Web端數(shù)字高速公路地理信息平臺框架搭建

賈子春　單金鍵　楊雯潔　何元劍

摘 要：伴隨著高速公路建設(shè)進程加快，其涉及信息量增大、類型多樣、地點分布廣，傳統(tǒng)的信息管理方式已不適應(yīng)公路建設(shè)迅速發(fā)展的需要，而目前能對高速公路在設(shè)計、施工、養(yǎng)護等階段的各類信息綜合進行管理的信息系統(tǒng)尚較少見。到為了保障高速公路高效運行，充分共享高速公路信息，研發(fā)了Web端數(shù)字高速公路地理信息平臺。

關(guān)鍵詞：高速公路；WebGIS；數(shù)字高速公路地理信息平臺

鄭州大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目編號：xjxm059

0 引言

隨著我國高速公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，高速公路的運營管理及信息化建設(shè)需求也在不斷提升。對于高速公路管理者來說，如何保障高速公路高效運行，準確掌握高速公路路段情況，并有效處置突發(fā)事件信息日趨重要。一些學(xué)者探索現(xiàn)代管理模式，提出“數(shù)字高速公路”概念，一些地方的交通部門從本部門管理需要，開發(fā)或建立了高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)、工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、路政管理系統(tǒng)、事故分析及緊急救援系統(tǒng)、公路信息發(fā)布系統(tǒng)、災(zāi)害應(yīng)急管理系統(tǒng)等，這些都大大促進了我國高速公路的信息化建設(shè)。但仍然存在著一些問題，如對數(shù)字高速公路的理解不統(tǒng)一、不完善；各個高速公路的應(yīng)用系統(tǒng)仍處于獨立應(yīng)用，道路基礎(chǔ)地理信息、建設(shè)信息、路網(wǎng)狀況等公共信息并沒有完全共享，存在大量信息孤島，信息利用率不高，并且在進行高速公路相關(guān)決策工作時，獲取全面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)困難。

道路都具有明顯的地域特征，高速公路的相關(guān)信息同樣具有地理特性，而地理信息系統(tǒng)（GIS）對具有地理參考的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)組織和集成，因此，利用GIS技術(shù)構(gòu)建數(shù)字高速公路地理信息公共平臺，就可以把上述的高速公路各應(yīng)用系統(tǒng)整合到一起，從而實現(xiàn)全路網(wǎng)的監(jiān)控、收費、養(yǎng)護、路政、交警等部門的信息資源聯(lián)網(wǎng)共享，避免低水平重復(fù)開發(fā)、消除信息孤島，達到信息資源共享，提高高速公路的運行效率和管理水平。

所謂數(shù)字高速公路，就是運用信息共享的理念，依托信息技術(shù)手段，將高速公路數(shù)字化重建，據(jù)此整體研究解決高速公路問題的綜合系統(tǒng)。而數(shù)字高速公路地理信息公共平臺則是數(shù)字高速公路的核心，是其它應(yīng)用管理系統(tǒng)空間定位、集成交換和互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，依托基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準數(shù)據(jù)，通過空間分析可以滿足各部門的地理需求，并具備實現(xiàn)個性化應(yīng)用的可擴展空間。顯然，建設(shè)數(shù)字高速公路地理信息公共平臺是切實提高高速公路智能化保障能力和服務(wù)水平的有效措施。

1 研究內(nèi)容

1.1 高速公路地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

高速公路地理信息數(shù)據(jù)庫是數(shù)字高速公路地理信息公共平臺建設(shè)的基礎(chǔ)，由按照國家規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準和規(guī)范生產(chǎn)的多尺度、多類型、多內(nèi)容的地理空間數(shù)據(jù)構(gòu)成，能夠真實、客觀地反映高速公路地表各種自然和社會要素的幾何和屬性信息。 數(shù)據(jù)類型包括路網(wǎng)（國、省、高速、匝道）、公路沿線構(gòu)造物（橋、遂、涵等）、附屬設(shè)施（加油站、服務(wù)區(qū)、收費站等）、基礎(chǔ)地理信息（地名、水系、居民地、行政區(qū)劃、植被、交通、影像）。如何采集、組織和更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是地理信息平臺建設(shè)的基礎(chǔ)性工作。

