數(shù)字公路系統(tǒng)及其體系結(jié)構(gòu)研究

黃建梅 劉永輝

(南京城市智能交通有限公司,江蘇南京 110000)

數(shù)字公路系統(tǒng)及其體系結(jié)構(gòu)研究

黃建梅 劉永輝

(南京城市智能交通有限公司,江蘇南京 110000)

數(shù)字公路是數(shù)字交通的重要組成部分,開展數(shù)字公路的研究和建立智能化的數(shù)字公路系統(tǒng)平臺(tái)是交通信息化可靠的技術(shù)保證。通過(guò)對(duì)數(shù)字公路的信息構(gòu)成、特點(diǎn)、智能客戶端計(jì)算模式以及面向主題的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)等方面的研究,提出了建立完整的數(shù)字公路系統(tǒng)體系的方案。

數(shù)字公路 體系結(jié)構(gòu) 智能客戶端 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

1 數(shù)字公路系統(tǒng)信息構(gòu)成及其特點(diǎn)

數(shù)字公路涵蓋的信息量是巨大的，本文重點(diǎn)研究目前在公路建設(shè)和管理用得較多的交通信息、交通管理和交通建設(shè)3個(gè)大類的信息構(gòu)成。

交通信息類由地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、公共運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)庫(kù)和道路信息數(shù)據(jù)庫(kù)組成；交通管理類由交通事故管理數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)組成；公路建設(shè)類由系列公路建設(shè)信息構(gòu)成。

1.1 交通信息類

(1)地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)字地圖)。該數(shù)據(jù)庫(kù)由GIS地理坐標(biāo)信息、目的地相關(guān)信息等組成，能提供GIS數(shù)字地圖以及電子地圖上服務(wù)部門和基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)屬性等信息。(2)公共運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)由路況實(shí)時(shí)信息、氣象信息等實(shí)時(shí)信息組成，能提供道路通行情況、路面狀況及氣候條件等實(shí)時(shí)信息，方便出行者選擇最佳出行路線、方式和時(shí)間。(3)道路信息數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)由路線概況、路基、路面、主要構(gòu)造物、沿線設(shè)施、道路養(yǎng)護(hù)、地籍管理等基礎(chǔ)信息組成，能夠方便運(yùn)營(yíng)管理者查詢管理道路狀況信息。

1.2 交通管理類

(1)交通事故管理數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)由交通事故情況記錄信息、交通事故路段道路信息等組成，能夠?qū)κ鹿蔬M(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)為出行者提供相關(guān)的安全信息和起到一定的預(yù)警功能。(2)應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)包括緊急通告和應(yīng)急車輛管理兩部分，緊急通告能夠?yàn)楣芾砣藛T提供突發(fā)事件信息，應(yīng)急車輛管理能夠提高確定事故發(fā)生方位的能力，并結(jié)合路況實(shí)時(shí)信息和道路信息制定最佳行車路線，引導(dǎo)應(yīng)急車輛迅速到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)。

2 數(shù)字公路系統(tǒng)信息處理計(jì)算模式

數(shù)字公路信息系統(tǒng)為分布式系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)，分布式計(jì)算模式有客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式、三層C/S模式、特例瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式以及智能客戶端[2]模式。目前C/S、B/S模式都已得到廣泛應(yīng)用，但隨著信息處理技術(shù)的發(fā)展，此兩種模式在一些方面尚不夠完善，不能適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的多方面需求。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，智能客戶端應(yīng)用程序可以將C/S模式與B/S模式的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。由于智能客戶端應(yīng)用程序通常具有形形色色的要求，因此在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面有極大的差異。但是，所有智能客戶端都具有下列部分或全部特征：(1)利用本地資源；(2)利用網(wǎng)絡(luò)資源；(3)支持偶爾連接的用戶；(4)提供智能安裝和更新；(5)提供客戶端設(shè)備靈活性。本文在數(shù)字公路系統(tǒng)信息處理計(jì)算模式采用智能客戶端模式，以滿足數(shù)字公路信息特點(diǎn)的需要。

3 數(shù)字公路系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)字公路系統(tǒng)是為道路管理者、使用者和建設(shè)者服務(wù)，其服務(wù)功能體現(xiàn)在事務(wù)處理和決策分析兩大方面，對(duì)數(shù)字公路的數(shù)據(jù)組織應(yīng)服從于服務(wù)功能要求，采用數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字公路系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織。

