城市實時路況信息服務系統設計

摘要：目前許多城市的交通設施還來不及適應不斷壯大的車流量，越來越多的交通擁堵現象日益凸顯出來，傳統的交通設備難以滿足用戶需求。本文探討了智能交通系統的發展狀況以及城市實時路況信息服務系統的設計流程，在傳統交通運輸系統的基礎上對城市實時路況信息服務系統進行系統分析和系統設計。本系統主要通過Java語言編寫，在Tomcat服務器上加載WebApp，用戶通過瀏覽器訪問網頁顯示北京市地圖，獲取北京市實時路況信息，將北京市所有路況信息分成暢通、緩行、擁堵和暫無數據，分別對應界面上圖例的四種顏色，以圖層的形式展示出來，并將實時路況數據保存到MYSQL數據庫；在地圖上添加視頻標注，用戶可以隨時隨地點擊目標位置獲取實時的目標路口的現場視頻。

關鍵詞：智能交通系統；視頻檢測；實時路況

近年來，實時路況數據的采集由GPS浮動車、線圈等方式轉向基于視頻圖像處理技術的交通信息采集方式（簡稱視頻檢測技術），已逐漸變成行業熱點［1］。目前國際上的智能交通系統（Intelligent Transport System，簡稱ITS）主要形成了美國、日本和歐洲三大研究陣營，美國的IVHS、日本的RACS、AMTICS、UTMS、ARTS、SSVS、ASV、歐洲的RTI、ATT等都是和ITS具有同等含義［2］。國內已初步建成4大類ITS系統：道路交通控制、公共交通指揮與調度、高速公路管理、緊急事件管理，約30個子系統，分散在各交通管理和運營部門。在北京市已頒布的《北京交通發展綱要》中，明確了2010年初步實現智能化交通管理的近期目標，并將建立以智能交通系統為技術支持的“新北京交通體系”作為北京城市交通發展的長遠目標，其中綜合信息平臺和智能交通控制系統是發展的重點［3］。結合當今ITS發展現狀，確定以視頻檢測技術為主，以互聯網為數據傳輸網絡，利用GIS的空間數據交互功能建立基于GIS的城市實時路況信息服務系統［4］。城市實時路況信息服務系統專注發展城市綜合交通信息內容和信息共享服務業務，用戶可直接調用目標視頻，在網頁上快速準確地獲取可以直接解譯的簡單信息，提高實時交通信息的準確度和實時性以及用戶的體驗感。

1 系統需求分析

1.1 用戶需求

用戶體驗道路實時交通信息有3種最典型的需求：

（1）查看目標城市總體的路段擁堵分級的狀況的顯示。

（2）查看目標路段/區域的擁堵分級的狀況的顯示。

（3）行車過程中，查看前進方向提供的最短路徑中各條路段擁堵分級的狀況的顯示。

1.2 系統界面分析

用戶界面設計應友好、簡單、易操作［5］；地圖符號清晰明顯；控件分級有序、合理；排版簡潔、規整；圖例顏色分級美觀，易理解（如：紅色代表路段擁堵，綠色代表路段暢通）；界面應采用異步刷新，使用戶在網頁上操作流暢，通過地圖切片技術與影響金字塔結構在地圖上快速顯示目標級別圖層的目標地圖切片。

1.3 系統功能分析

在網頁上加載顯示北京市地圖，由于實時路況信息龐大且難以獲取詳細信息，本系統通過調用高德API，以圖層的形式獲取北京市實時路況信息，將圖層在網頁上加載到地圖中，在地圖上添加相應圖例，對應各路段的擁堵狀態，用戶可以將其保存到數據庫，用戶可以查看相應時間的該路段的擁堵狀態對應的概率；可以通過與交管部門合作，獲取北京市各十字路口和關鍵路段的視頻信息，這里利用本地數據為北京北四環學院路橋西側的交通視頻數據。設置好相對路徑，模擬北京市各路口實時現場交通視頻數據，在用戶需要觀看目標路段的目標視頻時，可以在網頁上顯示該視頻，并根據用戶個性化需求設置播放、暫停、快進10秒、快退10秒、加速播放、減速播放、正常播放、提高音量、降低音量功能，見表1。

2 系統設計

2.1 系統總體設計

系統總體設計的技術路線是：從目前城市交通擁堵給大眾出行帶來的問題出發，考慮城市實時路況信息服務系統應如何解決這些問題，并從信息流程的角度將其分為信息采集、信息傳輸、信息處理與信息輸出四部分。信息采集內容包括交通視頻圖像、GIS基礎數據等，這些信息通過固定與移動通信網傳輸到系統服務平臺，在系統服務平臺進行計算后，將實時的道路實時路況信息以圖層和現場視頻的形式，更直觀且便于用戶理解的形式提供給用戶。上述信息采集、信息傳輸、信息處理與信息輸出需要各種軟硬件設備來實現。系統運行流程：用戶在網頁上點擊相應控件向服務器發出請求，服務器在接收到命令后立即做出響應，并與數據庫進行數據交互，將用戶需求的計算結果快速反饋到客戶端。系統邏輯流程如下圖1所示。

