Web端數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進程加快，其涉及信息量增大、類型多樣、地點分布廣，傳統的信息管理方式已不適應公路建設迅速發展的需要，而目前能對高速公路在設計、施工、養護等階段的各類信息綜合進行管理的信息系統尚較少見。到為了保障高速公路高效運行，充分共享高速公路信息，研發了Web端數字高速公路地理信息平臺。

關鍵詞：高速公路；WebGIS；數字高速公路地理信息平臺

鄭州大學創新創業訓練項目編號：xjxm059

0 引言

隨著我國高速公路建設規模的不斷擴大，高速公路的運營管理及信息化建設需求也在不斷提升。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，并有效處置突發事件信息日趨重要。一些學者探索現代管理模式，提出“數字高速公路”概念，一些地方的交通部門從本部門管理需要，開發或建立了高速公路養護管理系統、工程數據庫系統、監控系統、路政管理系統、事故分析及緊急救援系統、公路信息發布系統、災害應急管理系統等，這些都大大促進了我國高速公路的信息化建設。但仍然存在著一些問題，如對數字高速公路的理解不統一、不完善；各個高速公路的應用系統仍處于獨立應用，道路基礎地理信息、建設信息、路網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決策工作時，獲取全面的統計數據困難。

道路都具有明顯的地域特征，高速公路的相關信息同樣具有地理特性，而地理信息系統（GIS）對具有地理參考的數據能夠實現組織和集成，因此，利用GIS技術構建數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用系統整合到一起，從而實現全路網的監控、收費、養護、路政、交警等部門的信息資源聯網共享，避免低水平重復開發、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。

所謂數字高速公路，就是運用信息共享的理念，依托信息技術手段，將高速公路數字化重建，據此整體研究解決高速公路問題的綜合系統。而數字高速公路地理信息公共平臺則是數字高速公路的核心，是其它應用管理系統空間定位、集成交換和互聯互通的基礎，依托基礎地理信息標準數據，通過空間分析可以滿足各部門的地理需求，并具備實現個性化應用的可擴展空間。顯然，建設數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水平的有效措施。

1 研究內容

1.1 高速公路地理信息數據庫的建設

高速公路地理信息數據庫是數字高速公路地理信息公共平臺建設的基礎，由按照國家規定的技術標準和規范生產的多尺度、多類型、多內容的地理空間數據構成，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。 數據類型包括路網（國、省、高速、匝道）、公路沿線構造物（橋、遂、涵等）、附屬設施（加油站、服務區、收費站等）、基礎地理信息（地名、水系、居民地、行政區劃、植被、交通、影像）。如何采集、組織和更新基礎數據是地理信息平臺建設的基礎性工作。

1.2 Web端數字高速公路地理信息公共平臺的架構、功能和實現技術

數字高速公路地理信息公共平臺是高速公路應用專題系統空間定位、集成交換和互聯互通的基礎，需要研究地理信息公共平臺的框架結構、數據流、工作流。平臺功能應包括專題信息空間定位、瀏覽量測、查詢統計、空間分析、信息交換、維護管理等，還應有可擴展空間或接口，重點要研究實現這些功能的技術和方法。

1.3 基本特性

公路管理信息系統以計算機網絡、通信技術、GIS技術等為基礎， 通過系統集成實現信息資源共享與綜合信息智能化處理， 實現公路管理部門對交通監控、設施管理、路政和養護、日常行政辦公等的綜合處理。 因此， 建立信息平臺應該滿足下面的要求。

1.實用性

公路MIS 系統的建立， 必須注重實用性， 即功能設計應滿足公路管理需要；

2.可靠性

同時必須重視可靠性，即公路MIS 系統應能在正常的環境下， 連續穩定的運行；

3.先進性

同時在保證實用性和可靠性的基礎上， 應兼顧先進性， 即公路MIS 系統的建設應基于先進的現代信息技術， 分利用成熟的高科技手段來為公路管理的現代化服務。

2 平臺的設計

2.1平臺總體構架

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

2.2 平臺運行環境

本平臺為基于Web端的數字高速公路地理信息公共平臺，因此涉及到數據服務器，Web服務器以及瀏覽器。以下從這三方面來說明平臺的運行環境。

2.2.1 數據服務器

數據服務器負責管理系統中的大量異構數據，響應外部各種數據操作請求。系統所處理的數據量較大，對計算機的性能有一定的要求。

1.硬件環境

運行數據服務器的計算機最低配置如下：

處理器（CPU）：Inter Pentium 3.0G

內存（RAM）：512Mb

硬盤（Hard Disk）：40G

2.軟件環境

操作系統（OS）：Microsoft Windows XP/2007

MySQL數據庫：MySQL Server 5.0以上版本

2.2.2.Web服務器

WebGIS服務器負責接收用戶瀏覽器的各種請求，并將命令請求發送到數據服務器端，在接收到數據服務器端返回的數據結果后，將數據發送到瀏覽器端。由于WebGIS服務器需要長期穩定運行，并頻繁的與瀏覽器和數據服務器發生交互，允許多個瀏覽器的并發訪問，對計算機的性能有一定要求。

