基于WEB GIS的云南省橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李 志 堅(jiān)

(云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

基于WEB GIS的云南省橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李 志 堅(jiān)

(云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

介紹了橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的特征，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、工作流程、管理模式等方面，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，并探討了該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及功能設(shè)計(jì)，指出將GIS及計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用在橋梁養(yǎng)護(hù)管理中，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的信息化。

橋梁養(yǎng)護(hù)，管理系統(tǒng)，管理模式，功能設(shè)計(jì)

橋梁養(yǎng)護(hù)管理是公路管養(yǎng)部門的一項(xiàng)重要任務(wù)，涉及到的部門多、內(nèi)容廣，如何高效、實(shí)時(shí)的掌握橋梁的運(yùn)營(yíng)狀況，進(jìn)而快速做出決策是擺在公路管養(yǎng)部門面前的一大難題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及地理信息技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用信息化的手段對(duì)橋梁進(jìn)行科學(xué)化、合理化管養(yǎng)越來(lái)越成為公路管養(yǎng)部門的不二選擇。1978年開始，美國(guó)聯(lián)邦公路總署就開始進(jìn)行橋梁管理系統(tǒng)的研究，逐步開發(fā)了一套橋梁管理系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)研究橋梁管理系統(tǒng)始于20世紀(jì)80年代，廣東省、四川省、北京市的公路科研單位以及交通部公路研究所根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況分別開發(fā)了各自的橋梁管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的特征

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，從其功能上講，是一個(gè)基于橋梁工程、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、病害機(jī)理、檢測(cè)技術(shù)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估、橋梁加固技術(shù)的綜合管理和輔助決策軟件系統(tǒng)；從數(shù)據(jù)上講，它融合了地理數(shù)據(jù)、橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與檢查、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、維修等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循：1)科學(xué)性，在系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方面遵循科學(xué)、合理、清晰的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2)實(shí)用性，系統(tǒng)的開發(fā)和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立要滿足公路管養(yǎng)部門進(jìn)行信息的查詢統(tǒng)計(jì)以及大數(shù)據(jù)決策方面的要求，同時(shí)界面友好、使用方便；3)規(guī)范性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，編碼系統(tǒng)、符號(hào)系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中必須注重技術(shù)的先進(jìn)實(shí)用，即利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、WEB-GIS、傳感器技術(shù)等當(dāng)前先進(jìn)的信息技術(shù)作為支撐，同時(shí)需要注重實(shí)用，要求系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠，安全。該系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)是：1)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)；2)按照橋梁養(yǎng)護(hù)人員、系統(tǒng)管理人員、高級(jí)管理人員進(jìn)行系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置；3)根據(jù)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的業(yè)務(wù)流程，設(shè)計(jì)應(yīng)用功能，來(lái)滿足橋梁養(yǎng)護(hù)部門不同的業(yè)務(wù)需求；4)采用有效的技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，建立系統(tǒng)快速恢復(fù)等運(yùn)行機(jī)制，確保系統(tǒng)的可靠性。

2.2 系統(tǒng)的架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S模式，MVC框架，將SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與空間地理信息技術(shù)結(jié)合，進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)。結(jié)合系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容，根據(jù)橋梁管養(yǎng)需求的層次，將平臺(tái)功能分層設(shè)計(jì)，具體架構(gòu)見圖1。

數(shù)據(jù)采集是將橋梁的基礎(chǔ)信息及動(dòng)態(tài)信息錄入系統(tǒng)，基礎(chǔ)信息包括橋梁結(jié)構(gòu)的基本信息以及橋梁相關(guān)的地理信息，動(dòng)態(tài)信息包括橋梁在日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的檢查、檢測(cè)、維修以及特殊結(jié)構(gòu)橋梁的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)基礎(chǔ)信息及動(dòng)態(tài)信息的采集來(lái)為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的支持，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)更新機(jī)制，會(huì)將不同時(shí)段的動(dòng)態(tài)信息更新到系統(tǒng)上。

2.3 系統(tǒng)的工作流程

按照橋梁養(yǎng)護(hù)管理流程，結(jié)合平臺(tái)功能，平臺(tái)總體信息流程如圖2所示。

2.4 系統(tǒng)的管理模式

系統(tǒng)采用默認(rèn)的三級(jí)管理模式：高級(jí)管理人員、管理人員、橋梁養(yǎng)護(hù)人員，不同級(jí)別角色設(shè)置不同權(quán)限。橋梁養(yǎng)護(hù)人員主要負(fù)責(zé)所在單位橋梁數(shù)據(jù)的采集及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的錄入，根據(jù)橋梁的技術(shù)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行上報(bào)；管理員主要對(duì)養(yǎng)護(hù)人員所上報(bào)信息進(jìn)行審核，同時(shí)查看各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表；高級(jí)管理人員主要對(duì)養(yǎng)護(hù)決策方案、經(jīng)費(fèi)預(yù)算以及橋梁評(píng)級(jí)等結(jié)果查看。具體分級(jí)管理設(shè)計(jì)如圖3所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

利用WEB GIS及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)我們很容易實(shí)現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理信息的錄入、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、顯示。因此，在開發(fā)過(guò)程中主要把握以下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 空間數(shù)據(jù)集成

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的建立涉及到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及與橋梁位置相關(guān)的地圖數(shù)據(jù)，我們將這三類數(shù)據(jù)分別建庫(kù)，在建立橋梁地理數(shù)據(jù)庫(kù)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)之后，利用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎搭建各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間多層次的空間查詢分析。利用GIS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速定位、動(dòng)態(tài)漫游以及透明疊加。

