GIS在交通工程信息化資源管理中的應(yīng)用與探討

1、    gis在交通工程信息化資源管理中的應(yīng)用與探討    游楠【摘要】隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)高速公路信息化程度的要求不斷提高，其中高速公路交通工程信息化資源管理趨于可視化和高效化。本文研究gis技術(shù)在高速公路交通工程資源管理中的應(yīng)用，利用gls可視化技術(shù)，充分發(fā)揮其在空間分析等方面的優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到交通工程資源管理的可視化、資源使用效率高效化的目的。文章對(duì)gis應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)組織方法進(jìn)行了研究，并提出了一個(gè)交通工程資源管理系統(tǒng)的解決方案?！娟P(guān)鍵詞】高速公路 交通工程信息化資源管理 地理信息系統(tǒng) 可視化平臺(tái)tp311.52 a 1672-

2、5158（2013）04-0196-021、引言近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，里程和等級(jí)不斷提高，對(duì)高速公路管理也提出了更高要求。但是與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展不匹配的是目前我國(guó)的高速公路管理水平還相對(duì)落后，這勢(shì)必造成高速公路的低效運(yùn)行，不能很好地滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需求。因此，研發(fā)適合我國(guó)高速公路管理實(shí)際情況的信息管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管理工作的現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化，已成為高速公路管理者和有關(guān)專家關(guān)注的焦點(diǎn)。目前高速公路交通工程資源種類眾多，交通工程資源是高速公路提供高質(zhì)量服務(wù)的基礎(chǔ)，建立資源管理系統(tǒng)，提高高速公路現(xiàn)有交通工程資源管理水平和使用效率，是實(shí)現(xiàn)高速公路管理企業(yè)信

3、息化的關(guān)鍵。由于高速公路三大系統(tǒng)資源普遍具有空間分布的特征，傳統(tǒng)信息化方法無(wú)法有效地針對(duì)這一特征提出解決方案，因此采用地理信息系統(tǒng)（geographic information system；gis）技術(shù)構(gòu)建可以有效管理資源空間分布信息的可視化高速公路交通工程資源管理系統(tǒng)將成為路公司管理系統(tǒng)發(fā)展的方向。2、gis在交通工程信息化資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用gis是由信息演繹而來(lái)，是以地理坐標(biāo)為骨干的信息系統(tǒng)，是對(duì)以采集、存儲(chǔ)、管理、分析與空間、地理位置有關(guān)的信息系統(tǒng)的統(tǒng)稱。其通過(guò)利用數(shù)據(jù)的空間屬性，實(shí)現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)的結(jié)合。用戶可以在地圖界面上直接對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行查詢和分析。它以數(shù)據(jù)可視化、思維可視化的形

4、式，提供了一種新的決策支持方式，使管理者對(duì)各方面進(jìn)行的研究不再是孤立的，而將自己置身于自然和社會(huì)環(huán)境當(dāng)中，直觀地掌握全面情況，從而大大提高管理的現(xiàn)代化水平，為實(shí)現(xiàn)信息化管理提供更好的手段。采用gis技術(shù)構(gòu)建交通工程資源可視化管理系統(tǒng)可以高效直觀地管理高速公路交通工程資源特別是三大系統(tǒng)資源（通訊、監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)），提高交通工程資源管理水平；提高交通規(guī)劃、建設(shè)效率；提高工程建設(shè)質(zhì)量；提高現(xiàn)有資源使用效率，合理利用資源，減少重復(fù)投資。構(gòu)建交通工程資源可視化管理系統(tǒng)先要建立包含空間信息和高速公路工程資源專有屬性信息的綜合數(shù)據(jù)中心以及以gis為基礎(chǔ)的可視化管理平臺(tái)，在兩者的基礎(chǔ)上根據(jù)聯(lián)網(wǎng)中心、路公司管理

5、需求形成交通工程資源管理的解決方案。2.1 建立包含空間信息和高速公路工程資源專有屬性信息的綜合數(shù)據(jù)中心建立綜合數(shù)據(jù)中心就要考慮先對(duì)空間信息和高速公路工程資源專有屬性信息數(shù)據(jù)進(jìn)行組織分類。在gis系統(tǒng)中的信息可以組織到專題圖層中。每個(gè)圖層有一個(gè)主題，同時(shí)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，圖層中每個(gè)特征點(diǎn)都可以通過(guò)坐標(biāo)和屬性來(lái)確定和描述。根據(jù)我國(guó)高速公路交通工程資源管理的特點(diǎn)可將工程資源信息及數(shù)據(jù)信息分為基本信息圖層、公路工程資源圖層及虛擬圖層三類：（1）基本信息圖層包含：提供城鎮(zhèn)，國(guó)道，省道，河流等一些基本的地理信息的背景圖層、高速公路圖層和立交橋圖層。這部分?jǐn)?shù)據(jù)利用現(xiàn)有的gis資源（如公路局制作的全省

