标题：TGIS
什么是TGIS
TGIS==Temporal Geographic InformationSystem（时态地理信息系统）
TGIS==Travel GeographicInformation System（旅游地理信息系统）
TGIS==Transportation GeographicInformation Systems（交通地理信息系统）
时态地理信息系统
时态地理信息系统(TGIS)以表达、管理和分析动态变化的地理现象为目的,其核心是时空数据库,因此对时空数据库的理论基础--时空数据模型的研究十分必要.目前的时空数据模型主要有简单模型、时空联合模型、时空属三域模型、基于对象/特征的模型和基于事件/过程的模型等.首先对这些模型进行了回顾,对其优缺点和侧重点进行了分析对比,然后在此基础上对时空数据模型的进一步研究方向进行了剖析。一、时态地理信息系统研究现状TGIS(Spatial-Temporal GIS)是GIS的一个重要分支,也是GIS的必然发展趋势。传统的GIS考虑的是静态数据的处理，比如：地图资料，遥感呈像等。而对于他所处理的对象，是随时随地发生变化的，也就是说是动态的空间数据；要在原来的空间数据域的基础上加上时间域，使得原本海量数据的基础上，呈N 倍增长，当时间片很小时，N趋近无穷大。这样一个超海量的数据，如何存储？如何查询？如何分析？成为计算机专家和地理信息专家所面临的重要难题。
Langran在1989 年提出并讨论了序列快照方式(sequent snapshots),其基本思想是记录当前数据状态，数据更新后，旧数据的变化值不再保留，即“忘记”了过去的状态。连续快照模型是将一系列时间片段快照保存起来，反映整个空间特征的状态，根据需要对指定时间片段的现实片段进行播放。由于快照将未发生变化的所有特征重复进行存储，会产生大量的数据冗余，当应用模型变化频繁、且数据量较大时，系统效率急剧下降。此外，连续快照模型不表达单一的时空对象，较难处理时空对象间的时态关系。序列快照模型和G I S 分类中的模拟G I S（analog GIS）一样,只是一种概念上的模型，不具备实用的开发价值。
Worboys 在1994 年引出了复合时空方式(space-time composite),其思想是将空间分隔成具有相同时空过程的最大的公共时空单元，每次时空对象的变化都将在整个空间内产生一个新的对象。对象把在整个空间内的变化部分作为它的空间属性，变化部分的历史作为它的时态属性。时空单元中的时空过程可用关系表来表达，若时空单元分裂时，用新增的元组来反映新增的空间单元，时空过程每变化一次，采用关系表中新增
一列的时间段来表达，从而达到用静态的属性表表达动态的时空变化过程的目的；但在数据库中对象标识符的修改比较复杂，涉及的关系链层次很多，必须对标识符逐一进行回退修改。该模型只考虑空间变化，没有考虑属性的变化。
Rapper于1 9 9 5 年提出了面向对象模型(object-oriented),其思想是将实体表达为复杂对象，并且可以把实体的结构和行为特征封装在一起，从而可以达到信息隐蔽的目的。另外，行为和属性的继承性和多态性等特点尤其适合于现实世界里的地理实体及其相互关系的表达。面向对象的方法处理GIS 中的时态维问题主要可分为两类：一类是在扩展的关系模型中增加某些面向对象的特征，另一类是完全面向对象的方法。但到目前为止尚无完全用面向对象技术从头到尾成功地开发一个TGIS 的报道，这种方法实现起来非常复杂。
Donna也在1995 年对基于事件的时空数据模型进行了分析（ESTDM）。该模型以时间顺序来组织发生在特定地理位置上的变化。E S T D M用若干组件（component)子结构来表示每个事件所对应的变化，每个组件包含两元素：表示新值的组件描述器，以及位置元素的数组，即每个组件聚集了具有相同新属性值的所有位置元素。但是，此模型中数据的输入和检索非常复杂。目前，这些研究还处于理论阶段，数据模型各有利弊。现在基本成为一个技术“瓶颈”。尤其在海量数据的存取和查询，还停留在理论阶段。二、时态地理信息系统研究方向1.加深对时空语义的研究与理解
