基于GIS技術(shù)的城市體育場館路徑信息系統(tǒng)分析

馬曉云

[摘 ? ?要] “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代已經(jīng)到來，空間信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)成為社會發(fā)展的領(lǐng)頭羊。智能交通系統(tǒng)（Intelligence Tranport System，ITS）思想的提出帶動(dòng)了GIS技術(shù)的發(fā)展。GIS在交通安全管理、城市規(guī)劃等方面的影響力逐漸擴(kuò)大，并成為世界學(xué)者們研究的熱門問題之一。以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)平臺，通過分析社會城市中體育場館的發(fā)展問題和未來發(fā)展過程中可能遇到的問題，對體育館進(jìn)行合理的路徑規(guī)劃。探究城市體育場館路徑規(guī)劃、布局、建造等問題。目的是為了加快西安體育事業(yè)的發(fā)展，與體育場館建造事業(yè)的科學(xué)化、規(guī)范化。

[關(guān)鍵詞] GIS技術(shù);西安市體育事業(yè);體育場館;規(guī)劃

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 065

[中圖分類號] TP311 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2019）19- 0152- 03

0 ? ? ?前 ? ?言

隨著社會的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，同時(shí)響應(yīng)國務(wù)院頒布的《全民健身計(jì)劃綱要》的號召，國人對體育事業(yè)的發(fā)展越來越重視，我國的體育事業(yè)也在這些因素的帶動(dòng)下發(fā)展迅速。全社會人民的身體素質(zhì)有了普遍的提高。此外，體育事業(yè)的發(fā)展必然會帶動(dòng)相關(guān)體育資源的發(fā)展。體育館時(shí)人們進(jìn)行體育活動(dòng)的主要場所，是一個(gè)國家體育事業(yè)發(fā)展的依托。因此，體育事業(yè)的發(fā)展直接帶動(dòng)了體育場館事業(yè)的發(fā)展。那么在城市體育場館事業(yè)發(fā)展時(shí)，所面臨的如何合理分配土地資源、如何合理建造規(guī)劃體育場館布局等是現(xiàn)在亟須解決的問題。

1 ? ? ?GIS技術(shù)

GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，誕生于20世紀(jì)60年代初。它是由多種學(xué)科相互交融、滲透的產(chǎn)物。其主要包含的學(xué)科有：地理地圖、管理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、遙感技術(shù)等。它是將地理空間知識作為基礎(chǔ)，同時(shí)使用模型分析法，最終達(dá)到可以即時(shí)提供給人們多種空間信息以及不同地方的動(dòng)態(tài)地理信息。在完成信息傳送及查找的過程中，還運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，將實(shí)際的圖片信息、表格信息轉(zhuǎn)化為地形圖給接收用戶。用戶除了可以正常瀏覽這些信息之外，還可以將這些信息進(jìn)行操作和分析[1]。利用GIS技術(shù)，可對某地區(qū)的地域特征進(jìn)行全面詳細(xì)的描述。電子圖中有主要建筑物、主干道、次要道路、河流以及建筑物分布特點(diǎn)等。從整體對此區(qū)域進(jìn)行一個(gè)描述，這種信息采集、分析辦法，可以使用戶對某區(qū)域的了解更加全面，從而進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及資源分配，這樣一來很多的資源分配問題、道路設(shè)計(jì)、建筑選址，都會更加的合理與科學(xué)。那么到底怎么使GIS技術(shù)呢，以下是對GIS的簡要概述。

GIS是一門技術(shù)的同時(shí)它又是一門學(xué)科，它由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支撐，有6個(gè)主要功能，分別是：數(shù)據(jù)的采集與數(shù)據(jù)的輸入、數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)的管理問題、對某一空間進(jìn)行信息的查詢和快速分析、空間決策支持、數(shù)據(jù)的顯示與數(shù)據(jù)的輸出[2]。此外，它主要應(yīng)用于12個(gè)社會領(lǐng)域，主要有：城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、自然災(zāi)害監(jiān)測、自然和其他資源清查、土地信息調(diào)查、城鄉(xiāng)環(huán)境管理問題、城市管理網(wǎng)絡(luò)、軍隊(duì)作戰(zhàn)指揮、某些問題的宏觀決策、城市公共服務(wù)、交通管理、電子導(dǎo)航和電子政務(wù)。