6、公路電子地圖）獲得；（2）公路工程資源圖層包含：記錄管道、桿路、路肩手孔、人井、工具等資源的管道桿路資源圖層、纜線圖層、電話圖層、通信電源設(shè)備圖層、記錄高速公路通信站（指收費(fèi)站，服務(wù)區(qū)，通信中心等）端的接入網(wǎng)設(shè)備的站端接入設(shè)備層、收費(fèi)站圖層以及其它如可變情報(bào)板、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、車道稱重、車牌識(shí)別相關(guān)設(shè)備的圖層。這部分是我們數(shù)據(jù)整理工作的重點(diǎn)，需要我們通過(guò)對(duì)現(xiàn)有工程圖紙、工程量清單等資料的整理和分析以及有關(guān)手段來(lái)獲得；（3）虛擬圖層包含：按照用戶定制的方式顯示一些設(shè)備相關(guān)屬性值，動(dòng)態(tài)描述分布狀況的數(shù)據(jù)圖層和根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提供系統(tǒng)預(yù)警功能的狀態(tài)圖層。這些數(shù)據(jù)則要通過(guò)動(dòng)態(tài)采集及運(yùn)

7、算獲得。組織到專題圖層中的信息數(shù)據(jù)要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其關(guān)鍵在于資源信息庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)以及空間數(shù)據(jù)庫(kù)和專題數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一，由于高速公路資源數(shù)據(jù)庫(kù)與一般的管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相比具有自己的特性，公路資源及資源狀況屬性數(shù)據(jù)在空間和時(shí)間上沿線路動(dòng)態(tài)隨機(jī)分布并且與其地理位置和地理環(huán)境密切相關(guān)，因此高速公路資源數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)是包含描述空間位置及其拓?fù)潢P(guān)系的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。而且根據(jù)目前國(guó)內(nèi)高速公路管理的特點(diǎn)，采用的是里程樁與地理坐標(biāo)定位相結(jié)合的線性參照系統(tǒng)，并建立大地坐標(biāo)系與里程樁系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)以上特l生分析，基于gis的高速公路資源數(shù)據(jù)庫(kù)的建立關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)大地坐標(biāo)與里程樁系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換、建立空間數(shù)據(jù)與屬性

8、數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系和采用動(dòng)態(tài)分段技術(shù)。對(duì)此我們可以將高速公路資源數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體劃分為基準(zhǔn)系、高速公路資源、地理背景三個(gè)實(shí)體集。通過(guò)這一概念模型，我們可以有機(jī)地結(jié)合兩種技術(shù)手段，構(gòu)建基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)和專題數(shù)據(jù)庫(kù)的資源管理平臺(tái)。2.2 搭建以gis為基礎(chǔ)的可視化管理平臺(tái)在綜合高速公路交通工程資源及基礎(chǔ)信息的配置管理基礎(chǔ)上，以gis平臺(tái)為手段，構(gòu)建可視的工作平臺(tái)。該平臺(tái)的總體架構(gòu)如圖1所示。該平臺(tái)將具有分層數(shù)據(jù)管理功能，可以通過(guò)地理信息技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)信息和專業(yè)信息進(jìn)行分層管理和維護(hù)，并用不同的符號(hào)分層顯示。對(duì)專題數(shù)據(jù)和圖形可以靈活地進(jìn)行編輯、更新、備份、恢復(fù)等操作，同時(shí)改變與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于一些可監(jiān)控資

9、源.例如攝像機(jī)、可變情報(bào)板、車輛檢測(cè)儀等，可以監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，并提供預(yù)警和警報(bào)等功能。平臺(tái)提供查詢工具用戶可對(duì)各個(gè)路段進(jìn)行信息查詢，可查詢所有基礎(chǔ)特征和專業(yè)特征的屬性信息，可按用戶所確定的屬性名稱進(jìn)行定位，即可以將用戶指定的地理特征以顯著方式顯示。平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)表達(dá)方式、數(shù)據(jù)表的瀏覽方式、地圖表現(xiàn)方式和統(tǒng)計(jì)圖的方式，其中統(tǒng)計(jì)圖的式樣、顏色、線形、文字均有多種選擇。系統(tǒng)還提供直方圖、餅圖等多種專題圖，形象直觀地對(duì)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中所選擇的字段進(jìn)行分析。根據(jù)用戶要求可以輸出高速公路路段狀況圖等圖件，可輸出各種屬性的報(bào)表，打印查詢結(jié)果，還可以將地圖與多種專題圖、統(tǒng)計(jì)圖表、瀏覽表、圖例、查詢信息等組織在一

