城市道路交通安全設施地理信息系統的數據采集

趙會麗

(河南測繪職業學院，空間信息工程系， 河南，鄭州 450000)

0 引言

地理信息采集指通過相關技術獲取與位置相關的信息，隨著我國社會經濟的不斷發展與進步，相關部門對于道路交通安全的要求越來越高，而地理信息服務的形式不再停留于以往的文本和定量的數值，需在此基礎上進行視頻圖像以及音頻的加入。為了有效提升外業工作的效率，降低工作人員的作業強度，通過地理信息采集系統，使信息采集更加廣泛，對交通安全具有重要意義。

1 城市道路交通安全設施地理信息采集應用場景需求分析

1.1 維護城市道路交通安全設施相關人員需求

為了保證城市道路交通安全，應針對城市道路交通安全設施進行維護，維護過程中需進行地理信息采集，并在此基礎上應用地理信息采集系統，使所有應用場景均可共享。該系統將針對維護人員進行角色設置，主要包括外業采集人員、數據管理人員以及分析決策人員。不同的角色擁有不同的權限，系統中移動端可供所有角色進行登錄，登錄人員通過系統進行相應的數據采集。地理信息采集系統中,網頁端監管平臺僅支持數據管理人員和分析決策人員登錄，而數據管理人員僅能進行項目制定和數據管理，不具有分析決策權[1]。

1.2 城市道路交通安全設施地理信息采集需求

地理信息采集系統內部主要包含網頁端和移動端。網頁端為用戶提供采集主題定制、數據審核等功能;移動端根據管理人員的需求，通過主題自定義的方式進行地理信息采集，針對不同的需求可自動生成對應的安卓控件，并針對該控件進行相應的限制，以此滿足管理人員對于地理信息采集系統的不同需求[2]。

1.3 不同應用場景的地圖服務需求

在城市道路交通安全設施維護過程中，存在多個不同的應用場景，而不同的應用場景對于地圖服務的需求各不相同。為此應需要地圖服務進行專門定制，地圖服務定制具有較高的重要性，其重要性具體表現在城市道路交通安全出現問題時，外業人員可通過地圖服務獲取故障路段的位置信息。該過程僅需使用普通的在線地圖服務即可完成相關操作，而針對較復雜的機密信息進行采集時，地圖服務可支持離線加載使用，以此滿足不同網絡狀態下的信息采集需求;針對建筑物信息進行采集時，可通過地圖獲取高精度的影像數據[3]。

2 城市道路交通安全設施地理信息采集系統設計方法

2.1 數據驅動的開放式設計

地理信息采集系統將以一種開放式的形式進行設計，以此保證地理信息采集系統可應用于多種應用場景。在設計過程中僅需針對字段信息、地圖服務、空間要素繪制工具等內容進行選定即可完成設計，系統中的移動端針對采集的信息完成內容加載。系統對采集內容進行定制過程中，需要將定制的內容進行保存，但傳統保存路徑的復用率較低，為此本文針對定制內容的保存定義一種XML配置文件。XML配置文件可針對定制內容保存記錄，其記錄的內容主要包括地圖類型、空間要素繪制工具、定位工具等。通過XML配置文件的設計在極大程度上可提升地理信息采集系統的復用率。XML配置文件邏輯結構[4]如圖1所示。

圖1 XML配置文件邏輯結構圖

2.2 地理信息采集系統架構設計

針對地理信息采集系統的架構組成部分進行設計時，主要將其分為兩部分:移動端以及服務端。移動端主要面向外業人員，外業人員可利用移動端進行數據調查與采集;服務端主要面向管理人員和決策人員，其主要功能是后臺管理和監管決策。地理信息采集系統總體架構如圖2所示。

圖2 地理信息采集系統總體架構圖

從圖2中可看出，該系統主要包含采集主題定制、外業數據采集、實時監管等功能。管理人員通過地理信息采集系統進行不同項目的數據操作時，發現數據之間存在一定的耦合性，因此，本文將利用PostgreSQL數據庫的模式解決耦合性問題。此外，為保證地理信息采集系統數據庫中可容納更多的數據信息，可建立系統數據庫，用來存儲用戶的相關信息以及項目配置文件等[5]。