1990年以來，空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展加快，與此同時(shí)計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)也日漸普及，在這些大前提下，GIS空間數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)不斷完善發(fā)展，尤其是在城市管理方面，從一開始的由政府部門管理應(yīng)用逐漸向?qū)W術(shù)科研方面發(fā)展并正在向城市規(guī)劃和城市整體設(shè)計(jì)應(yīng)用的方向發(fā)展。其中空間規(guī)劃是此項(xiàng)技術(shù)的中心內(nèi)容。GIS技術(shù)的普及越來越多的應(yīng)用在建造工程中。體育場館路徑管理便可以使用此項(xiàng)技術(shù)，通過此項(xiàng)技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以更好的了解體育場館內(nèi)的地形特征和區(qū)域劃分，能夠更好地利用這些信息來設(shè)計(jì)體育場館的路徑。另外，還可以通過此項(xiàng)技術(shù)，得到場館內(nèi)部的電子路徑圖，從而制成電子地圖，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)，使人們更好地了解體育場館內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少尋找場館及道路的時(shí)間[3]。

但是此項(xiàng)技術(shù)也有許多局限性，比如說在城市規(guī)劃時(shí)GIS軟件和其他軟件配合使用時(shí)，通用性較弱，如果想要正常使用，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換格式后才可以。此外像是一些三維空間軟件，不可以與此軟件進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。因此，在使用過程中，往往會給用戶帶來一些不可避免地操作困擾。

2 ? ? ?路徑信息化的主要步驟

當(dāng)今社會人口眾多，道路眾多交通問題成為常見的城市現(xiàn)象。想要解決這種復(fù)雜情況所造成的交通系統(tǒng)問題，僅僅依靠普通的交通管理手段如：交警疏導(dǎo)、信號燈等是無法改善的。因此需要使用先進(jìn)的技術(shù)來改善這種現(xiàn)象。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”，的盛行，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到生活得方方面面。信息化辦公、電子檔案等等都極大地提高了人們的工作效率。因此，交通部門為了解決這一問題。建立了信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)的建立，使得人們對城市中的路徑可以有更好的了解通過對路徑信息的掌握，可以更好的做出決策，選擇最優(yōu)路徑。

首先，在城市體育場館的路徑信息化問題上，可以直接采用路徑GIS信息系統(tǒng)對體育場館進(jìn)行深入了解，獲取城市運(yùn)動(dòng)場館道路網(wǎng)信息，并制作出電子地圖，從而可以更加清晰的處理問題。以西安市為例。在了解西安市路網(wǎng)信息時(shí)，首先要得到其電子地圖。在電子地圖制作過程中，需要采集大量的數(shù)據(jù)并且建立拓?fù)潢P(guān)系。

在采集數(shù)據(jù)時(shí)要做到以下幾點(diǎn)。

（1）選取西安城市主干道：道路是路徑搜索問題中的主要分析對象。主干道往往與很多次要道路相連，按照實(shí)際道路連接情況進(jìn)行獲取。

（2）選取西安城市次要道路：選取時(shí)把握次要道路是和主要道路或者重要地物相連的以及能夠正確反映道路特征的幾個(gè)原則，這樣才能使道路網(wǎng)更加準(zhǔn)確合理。

（3）選取一般地物：判斷地物是否影響路徑搜索或者是不是特殊的建筑或標(biāo)志物來選取，保證重要的地物全部選取。

這樣一來，西安市城區(qū)的道路網(wǎng)信息就得到了。接下來進(jìn)行的是路網(wǎng)的建立，在制作之前，需要明白道路網(wǎng)的基本特點(diǎn)與要求：

（1）它的存儲容量較小;

（2）使用路徑優(yōu)化算法時(shí)，可以很簡便的操作;

（3）需要認(rèn)真仔細(xì)考慮路網(wǎng)是一個(gè)大型稀疏的網(wǎng)絡(luò);

（4）能夠表達(dá)路網(wǎng)要素和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);

（5）道路網(wǎng)能夠表達(dá)出路網(wǎng)的特殊結(jié)構(gòu);

