貨車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

羅小龍　喻江波

【摘 要】近年來，城市道路交通問題成了阻礙城市發(fā)展的一大難題，由貨車帶來的交通堵塞、噪音污染和道路破壞等問題，也導(dǎo)致各地進一步升級“限貨”政策。貨車導(dǎo)航，是指安裝在貨車上面，引導(dǎo)駕駛者從指定路線從一點運動到另一點的設(shè)備。貨車司機的業(yè)務(wù)不限于特定的地方，因此，經(jīng)常出現(xiàn)迷路，進入限行、限高及限重的路段，對貨車司機的正常業(yè)務(wù)帶來很大的不便，因此，文章研究的目的在于以武漢市為例采取GIS在海量數(shù)據(jù)管理方面的優(yōu)勢來解決這一問題。

【關(guān)鍵詞】車輛導(dǎo)航；限行路徑分析；空間屬性數(shù)據(jù)查詢

0 引言

貨車限行，主要是因為全國各地城市都面臨交通的壓力，而且隨著近年來對于各方面的要求的增加，各地對于貨車限行的命令也進一步的升級。中國人口密集，人群數(shù)量龐大，因此通過對貨車進行限行來提高道路的通行力度也是一個最主要的手段[1-4]。

武漢作為一個大型的交通樞紐城市，每年貨車交通違規(guī)案例數(shù)不勝數(shù)。一方面原因是武漢交通便利，多數(shù)貨車從此經(jīng)過，司機對于武漢限行路段不可能很熟悉，另一方面就是武漢市道路擁堵，人口眾多，因此政府對于貨車限行路段規(guī)定嚴格，稍不注意就會走入禁區(qū)。貨車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計就是以武漢市為藍本，來研究探討關(guān)于貨車導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，給貨車司機進行在未知地域的正確線路導(dǎo)航，實現(xiàn)限行路段繞行的導(dǎo)航功能。

1 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

而我們常見的普通的導(dǎo)航系統(tǒng)如在PC端的導(dǎo)航系統(tǒng)（如谷歌地圖）、基于Android的一些手機地圖（如百度地圖、老虎地圖等）的導(dǎo)航系統(tǒng)，都只能提供簡單的線路導(dǎo)航，而不能給貨車司機指明正確的線路導(dǎo)航，不能規(guī)避禁行區(qū)，因此并不能滿足貨車司機的要求，不能用來對貨車進行導(dǎo)航[5-6]。對于貨車司機來說，到達一個陌生的地域，沒有正確的導(dǎo)航，誤入禁區(qū)從而產(chǎn)生高額罰款和大幅度扣分的情況屢屢發(fā)生，由此給自己帶來不必要的損失，貨車導(dǎo)航系統(tǒng)由此而生[7-8]。

2 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶需求

本系統(tǒng)主要的針對人群是貨車司機和系統(tǒng)管理員。

2.1 貨車司機

對于貨車司機來說，能快速的找到所要到達目的地的最短路徑，就是此系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的具體目標，系統(tǒng)能幫助貨車司機快速定位基礎(chǔ)設(shè)施站和基本的線路導(dǎo)航，快速、實時地反映當(dāng)前的武漢市內(nèi)的各種貨車限行規(guī)定。

2.2 管理員

管理員主要是對于后臺數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)維護，主要是為了保證后臺的數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。本系統(tǒng)設(shè)計給管理員提供了這方面功能的模塊，便于管理員對數(shù)據(jù)進行更新。