2.2 系統功能模塊設計

2.2.1 獲取實時路況信息

本系統獲取交通實時路況信息采用高德java script API進行二次開發，實現了獲取實時路況的功能，并且支持將實時路況信息保存到數據庫，獲取實時路況流程如下圖2所示。

2.2.2 顯示交通路口狀況

（1）首先獲取北京市所有紅綠燈路口數據（視頻、目標地點經緯度）。

（2）將視頻的url（地址、相對路徑）和經緯度通過ID關聯起來。

（3）在地圖上顯示這些數據。通過Ajax架構，利用post請求（post請求是加密的）以表單的形式遞點ID，獲取紅綠燈路口上的視頻信息。數據加載完成。

（4）利用url重定向在地圖圖標上顯示視頻數據ID。

（5）把url存儲到請求作用域（瀏覽器緩存的數據），半小時刷新一次。

（6）跳轉到視頻播放的界面。

（7）獲取視頻：獲取session（請求作用域緩存數據）作用域中的值url。

2.3 數據庫設計

本系統采用MySQL數據庫存儲所有相關數據。MySQL今是世界上使用最多的開源數據庫之一，數據庫性能高、易用性強，十分適合小型web開發［6］。本系統根據MySQL數據庫的結構特征將數據分為兩層：

2.3.1 實時路況數據存儲層

本系統主要需要存入目標路段實時路況數據實時路況需要數據：經緯度、名字、ID、位置、擁堵狀況、擁堵時間段、獲取數據時間。用戶發現擁堵路段，將其存入數據庫，用以作為分析，見表2。

2.3.2 關鍵路口視頻數據發布層

本系統主要需要獲取紅綠燈路口的視頻數據，紅綠燈路口需要數據：經緯度、名字、ID、位置和url（視頻地址）。當用戶需要調用某路段上的目標視頻的時候，可以通過url（統一資源定位器）也就是視頻的地址獲取視頻，見表3。

3 系統實現

3.1 服務端實現

城市實時路況信息服務系統采用JDBC（java database connection）對數據庫進行操作，主要通過AJAX向后臺發送post請求，然后用servlet處理請求并返回相關數據。本系統采用json數據格式，統一將servlet封裝成一個接口，與前臺進行數據交互，關鍵代碼如下：

//與前臺進行數據交互

@WebServlet（"/AddMarkerServlet"）

public class AddMarkerServlet extends HttpServlet {

@Override

public void init（）throws ServletException {

System.out.println（"sssssss"）；

3.2 前臺界面實現

獲取實時路況圖層信息，以圖層的形式將實時路況信息加載到地圖上，并在界面右上角中添加圖例：綠色代表暢通、黃色代表緩行、紅色代表擁堵、灰色代表暫無數據，分別對應圖層中路段的擁堵狀況，同時用戶可以在地圖上點擊目標位置獲取經緯度，然后點擊保存控件將目標路段的擁堵狀態（名稱、坐標、位置）信息保存到數據庫。當向服務器發送請求時，服務端查詢數據庫，返回json數據，前臺將其解析，通過addmaker函數將其顯示在地圖上，地圖界面上顯示點標記如圖3所示。

結語

本文介紹了基于Java web的城市實時路況信息服務系統的設計全過程，包括系統平臺的介紹、系統分析、系統設計、系統主要功能開發與實現。從系統的運行結果到功能基本上達到系統預期的目標。本系統界面友好，可操作性強，可以在不同的系統運行，通過實現系統的圖層管理，位置查詢，實時路況信息獲取和選擇性保存入庫，圖層分類和調用現場視頻等功能，為機動車用戶提供了直觀的決策支持。

參考文獻：

［1］李康.大數據及其在城市智能交通系統中的應用綜述［J］.信息通信，2016，10（12）：197-198.

［2］Kunicina N，Galkina A，Zabasta A，et al.Traffic Route Modelling and Assignment with Intelligent Transport System［J］.Electrical，Control and Communication Engineering，2015，7（1）：20-23.

［3］AbdelAty Mohamed，Zheng Ou，Wu Yina，et al.Real-Time Big Data Analytics and Proactive Traffic Safety Management Visualization System［J］.Journal of Transportation Engineering，2022，12（1）：332-344.

［4］陳寶軍，湯旻安.城市軌道交通綜合監控系統集成人機界面的實現與分析［J］.科技創新與應用，2017，25（6）：37-38.

［5］安沈，于榮歡.基于MySQL的天地一體化網絡結構數據庫構建［J］.兵工自動化，2021，40（12）：66-70.

作者簡介：李菁（1995—），女，漢族，廣東佛山人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：測繪數據庫和地理信息系統。