时空语义包括地理实体的空间结构、有效时间结构、属性组成及实体间的空间关系、时态关系和时空关系等。不同领域和部门解决问题的侧重点不同，对同一时空信息的语义也就有不同的理解，因而会存在语义分歧问题。时空数据建模的根本任务在于时间和空间语义建模。因此，在进行时空数据建模之前，应改变传统的由静态空间角度看问题的思维方式，从动态的时空角度去考虑问题。
2.时空数据模型的研究
时空数据模型(即如何设计并建立一个有效的数据库结构来存储时空数据)是TGIS的核心。它的好坏直接影响到时空查询和分析的效率。在目前结构化的关系方法遇到困难的情况下．如何采用N1NF方法，实现关系方法和层次方法的高度融合，解决复杂结构对象的数据不定长或嵌套问题值得探讨。同时，面向对象方法的提出也为TG1S的发展开辟了新的途径。
3.时空数据库的设计与研究
时空数据库是不同历史、不同尺度和不同维度的海量时空数据和非时空数据的集合。它是TGIS的核心组成部分。时空数据库的研究在理论和实践两方而都还很不完善，国际上还没有统一的查询语言标准可遵循。因此，在特定的时空数据模型框架下，为确保对时空数据的组织、存储和提取，开发高效的时空数据库管理系统是一项长期的基础性工作。
4.TGIS 的查询语言的开发
时空信息的查询和分析是用户对TGIS的最基本需求。时空查询效率的高低直接决定着TGIS的应用效果。结合时空信息的查询特点从而开发实用的TGIS查询语言是未来的一个发展方向。
5.时空动态模拟与推理
TGIS在传统GIS的空间基础上增加了时间维度，使原来静态离散式的“快照”转换为动态连续过程跟踪。不仅可以描述和表达时空地理实体的状态，而且可以反演其空间动态运动变换规律。因此进行时空模拟与推理是TGIS的一个重要组成部分。
6.时空数据的可视化研究
可视化是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它主要研究人和计算机怎样协调一致地感受、使用和传输视觉信息。因此，时空数据的可视化表达除了能实现传统GIS中对某时刻空间实体的分布和形状进行表达外，还应能用计算机以动画的形式对地理实体各时刻的状态或属性按照演化过程进行空间动态模拟。
旅游地理信息系统
旅游地理信息系统简介：旅游地理信息系统(TGIS) 是在计算机软、硬件支持下,以旅游地理信息数据为基础,对旅游地理信息进行综的动态的采集、管理、分析和应用的一种现代信息管理手段。旅游地理信息数据是旅游地理信息系统建立的础。旅游业所提供的服务就是建立在各种旅游信息数据的收集、整理、传递基础上的。传统的旅游信息系统是在数据库系统的基础上建立起来的,其内容涵盖了旅游业的六大要素:食、住、行、游、购、娱,但它在对景区的介绍和对旅游产品的宣传,而缺乏TGIS 直观动态的图形系统和多媒体系统。
旅游与地理信息相关性极强,GIS 中如图形、区域景观资源信息、交通路线等诸多要素与旅游密切相关。GIS支撑下的旅游信息系统与一般旅游信息系统相比,可以完成一些特殊功能,如图形分析、空间数据综合处理、分析等功能。借助于GIS 强大的空间数据的检索功能,既可以从系统中查出所需的属性信息,还可以直观地以图形式看到信息实体的分布,为管理和决策者掌握旅游资源的空间布局、实时动态变化、最佳线径选择以及最佳景组合方案等提供科学的依据。TGIS在旅游管理中的应用：目前,GIS 在旅游管理和开发中的应用主要有以下三个方面:1. 旅游的信息查询。周到的信息服务是让游客满
意的主要途径。GIS 可以为游客提供各种关于旅游景点的信息。如多媒体导游系统、旅游信息网站等都是图、文、声一体化的查询系统。同时,系统数据库中还包含了游客、旅行社及宾馆饭店等旅游服务部门关心的各种旅游地图、图片、文字统计资料等较全面的旅游信息,通过这些信息,旅游服务部门可以了解到客源、客流量、旅游消费情况等,以便及时安排旅游路线、制定服务设施规模等。同时,对于景区管理部门来讲,也可以通过这些信息了解景区现状,以掌握景区开发进度。2. 旅游专题地图的制作。GIS 的一大特色就是具有强大的图形和文本编辑功能,以及实时方便的数据库更新和维护。GIS 中图形数据采取分层存储的,因此它既可以响应用户要求输出全要素图,也可以应用户要求分层或叠加输出各种专题地图。3. 辅助旅游开发决策。GIS 的空间分析功能在旅游开发决策中也有很好的应用。利用GIS 的拓扑叠加功能,通过对环境层与旅游资源评价图的叠加,可以分析优先发展区域;利用GIS 的网络分析功能,可以进行旅游线路布局;利用GIS 的缓冲区分析功能,可以确定风景区的保护区域、发展潜力等。
