基于交通地理信息的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)研究

謝媛媛

（深圳市易行網(wǎng)交通科技有限公司，廣東 深圳 518052）

基于交通地理信息的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)研究

謝媛媛

（深圳市易行網(wǎng)交通科技有限公司，廣東 深圳 518052）

設(shè)計、研究了一種基于交通地理信息的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，它是通過建立標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、交通GIS數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫匯集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而為數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)，使系統(tǒng)能夠有效管理數(shù)據(jù)，對外提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用。同時，利用服務(wù)接口層提供的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，外部系統(tǒng)可以可靠、高效地連接各個服務(wù)。通過對交通共享機(jī)制的研究和應(yīng)用，進(jìn)一步提升了交通行業(yè)的信息化程度，以促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

GIS；交通數(shù)據(jù)；地理信息；共享系統(tǒng)

隨著交通管理模式的不斷升級，交通系統(tǒng)也在不斷更新，交通數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的出現(xiàn)為新時期交通提供了嶄新的技術(shù)平臺和手段?；诮煌ǖ乩硇畔⒌臄?shù)據(jù)共享系統(tǒng)是以計算機(jī)學(xué)、地理信息學(xué)、管理學(xué)和測繪學(xué)為基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理緊密結(jié)合，從而精確地采集、清洗和處理地理空間數(shù)據(jù)信息，為交通管理者提供可視化決策和分析。同時，系統(tǒng)為新時期交通行業(yè)的發(fā)展提供了新的思維模式。

1 系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

從20世紀(jì)80年代起，我國公路管理部門利用各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立了一些路況數(shù)據(jù)庫，交通部旨在提高公路規(guī)劃和管理水平應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和研制工作質(zhì)量，于20世紀(jì)90年代將組織、開發(fā)完成了地市級公路數(shù)據(jù)庫Trans-GIS，并將地理信息相關(guān)技術(shù)用于交通信息建設(shè)和管理，實(shí)現(xiàn)了基于公路交通的地信平臺。

與此同時，基于交通地理信息的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的研究工作在我國蓬勃發(fā)展起來。因此，在實(shí)際工作中，相關(guān)部門可通過該平臺統(tǒng)一地理信息數(shù)據(jù)源，為其他智能化系統(tǒng)提供權(quán)威、一致的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一更新和維護(hù)。

2 設(shè)計方案

交通管理部門需要建設(shè)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，使其成為整個智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)性平臺，具體應(yīng)用方向?yàn)檎?wù)、企業(yè)、公眾3個方面。系統(tǒng)應(yīng)基于軟件設(shè)計模式中的“單一職責(zé)模式”和軟件系統(tǒng)模塊化的架構(gòu)思路，提供集中的空間數(shù)據(jù)存儲和細(xì)粒度的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，用戶使用業(yè)務(wù)系統(tǒng)時造成的數(shù)據(jù)變更（包括添加、刪除和修改）中的空間數(shù)據(jù)將存儲在共享平臺中，業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)將存儲在各自的系統(tǒng)中，這樣可以確保系統(tǒng)之間的低耦合，同時，使得共享系統(tǒng)中始終保存著最新的空間信息。

2.1 總體系統(tǒng)業(yè)務(wù)框架

如圖1所示，在共享系統(tǒng)內(nèi)建立了標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、交通GIS數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，匯集了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)共享提供了基礎(chǔ)。

為了能夠有效管理和對外提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與應(yīng)用，需要一系列服務(wù)來支持遠(yuǎn)程訪問和管理維護(hù)。通過服務(wù)接口層提供的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，外部系統(tǒng)可以方便、安全、可靠、高效地連接各個服務(wù)，與數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)互通數(shù)據(jù)，獲得應(yīng)用支持。各個單位、部門可以專注于開發(fā)自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，避免對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的重復(fù)開發(fā)，達(dá)到資源統(tǒng)一、優(yōu)化、共享。

圖1 總體系統(tǒng)框架圖

2.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

基于GIS的數(shù)據(jù)共享平臺需要為其他應(yīng)用系統(tǒng)提供GIS功能，幫助快速開發(fā)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)對GIS功能的需求有共性，同時也有業(yè)務(wù)自身需要的特殊功能。對于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要的共性需求為地圖顯示、漫游和縮放功能；對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共性需求為疊加圖層顯示、查詢、統(tǒng)計分析等功能。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也包含一些特殊需求，比如GPS監(jiān)控數(shù)據(jù)疊加等，需要提供獨(dú)立的軟件模塊，提供坐標(biāo)與地圖匹配。軟件體系結(jié)構(gòu)多樣化，存在C/S、B/S、純客戶端、移動端等軟件。各種軟件大部分為定制開發(fā)的軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)格式均依據(jù)應(yīng)用設(shè)計，根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)采用了不同的架構(gòu)設(shè)計，使得軟件開發(fā)語言、開發(fā)環(huán)境、硬件部署平臺、通訊協(xié)議具有多樣性。數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)需要在功能、數(shù)據(jù)和應(yīng)用方面支持如此多樣化的系統(tǒng)，顯然是一個難點(diǎn)，同時，這也是該系統(tǒng)的價值所在。