1.2 Web端數(shù)字高速公路地理信息公共平臺的架構(gòu)、功能和實現(xiàn)技術(shù)

數(shù)字高速公路地理信息公共平臺是高速公路應(yīng)用專題系統(tǒng)空間定位、集成交換和互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，需要研究地理信息公共平臺的框架結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、工作流。平臺功能應(yīng)包括專題信息空間定位、瀏覽量測、查詢統(tǒng)計、空間分析、信息交換、維護管理等，還應(yīng)有可擴展空間或接口，重點要研究實現(xiàn)這些功能的技術(shù)和方法。

1.3 基本特性

公路管理信息系統(tǒng)以計算機網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)、GIS技術(shù)等為基礎(chǔ)， 通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)信息資源共享與綜合信息智能化處理， 實現(xiàn)公路管理部門對交通監(jiān)控、設(shè)施管理、路政和養(yǎng)護、日常行政辦公等的綜合處理。 因此， 建立信息平臺應(yīng)該滿足下面的要求。

1.實用性

公路MIS 系統(tǒng)的建立， 必須注重實用性， 即功能設(shè)計應(yīng)滿足公路管理需要；

2.可靠性

同時必須重視可靠性，即公路MIS 系統(tǒng)應(yīng)能在正常的環(huán)境下， 連續(xù)穩(wěn)定的運行；

3.先進性

同時在保證實用性和可靠性的基礎(chǔ)上， 應(yīng)兼顧先進性， 即公路MIS 系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)基于先進的現(xiàn)代信息技術(shù)， 分利用成熟的高科技手段來為公路管理的現(xiàn)代化服務(wù)。

2 平臺的設(shè)計

2.1平臺總體構(gòu)架

本平臺軟件的總體構(gòu)架如圖一所示。平臺包括地圖基本模塊、查詢統(tǒng)計模塊、空間分析模塊、信息交換模塊和維護管理模塊。其中查詢統(tǒng)計模塊中包括路網(wǎng)信息查詢、公路沿線村莊查詢、高速公路附屬設(shè)施查詢、最近出口查詢。

2.2 平臺運行環(huán)境

本平臺為基于Web端的數(shù)字高速公路地理信息公共平臺，因此涉及到數(shù)據(jù)服務(wù)器，Web服務(wù)器以及瀏覽器。以下從這三方面來說明平臺的運行環(huán)境。

2.2.1 數(shù)據(jù)服務(wù)器

數(shù)據(jù)服務(wù)器負責(zé)管理系統(tǒng)中的大量異構(gòu)數(shù)據(jù)，響應(yīng)外部各種數(shù)據(jù)操作請求。系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)量較大，對計算機的性能有一定的要求。

1.硬件環(huán)境

運行數(shù)據(jù)服務(wù)器的計算機最低配置如下：

處理器（CPU）：Inter Pentium 3.0G

內(nèi)存（RAM）：512Mb

硬盤（Hard Disk）：40G

2.軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)（OS）：Microsoft Windows XP/2007

MySQL數(shù)據(jù)庫：MySQL Server 5.0以上版本

2.2.2.Web服務(wù)器

WebGIS服務(wù)器負責(zé)接收用戶瀏覽器的各種請求，并將命令請求發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器端，在接收到數(shù)據(jù)服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù)結(jié)果后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到瀏覽器端。由于WebGIS服務(wù)器需要長期穩(wěn)定運行，并頻繁的與瀏覽器和數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)生交互，允許多個瀏覽器的并發(fā)訪問，對計算機的性能有一定要求。

1.硬件環(huán)境

運行WebGIS服務(wù)器的計算機最低配置如下：

處理器（CPU）：Inter Pentium3.0G

內(nèi)存（RAM）：512Mb

硬盤（Hard Disk）：20G

2.軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)（OS）：Microsoft Windows XP/2007

JDK：j2sdk1.4.2及以上版本

Web服務(wù)器容器：Apache Tomcat5.0以上版本

2.2.3 瀏覽器

用戶基于瀏覽器訪問本系統(tǒng)對瀏覽器所在計算機性能要求較低，但是為了保證訪問效果，建議使用Internet Explorer6.0及以上版本。

1.硬件環(huán)境

進行瀏覽器訪問的計算機最低配置如下

處理器（CPU）：Inter Pentium 2.0G

內(nèi)存（RAM）：256Mb

硬盤（Hard Disk）：10G

2.軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)（OS）：Microsoft Windows XP/2007