GIS 技术在旅游领域的应用是旅游业发展的需要,旅游业的发展既需要自身的信息交流与管理,也需要融入到全社会的经济信息与技术发展中来。未来采用CPS 结构将本系统与互联网结合起来,进一步发展网上TGIS。GIS 和Internet GIS 的结合在TGIS 的空间布局、数据共享和传输等方面将具有更为广阔的发展和应用前景。
交通地理信息系统
一、交通地理信息系统的概念交通地理信息系统TGIS(Transportation GeographylnformationSystem)是GIS在勘测设计、规划、管理等交通领域中的具体应用。GIS的基本思想是将地表信息按其特性进行分类，然后进行分层管理和分析。GIS实质上是一种空间数据库管理系统。它除了具有一般数据库系统的功能之外，如数据输入、存储、查询和显示等，还可进行空间查询和空间分析。TGIS是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。二、交通地理信息的主要功能交通地理信息系统的主要功能有：基本功能　叠加功能　动态分段　地形分析　栅格显示功能　路径优化功能
基本功能用于编辑、显示和测量图层，主要包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加和删除点、线、面或改变它们的属性，综合制图功能可以灵活多样的制作和显示地图，分层输出专题地图，如交通规划图、国道图等，显示地理要素、技术数据，并可放大缩小以显示不同的细节层次。测量功能用于测定地图上线段的长度或指定区域的面积。
叠加功能允许两幅或更多图层在空间上比较地图要素和属性，分为合成叠加和统计叠加。合成叠加得到一个新图层，它将显示原图层的全部特征，交叉的特征区域仅显示共同特征；统计叠加的目的是统计一种要素在另一种要素中的分布特征。
动态分段功能将地图网络中的连线根据其属性将特征相近的连线分段。分段是动态进行的，因为它与当前连线的属性相对应，如果属性改变了，动态分段将创建一组新的分段。
动态分段引入TGIS的软件是为了分析以线为基础的运输系统的属性，如路面管理中，路网图将以路面铺装采用沥青或混凝土来“自动分段”，以便每种类型的路面含在同一个组中。如果因为需要采用路面类型和车道数这两种属性进行分段，那么每类路面中车道数相同的又自动形成一组。
地形分析功能主要通过数字地形模型（DTM），以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，为道路设计创建一个三维地表模型，这在道路设计中是十分需要的。实际的道路设计采用另一软件在导入GIS的三维地模后进行，然后设计的结果再导出到GIS中，以供将来的分析。
栅格显示功能允许GIS包含图片和其它影像，并可对这些图片对应的属性数据进行叠加分析，从而对图层进行更新。如可以通过添加新特征建筑象桥梁和交叉口以及更正线型等，对原有的道路图层进行更新。对带状（或多边）图层进行叠加可以标出土地的用途和其它属性。
最短时间路径分析模型在运输需求模型中已经使用了很多年。集成化的TGIS将具有这一功能，而无须与其它软件创建链接。当然随着TGIS功能的完善，将来与其它软件如运输需求规划模型和道路设计软件的链接将是必须的。
综上所述，空间分析是地理信息系统软件的核心，叠加分析、地形分析和最短时间途径优化功能为交通地理信息系统软件空间分析提供了强大的工具和广阔的应用空间。随着这些功能和其它功能的完善和发展，交通地理信息系统为交通各部门提供了一个功能强大的空间信息服务和管理工具，它将像办公软件office一样成为各部门日常工作不可或缺的工作手段，并将广泛普及。三、交通地理信息系统的具体应用交通地理信息系统因具有强大的信息服务和管理功能，所以应用范围广泛。具体体现在三个方面，一是它可以应用在交通管理的各个环节，即从交通规划、设计、施工到运营和养护的所有阶段以及交通科研。二是它可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理。三是可以广泛应用在政府、交通运输管理、运输企业和工程设计施工等各部门。下面简单介绍一下它的具体应用。
1.电子地图使交通管理工作变得轻松直观
