基于GIS_GPS路產數據管理系統研究

陳欣歡，郝保明

（宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州234000）

基于GIS_GPS路產數據管理系統研究

陳欣歡，郝保明

（宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州234000）

分析了GIS在路產管理中的應用，介紹了GPS數據的獲取與轉換，實現了GIS與路產數據的交互式查詢，最終完成了對公路路產數據的管理的研究.

GIS；GPS；路產數據

經濟發展帶來了眾多公路養護問題，對智能交通系統（ITS）提出了更高的要求.隨著地理信息系統（GIS），全球定位系統（GPS）以及通信技術的發展，基于GIS_GPS路產數據管理系統在公路養護領域得到重視，在提高經濟與社會效益方面展示出巨大潛力.

近幾十年來，我國公路事業突飛猛進，截至2012年，公路總里程已經超過400萬公里，強勁的公路發展規模與建設速度要求更高的路產管理技術與之相適應.路產管理中最基本的內容包括在公路的驗收交付以及使用期間，定期地對路產數據進行記錄和分析，并建立檔案資料以方便查詢.這些路產數據包括：公路路面信息、路邊設施以及周圍環境等.本文所研究的基于GIS_GPS路產數據管理系統，能有效的管理路產及其狀態.

1 系統介紹

基于GIS路產數據管理系統，利用GIS二次開發組件MapX為核心，以工控機為載體，將GIS數據導入工控機作為工作底圖；將GPS接收機接收到的路產數據通過串口上傳給工控機并進行解析，提取當前點位的WGS84地心坐標，通過坐標轉換到工控機的GIS上直觀地顯示點位；保存圖形信息，將得到的信息經過處理后用于地圖道路要素更新，用戶能夠根據需要點擊電子地圖查詢相應的路產信息，也能夠通過查詢相應的路產（標識牌、路面信息、路邊設施）來得到對應的GIS信息.

2 系統關鍵技術研究

2.1 基于GIS電子地圖的制作

電子地圖底圖的制作是系統的重點之一，要實現的主要功能:電子地圖的放大、縮小、漫游、鷹眼以及利用鼠標得到路產圖元的基本信息[1]，把得到的圖元的基本信息作為條件在數據庫中進行查詢.

本文所研究的地圖制圖與GIS密切相關，我們不僅可以用它來管理地理數據，也可以利用GIS視覺化的特點作為設計電子地圖集的開發工具.

GIS工具軟件包包括Arc/Info、MapInfo等，能夠進行空間數據的輸入、存儲、處理、分析和輸出，筆者選擇MapInfo公司的MapX控件來設計制作電子地圖，并實現相關功能. MapX是一個OCX組件[2],可以被快速集成到VisualBasic、PowerBuilder、Delphi、VisualC++中.在應用程序中，可以通過MapX來加入所需要的制圖功能.MapX具有的分析功能，可以對數據進行分組和組織、執行搜索或在一個指定的半徑、矩形區域或指定點的周圍選擇地圖圖元，所有這些結合在一起就是數據在地圖上的直觀顯示.

使用MapX5.0作為ActiveX控件添加到VC工程中以嵌入地圖功能，在繪制圖層時，Maplnfo要輸入繪制對象的屬性，其中區域與路線的屬性應該與相對應的采集數據庫中的名稱相對應.在路產管理系統中將數據分為三個級別：路線、區間、路段.根據路產管理系統的要求，將系統中的空間數據分為以下幾個圖層，如圖1所示：

圖1 圖層設置

MapX中的路產對象的坐標是相對坐標，這個坐標是相對于圖中的某個基準點來設置的，需要對各個圖層進行配準.在匹配各個圖層時，要使用一致的投影方法進行匹配.在MapX上選擇坐標投影，點投影(Projection)按鈕，選擇所需要的坐標系來完成一次配準，如圖2所示.

圖2 電子地圖投影的選擇

2.2 GPS數據的獲取及轉換

GPS是GIS采集經緯度信息的主要手段之一，通過GPS能夠實時獲得路產信息點的位置信息，由此來實現定位的功能.

GPS定位信息接收系統包括[3]：GPS接收天線、變頻器、信號通道、微處理器、存儲器、電源等部分.用RS-232串口將定位信息從GPS接收機傳送到工控機進行信息提取處理.數據傳送采用異步串行傳送方式，設置好相應的串口配置參數，根據相應的串口讀寫程序操作將GPS導航定位信息通過串口傳送到工控機，圖3為GPS數據采集模塊圖.