3 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則

1）完備性原則。系統(tǒng)應(yīng)具有一般應(yīng)用型GIS 都具備的功能，包括數(shù)據(jù)的采集、管理、編輯、顯示、繪圖、處理、查詢、分析、輸出等功能，而且還應(yīng)具有針對圖像的查詢和處理分析功能。2）標準化原則。系統(tǒng)使用和輸出的數(shù)據(jù)類型、編碼、圖示符號應(yīng)符合國家地質(zhì)標準及相關(guān)規(guī)定，軟件工程和數(shù)據(jù)庫建設(shè)符合行業(yè)規(guī)范。3）系統(tǒng)性原則。屬性數(shù)據(jù)庫、圖像數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用模型有機的結(jié)合為一體，各種參數(shù)可以相互進行傳輸，形成了一個高效而有組織的整體。4） 先進性原則。包括硬件設(shè)備、軟件和技術(shù)方法的先進性。5）可靠性原則。包括數(shù)據(jù)的可靠性和系統(tǒng)運行的可靠性。6）實用性原則。包括，系統(tǒng)能夠做到解決用戶所關(guān)心的問題，為生產(chǎn)實踐服務(wù)；系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)過程實現(xiàn)無紙化；界面設(shè)計盡量模擬人的工作習(xí)慣，隨時提示；最好少用或不用鍵盤。7）可擴充性原則。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，模塊的獨立性強，模塊增加、減少或修改均對整個系統(tǒng)的影響很小，便于對系統(tǒng)進行改進和擴充，使系統(tǒng)處于不斷完善的過程中。

3.2 系統(tǒng)的總體框架設(shè)計

本次系統(tǒng)的實現(xiàn)是一個比較傳統(tǒng)的C/S體系架構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)在所有能了解到的貨車導(dǎo)航系統(tǒng)為藍本，對本次設(shè)計的具體實施提出如下設(shè)想方案。

該設(shè)想方案的總體思路是：建立一個大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用來存儲涉及貨車行駛所需的所有數(shù)據(jù)，其中包括基礎(chǔ)設(shè)施的基本空間信息（如所在地域）、屬性信息（包括設(shè)施類別、設(shè)施工作時間等相關(guān)信息）、空間屬性信息（城市道路可行、限行、橋梁限重、限高等相關(guān)信息）。在該數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上開發(fā)方便的存取、查詢、線路設(shè)計等。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計，使用微軟公司的SQL SERVER數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是一個大型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫的并發(fā)操作、聯(lián)機處理、分布式處理等方面都提供很好的支持。并且我們學(xué)習(xí)使用該數(shù)據(jù)庫也有一定的經(jīng)驗。因此以該軟件系統(tǒng)來進行此次系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)據(jù)庫建庫軟件。

因整個系統(tǒng)涉及到很多空間信息，而ESRI公司的ArcGIS系統(tǒng)軟件則具有較強的數(shù)據(jù)圖形處理能力，而且因為學(xué)習(xí)專業(yè)的關(guān)系我們對該軟件的操作比較熟練，具有較強的動手操作能力，所以此次貨車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計采用ArcGIS Server10.2處理圖形，通過ArcGIS Engine搭建系統(tǒng)的組件框架，使用我們學(xué)過的C#語言進行程序的編寫以便于能較完滿的完成該系統(tǒng)的設(shè)計。由該思路產(chǎn)生系統(tǒng)的技術(shù)路線則見圖1。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合貨車導(dǎo)航系統(tǒng)的具體內(nèi)容，建立系統(tǒng)的整體框架。主要功能包括多源數(shù)據(jù)管理和方便查詢，即數(shù)據(jù)管理模塊和查詢模塊，數(shù)據(jù)管理模塊實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的導(dǎo)入；查詢模塊實現(xiàn)各種查詢（圖2）。

導(dǎo)航功能作為本系統(tǒng)最主要的功能，所需要用到的就是網(wǎng)絡(luò)分析方法[9-10]。網(wǎng)絡(luò)分析方式中的路徑分析可以用來做系統(tǒng)的導(dǎo)航功能的實現(xiàn)。具體操作如下：首先講武漢市矢量圖的道路要素，即線要素提取，然后創(chuàng)建一個線要素數(shù)據(jù)集的幾何網(wǎng)絡(luò)，之后通過設(shè)置障礙節(jié)點和障礙邊的方式來實現(xiàn)對限行路線的導(dǎo)航規(guī)避。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用軟件工程的思想進行設(shè)計，認真地進行了貨車導(dǎo)航系統(tǒng)前期的需求分析、調(diào)研與論證，根據(jù)軟件設(shè)計的原則完成了后續(xù)相關(guān)工作。貨車導(dǎo)航系統(tǒng)主要面向非武漢市當(dāng)?shù)氐呢涇囁緳C，旨在解決其對于地域不熟悉導(dǎo)致行車困難的問題，同時也為城市交通減輕壓力。

圖2 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)功能設(shè)計

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]