試析基于GIS的交通監控資源管理系統的設計與實現

◆吳天飛

試析基于GIS的交通監控資源管理系統的設計與實現

◆吳天飛

（諸暨市廣播電視臺網絡中心 浙江 311800）

從目前看，交通監管人員數量、顯示設備及場所空間無法滿足交通監控資源管理的需求，從而出現各類交通監控資源失控的問題。由此我國開發了可進行遠程監控的交通資源管理系統，可以從各大監控設備中獲取信息。本文對基于GIS的大范圍的、可遠程監控的交通監控資源管理系統進行了介紹，該系統將GIS作為開發工具，對系統進行可視化開發，有利于促進交通管理部門對交通資源進行有效利用。

監控資源；GIS；Oracle；ArcGIS

從目前來看，我國大部分地區已經建立交通安全監控系統，但對不同區域的交通安全監測設備來說，各地的監控設備有著不同的類型、功能屬性以及數據格式等，導致各地設備難以建立聯系，各區域之間，高速公路與國道、省道之間的交通監測信息不能快速的銜接在一起，各種道路交通的監控設備之間缺少聯系、在監測出問題時不能做出反應。針對目前我國道路交通監控資源管理應用狀況，由此設計出了一個基于GIS的交通監控資源管理系統，使各類交通監控設備能得到有效管理和控制。系統通過Oracle來對監控資源實施管理；而GIS技術是通過圖形或圖像形式把監控資源布局呈現出來；同時利用B/S三層體系結構有效管理監控系統資源。

1 系統框架

交通監控資源管理系統中有對監控設備數據、公路網GIS數據、單位信息數據、交通誘導設備數據等信息數據的管理。數據庫中還存有各類監控設備信息、管理員信息以及用戶的信息，操控后臺運行的是GIS服務系統，而Web服務系統一般做成網頁，便于用戶使用。軟件最重要的功能之一就是對監控設備的信息進行管理，為了用戶能夠快速查詢監控設備，監控設備信息往往被存放在數據庫中，并通過動態網頁與用戶交流互動，考慮到用戶可能會對設備信息進行修改，最好把監控設備信息在GIS地圖上顯示出來，同時用戶根據自身的權限級別對信息數據進行設置和管理，從而提高安全性。

2 系統設計

交管部門要想及時、迅速掌握各監控區域中能夠被使用的設備數量和運行情況等，監控資源管理系統就必須得到開發，而在這個過程中會用到分布式數據庫技術，應對各個監控區域內的攝像機、車輛感應器等交通監控資源實施跨網管理，進而實現資源的統一調度和共享。

2.1 系統功能的設計

高速公路監控設備管理系統需要完成以下功能：

（1）監控設備數據錄入功能

將高速公路的各監控設備收集到的交通信息以及人員信息等上傳到計算機，然后將其存放到數據庫中。

（2）監控設備數據查詢功能

把用戶所需的設備數據記錄快速、準確查找出來，并依照記錄查找到具體資料。根據實際情況，在各大瀏覽子界面中查詢功能模塊。

（3）監控設備數據修改功能

利用瀏覽器對數據庫中存儲的數據進行更新和修改。

（4）監控設備數據刪除功能

利用瀏覽器對數據庫中儲存的無用和錯誤的數據進行刪除。

（5）用戶安全管理功能

系統對用戶進行分級安全管理，保證每個用戶都能得到單位的管轄，并提高了系統的安全性，單位級別從小到大依次為大隊、支隊和總隊。因為用戶都有自己所屬的部門，所以依照權限，用戶只能查詢到所屬部門或所管轄區域的監控設備信息，然后系統會對用戶想要查詢或修改的區域中的所有數據進行自動篩選，最后得到的數據就是用戶所需的數據。

（6）制表打印功能

系統往往是以數據表格的形式顯示出來的，這是為了便于用戶查詢、增加、修改或刪除數據。級別大小決定了用戶的權限，具體表現為查詢和修改功能的不同。級別從大到小依次為總隊、支隊、大隊。不同部門所管理的數據范圍是不同的，總隊人員可以管理所有的監控設備，但支隊只能管理所屬轄區的監控設備，大隊的管理范圍最小。由于系統數據來自不同部門、區域和路網，用戶不可能任何信息都能查詢到。用戶只能根據自己的級別權限和所需在一定范圍內進行查詢。

2.2 系統的網絡結構

通過對MVC模式的擴充，實現了系統的四層結構模式。由視圖、控制器對象及模型對象最終構建出MVC模式。對模型進行展示的是視圖對象，主要是從模型中獲取所需的數據和呈現的狀態。所有的數據、狀態，甚至是業務邏輯都包含在模型對象中；而一收到請求，控制器對象就會對模型的操作進行解讀，以此控制業務對象來完成請求。靜態對象和動態對象是系統模型對象的兩種類型，這樣的分類使邏輯更清晰，也方便修改。