圖3 GPS數據采集模塊

GPS接收的NMEA格式數據為WGS-84坐標系下的大地坐標，但在實際應用中我國地圖采用的是1954北京坐標系或1980西安坐標系要.通過坐標轉換實現坐標系的統一，轉換過程分為兩步，第一步將WGS-84橢球下的(B,L)坐標，通過高斯正算，轉換為該橢球下的平面坐標；第二步將高斯平面坐標，通過解析變換法，轉換為國家大地坐標系或地方獨立坐標系下的平面坐標(X,Y).

2.3 GPS路產數據在電子地圖上的標注

要實現路產進行可視管理，需要在電子地圖上進行路產對象的標注[4].為了在電子地圖上顯示出路產對象，需要創建兩種圖層：

2.3.1 臨時圖層(miLayerInfoTypeTemp)，用來繪制采集車的運動軌跡，使用GPS獲得采集車的位置，并依據此數據更新采集車對應點特征的位置.由于地理特征變化速率很快，要用Layer集合的AnimationLayer屬性將這一層設置為動畫圖層，使用動畫圖層存儲以獲得更快的地圖刷新速度.

2.3.2 永久圖層(miLayerInfoTypeNewTable)，用來標注路產，首先在圖層集中創建新的圖層——“路邊設施”圖層，MapX在創建“路邊設施”圖層時，為其建立一張表，與圖層相對應的表中存儲了路產對象的地理信及其相關聯的屬性信息.

由于不同路產建立在不同圖層上，當路產對象發生改變，只需對相應圖層進行修改、刪除或添加，從而實現路產數據的分層管理.

2.4 GIS、路產數據的交互式查詢

主路產管理系統的主要功能就是查詢，查詢信息包括：標識牌、路面信息、路邊設施等、GIS.能夠按照各種查詢條件，如路段名稱、里程樁號、路產設施等，來滿足用戶的各種查詢要求.

2.4.1 由路產數據查詢GIS

查詢某路產所對應的GIS數據，選擇好路產信息后，若查詢到有唯一的要素與所查有關鍵字的要素相匹配，系統會顯示出該要素，并定位在地圖的中心，同時也能查詢到要素的屬性信息；若有多個要素與之相匹配，則可選擇列表中的一項，查看相關的位置及屬性信息，系統即給出該點的坐標信息.由路產數據查詢GIS的數據流圖如圖4：

圖4 由路產數據查詢GIS的數據流圖

2.4.2 由GIS查詢路產數據

公路既具有表征其地理位置的信息，又具有表征其空間特性的空間屬性信息，GIS不僅能夠管理對象的位置，同時也能夠管理對象的屬性，且兩者是自動關聯的.與GIS數據庫建立連接，以更方便實現路產的管理.

GIS查詢路產數據的實現：在點擊電子地圖查詢時，會獲得唯一的一個GPS坐標，此坐標的唯一性，使得在一張地圖上找到一個確切的位置與之相對應.由GIS查詢路產數據的數據流圖如圖5：.

圖5 GIS查詢路產數據的數據流圖

3 結論

本文所研究的基于GIS_GPS路產數據管理系統在現有路產管理的基礎上，設計出符合高速公路路產管理要求的綜合型信息管理系統，來實現高速公路管理工作的全面數字化.提出了GIS與GPS相結合的技術方案，設計了高質量的電子地圖，完成了電子地圖與GPS數據交互式查詢功能，最終完成GIS與GPS相結合的路產管理系統研究.

〔1〕宋玉蘭.理信息系統與制圖的結合思路研究[J].科技資訊, 2011(25):50-51.

〔2〕劉立峻.MapX控件的GPS/GIS技術在車輛監控系統中的應用[J].武漢工業學院學報，2006,25(1):26-29.

〔3〕王緩緩,李虎.用Java實現GPS全球定位系統定位數據的提取[J].計算機與現代化,2004(11):89-91.

〔4〕顏志偉,杜軍平.GPS信息實時標注系統的實現[J].北京工商大學學報,2009,27(5):35-38.

U495

A

1673-260X（2013）12-036-02

安徽省教育廳自然科學研究項目（KJ2013Z317）；宿州學院碩士科研啟動基金項目（2010yss01，2009YSS07，2009YSS08）；宿州學院產學研合作項目（2013CXY01）