通信學(xué)論文-高速公路管理信息系統(tǒng)中的共用信息平臺.doc

通信學(xué)論文-高速公路管理信息系統(tǒng)中的共用信息平臺在高速公路管理信息系統(tǒng)的分步實施的建設(shè)過程中，需要認(rèn)真考慮對系統(tǒng)的可靠銜接和統(tǒng)一性的保證。本文針對省級高速公路管理信息系統(tǒng)的建設(shè)要求，深入研究了各子系統(tǒng)之間共享信息的組織問題，提出了建立共用信息平臺的技術(shù)方案。關(guān)鍵詞：公路管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享共用信息平臺引言我國的高速公路管理信息系統(tǒng)的建設(shè)出現(xiàn)了值得關(guān)注的趨勢：系統(tǒng)管理范圍要求從單條路線擴展到整個高速公路網(wǎng)絡(luò)（例如某省管理系統(tǒng)一期工程的建設(shè)規(guī)模就達(dá)到800公里左右）；綜合利用交通信息增強宏觀決策和調(diào)控能力的意識增強（例如某市在收費系統(tǒng)招標(biāo)要求中明確提出，收費是調(diào)控交通需求的重要手段，為此收費系統(tǒng)必須具有提供相關(guān)決策參考信息的功能）；開始制定高速公路管理信息系統(tǒng)的總體規(guī)劃，并以此作為分期實施的交通監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、公眾信息發(fā)布系統(tǒng)等的宏觀指導(dǎo)方案。我們在制定某省級高速公路管理信息系統(tǒng)總體方案的過程中，為實現(xiàn)用戶方“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計、分期實施”的要求，研究了對分步、分散建設(shè)的各種高速公路管理子系統(tǒng)如何進(jìn)行系統(tǒng)整合的方法，以及相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計概念和技術(shù)方案。本文所提出的共用信息平臺是進(jìn)行系統(tǒng)整合的重要工具。共用信息平臺首先是一種規(guī)劃概念：在系統(tǒng)規(guī)劃階段明確逐步擴展的系統(tǒng)各部分之間相互銜接關(guān)系，確定接口和功能銜接要求；共用信息平臺也是一種管理控制概念：在系統(tǒng)建設(shè)階段明確的目標(biāo)，可以通過投資建設(shè)要求等方式加以保證；共用信息平臺又是一種技術(shù)概念：以此提供系統(tǒng)整合的技術(shù)依托。高速公路信息系統(tǒng)逐步遞進(jìn)的發(fā)展戰(zhàn)略高速公路管理1信息系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜信息系統(tǒng)，一般至少包括如表1所示的組成部分，其中決策支持2等子系統(tǒng)稱為信息增值服務(wù)系統(tǒng)。按照知識化、科學(xué)化管理要求，系統(tǒng)功能不僅需要完成各種事物性管理任務(wù)，而且需要逐步形成高速公路的“管理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，有效溝通各部門之間的信息聯(lián)系，實現(xiàn)將數(shù)據(jù)組織成為信息，將信息提煉成為知識，將知識融入整個管理，全面支持事務(wù)管理、決策分析、制定戰(zhàn)略過程的目標(biāo)。表1高速公路信息系統(tǒng)的組成注：*對其他系統(tǒng)的依賴性小；*對其他系統(tǒng)的依賴性中等；*對其他系統(tǒng)的依賴性強。由于需要一個積累經(jīng)驗，建立技術(shù)和管理基礎(chǔ)的過程，我們不可能一下子建設(shè)一個功能完美的高速公路信息系統(tǒng)。同時，又必須盡可能避免子系統(tǒng)在分步開發(fā)過程中的反復(fù)修改，以保持系統(tǒng)開發(fā)的相對穩(wěn)定性。逐步遞進(jìn)發(fā)展，是解決上述矛盾的一種有效方式。逐步遞進(jìn)發(fā)展的方式是抓住總體功能控制性規(guī)劃設(shè)計，確定子系統(tǒng)之間的接口銜接關(guān)系。當(dāng)子系統(tǒng)的外部關(guān)聯(lián)明確之后，再進(jìn)入先期建設(shè)子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計。我們將其稱為總體控制設(shè)計，分塊詳細(xì)設(shè)計，分期實施，遞進(jìn)發(fā)展的積木式建設(shè)方式。高速公路信息管理系統(tǒng)中的信息共享為實現(xiàn)逐步遞進(jìn)發(fā)展的方式，需要預(yù)先分析高速公路管理信息系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系關(guān)系，這種關(guān)系具有如下特點：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的共享性整個信息系統(tǒng)運行依賴四個子系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù):監(jiān)控系統(tǒng)道路交通流量、車速等；收費系統(tǒng)高速公路出入口OD數(shù)據(jù)等；設(shè)計施工資料工程數(shù)據(jù)庫道路幾何設(shè)計數(shù)據(jù)；道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)道路鋪裝情況等?