基于交通地理信息的數據共享系統研究

謝媛媛

（深圳市易行網交通科技有限公司，廣東 深圳 518052）

基于交通地理信息的數據共享系統研究

謝媛媛

（深圳市易行網交通科技有限公司，廣東 深圳 518052）

設計、研究了一種基于交通地理信息的數據共享系統，它是通過建立標準的基礎地理數據庫、交通GIS數據庫和業務數據庫匯集基礎數據，從而為數據共享奠定基礎，使系統能夠有效管理數據，對外提供基礎數據和應用。同時，利用服務接口層提供的標準協議，外部系統可以可靠、高效地連接各個服務。通過對交通共享機制的研究和應用，進一步提升了交通行業的信息化程度，以促進相關行業的可持續發展。

GIS；交通數據；地理信息；共享系統

隨著交通管理模式的不斷升級，交通系統也在不斷更新，交通數據共享系統的出現為新時期交通提供了嶄新的技術平臺和手段?；诮煌ǖ乩硇畔⒌臄祿蚕硐到y是以計算機學、地理信息學、管理學和測繪學為基礎，與傳統的交通數據分析和數據處理緊密結合，從而精確地采集、清洗和處理地理空間數據信息，為交通管理者提供可視化決策和分析。同時，系統為新時期交通行業的發展提供了新的思維模式。

1 系統現狀分析

從20世紀80年代起，我國公路管理部門利用各種數據庫系統建立了一些路況數據庫，交通部旨在提高公路規劃和管理水平應用系統開發和研制工作質量，于20世紀90年代將組織、開發完成了地市級公路數據庫Trans-GIS，并將地理信息相關技術用于交通信息建設和管理，實現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據共享系統的研究工作在我國蓬勃發展起來。因此，在實際工作中，相關部門可通過該平臺統一地理信息數據源，為其他智能化系統提供權威、一致的數據，通過數據接口實現數據的綜合應用和服務，實現數據的統一更新和維護。

2 設計方案

交通管理部門需要建設數據共享系統，使其成為整個智能交通系統的基礎性平臺，具體應用方向為政務、企業、公眾3個方面。系統應基于軟件設計模式中的“單一職責模式”和軟件系統模塊化的架構思路，提供集中的空間數據存儲和細粒度的標準服務，用戶使用業務系統時造成的數據變更（包括添加、刪除和修改）中的空間數據將存儲在共享平臺中，業務屬性數據將存儲在各自的系統中，這樣可以確保系統之間的低耦合，同時，使得共享系統中始終保存著最新的空間信息。

2.1 總體系統業務框架

如圖1所示，在共享系統內建立了標準的基礎地理數據庫、交通GIS數據庫和業務數據庫，匯集了基礎數據，為數據共享提供了基礎。

為了能夠有效管理和對外提供基礎數據與應用，需要一系列服務來支持遠程訪問和管理維護。通過服務接口層提供的標準協議，外部系統可以方便、安全、可靠、高效地連接各個服務，與數據共享系統互通數據，獲得應用支持。各個單位、部門可以專注于開發自己的業務系統，避免對基礎數據系統的重復開發，達到資源統一、優化、共享。

圖1 總體系統框架圖

2.2 系統軟件架構設計

基于GIS的數據共享平臺需要為其他應用系統提供GIS功能，幫助快速開發業務系統。各個業務系統對GIS功能的需求有共性，同時也有業務自身需要的特殊功能。對于基礎地理信息數據，各個業務系統主要的共性需求為地圖顯示、漫游和縮放功能；對業務數據的共性需求為疊加圖層顯示、查詢、統計分析等功能。業務數據也包含一些特殊需求，比如GPS監控數據疊加等，需要提供獨立的軟件模塊，提供坐標與地圖匹配。軟件體系結構多樣化，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的軟件系統，數據格式均依據應用設計，根據應用特點采用了不同的架構設計，使得軟件開發語言、開發環境、硬件部署平臺、通訊協議具有多樣性。數據共享系統需要在功能、數據和應用方面支持如此多樣化的系統，顯然是一個難點，同時，這也是該系統的價值所在。

在設計系統軟件架構時，考慮到數據互操作和共享的需求，采用基于SOA架構進行系統和服務的設計，將基礎地理信息數據、各個交通業務數據以服務的方式對外提供。同時，開發一套數據轉換服務，用于不同格式、不同坐標系數據的相互轉換，以便實現應用系統間數據的共享。

3 研究數據共享解決方案

3.1 系統研究的數據難點和解決方案

交通地理信息數據共享系統的建設涵蓋空間基礎數據和各類交通基礎數據，專業面廣，數據量大，格式多樣。共享系統會定義標準的專題圖層，制作大量細分的專題數據，以圖層的方式發布出來；業務應用系統可以進行專題圖層的疊加顯示、查詢、獲取數據等操作。這樣做，能夠有效提高數據的可重用性，節省數據處理時間。由此可見，數據標準化建設成為了系統建設初期的重點和難點之一。