3.1 數(shù)字公路系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

3.1.1 數(shù)字公路數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型的建立

在對(duì)數(shù)字公路進(jìn)行系統(tǒng)分析期間得到的數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典等的基礎(chǔ)上，結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)范化理論，得到了數(shù)字公路數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型(E-R圖)。該E-R圖由交通信息類和交通管理類數(shù)據(jù)庫(kù)群構(gòu)成，交通建設(shè)類數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)未列。

3.1.2 數(shù)字公路數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)字公路數(shù)據(jù)庫(kù)由系統(tǒng)表、代碼表、基礎(chǔ)表、養(yǎng)護(hù)子系統(tǒng)表、地籍子系統(tǒng)表以及其它表等六大類表格構(gòu)成。其中系統(tǒng)表和代碼表構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)的公共數(shù)據(jù)部分，基礎(chǔ)表構(gòu)成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分，處于數(shù)據(jù)庫(kù)的最底層；專題類數(shù)據(jù)部分由養(yǎng)護(hù)子系統(tǒng)表、地籍子系統(tǒng)表以及其他表構(gòu)成，這部分?jǐn)?shù)據(jù)屬于數(shù)字公路數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用類數(shù)據(jù)，針對(duì)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)而構(gòu)建，處于數(shù)據(jù)庫(kù)最頂層。在數(shù)據(jù)庫(kù)中各類表與表之間主要有3種關(guān)系描述：繼承關(guān)系、組合關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系㈩。關(guān)聯(lián)關(guān)系主要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的主鍵、外鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，外鍵指向主鍵可以實(shí)現(xiàn)自身關(guān)聯(lián)，如：路線分段信息表中的父路線記錄編號(hào)實(shí)現(xiàn)了路線分段，使路線分段構(gòu)成樹型層次結(jié)構(gòu)。路線分段信息表中的“父路線記錄編號(hào)”作為外鍵指向自身的路線編號(hào)，實(shí)現(xiàn)了同一表中多級(jí)分段的目的。各種粒度的分段都可以進(jìn)行編碼，這些編碼放在同一表中，作為檢索的統(tǒng)一人口，引用方便，同時(shí)如果分段增加，也不需要改變表的結(jié)構(gòu)，只要增加表中記錄即可。

3.2 數(shù)字公路系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)字公路數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)包含4個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)。(1)數(shù)字公路系統(tǒng)數(shù)據(jù)源：是數(shù)字公路數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源泉。它由交通信息、交通管理信息、交通建設(shè)信息和其它交通信息類組成，其中，交通信息類包括地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)字地圖)、公共運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)庫(kù)、道路信息數(shù)據(jù)庫(kù)；交通管理類包括交通事故管理數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)；交通建設(shè)類包括交通建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)等。(2)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理：是整個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的組織管理方式?jīng)Q定了它有別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)也決定了其對(duì)外部數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。要決定采用什么產(chǎn)品和技術(shù)來(lái)建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的核心，則需要從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的技術(shù)特點(diǎn)著手分析。針對(duì)現(xiàn)有各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行抽取、清理，并有效集成，按照主題進(jìn)行組織。(3)OLAP服務(wù)器：對(duì)需要分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效。集成，按多維模型予以組織，以便進(jìn)行多角度、多層次的分析，并發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)，為決策人員和高層管理人員提供依據(jù)。OLAP服務(wù)器具有多維數(shù)據(jù)分析、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、多用戶支持及一致的報(bào)表性能等特點(diǎn)。(4)前端工具：主要包括各種報(bào)表工具、查詢工具、數(shù)據(jù)分析工具、數(shù)據(jù)挖掘工具以及各種基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)集市的應(yīng)用開發(fā)工具。其中數(shù)據(jù)分析工具主要針對(duì)OLAP服務(wù)器，報(bào)表工具、數(shù)據(jù)挖掘工具主要針對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

[1]許舒人.南水北調(diào)工程管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[J].南水北調(diào)與水利科技.2004,2(6):2～3.

[2]鄭若忠,寧洪.數(shù)據(jù)庫(kù)原理[M].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2O00.

[3]王珊.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)遇聯(lián)機(jī)分析處理[M].北京:科學(xué)出版社,1999.