交通領域Ｗｅｂ ＧＩＳ體系構筑

摘 要：目前，交通網的增容擴建相對落后于日益增長的交通需求，地理信息系統及其與網絡結合而產生的網絡地理信息系統為交通部門帶來了先進的管理方法。本文著重介紹了交通領域web GIs的體系構架，并簡述了以supe rMap Is.Net為平臺對系統的開發建設。組件式的開發過程有利于快速建立體系，且系統響應速度可以滿足用戶需求。系統建成后可有效的為公眾和各級交通部門提供交通信息及其它地理信息數據的共享。

關鍵詞：地理信息系統 網絡地理信息系統 交通信息 超圖

1、引言

隨著經濟進入高速增長期，汽車保有量也急劇增加，2004年到2006年，山東省機動車數量更是以每年平均23％的速度遞增，其中，2006年新增的機動車為78000輛。截止到2006年底，濟南市的機動車保有量達到了98萬輛，平均每天就有200多輛新車上路。雖然目前道路網在不斷的增容和擴建中，但卻仍不能滿足需求，交通堵塞普遍存在，交通狀況日益惡化。尤其是當土地資源大幅利用，道路建設已趨于飽和，人們漸漸地把注意力從增加公路里程，轉向如何利用有效的管理手段來管制交通，以期達到通暢運行的目的。

將地理信息系統(Geographic InformationSystem，簡稱GIS)與交通規劃、交通建設和交通管理緊密結合，利用GIS強大的地理空間信息存儲管理功能對復雜的交通信息進行采集、整理、存儲、管理、綜合分析和處理，延伸出了交通地理信息系統(Geographic Information System for Transportation，簡稱：GIS－T)。Internet技術的出現和迅速發展為GIS－T創造了一個網絡環境，在Web上發布空間數據信息，有利于擺脫傳統桌面地理信息系統的束縛，為用戶提供在線的空間數據瀏覽、查詢等交互性操作服務，實現多部門空間信息的共享，從而產生了交通領域的Web GIS。

本文根據交通信息的特點，結合Web GIs的體系結構，研究了如何在交通領域建立Web GIs體系，并初步探討了利用SuperMaplS.Net組件式開發技術實現交通信息的采集、存儲、以及查詢功能。

2、交通信息數據的采集與處理

2.1 交通調查信息的采集與處理

交通信息采集是為研究交通流特性，為交通規劃、交通設施建設、交通控制與管理、交通安全、交通環境保護等方面提供科學準確的情報信息。同時，交通信息具有精度要求高、規則復雜、動態化、離散化的特點。因此，交通信息的采集作為建設交通領域Web GIS體系的基礎信息源具有重要意義。交通信息采集的主要方法是交通調查。傳統交通信息采集方法是通過人工調查或交通監控錄像手動解析獲取。由于是手工作業，不僅工作量大、計算繁瑣，且精度較低、耗費時間較長，這些缺陷大大降低了交通信息的實效性。因此，為了充分發揮交通信息的應用，我們引入了Web GIS。

目前采用先進的電子流動觀測車即可完成調查任務。在電子流動觀測車上，裝備了GPS定位系統和先進的電子探測設備。觀測車正常行駛通過調查路段，安裝在車頂的數碼攝像機可將調查路段的交通車輛信息記錄在計算機硬盤中，通過車載計算機中預先安裝交通信息分析應用軟件，自動計算出當前道路的交通量、密度，根據GPS測速原理，可以計算出當前觀測車速或道路上行駛的車流的平均車速和平均行程時間，并將調查數據發送到交通控制中心的系統后臺數據庫，為Web GIS提供數據源。同樣，交叉路口的數碼監控設備也可以作為交通調查的采集設備。

2.2 交通圖集的矢量化

矢量化首先應考慮對地圖數據進行分類，因本論文針對的對象是交通信息，所以圖層矢量化時對公路的分層較為詳細，如道路系統中分有道班層和橋梁層，為點狀地物，顯示在最前面，高速公路、國道、省道、縣鄉道都為現狀地物，國道和省道又可以各分為四級，即每一個管理級別的道路有分為四層，如國道一級、國道二級、國道三級和國道四級。這種分層做法的優點是，不同的管理層具有獨立的圖層，既避免了圖層的壓蓋，又能夠顯示完整的區域信息。用戶可以根據需求調用不同的信息圖層，而忽略非主流信息。

3、系統開發環境

3.1 Web Gls實現技術 Web GIS的基本工作方式有C/S和B/S兩種。C/S結構是通過服務器向客戶端發送一端運行在本地機上的客戶程序，這個程序可以與用戶進行交互，處理用戶的一些簡單請求，也稱作靜態的Web GIS；B/S結構是在服務器端通過接口程序處理用戶輸入，然后將用戶的操作指令傳遞到運行在后臺的GIs服務器，然后將服務器返回的結果反饋給用戶，也稱作動態的Web GIS。

3.2開發平臺選擇

①Web GIS平臺

在選擇開發平臺時，考慮到網絡的響應速度以及系統的推廣程度，在開發交通領域Web GIS體系時，我們使用SuperMap IS.NET作為服務器端的GIS平臺。SuperMap IS.NET具有以下特點：

3.2.1良好的開發訪問能力和開放式設計

Web G Is應用中面臨兩個瓶頸問題：一方面是服務器硬件擴展有限而用戶增加無限，容易造成訪問線路的堵塞。另一方面對于GIS海量數據，易造成單臺服務器的CPU負載壓力過大。而SuperMapIS.NET中的群集服務器，使問題得到了很好的解決。系統配制多個GIS服務器，使不同的服務器承擔不同的GIS服務功能。群集服務器首先分析客戶端的請求，根據當前網絡負載情況，將任務分配給不同的服務器，以求在最短的時間內響應客戶要求。