10、起打印。同時(shí)平臺(tái)可以與其他cad，cam軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間所用數(shù)據(jù)文件的交換，從而達(dá)到數(shù)據(jù)共享目的。平臺(tái)保留二次開(kāi)發(fā)的可擴(kuò)展接口，系統(tǒng)將具有非常高的可擴(kuò)展性及可塑性。2.3 形成交通工程資源管理的實(shí)用解決方案在建立了綜合數(shù)據(jù)中心以及以gis為基礎(chǔ)的可視化管理平臺(tái)的基礎(chǔ)上考慮到聯(lián)網(wǎng)中心、路公司作為不同的使用者的管理需求。路公司需要管理并維護(hù)所屬高速公路的所有工程資源；聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心需要管理并維護(hù)聯(lián)網(wǎng)中心的線路設(shè)備資源并根據(jù)權(quán)限查看路網(wǎng)中各路公司的資源狀況。由此針對(duì)整個(gè)路網(wǎng)本文提出如下交通工程資源管理的解決方案：（1）對(duì)于高速公路工程資源管理系統(tǒng)這樣一個(gè)帶有廣域分布特征的系統(tǒng)，為了減少安裝調(diào)試的

11、復(fù)雜性、提高系統(tǒng)的可維護(hù)性，從總體上采用browsers/thinclient+web/application server+dbms三層（或多層）結(jié)構(gòu)，（bwd）是適合而且可行的系統(tǒng)架構(gòu)選型。其中對(duì)于用戶透明的業(yè)務(wù)邏輯層可以使用目前的中間件技術(shù)完成業(yè)務(wù)邏輯的定義、修改，對(duì)于今后的系統(tǒng)升級(jí)提供了有力的技術(shù)支持。系統(tǒng)主要采用b/s結(jié)構(gòu)完成系統(tǒng)的大部分查詢、分析、報(bào)表、監(jiān)控等應(yīng)用功能，使用thinclient完成安全度要求比較高的內(nèi)部數(shù)據(jù)管理功能。這樣各管理處、服務(wù)區(qū)都可以很方便的部署本系統(tǒng)而不需要做任何額外的網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)建設(shè)。這種結(jié)構(gòu)另外一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是部署的靈活性。因?yàn)椴捎脀eb方式，只要有i

12、nternet連接就可以登錄系統(tǒng)。（2）對(duì)于整個(gè)路網(wǎng)各路公司內(nèi)部獨(dú)立使用可視化系統(tǒng)管理所屬交通工程資源。即聯(lián)網(wǎng)中心的應(yīng)用服務(wù)器直接管理內(nèi)部資源；聯(lián)網(wǎng)中心的應(yīng)用服務(wù)器將本中心數(shù)據(jù)庫(kù)不存在的資源的查詢指令分解到各路公司的系統(tǒng)服務(wù)器上，得到結(jié)果集后將其合并返回。通過(guò)這樣的虛擬查詢機(jī)制，對(duì)于聯(lián)網(wǎng)中心使用者來(lái)說(shuō)，這些都是透明的，對(duì)所有路公司的開(kāi)放資源都可以像本地資料一樣直接訪問(wèn)如圖2所示。（3）對(duì)于路公司可以通過(guò)可視化系統(tǒng)監(jiān)控、管理所屬高速公路的所有交通工程資源。路公司管理者可以通過(guò)電腦終端或pda（手持式計(jì)算機(jī)）、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備登陸系統(tǒng)服務(wù)器。對(duì)于可監(jiān)控的公路工程資源，信號(hào)采集/控制計(jì)算機(jī)按照預(yù)設(shè)的輪

13、詢時(shí)間頻率對(duì)設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行采集，并根據(jù)采集的結(jié)果判斷此設(shè)備資源的狀態(tài)，是正常運(yùn)行還是黃色預(yù)警還是紅色警報(bào)并將信息數(shù)據(jù)提供給可視化平臺(tái)服務(wù)器，如圖3所示。（4）采用gis（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)構(gòu)建的可視化高速公路交通工程資源管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)設(shè)置、資源管理、綜合查詢、設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)接口五個(gè)功能模塊，其功能架構(gòu)如圖4。使用者可以通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的系統(tǒng)管理設(shè)置，對(duì)基礎(chǔ)空間資源和設(shè)備資源進(jìn)行添加與編輯，對(duì)資源對(duì)象查詢、編輯、監(jiān)控。同時(shí)平臺(tái)提供二次開(kāi)發(fā)的可擴(kuò)展接口并預(yù)留未來(lái)與gps等系統(tǒng)的接口。允許對(duì)資源對(duì)象屬性進(jìn)行自定義。提供資源對(duì)象二次開(kāi)發(fā)接口，按此接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)象動(dòng)態(tài)裝卸功能。系統(tǒng)可按照xml標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出資源對(duì)象屬性；可導(dǎo)人流行的gis空間數(shù)據(jù)及cad、cam軟件所用數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。3、結(jié)束語(yǔ)作為一門新興的學(xué)科，gis在交通工程管理中有著廣泛的應(yīng)用。本文研究了gis技術(shù)在高速公路交通工程信息化資源管理中的應(yīng)用，通過(guò)gis的專題圖層分類實(shí)現(xiàn)