在開展具體工作時，要詳細調研相關數據，包括基礎地理信息數據和各種交通地理信息數據，同時，還要搜集各類數據的數據格式、數據樣例、數據量和應用方式等信息。統觀真實數據情況，分析實際用途，依據國標數據建設規范，以簡單開發、易擴展、降低工作量、促進數據共享、快速實施為原則進行標準化制訂和設計。

依據數據內容，可將其分為基礎地理信息數據和交通地理信息數據?；A地理信息數據作為業務展現和應用的基礎，可從地理信息系統的角度進行數據組織；交通地理信息數據作為業務應用數據，可從應用角度進行數據組織。不同的應用方向，數據組織和使用方式都會有較大的區別。2類數據的結合點是地理實體，包括實體屬性和實體形狀。在實際工作中，要想保存實體形狀，首先要確定坐標系。通常情況下，基礎地理數據采用WGS84坐標系進行形狀存儲。而交通地理信息數據來源多樣化，有時為了實現應用，需要實地采集、制作業務應用數據。根據業務的不同，采用的坐標系會有變化，除了WGS84之外，還包括高斯克呂格、線性坐標系、自定義局部坐標系等，多樣化給各種地理實體坐標系的關聯帶來了一定的困難。另外，地理實體匹配也是難點，如果業務數據需要與基礎地理數據聯動，就需要先進行實體匹配，通過實體作關聯。基礎地理信息數據提供的數據范圍包括小比例尺的全國數據到大比例尺的矢量數據，數據范圍廣。交通地理信息數據為各種應用業務系統提供數據支持。綜合2個方面的內容，系統最終成果數據量相當大。對如此龐大的數據進行標準化和統一化的管理，對管理系統的要求很高。

交通地理信息數據主要為業務應用提供支持，數據格式設計是從應用方便的角度設計的。這就導致數據格式具有多樣性，比如采用標準交換格式的shp、mif格式，采用CAD格式，采用自定義數據格式。在數據格式標準化時，要綜合考慮各種格式數據的互通和共享。

3.2 移動端研究難點和解決方案

隨著移動設備的發展，應用于GIS領域的移動端越來越多，已有的業務系統已經基于GIS基礎功能開發了移動端的業務軟件。系統后臺需要為移動端軟件的開發和接入提供SDK支持。移動端的操作系統眾多，目前，比較主流的移動操作系統是Android系統和iOS系統。開發語言不統一，開發技術門檻比較高，給應用軟件開發造成了一定的難度。

目前，移動端最常用的地圖顯示、漫游、縮放等GIS基礎功能的開發，可以采用C/S模式，移動端只負責顯示地圖瓦片，實時從服務器獲取地圖瓦片數據。但是，這種方式造成網絡流量過大、速度慢、無法離線使用（瓦片數據過大），最終用戶體驗差，應用很難推廣。

在對地圖基礎功能的支持方面，為了減少采用在線下載方式顯示瓦片方式的眾多問題，相關人員決定采用開發移動端矢量引擎的方式來支持移動應用的開發。這種方式可以在移動端保存地圖矢量數據，當需要顯示地圖時，矢量引擎可動態地渲染地圖。矢量數據相比瓦片數據體積極小，只需幾百兆即可保存廣東和港澳數據。移動端可下載整個區域的地圖離線包，使軟件可以離線使用地圖功能。同時，它還能提供在線實時矢量分片的下載，下載后的分片矢量數據即保存到了移動端，再次使用時不需要重復下載。這樣，既節省了流量，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、內容可變化，瀏覽地圖速度更快，應用的二次開發更靈活。

由于技術難度大，可采用快速原型開發的方法，優先選擇Android操作系統作為第一個原型的運行系統來完成矢量引擎和SDK原型開發。開發成功后，采用移植的方式，將矢量引擎和SDK移植到iOS操作系統。由于需要系統移植，決定采用可移植性高的C++語言作為開發語言。

4 系統應用

交通地理信息數據共享系統作為基礎平臺系統，為外部眾多系統提供應用功能支撐和數據支持。外部業務系統也可以將自己的業務數據上傳保存到共享系統，再以服務的方式發布為專題應用，在自己的業務系統中直接調用服務來開發業務系統。為了能夠有效管理數據和服務，需要有相應的管理系統作為支撐。為了保證服務和數據的安全，需要有細分的權限管理功能，確保服務、數據的使用者有相應的使用權限，拒絕為無權限者提供服務。

至此，對數據、服務和用戶的管理成為系統的重點功能之一。由于數據量大、數據多樣、服務種類多、用戶角色多、權限細分多，所以，需要對管理系統進行抽象、全局的考慮，進行科學、合理的設計。合理的管理系統設計可以對未來共享系統的數據、服務、用戶進行更科學的管理，同時，該系統堅持建用并舉，為業務系統提供在線服務和技術支持。

5 結束語

基于交通地理信息的數據共享系統，可以綜合展示功能集成，提供應用示范，并對系統進行相應的管理。該系統為數據處理系統提供后臺數據管理平臺，實現對集成GIS數據的處理和管理，對交通基礎業務數據的處理和管理，對在線和離線數據的發布和權限管理，同時，建立起標準化體系、系統管理體系、數據管理體系、運維和安全體系。另外，本課題所設計的這個基于交通地理信息的數據共享系統，符合當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