瀏覽器：Internet Explorer 6.0

3 平臺的實現(xiàn)方法和步驟

1.調(diào)研已經(jīng)建成的各類高速公路專題管理系統(tǒng)，掌握這些系統(tǒng)需要哪些地理信息，具有哪些地理信息分析功能，還需要添加哪些功能，通過深入分析和提煉，總結(jié)高速公路管理中涉及到的公共地理信息資源。

2.研究數(shù)字高速公路地理信息公共平臺的框架結(jié)構(gòu)。數(shù)字高速公路本質(zhì)是高速公路綜合信息管理系統(tǒng)，應(yīng)包括硬件基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、地理信息公共平臺、各類應(yīng)用子系統(tǒng)幾部分，其中地理信息公共平臺是其核心，起著承上啟下的作用。

3.研究數(shù)字高速公路地理信息平臺的數(shù)據(jù)類型，如何組織、存儲和管理這些數(shù)據(jù)。高速公路是帶狀構(gòu)造物，具有路程長、建設(shè)時間長、涉及的單位多等特點，因此，高速公路數(shù)字化信息平臺無論在空間還是時間上所涉及的數(shù)據(jù)都是海量的。要實現(xiàn)如此海量數(shù)據(jù)的高效管理和實時可視化，需要科學(xué)組織這些數(shù)據(jù)。管理數(shù)據(jù)涉及路網(wǎng)、公路沿線構(gòu)造物、附屬設(shè)施的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，表現(xiàn)為電子地圖、設(shè)計圖紙、數(shù)字地面模型、航測遙感影像、GPS實測數(shù)據(jù)、視頻等，將這些數(shù)據(jù)在同一個數(shù)據(jù)庫中進行統(tǒng)一的管理，可以大大提高數(shù)據(jù)的使用效率和共享率，為高速公路的運營管理提供有益的服務(wù)。

4.研究數(shù)字高速公路地理信息平臺的基本功能以及如何實現(xiàn)這些功能。平臺除應(yīng)具有專題信息空間定位、瀏覽量測、查詢統(tǒng)計、空間分析、信息交換等功能，還需具備可擴展空間，留有實現(xiàn)個性化應(yīng)用的二次開發(fā)接口。要重點研究如何實現(xiàn)這些功能，如研究快速定位高速公路上橋梁、涵洞、立交橋、里高速公路程等要素的算法，用戶只要輸入正確的名稱或數(shù)值，地圖就可以快速定位在相對應(yīng)的地理位置，瀏覽相關(guān)的地形地貌信息和設(shè)施屬性信息；研究高速公路最近出口信息快速查詢的算法，用鼠標(biāo)沿著高速公路線點擊任意位置，可以獲取距離最近的高速出口信息；研究地圖、鷹眼與視頻的關(guān)聯(lián)算法，當(dāng)線路視頻播放時，帶狀地形圖和鷹眼窗口相應(yīng)變換地理位置，使用戶更全面直觀的掌握線路設(shè)施及沿線信息；研究高速公路地理信息平臺集成office辦公軟件的方法，利用該平臺可以統(tǒng)一管理與高速公路有關(guān)的各種文檔資料。

5.在調(diào)研分析和科學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)上，選擇某一高速公路作為研究對象，開發(fā)數(shù)字高速公路地理信息公共平臺，對系統(tǒng)建設(shè)中的一些技術(shù)方法進行驗證和改進。

4 結(jié)語

基于WebGIS的高速公路信息管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)的高速公路管理方式相比，具有很大的優(yōu)勢，是高速公路管理現(xiàn)代化和信息化的基礎(chǔ)，目前這方面的研究開發(fā)處于快速發(fā)展階段?？梢灶A(yù)見 ， GI S 在高速公路管理中的應(yīng)用必將帶動我國公路事業(yè)在管理信息系統(tǒng)方面的建設(shè)進入一個嶄新的階段。

參考文獻

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[3] 洪安祥， 陳剛. 基于GIS的城市交通建設(shè)和管理系統(tǒng). 2001年中國GIS協(xié)會論文集，2001

作者簡介

賈子春，男，漢族，山西呂梁人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

單金鍵，男，漢族，河南新密人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

楊雯潔，女，漢族，云南昆明人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

何元劍，男，漢族，云南紅河人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。