在設(shè)計系統(tǒng)軟件架構(gòu)時，考慮到數(shù)據(jù)互操作和共享的需求，采用基于SOA架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)和服務(wù)的設(shè)計，將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、各個交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以服務(wù)的方式對外提供。同時，開發(fā)一套數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)，用于不同格式、不同坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，以便實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的共享。

3 研究數(shù)據(jù)共享解決方案

3.1 系統(tǒng)研究的數(shù)據(jù)難點(diǎn)和解決方案

交通地理信息數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的建設(shè)涵蓋空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和各類交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，專業(yè)面廣，數(shù)據(jù)量大，格式多樣。共享系統(tǒng)會定義標(biāo)準(zhǔn)的專題圖層，制作大量細(xì)分的專題數(shù)據(jù)，以圖層的方式發(fā)布出來；業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可以進(jìn)行專題圖層的疊加顯示、查詢、獲取數(shù)據(jù)等操作。這樣做，能夠有效提高數(shù)據(jù)的可重用性，節(jié)省數(shù)據(jù)處理時間。由此可見，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)成為了系統(tǒng)建設(shè)初期的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

在開展具體工作時，要詳細(xì)調(diào)研相關(guān)數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和各種交通地理信息數(shù)據(jù)，同時，還要搜集各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)樣例、數(shù)據(jù)量和應(yīng)用方式等信息。統(tǒng)觀真實(shí)數(shù)據(jù)情況，分析實(shí)際用途，依據(jù)國標(biāo)數(shù)據(jù)建設(shè)規(guī)范，以簡單開發(fā)、易擴(kuò)展、降低工作量、促進(jìn)數(shù)據(jù)共享、快速實(shí)施為原則進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制訂和設(shè)計。

依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容，可將其分為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和交通地理信息數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作為業(yè)務(wù)展現(xiàn)和應(yīng)用的基礎(chǔ)，可從地理信息系統(tǒng)的角度進(jìn)行數(shù)據(jù)組織；交通地理信息數(shù)據(jù)作為業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)，可從應(yīng)用角度進(jìn)行數(shù)據(jù)組織。不同的應(yīng)用方向，數(shù)據(jù)組織和使用方式都會有較大的區(qū)別。2類數(shù)據(jù)的結(jié)合點(diǎn)是地理實(shí)體，包括實(shí)體屬性和實(shí)體形狀。在實(shí)際工作中，要想保存實(shí)體形狀，首先要確定坐標(biāo)系。通常情況下，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采用WGS84坐標(biāo)系進(jìn)行形狀存儲。而交通地理信息數(shù)據(jù)來源多樣化，有時為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，需要實(shí)地采集、制作業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)。根據(jù)業(yè)務(wù)的不同，采用的坐標(biāo)系會有變化，除了WGS84之外，還包括高斯克呂格、線性坐標(biāo)系、自定義局部坐標(biāo)系等，多樣化給各種地理實(shí)體坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián)帶來了一定的困難。另外，地理實(shí)體匹配也是難點(diǎn)，如果業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)聯(lián)動，就需要先進(jìn)行實(shí)體匹配，通過實(shí)體作關(guān)聯(lián)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)提供的數(shù)據(jù)范圍包括小比例尺的全國數(shù)據(jù)到大比例尺的矢量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)范圍廣。交通地理信息數(shù)據(jù)為各種應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。綜合2個方面的內(nèi)容，系統(tǒng)最終成果數(shù)據(jù)量相當(dāng)大。對如此龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化的管理，對管理系統(tǒng)的要求很高。

交通地理信息數(shù)據(jù)主要為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供支持，數(shù)據(jù)格式設(shè)計是從應(yīng)用方便的角度設(shè)計的。這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式具有多樣性，比如采用標(biāo)準(zhǔn)交換格式的shp、mif格式，采用CAD格式，采用自定義數(shù)據(jù)格式。在數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化時，要綜合考慮各種格式數(shù)據(jù)的互通和共享。