3.2.2強大的數據存取能力

SuperMap IS.NET平臺在存取地理信息的同時，能夠有效的通過數據引擎(SDE)與數據交換泵調用由Maplnfo、MapGIS、MapX等不同廠商不同產品格式的數據，充分利用已有的數據資源。這樣做有利于充分利用現有數據資源，減少地理信息數據的重復采集和開發。

3.2.3組件式、模版化的開發方法

SuperMap IS.NET全部采用組件式方法進行設計，客戶端運行的HTML/JavaScript封裝在SuperMapWebControls中，無需使用任何插件，所有服務程序都集中在服務器端進行管理和配置，滿足了“瘦”客戶端的要求。雖然這種將客戶端所有請求都放于服務器端進行的做法會增加服務器的工作壓力，但SuperMapIS.NET的群集服務器能夠合理有效的分配工作量，降低延滯時間，提高系統響應速度。

②腳本編寫環境

Visual Studio.NET是一套完整的微軟系列開發工具，可用于生成ASP Web應用程序、XMLWeb services、桌面應用程序和移動應用程序。Vi-sual Basic，NET、Visual C++.NET和Visual C#.NET全都使用相同的集成開發環境，該環境允許它們共享工具并有助于創建混合語言解決方案。另外，這些語言利用了，NET框架的功能，此框架提供ASP Web應用程序和XMLWeb services開發關鍵技術的訪問。

在本文系統開發中，將Visual Studio，NET與SuperMap Is.NET相結合，在VisualStudio.NET創建ASP.NET服務頁面，利用lVB#.NET編寫程序代碼，結合插入SuperMap Object控件，可實現對Web GIS服務站點的快速創建。

4、交通領域Web GIS體系總體設計

交通領域Web GIS體系是交通地理信息系統(GIS-T)借助Internet網絡技術，將交通信息與地理信息相結合在互聯網上發布，創建高效的數據共享平臺，為大眾、決策及科研部門提供信息的交換服務。

該體系在Visual Studio.Net編程環境下，以SuperMap IS.Net為GIS平臺，利用組件式開發機制，能夠快速建立起滿足交通領域實用要求的webGIS服務體系。

4.1 系統體系結構框架部分組成：

①客戶層：對登錄用戶進行權限驗證，將用戶分為普通用戶和授權用戶。普通用戶只具有瀏覽、查詢等基本操作功能；授權用戶擁有對數據的編輯管理操作功能。

②服務器層：該層包括Web服務器與GIS服務器兩部分。web服務器負責處理基本的網絡通信服務；superMap服務器則負責均衡負載，處理與GIs相關的操作。

③數據庫層：該層中負責存儲地物的空間、屬性信息以及交通信息，是整個系統的數據源。

④數采層：由道路監控探頭與數字流動觀測車完成對道路交通信息的實時采集，并傳遞回信息中心，豐富數據庫的數據源。

4.2系統功能

①數據采集：交通信息作為交通領域基礎數據源，該體系中使用數字監控和數字流動觀測車來獲取數據，經軟件處理后存入信息中心后臺數據庫。

②查詢功能：包括位置查詢、屬性查詢、公交線路查詢、最短路徑查詢。

③地圖操作：圖層控制、縮放，測距、鷹眼。

④地圖發布功能：授權用戶進入站點管理頁面，上傳新的圖層或者在線編輯各類數據。

以上所設計的是作為Web GIS所具備的基本功能，該系統作為網絡化的交通地理信息平臺，各部門可根據自身實用化要求，在Visual Studio，Net環境下進行諸如道路設計、公交線路規劃等專題功能模塊的二次開發和擴展。

4.3系統工作流程

系統流程分為兩方面，一方面是數據采集，另一方面是用戶請求。

作為數據采集層的數字監控設備和流動觀測車將路面當前交通信息采集后，經過交通量解譯軟件適當處理后，將結果存儲到信息中心后臺數據庫，作為數據源為用戶所調用。

用戶請求是系統工作的重點，大致可分為四個階段。首先用戶通過本地機的瀏覽器發出GIS服務請求，該請求經過Internet網絡和Web服務器傳遞給SuperMap IS.Net平臺；然后SuperMap IS.Net的群集服務器根據網絡負載情況，合理將請求分配給GIS服務器，第三步，GIs服務器調用后臺數據庫中存儲的交通信息，并通過GIS功能模塊進行處理；最終提取符合要求的結果并將計算值傳遞回用戶瀏覽器界面。至此完成一次Web GIS服務。

5、總結與展望

目前，交通部門對交通信息的獲取方式已進入數字時代，諸如數字監控、流動觀測車等，這些在日常通勤道路上幾乎隨處可見。但對于交通信息的發布，卻多使用廣播和為數不多的電子公告牌對廣大群眾進行告知。其時效性與有效性都值得討論。

隨著信息高速公路時代的到來，將交通信息與GIS緊密結合，并借助Internet網絡環境建立起交通領域Web GIS體系，(三個有利于)有利于實現交通信息的實時發布，保證信息的高時效性；有利于實現交通管理、交通規劃等多部門間的信息共享，完善公共數據服務平臺；有利于用戶安排合理的出行計劃，避免交通堵塞。

Web GIs是一門具有很高發展潛質的新興技術，是替代傳統GIs的利器，其發展方向十分廣泛。在此本文只是初步探討了交通領域Web GIS體系構筑的問題。在今后的發展中，隨著G P S應用技術的成熟，以及wAP(無線應用協議)標準的統一，結合3G技術，Web GIS的應用領域可迅速擴展到移動用戶領域，高效的為移動用戶提供導航、商務信息、車輛管理等服務。