由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使交通主管部门对公路等基础设施的管理变得直观、简单和轻松。如通过直接对地图实体进行查询，可以获得公路线路的空间位置和走向，技术标准，交通流量等多方位的信息。通过综合统计和分析各种交通数据以及采用丰富多样的图表显示，可以为决策提供科学快捷的支持。
2.公路网规划手段更加强大
公路网规划和路线选择是TGIS应用发展的重点领域之一。
目前基于TGIS的交通规划模型软件已经开发成功并进入商业化应用阶段，这些软件包括全部的GIS软件功能，其应用模型与GIS集成为一体，它使交通规划的手段更加强大。
由于应用TGIS能够更好的考虑和评估公路对环境的影响，因此在公路路线的选择和初步设计中TGIS将得到广泛应用。加拿大已经成功地应用GIS完成了在温哥华岛的一条127公里、4车道的公路通道选择和初步设计。在此项目中GIS很好地解决了项目涉及的环境分析、公路选址等问题，包括野生动物、森林、水、土壤、植被和土地利用等。
3.道路设计和养护
TGIS为道路工程的计算机辅助设计CAD提供了强大的数字化地理平台，正是基于此，CAD已有早期的平面二维设计跨入了三维设计，进入了可视化设计时代，这是CAD领域的突破性发展。
TGIS还与路面管理系统、桥梁管理系统等公路养护管理系统相关连，借助先进的路面和桥梁检测设备和数据搜集手段，使道路养护管理更加科学合理，经济高效。
如加拿大的Alberta省建立了公路维护地理信息系统，该系统使用专用检测车辆，定期检测路面的平整度和损坏程度等；这些指标由车载全球定位仪（GPS）定位装置准确确定道路的位置，检测数据传输到公路养护地理信息系统，养护模块自动生成路段养护报告。
4.运输企业运营管理
借助GIS的运行路径选择功能，运输企业可以对公司的运营线路进行优化，并根据专题地图的统计分析功能，分析客货流量的变化情况，制定行车计划。此外还可以帮助运输管理部门对特种货物（如长大件货物、危险货物或贵重货物）运输进行线路选择和监控。
5.为智能运输系统（ITS）提供数字化平台
智能运输系统是新近发展起来的交通管理系统，它将和TGIS、全球地位系统GPS一道成为未来十年交通领域快速发展的新技术。基于TGIS、GPS的ITS，将能够为道路用户提供实时动态交通信息服务，改善出行方式；也能够为道路管理者提供控制信息，大大提高现有道路的通行能力和安全性。这三种技术如何有效的集成还处在研究之中，但无疑这将是TGIS的又一重大应用领域。四、国外TGIS当前的研究重点1.数据采集的技术比选
当前交通决策要求TGIS提供的数据范围在不断扩大，可喜的是数据采集的技术也有了长足发展，这些技术包括GPS、视频技术、数码摄像技术、高清晰卫星图像、高清晰度扫描技术以及实时系统和传感器。这些实时系统和传感器众多：气象雷达、车辆身份证条码、交通量计数器、路面温度传感器、ITS中的车辆导航系统。ITS不仅需求大量的空间及其相关数据，同时也成为其它诸多用途的数据源，这无疑又激励更新数据采集技术的开发，所有这些技术均对TGIS的设计实施产生影响。
开展研究的重点包括：
·对各种数据采集技术现状和特性的评估，了解它们相互作用和集成的可能性
·从运输部门的需求来设计技术上可行的数据采集方案
·在TGIS的发展规划中制定策略来研究比选使用这些新技术。
2.TGIS和ITS之间如何协调发展
可以预计未来十年内TGIS、GPS和ITS这三种快速发展的技术将有效地集成起来，发挥良好的社会经济效益，大大提高现有道路的通行能力和安全性。
当前这些技术间合适的切入点还没有很好地研究清楚，要作的研究有：
·分析和评估这三类技术的发展现状和方向
·研究如何将这三种技术有效集成，并分析这种联合发展的可行性
·开发适应全球不同地区需求的技术集成模式
·建造示范中心以便观测和测试技术集成的效果
·制定上述模式所需空间数据的标准
·调查并修正这些数据标准以最终满足ITS的需要
3.数据库维护技术
随着TGIS的发展和推广，数据库的维护对许多用户来说还颇显陌生，开展的相关研究有：
·新的数据采集技术如GPS将对数据库维护产生怎样的影响？
采用什么技术来合并和统一新的采集技术采集的数据和原有数据库存有的空间数据？
·存放在不同图层的数据在不同比例尺下使用时最佳的连接方式是什么？
·CAD与TGIS之间数据模型的连接如何发展？
·遥感数据如何才能得到有效地利用？