，F(xiàn)狀數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)積累的需求差異各子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的時間要求存在著一定的需求差異，如監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)注的是現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，規(guī)劃決策支持系統(tǒng)、事故信息分析系統(tǒng)等關(guān)注的是累積的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的結(jié)合。數(shù)據(jù)詳細(xì)程度的需求差異路網(wǎng)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)要求路段年平均日交通流量就基本能夠滿足需要，而事故信息分析系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)則要細(xì)致得多。應(yīng)采用共用數(shù)據(jù)詳細(xì)程度層次化方法，來滿足不同的數(shù)據(jù)服務(wù)需求。圖1說明了在各子系統(tǒng)直接聯(lián)系的情況下，相互之間的數(shù)據(jù)流通狀態(tài)。圖1中各數(shù)據(jù)流的具體構(gòu)成情況見表2。表2信息管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流內(nèi)容在各子系統(tǒng)直接進(jìn)行信息傳送情況下，存在系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)缺乏明確的維護責(zé)任，數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性難以保證，接口設(shè)計受到其他子系統(tǒng)功能要求的牽制等問題，影響逐步遞進(jìn)開發(fā)方式的實現(xiàn)。一種有效的改進(jìn)方案是采用共用信息平臺的方式進(jìn)行系統(tǒng)共用信息的管理：共用信息平臺擔(dān)負(fù)高速公路管理信息系統(tǒng)中共用信息的中轉(zhuǎn)中心的職責(zé)，各承擔(dān)數(shù)據(jù)采集的子系統(tǒng)按照一定規(guī)則將共用數(shù)據(jù)發(fā)送給共用數(shù)據(jù)平臺，由共用信息平臺進(jìn)行規(guī)范化處理后加以存儲，根據(jù)需求規(guī)則或者子系統(tǒng)的請求，采用規(guī)范格式將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。這時的數(shù)據(jù)流情況如圖2所示。4.共用信息平臺共用信息平臺的確切含義是對整個高速公路管理信息系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和傳輸形式的一種規(guī)范化定義，以及一個對共用數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、存儲、查詢、通訊等管理服務(wù)的數(shù)據(jù)倉庫3系統(tǒng)。共用信息平臺的責(zé)任在于：從各子系統(tǒng)中提取共享數(shù)據(jù)，并對多來源渠道、相互不一致的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。完成對于實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的組織，以保證數(shù)據(jù)間關(guān)系的正確性、可理解性和避免數(shù)據(jù)冗余。根據(jù)服務(wù)請求和查詢權(quán)限對客戶系統(tǒng)提供信息服務(wù)，對于自身存放的數(shù)據(jù)直接加以組織輸出，對于其他子系統(tǒng)存放的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)由共用信息平臺提供查詢通道。從實現(xiàn)形式上看，共用信息平臺具有分布式數(shù)據(jù)倉庫的特征。對于各子系統(tǒng)經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)存儲在共用信息平臺自身的數(shù)據(jù)庫中，而一些偶然使用的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)則僅在共用信息平臺中紀(jì)錄存放位置、更新時間、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等信息，遇到查詢請求時共用信息平臺首先從相應(yīng)子系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，而后轉(zhuǎn)送給等待服務(wù)的客戶。圖3顯示了共用信息平臺的結(jié)構(gòu)。圖3共用信息平臺的結(jié)構(gòu)5.