1）道路路網(wǎng)三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構的研究方法、技術路線闡述過于簡單，不夠深入和明確，未體現(xiàn)出申請人自己的研究思路，以及與前人研究成果的不同之處。（2）對三維交通路網(wǎng)中路徑分析方法、算法研究現(xiàn)狀的文獻綜述欠缺，申請人此部分從抽象、構建網(wǎng)絡數(shù)學模型和對傳統(tǒng)平面路徑算法的改進展開研究，然而在技術路線中并未看出具體的三維網(wǎng)絡模型構建思路和傳統(tǒng)路徑算法用于三維分析的改進思路。 總體而言，項目研究的創(chuàng)新性不夠。因此，不建議對該項目予以資助。

2011年青年基金評審意見<2>2011年青年基金評審意見

<3>

三維GIS數(shù)據(jù)模型、相關算法以及可視化的發(fā)展一直是近幾年的研究前沿，而面向復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模型和路徑分析方法是其中一個重要研究內容，選題具有前沿性和重要應用價值。 該申請書對研究進展闡述的較為全面和深刻；研究內容設計合理，提出將復雜道路剖分若干特征分別研究，較以往相關課題具有新意；技術路線和實驗手段可行；研究基礎良好；預算經(jīng)費略偏高。 綜合考慮申請書在前期文獻分析的系統(tǒng)性，以及提出的研究內容具有一定創(chuàng)新性，且研究基礎較為合適，可資助。2011年青年基金評審意見<3>2012年地區(qū)基金評審意見<1>

該申請選題為復雜道路交通網(wǎng)絡的三維模擬及其路徑分析方法研究，雖然此類問題不是一個新的研究問題，長期以來一直存在，但至今沒有非常好的解決方案，因此該課題仍具有一定的