3.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們采用MVC框架，將系統(tǒng)分為模型(Model)，視圖(View)，控制(Control)三個(gè)層次。視圖是用戶看到并與之交互的界面。模型是根據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)以及規(guī)則建立的，在MVC框架中，模型用來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)，并且返回中立的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式與模型無(wú)關(guān)，這樣多個(gè)視圖可以公用一個(gè)模型，從而只需要寫一次應(yīng)用模型的代碼就夠了，減少代碼重復(fù)，提高代碼使用效率。控制器接受用戶請(qǐng)求調(diào)用視圖和模型完成請(qǐng)求，在觸發(fā)WEB界面上的控件提交表單時(shí)，控制器不做任何處理，它只是根據(jù)請(qǐng)求決定調(diào)用哪個(gè)模型去處理用戶請(qǐng)求，然后確定用哪個(gè)視圖來(lái)顯示模型調(diào)用后返回的數(shù)據(jù)。

3.3 用戶權(quán)限管理與系統(tǒng)的安全性

系統(tǒng)的安全性包括數(shù)據(jù)庫(kù)安全性和用戶權(quán)限的控制兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)的安全由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)工具和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供，用戶權(quán)限控制由應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)提供。按照系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)要求，采用基于角色的數(shù)據(jù)管理來(lái)控制用戶的權(quán)限，不同級(jí)別和部門的用戶具有不同的權(quán)限。按照對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限和數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置為數(shù)據(jù)權(quán)限和功能權(quán)限，數(shù)據(jù)權(quán)限是用戶可以看到的系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，功能權(quán)限是用戶可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行哪些操作，比如增、刪、改就是操作權(quán)限。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)從功能上劃分為橋梁基礎(chǔ)信息、橋梁動(dòng)態(tài)信息、橋梁健康監(jiān)測(cè)、評(píng)估決策、養(yǎng)護(hù)計(jì)劃管理五個(gè)主要功能模塊。

1)橋梁基礎(chǔ)信息。橋梁基礎(chǔ)信息包含橋梁地理信息以及橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，橋梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)參考相關(guān)規(guī)范建立統(tǒng)一的編碼格式、統(tǒng)一的命名標(biāo)準(zhǔn)，提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。2)橋梁動(dòng)態(tài)信息。橋梁動(dòng)態(tài)信息包含檢查、檢測(cè)、維修等信息，系統(tǒng)提供橋梁檢測(cè)、檢查等相關(guān)內(nèi)容及描述方式的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，供基層管養(yǎng)單位相關(guān)工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、發(fā)布。3)橋梁健康監(jiān)測(cè)。橋梁健康監(jiān)測(cè)模塊就是集數(shù)據(jù)采集、傳輸、接收、數(shù)據(jù)整理與儲(chǔ)存為一體的橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、撓度、位移等數(shù)據(jù)跟蹤采集模塊。通過(guò)該模塊，最終實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、撓度、位移等結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息的實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)及時(shí)把握橋梁結(jié)構(gòu)營(yíng)運(yùn)過(guò)程的狀態(tài)演化情況，為公路管養(yǎng)工作提供重要的技術(shù)支撐。4)評(píng)估決策。根據(jù)橋梁日常檢測(cè)情況，通過(guò)將各類橋梁各種共有和特有病害評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)化與結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分的“構(gòu)件—部件—全橋”三層次過(guò)程的代碼化研究，將上述現(xiàn)行的評(píng)定規(guī)范與規(guī)程的橋梁技術(shù)狀況評(píng)定的全過(guò)程軟件化、自動(dòng)化，據(jù)此數(shù)據(jù)，對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。5)橋梁養(yǎng)護(hù)計(jì)劃管理。橋梁養(yǎng)護(hù)計(jì)劃管理就是將養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目及費(fèi)用從計(jì)劃報(bào)表、計(jì)劃審批、完成報(bào)表及審核、經(jīng)費(fèi)支付等各種報(bào)表數(shù)據(jù)、信息及時(shí)進(jìn)行組織、分類，從而建立完整、系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)工程計(jì)劃、計(jì)量支付數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)管理模塊。各級(jí)橋梁管養(yǎng)部門能隨時(shí)查閱各條公路工程的計(jì)劃、完成情況以及支付金額等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

云南省的公路正處于一個(gè)大跨步建設(shè)的浪潮中，由于云南省的特殊地質(zhì)、地貌情況，橋梁在公路中占有很大的比重，如何實(shí)現(xiàn)橋梁規(guī)范化、科學(xué)化、高效的養(yǎng)護(hù)管理是各個(gè)橋梁養(yǎng)護(hù)管理部門不得不思考的問(wèn)題。因此，將成熟的GIS及計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用在橋梁養(yǎng)護(hù)管理中，實(shí)現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的信息化，能夠?yàn)闃蛄汗莛B(yǎng)部門提供技術(shù)及決策支持。

[1] 賴永興，張 艷.基于ArcGIS Server的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].測(cè)繪與地理信息，2008,31(3):114-117.

[2] 尹 濤.基于WEB GIS的城市家電配送信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(1):26-30.

[3] 張興國(guó)，劉學(xué)軍，陳建兵.基于GIS青藏公路基礎(chǔ)信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2013,30(2):93-97.

DesignofYunnanprovincialbridgemaintenancemanagementsystemonthebasisofWEBGIS

LiZhijian

(YunnanYunlingHighwayEngineeringConsultingCo.,Ltd,Kunming650000,China)

Introduces characteristics of highway maintenance management system, describes its systematic design from aspects of system design targets, operation procedures and management modes, explores its critical techniques and functional design, and finally points out that: the application of GIS and computer technology in highway bridge maintenance management can realize highway maintenance management information.

bridge maintenance, management system, management mode, functional design

1009-6825(2017)23-0166-02

2017-06-05

李志堅(jiān)(1973- )，男，高級(jí)工程師

TP319

：A