（6）能夠表達(dá)單向交通、交叉路口轉(zhuǎn)向限制等交通管制措施;

（7）需要考慮如何儲存。

之后將這些信息進(jìn)行處理，把所有的標(biāo)志物、主干道、次要道路信息，全部定義各自的編號，然后將地圖按照一定的標(biāo)準(zhǔn)分塊、處理，就得到所需要的電子地圖了。

因此在城市體育場館路徑信息化系統(tǒng)建立的過程中，需要做的有以下兩點(diǎn)：

（1）通過GIS技術(shù)得到體育場館的道路網(wǎng)：選取主要干道、各場館名稱;

（2）利用數(shù)據(jù)化儀實(shí)現(xiàn)體育場館地圖數(shù)據(jù)化。據(jù)此得出電子路徑信息網(wǎng)。

3 ? ? ?GIS技術(shù)下 體育場館路徑信息化系統(tǒng)建設(shè)布局與場館整體規(guī)劃布局

城市體育場館道路建設(shè)是體育事業(yè)發(fā)展過程中的一個(gè)重要研究課題，同城市體育場館的總體規(guī)劃有著密切的聯(lián)系。只有城市體育場館的整體規(guī)劃布局規(guī)范合理，才有利于體育場館路徑信息化系統(tǒng)及其他區(qū)域規(guī)劃的形成與發(fā)展。而體育場館的整體布局同樣也是在區(qū)域布局的基礎(chǔ)上進(jìn)行宏觀調(diào)整、把控才形成的。總的來講，城市體育場館整體布局主要考慮以下幾個(gè)方面。

3.1 ? 選址是否合理

城市體育場館整體規(guī)劃布局中，選址問題是人們所關(guān)心的熱點(diǎn)之一。選址主要包括兩個(gè)大方面，一是選址的方向，二是基地的選擇。在實(shí)際問題中，人們常常將兩個(gè)問題和為一個(gè)來講，因?yàn)槎哂兄芮械穆?lián)系，很難將二者分開，然后單獨(dú)進(jìn)行闡述。但是值得大家注意的是，選址的方向往往決定著一個(gè)城市日后的發(fā)展方向，它是戰(zhàn)略層面上的問題，往往體育館的建設(shè)選在城市的重心，與政治、文化、經(jīng)濟(jì)、城市規(guī)劃、工程建設(shè)等各方面有著密切的聯(lián)系。它們的交融往往錯(cuò)綜復(fù)雜，難以下定準(zhǔn)確的方案。所以，選址應(yīng)該與城市整體規(guī)劃相呼應(yīng)，要符合體育場館的整體布局。保證使用效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益盡量最大化。

3.2 ? 路徑設(shè)計(jì)是否最優(yōu)

GIS系統(tǒng)，可以對任何的區(qū)域單元進(jìn)行空間分析，比如說坡度、坡向、公路長度、土地面積等地域特征。此系統(tǒng)可以將所有信息進(jìn)行匯總、計(jì)算，然后給出相應(yīng)的最優(yōu)決策。

以西安市體育館電子地圖為例，憑借GIS技術(shù)搜索一條以“田徑場”為起點(diǎn)，“籃球場”為終點(diǎn)的最優(yōu)路徑，為了效果更加明顯地向大家展示實(shí)驗(yàn)的成果，說明路徑信息管理系統(tǒng)的功能，實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分：第一部分，不考慮障礙物等因素的最短路徑，即兩地之間距離最短。在此部分實(shí)驗(yàn)中，將所有道路上的阻礙的參數(shù)都設(shè)置為0，使用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中的加權(quán)圖中權(quán)值為路段長度。通過計(jì)算，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果成為理想化純粹的距離最短的最優(yōu)路徑。第二部分，考慮障礙物等因素的最短路徑，即行駛時(shí)間最短的最優(yōu)路徑。在這一部分的實(shí)驗(yàn)中，在尋找最優(yōu)路徑的過程中需要考慮實(shí)際道路中的障礙物問題，根據(jù)之前所獲取的道路信息，如：道路類型、道路地面狀況、擁塞程度、主干道或次要道路等信息作為實(shí)驗(yàn)參數(shù)，由于條件限制，實(shí)際參數(shù)可能與計(jì)算參數(shù)不相符，此時(shí)所用的參數(shù)均為模擬參數(shù)，即為某段障礙的平均值，確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)后，再使用加權(quán)拓?fù)渌惴ㄟM(jìn)行最短路徑的搜索、求解。