3.2 移動端研究難點(diǎn)和解決方案

隨著移動設(shè)備的發(fā)展，應(yīng)用于GIS領(lǐng)域的移動端越來越多，已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)基于GIS基礎(chǔ)功能開發(fā)了移動端的業(yè)務(wù)軟件。系統(tǒng)后臺需要為移動端軟件的開發(fā)和接入提供SDK支持。移動端的操作系統(tǒng)眾多，目前，比較主流的移動操作系統(tǒng)是Android系統(tǒng)和iOS系統(tǒng)。開發(fā)語言不統(tǒng)一，開發(fā)技術(shù)門檻比較高，給應(yīng)用軟件開發(fā)造成了一定的難度。

目前，移動端最常用的地圖顯示、漫游、縮放等GIS基礎(chǔ)功能的開發(fā)，可以采用C/S模式，移動端只負(fù)責(zé)顯示地圖瓦片，實(shí)時從服務(wù)器獲取地圖瓦片數(shù)據(jù)。但是，這種方式造成網(wǎng)絡(luò)流量過大、速度慢、無法離線使用（瓦片數(shù)據(jù)過大），最終用戶體驗(yàn)差，應(yīng)用很難推廣。

在對地圖基礎(chǔ)功能的支持方面，為了減少采用在線下載方式顯示瓦片方式的眾多問題，相關(guān)人員決定采用開發(fā)移動端矢量引擎的方式來支持移動應(yīng)用的開發(fā)。這種方式可以在移動端保存地圖矢量數(shù)據(jù)，當(dāng)需要顯示地圖時，矢量引擎可動態(tài)地渲染地圖。矢量數(shù)據(jù)相比瓦片數(shù)據(jù)體積極小，只需幾百兆即可保存廣東和港澳數(shù)據(jù)。移動端可下載整個區(qū)域的地圖離線包，使軟件可以離線使用地圖功能。同時，它還能提供在線實(shí)時矢量分片的下載，下載后的分片矢量數(shù)據(jù)即保存到了移動端，再次使用時不需要重復(fù)下載。這樣，既節(jié)省了流量，又在移動端沒有下載安裝地圖離線包的情況下可在線使用地圖功能。使用矢量引擎可使地圖顯示的效果更好、內(nèi)容可變化，瀏覽地圖速度更快，應(yīng)用的二次開發(fā)更靈活。

由于技術(shù)難度大，可采用快速原型開發(fā)的方法，優(yōu)先選擇Android操作系統(tǒng)作為第一個原型的運(yùn)行系統(tǒng)來完成矢量引擎和SDK原型開發(fā)。開發(fā)成功后，采用移植的方式，將矢量引擎和SDK移植到iOS操作系統(tǒng)。由于需要系統(tǒng)移植，決定采用可移植性高的C++語言作為開發(fā)語言。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

交通地理信息數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺系統(tǒng)，為外部眾多系統(tǒng)提供應(yīng)用功能支撐和數(shù)據(jù)支持。外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)也可以將自己的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳保存到共享系統(tǒng)，再以服務(wù)的方式發(fā)布為專題應(yīng)用，在自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中直接調(diào)用服務(wù)來開發(fā)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。為了能夠有效管理數(shù)據(jù)和服務(wù)，需要有相應(yīng)的管理系統(tǒng)作為支撐。為了保證服務(wù)和數(shù)據(jù)的安全，需要有細(xì)分的權(quán)限管理功能，確保服務(wù)、數(shù)據(jù)的使用者有相應(yīng)的使用權(quán)限，拒絕為無權(quán)限者提供服務(wù)。

至此，對數(shù)據(jù)、服務(wù)和用戶的管理成為系統(tǒng)的重點(diǎn)功能之一。由于數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)多樣、服務(wù)種類多、用戶角色多、權(quán)限細(xì)分多，所以，需要對管理系統(tǒng)進(jìn)行抽象、全局的考慮，進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計。合理的管理系統(tǒng)設(shè)計可以對未來共享系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、服務(wù)、用戶進(jìn)行更科學(xué)的管理，同時，該系統(tǒng)堅持建用并舉，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供在線服務(wù)和技術(shù)支持。

5 結(jié)束語

基于交通地理信息的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，可以綜合展示功能集成，提供應(yīng)用示范，并對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理。該系統(tǒng)為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供后臺數(shù)據(jù)管理平臺，實(shí)現(xiàn)對集成GIS數(shù)據(jù)的處理和管理，對交通基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理和管理，對在線和離線數(shù)據(jù)的發(fā)布和權(quán)限管理，同時，建立起標(biāo)準(zhǔn)化體系、系統(tǒng)管理體系、數(shù)據(jù)管理體系、運(yùn)維和安全體系。另外，本課題所設(shè)計的這個基于交通地理信息的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，符合當(dāng)今交通管理部門的使用需求，也具有重要的社會意義。

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〔編輯：白潔〕

TP311.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.142

2095-6835（2017）13-0142-03