2.3 地理信息采集系統功能設計

為保證地理信息采集系統的穩定運行，可將地理信息采集系統的功能設計分為兩部分:服務端以及移動端。該過程應結合地理信息采集系統使用流程進行設計，地理信息采集系統使用流程如圖3所示。

圖3 地理信息采集系統使用流程圖

2.3.1 系統服務端功能

地理信息采集系統中的服務端可為管理人員提供數據審核、實時監管、統計分析等功能。此外，服務端還可為決策人員提供一定的決策分析功能。為保證服務端功能的穩定，可將服務端分為用戶模塊、項目管理、數據管理、工作監管、匯總統計以及分析決策功能。其中用戶模塊可為使用者提供注冊、登錄、密碼找回與修改等功能，具有權限控制特點，僅支持內部管理人員與系統開發者進行系統功能修改；項目管理功能具有操作簡單的優勢，可為項目人員提供選擇、刪除、內容查看等功能；數據管理可用最快的速度進行數據處理；工作監管功能可為該系統提供采集數據分布展示、實時位置展示等；匯總統計和分析決策功能可將采集信息匯總處理后，由分析決策功能向外業工作人員生成報告，通過該報告可反映出該系統的工作進展[6]。

2.3.2 系統移動端功能

針對地理信息采集系統的移動端功能進行設計時，可在管理人員定制好采集項目后開始操作。移動端為地理信息采集的外業人員提供下載權限，這有利于獲取項目的XML配置文件，通過XML配置文件可順利完成數據的采集。因此，本文針對移動端進行設計時，將功能劃分為用戶模塊、地圖模塊和信息采集。用戶模塊為系統的初始部分，用戶可通過該模塊進入系統中進行相關操作；地圖模塊具有離線下載功能，有利于外業人員在無網絡狀態下仍可完成信息采集；信息采集模塊具有動態生成功能，并支持shp格式數據的字段增減[7]。

3 城市道路交通安全設施地理信息采集系統關鍵問題及處理方法

3.1 高精度定位問題

地理信息采集系統針對城市道路交通安全設施進行數據采集與審查過程中，對于定位功能的精準度具有較高要求。高精度的定位功能可最大限度地降低城市道路交通安全設施的維護成本。為了輔助外業人員完成相關數據采集，在利用工業級三防平板的方式作為載體的基礎上，針對CORS信號外置了定位天線進行接收，而平板與天線間的數據傳輸功能可通過無線網絡進行相關操作，從而在此基礎上結合CORS坐標信息的類庫，實現高精度的定位功能。

3.2 地圖保密問題

在地理信息采集過程中，需要核查采集到的數據信息,這具有精度高、涉密等特點。對城市道路交通安全設施進行外業工作時，其工作環境十分惡劣，無法實現涉密數據的保密問題，而涉密數據的保密問題是地理信息采集系統成功運行的關鍵因素。為了解決涉密數據的保密問題，需要在地理信息進入外業工作平臺前進行保密處理，然后將其放置于準確位置，此時的精準度只能達到50～100 m，具有地圖定位點偏移的風險。若地理信息采集系統的定位功能不準確，可造成城市道路交通安全無法得到保證。為解決該問題，對地理信息采集系統涉密數據的保密問題以及定位功能不準確的問題進行分析。通過分析保密前后數值的精準度，來判斷問題是否可以解決。通過對比可知，數據偏移量在局部小范圍內具有一致特點，針對該特點可進行地圖偏移功能設計，將需要采集數據的區域，利用十字絲拉當前定位點所在圖上的正確位置，城市道路交通安全設施地理信息采集系統可自動計算出同名點間的偏移量，用戶僅需在系統界面點擊“設置當前偏移量”按鈕后，系統即可完成信息采集。在后期圖上定位信息中，將自動添加偏移量。若采集過程中再次出現定位點偏移時，需要利用該系統進行重新設置[8]。