兩部分實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，在實(shí)驗(yàn)1（第一部分實(shí)驗(yàn)）中，計(jì)算結(jié)果計(jì)算過程中，不考慮道路中的障礙問題，選擇了距離較短，但是交叉路口多、轉(zhuǎn)盤多的路徑。在實(shí)驗(yàn)2（第二部分實(shí)驗(yàn)）中，通過計(jì)算得出的結(jié)果，是考慮了在道路中可能會出現(xiàn)障礙物的問題，從而選擇了時(shí)間最短的最優(yōu)路徑，因?yàn)樵谟?jì)算過程中，盡量避開了交通擁擠路段、岔路口較多路段以及轉(zhuǎn)盤路段，使得行駛時(shí)間最短。

由此可見，條件不同所得到的最優(yōu)結(jié)果也不同。最優(yōu)路徑并不是一成不變的，它會隨著條件的變化而進(jìn)行調(diào)整，這就對算法的靈活性提出了很大的要求。

3.3 ? 服務(wù)系統(tǒng)是否完善

利用GIS技術(shù)的圖標(biāo)連接功能和數(shù)據(jù)處理計(jì)算功能，可以綜合分析體育場館的位置數(shù)據(jù)等具體信息，以此來推測體育場館的服務(wù)能力，保證服務(wù)系統(tǒng)的不斷更新和優(yōu)化工作的進(jìn)行。采用GIS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航功能。通過互聯(lián)網(wǎng)手段，對體育館進(jìn)行位置跟蹤、實(shí)時(shí)定位和地圖導(dǎo)航功能。充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)用戶通過簡單的操作，便能立刻享受到查看相關(guān)場館的位置信息、聯(lián)系方式等內(nèi)容;還可以通過定位功能確定用戶的位置，進(jìn)而推薦合適的乘車路線。

3.4 ? 資源分配是否合理

利用此技術(shù)，可以對體育場館進(jìn)行整體布局把控，所有的資源得到匯總。通過此技術(shù)的分析處理作用，可以把資源進(jìn)行合理的分配。再通過導(dǎo)航軟件等軟件，對外來人員進(jìn)行引導(dǎo)。這對于經(jīng)費(fèi)的合理利用、節(jié)省財(cái)政開支、資源合理利用有著重要的意義。

4 ? ? ?GIS在城市體育場館整體規(guī)劃中的作用

利用GIS技術(shù)，可以在體育場館建設(shè)規(guī)劃中起輔助設(shè)計(jì)和工程選址的作用，同時(shí)也可以在體育場館管理中起規(guī)劃和控制作用，還有提功能出輔助決策的功能。以西安體育場館建設(shè)整體規(guī)劃中，當(dāng)?shù)卣浞掷肎IS技術(shù)，可以清晰地了解西安規(guī)劃建造體育場館區(qū)域的地理環(huán)境的特點(diǎn)，另外利用GIS的快速分析功能，綜合考慮了建造地周邊的環(huán)境狀況，主要有周邊的資源配置狀況、市場潛力、交通是否擁堵、地形是否平坦和其他環(huán)境問題。針對這些問題，政府可以采取相應(yīng)的措施對體育場館周邊的資源配備問題進(jìn)行改善、環(huán)境問題進(jìn)行整治、交通問題進(jìn)行有效疏通。從而更好地實(shí)現(xiàn)體育場館整體規(guī)劃的合理性和規(guī)范性。