面向用戶的共用數(shù)據(jù)組織關(guān)系描述面向用戶的共用數(shù)據(jù)組織關(guān)系描述，是為各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時提供可理解的數(shù)據(jù)間關(guān)系說明。這種數(shù)據(jù)關(guān)系包括：有關(guān)數(shù)據(jù)在空間位置及時間上的聯(lián)系，數(shù)據(jù)的確切含義等。共用信息平臺通過共用數(shù)據(jù)規(guī)范保障對外服務(wù)的信息透明度，其中涉及如下與用戶查詢密切相關(guān)的基本概念：參照系、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)粒度。5.1路網(wǎng)參照系由于交通信息系統(tǒng)涉及的各種事件(點事件,例如交通事故、地點車速等；區(qū)域事件，例如路段行駛車速等)，需要在具有空間位置表現(xiàn)能力的系統(tǒng)（例如GIS-T）中定位，所以需要為整個高速公路管理信息系統(tǒng)建立統(tǒng)一參照系作為空間信息組織框架。路網(wǎng)參照系采用一種類似里程樁號的方式定義各種交通事件的發(fā)生位置，構(gòu)成交通信息空間組織框架。為了適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)詳細(xì)程度要求，路網(wǎng)參照系采用了能夠從細(xì)致向粗略變換的三套參照系：基本路網(wǎng)參照系、中觀路網(wǎng)參照系、宏觀路網(wǎng)參照系（參見圖4）。圖4三種路網(wǎng)參照系之間的關(guān)系1.基本路網(wǎng)參照系基本路網(wǎng)參照系提供了道路路段以及立交的幾何數(shù)據(jù)詳細(xì)描述，利用它能夠精確確定交通事件的空間位置?；韭肪W(wǎng)參照系采用圖（X,A）來描述路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，其中X為結(jié)點的集合，而A為有向邊的集合。結(jié)點對應(yīng)于高速公路的交叉點，采用平面坐標(biāo)值描述其空間位置，采用結(jié)點編碼與其他數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系；邊對應(yīng)于兩個結(jié)點之間的高速公路路段，采用兩端結(jié)點編號定義在路網(wǎng)中的拓?fù)潢P(guān)系，采用幾何樣條曲線描述邊的平面位置關(guān)系，采用直線和圓曲線描述邊的縱斷面線形。在基本路網(wǎng)參照系中有一種特殊的邊連接邊，用于描述立交的連接匝道幾何參數(shù)。2）中觀路網(wǎng)參照系中觀路網(wǎng)參照系描述了路網(wǎng)結(jié)點的空間位置，路網(wǎng)結(jié)點之間的道路連接情況，連接路段的長度，以及連接路段的空間位置情況。與基本路網(wǎng)參照系相比，中觀路網(wǎng)參照系省略了道路互通式立交的連接方式，以及出入口的細(xì)致情況。3）宏觀路網(wǎng)參照系宏觀路網(wǎng)參照系用于說明路網(wǎng)的宏觀情況，描述了路網(wǎng)結(jié)點的空間位置、路網(wǎng)結(jié)點之間的道路連接情況，以及連接路段的長度。與基本路網(wǎng)參照系相比，宏觀路網(wǎng)參照系省略了道路的連接方式（互通式立交的詳細(xì)情況），路線的詳細(xì)空間位置，以及出入口的情況。圖5三種路網(wǎng)參照系的可視化示例5.2共用數(shù)據(jù)類型(1)道路技術(shù)數(shù)據(jù)道路技術(shù)數(shù)據(jù)：包括道路幾何參數(shù)（平面線形參數(shù)、縱斷面線形參數(shù)、橫斷面線形參數(shù)）及路面鋪裝數(shù)據(jù)。道路幾何參數(shù)由高速公路設(shè)計資料工程數(shù)據(jù)庫提供，道路鋪裝數(shù)據(jù)由高速公路設(shè)計資料工程數(shù)據(jù)庫提供原始數(shù)據(jù)，由高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)提供更新數(shù)據(jù)。(2)交通流特征數(shù)據(jù)交通流特征數(shù)據(jù)定義在路網(wǎng)參照系之上，其數(shù)據(jù)具有車種構(gòu)成、數(shù)量、數(shù)據(jù)粒度等方面的特征。(3)OD數(shù)據(jù)確切地講是高速公路出入口OD數(shù)據(jù)，它定義在空間結(jié)點對參照系之上，其數(shù)據(jù)具有數(shù)量、車種構(gòu)成和粒度等特征。5.3數(shù)據(jù)粒度層次信息粒度是反映信息詳細(xì)程度的概念。為適應(yīng)不同子系統(tǒng)信息需求的詳細(xì)程度不同，共用信息平臺采用信息粒度層次對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的組織。(1)道路技術(shù)數(shù)據(jù)的粒度是通過路網(wǎng)參照系三層結(jié)構(gòu)體系來提供的.參照系之間的變換通過抽象運算來加以完成，即從下層參照系數(shù)據(jù)中略去部分細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，獲得高一層次的參照系。(2)交通流特征數(shù)據(jù)粒度反映了交通流數(shù)據(jù)在時間和空間上的細(xì)致程度。按照時間軸劃分為：5分鐘交通特征（合計流量、平