呈現在用戶面前的界面、圖片和書表格等被統稱為視圖，它也包含系統中的監控設備和用戶信息以及監控設備的注冊表格等。視圖內容是一個框架結構，需要以控制器對象為支撐。主要表現為控制器對象需負責把監控設備信息和用戶信息填充到視圖中，以及對視圖發出的命令進行處理。數據處理一般用到的是由動態模型提供的、能更新和調用數據庫的一種方法，其中還有部分數據操作較為復雜，往往用于與數據庫直接連接。而為了便于動態模型對象的調用，會將數據庫字段名、數據庫連接字符串等數據儲存到靜態模型對象中。將靜態模型對象分離出來是為了應對數據庫的移植和修改，這樣在以后的移植中就會更加便捷。

2.3 數據庫設計

便于用戶有效管理高速公路上的所有監控設備是本系統建立的最終目的。按照數據的相關標準，讓數據庫Oracle在系統中充分發揮其的價值，全面整合各數據，并建立一個中心數據庫。把設備的名稱、編號、類型以及所屬部門的信息存放到數據庫中，為了方便管理平臺的改進和相關系統的集成，還建立了數據交換接口，從而為決策提供有力的支持。

系統所反映出來的數據庫概念結構是通過數據庫概念設計而產生的，也叫作概念模型，一般會利用數據庫關系圖把數據庫之間的結構表示出來，其中數據庫名稱為監控設備，數據庫包括設備編碼表、單位信息表、誘導設備表、交通流檢測設備表、智能卡口表、用戶表和用戶權限表、氣象監控設備表以及視頻監控和視頻服務器表。一張用戶權限表是由多個用戶共同使用的，但用戶登錄成功后，系統會自動對用戶的權限進行核實并提供所具有的權限。設備錄入需要依照設備編碼表來明確設備編碼。

在設計好數據庫之間的關系后，用ER圖來代替關系圖。ER圖是對某一組織進行描述的模型概念，它提供了能夠表示聯系、實體及屬性的方法，同樣實體、屬性和關系也是構成ER圖的基本要素。利用ER方法，將對數據庫的概念設計分為三步：首先對ER模式進行局部設計，然后把多個局部ER模式組合起來，由此性形成一個全局的ER模式，最后對全局ER模式進行優化，形成最終的ER模式，也可以稱為概念模式。

3 GIS設計

文字和圖表是傳統的交通監控資源管理系統管理監控信息的形式，這樣的管理方式不夠直觀。為了提高傳統系統的可視化管理，逐步將GIS技術融入其中。采用GIS技術可以把高速公路的地理位置、交通事故信息、路面狀況等信息迅速轉化成各類圖表和文字，從而提高了公路管理的工作效率，為交通行業的決策奠定基礎。

GIS對主要道路上的設備設施的具體位置以及相關屬性等信息進行有效管理和維護，在地圖上不同的設備設施用不同符號來表示，并把道路監控系統中的信息與地圖上的設備位置信息結合起來進行分析，用戶在地圖上點擊一個表示監控設備的符合，然后就能能了解到此設備收集到的某些信息。本系統中的路網、路段、水系、植被等數據信息都由其他專題負責提供的，而設計完成的監控設備數據就和監控設備信息維持緊密的聯系。

3.1 總體結構

系統開發需要以ArcGIS為工具，將Oracle用作數據儲存庫，利用ArcMap設計地圖，用Oracl和ArcSDE forOracl來連接數據，并通過rcGIS Server在網上進行發布，而設計出來的地圖同時帶有查找、查看和測量等功能。GIS網絡結構圖包括Oracle數據庫、瀏覽器（通過 Web瀏覽器對運行在 Web服務器上的MicrosoftASP、netWeb應用和 J2EE的 Web應用進行連接）、Web服務器（主要是 IIS和一些組建庫，方便解釋和處理程序）、ArcGIS Server（主要包括一個 Server管理機和多個 Server容器機）、ArcSDE for Oracl（對ArcGIS與關系數據庫而言，ArcSDE是二者之間的通道，ArcSDE在不知道存放格式的情況下，就可以將地圖中的空間數據存入到Oracle數據庫中去）。

3.2 功能設計

對監控設備數據進行功能設計，使其同時具備查詢、測量和輸出等功能，以及屬性信息的顯示和查詢操作等是系統的設計的目標。

（1）瀏覽地圖

地圖瀏覽可以采用多種方式，想要更清晰的瀏覽地圖、查找要素以及獲取有效信息，就需要用到放大、縮小、顯示全圖、標識要素等工具。其中縮放地圖能夠詳細了解到某個地區的信息。當已經能看到地圖的全貌后，用戶就可以把地圖設置成幻燈片模式等能夠顯示全圖的模式，然后用標識工具對其中一個地理要素進行點擊，就能看到該要素的相關信息。

（2）查詢分析

屬性信息查詢和空間信息查詢是信息查詢的兩個部分。其中屬性信息查詢提供用戶查詢共享數據的基本屬性信息的服務。而對于空間信息查詢，把要查詢的屬性信息輸入到文本框中，然后通過地圖將空間要素顯示出來。

4 結束語

本文主要對基于GIS的大范圍的交通監控資源管理系統進行了分析，充分利用Oracl技術有效管理監控資源，然后設計出系統框架，最后將該系統呈現在我們面前。本系統將高速公路的相關信息轉換成圖像或文本的形式呈現在用戶面前，達到圖形和文字有效結合的效果，在很大程度上推動了高速公路管理信息呈現形式從表格向圖形逐漸轉變。

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