GIS技術(shù)還在規(guī)劃數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)方面有強(qiáng)大的功能。GIS技術(shù)可以存儲海量的數(shù)據(jù)，并且還可以對大量的圖片具有操作功能，利用其對圖片的操作功能可以對土地實(shí)現(xiàn)集體化管理，更加便利的了解區(qū)域的特征。一般的電腦繪圖軟件的數(shù)據(jù)管理能力較弱，不能夠很好的設(shè)置比例尺等數(shù)據(jù)信息。GIS技術(shù)的使用，可以彌補(bǔ)繪圖軟件的缺陷，解決其純圖形、純數(shù)據(jù)的情況。通過GIS技術(shù)把所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這對體育場館路徑信息管理信息化的進(jìn)程分析理性化有重要意義。GIS在對城市規(guī)劃的空間分析方面的功能，可以為設(shè)計(jì)師提基礎(chǔ)上便可以提出更加合理、科學(xué)的規(guī)劃方案。

5 ? ? ?GIS在城市體育場館路徑信息化管理中的作用

在體育場館路徑規(guī)劃中，通過此項(xiàng)技術(shù)可以看出場館內(nèi)部所設(shè)計(jì)的路徑是不是合理，或者是不是有些場館日?？土髁枯^大，需要重新開辟新的路徑，從而使路徑更優(yōu)。

此項(xiàng)技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，可以為體育場館內(nèi)的每一個(gè)項(xiàng)目場館提供最短路線、最近衛(wèi)生間、最近飲水處等等。資源分配與推薦是通過確定某個(gè)場所為中心（田徑場、籃球場等）和各個(gè)場館所對應(yīng)的路徑網(wǎng)（十字路口、道路、橋梁等），再根據(jù)中心場館游客容量和路徑網(wǎng)以及結(jié)點(diǎn)進(jìn)行資源分配與推薦，使資源得到充分的利用。

在道路設(shè)計(jì)中，GIS技術(shù)首先會保證選擇路徑要滿足安全性的特征，包括是否靠近池塘等危險(xiǎn)區(qū)域。如果存在安全隱患，會自動(dòng)選擇其他線路，推薦次序自動(dòng)下降。尋求更加安全的路徑，得出合理的規(guī)劃方案。

6 ? ? ?總 ? ?結(jié)

綜上所述，現(xiàn)今時(shí)代對GIS的使用已經(jīng)越來越多，尤其是在城市規(guī)劃中。具體來說即為在城市交通規(guī)劃、區(qū)域建設(shè)中都起著重要的作用。上文以西安市為例，介紹了此城市對GIS技術(shù)的應(yīng)用情況，可以看出GIS技術(shù)的普及趨勢是來勢洶洶、勢不可擋的。但是在此項(xiàng)技術(shù)帶來眾多優(yōu)勢的同時(shí)，也帶給人們一些局限性。這些局限性是由于技術(shù)還不夠成熟而產(chǎn)生的，因此，隨著科技的發(fā)展、社會的進(jìn)步，GIS技術(shù)將會不斷升級、不斷創(chuàng)新，克服其現(xiàn)今的局限性，緊跟時(shí)代的潮流，將會在城市規(guī)劃中發(fā)揮更大的作用。GIS技術(shù)在體育場館路徑信息管理系統(tǒng)中的作用，上文已經(jīng)分條進(jìn)行了闡述：可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃，可以自動(dòng)設(shè)計(jì)以某場館為中心點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行資源分配工作的方案，還可以規(guī)避設(shè)計(jì)路徑的危險(xiǎn)。此外還可以通過制作電子路徑網(wǎng)，并在路徑網(wǎng)基礎(chǔ)上制作電子地圖，使路徑信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。路徑信息的電子化使信息更容易傳播、攜帶，這樣一來可以發(fā)揮更大的作用。GIS技術(shù)在體育場館路徑信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得路徑信息管理更加簡潔、方便，對于路徑信息的保存也更加安全、節(jié)省空間。也會讓更多的資源被充分利用。這是體育事業(yè)發(fā)展的一種好的推進(jìn)措施，GIS技術(shù)融入體育事業(yè)，可以使體育事業(yè)的發(fā)展更加科學(xué)化、現(xiàn)代化、規(guī)范化、合理化，推進(jìn)現(xiàn)今的體育事業(yè)更上一個(gè)臺階，使體育事業(yè)的發(fā)展也融入當(dāng)今社會信息網(wǎng)絡(luò)普及的大趨勢。

未來的GIS技術(shù)，將會是一個(gè)多領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使人們生活的空間進(jìn)入一個(gè)更快捷、便利的時(shí)代。

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