1.硬件環境

運行WebGIS服務器的計算機最低配置如下：

處理器（CPU）：Inter Pentium3.0G

內存（RAM）：512Mb

硬盤（Hard Disk）：20G

2.軟件環境

操作系統（OS）：Microsoft Windows XP/2007

JDK：j2sdk1.4.2及以上版本

Web服務器容器：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

內存（RAM）：256Mb

硬盤（Hard Disk）：10G

2.軟件環境

操作系統（OS）：Microsoft Windows XP/2007

瀏覽器：Internet Explorer 6.0

3 平臺的實現方法和步驟

1.調研已經建成的各類高速公路專題管理系統，掌握這些系統需要哪些地理信息，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，總結高速公路管理中涉及到的公共地理信息資源。

2.研究數字高速公路地理信息公共平臺的框架結構。數字高速公路本質是高速公路綜合信息管理系統，應包括硬件基礎設施、數據基礎設施、地理信息公共平臺、各類應用子系統幾部分，其中地理信息公共平臺是其核心，起著承上啟下的作用。

3.研究數字高速公路地理信息平臺的數據類型，如何組織、存儲和管理這些數據。高速公路是帶狀構造物，具有路程長、建設時間長、涉及的單位多等特點，因此，高速公路數字化信息平臺無論在空間還是時間上所涉及的數據都是海量的。要實現如此海量數據的高效管理和實時可視化，需要科學組織這些數據。管理數據涉及路網、公路沿線構造物、附屬設施的空間數據和屬性數據，表現為電子地圖、設計圖紙、數字地面模型、航測遙感影像、GPS實測數據、視頻等，將這些數據在同一個數據庫中進行統一的管理，可以大大提高數據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。

4.研究數字高速公路地理信息平臺的基本功能以及如何實現這些功能。平臺除應具有專題信息空間定位、瀏覽量測、查詢統計、空間分析、信息交換等功能，還需具備可擴展空間，留有實現個性化應用的二次開發接口。要重點研究如何實現這些功能，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值，地圖就可以快速定位在相對應的地理位置，瀏覽相關的地形地貌信息和設施屬性信息；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、鷹眼與視頻的關聯算法，當線路視頻播放時，帶狀地形圖和鷹眼窗口相應變換地理位置，使用戶更全面直觀的掌握線路設施及沿線信息；研究高速公路地理信息平臺集成office辦公軟件的方法，利用該平臺可以統一管理與高速公路有關的各種文檔資料。

5.在調研分析和科學設計的基礎上，選擇某一高速公路作為研究對象，開發數字高速公路地理信息公共平臺，對系統建設中的一些技術方法進行驗證和改進。

4 結語

基于WebGIS的高速公路信息管理系統與傳統的高速公路管理方式相比，具有很大的優勢，是高速公路管理現代化和信息化的基礎，目前這方面的研究開發處于快速發展階段。可以預見 ， GI S 在高速公路管理中的應用必將帶動我國公路事業在管理信息系統方面的建設進入一個嶄新的階段。

參考文獻

[1] 何迎迎. 基于GIS的高速公路信息管理系統，青海交通科技，2007

[2] 鄧偉. 高速公路管理中地理信息技術的分析研究. 測繪通報，2002 （ 12 ） ：40 - 42

[3] 洪安祥， 陳剛. 基于GIS的城市交通建設和管理系統. 2001年中國GIS協會論文集，2001

作者簡介

賈子春，男，漢族，山西呂梁人，鄭州大學地理信息系統2012級本科生。

單金鍵，男，漢族，河南新密人，鄭州大學地理信息系統2012級本科生。

楊雯潔，女，漢族，云南昆明人，鄭州大學地理信息系統2012級本科生。

何元劍，男，漢族，云南紅河人，鄭州大學地理信息系統2012級本科生。