3.3 矢量數據的管理問題

在進行外業采集過程中，需要為系統提供大量表示屬性的矢量數據。通過矢量數據的添加有利于保證地理信息系統更好地維護城市道路交通安全設施，而如何運用外業工作平板進行矢量數據的管理是關鍵性問題。地理信息采集系統為解決矢量數據的管理問題，利用SpatiaLite空間數據庫的特點，遵守OGC標準，對底層采用C語言驅動。C語言驅動具有較高的移植性，可支持R-tree數據進行空間檢索，在一定程度上可提高用戶訪問數據庫的速度。對SpatiaLite數據庫可采用元數據的方式進行管理，對數據存儲可采用WKT形式的BLOB二進制塊的類型進行實現。針對SpatiaLite數據庫進行矢量數據管理時，可將操作分為3類。

(1) 針對矢量數據BLOB進行類型轉換，再將矢量數據BLOB轉換為記錄的形式，針對矢量數據進行表達時，可采用WKB的形式，最終利用INSERT語句將數據記錄插入在信息采集系統的數據庫中。

(2) 為了保證系統可檢索出數據庫中的相關記錄，利用SELECT語句針對數據記錄進行檢索。該方式可根據系統的需求進行格式轉換，與此同時，可采用特定的符號樣式針對該組地理對象進行賦值，并將該信息顯示在工作平板的地圖界面。

(3) 為了保證系統可針對矢量數據進行管理，將系統內待修改的數據記錄按照新增記錄中提及的數據格式進行組織，并在此基礎上，利用UPDATE語句替換原本的數據記錄。

3.4 外業采集方便、內業編輯困難問題

當前針對城市道路交通安全設施進行地理信息采集時，普遍存在外業采集方便，而內業編輯困難的問題。該問題發生的根本原因是由于內業編輯軟件的數據轉換、查詢等功能過于簡單，無法滿足地理信息采集系統運行過程中龐大的內業數據生產需要，最終導致地理信息采集系統針對內業編輯問題進行整理時，需綜合利用多套軟件。為此，在設計地理信息采集系統時，應選用ArcGIS Add-in插件的設計模式，將內業數據進行打包處理[9]。

4 城市道路交通安全設施地理信息采集系統實現方法

4.1 地理信息采集系統服務管理

為了實現地理信息采集系統的穩定運行，應研究服務管理問題。通過分析可知，地理信息采集系統根據用戶的分級進行登錄控制，因而要對登錄頁面進行設計。在登錄過程中僅需輸入用戶名和密碼，地理信息采集系統將根據輸入的用戶名及密碼，自動運行至相應的級別權限應用頁面中，為用戶提供方便的服務。

4.2 地理信息采集系統用戶管理

地理信息采集系統為保證用戶的使用滿意度，為用戶授予相應的權限功能。地理信息采集系統可新增、更改、刪除用戶。其中,用戶主要指總公司、路局、系統管理員等角色。不同的用戶角色可利用地理信息采集系統進行不同的管理操作，在用戶需要利用地理信息采集系統針對城市道路交通安全設施進行相關管理時，只需在地理信息采集系統的登錄界面中輸入相應的用戶名、密碼,即可進入到相應級別權限的頁面。

4.3 地理信息采集系統任務下發

城市道路交通安全設施管理者可通過地理信息采集系

統中的本局手持設備下發任務，主要包括線路名稱和線路代碼2個字段。任務接收成功后，地理信息采集系統可將線路名稱和線路代碼自動加至系統內部的線路選擇列表中，并且地理信息采集系統可根據終端數據進行批量選擇，在任務下發后，結合城市道路交通安全設施的實際情況，由城市道路交通安全設施管理者自主進行發布[10]。

5 總結

本文針對城市道路交通安全設施地理信息采集應用場景的不同需求進行了詳細分析，為了滿足不同層次的需求，針對地理信息采集系統進行設計研究，以此為城市道路交通安全設施提供重要運行數據，并在系統內存儲大量地理信息。城市道路交通安全設施的穩定性至關重要，今后應加強對城市道路交通安全設施的維護工作，對于地理信息采集系統的關鍵問題應及時解決，提升地理信息采集系統外業工作的易用性，將地理信息采集系統貼近于實際生產中，廣泛應用于城市道路交通安全設施的維護中。