基于SOA的城市道路橋梁巡查GIS系統的實現

蔣許鋒，李承鑫，王冬

(1.北京大學，北京 100871； 2.天津市測繪院信息中心，天津 300381)

基于SOA的城市道路橋梁巡查GIS系統的實現

蔣許鋒1，2?，李承鑫2，王冬2

(1.北京大學，北京 100871； 2.天津市測繪院信息中心，天津 300381)

本文論述了使用GIS、RS、GPS技術在城市道路、橋梁日常巡查的應用；采用面向服務的架構能夠實現多級別、跨地域的部門之間的數據交換，基于上述技術的城市道橋巡查GIS系統提高了城市道路橋梁的維護和管理水平。

面向服務的體系結構；地理信息系統；全球定位系統；遙感影像；道路橋梁巡查；城市網格管理；ArcGIS

1 引 言

城市的道路和橋梁承載著整個城市的交通運輸，是城市的生命之脈。在道路和橋梁的維修養護過程中，其日常的巡查是發現病害問題的基本方法之一。地理信息技術、全球定位技術、遙感技術在城市管理中應用越來越廣泛，特別是近年來的城市網格應用取得了巨大的成功，因此將3S技術應用到道橋的巡查系統是必然的趨勢，亦會改變道橋維修養護的管理模式。

3S技術集成，同時結合GPRS及相關無線網絡技術能夠快速、準確的獲取道路橋梁發生的病害將地理位置，采用PDA的照相、聲音、錄像及簡單的文字描述能夠詳細的描述病害，完整地收集病害信息，為維修養護計劃及預算提供準確的數據來源。

城市網格系統也是道路橋梁病害的重要來源之一，但是市政道橋設施只是網格管理的一部分，而且往往與道橋管理部門是分離的。同時，道路橋梁管理業務本身，存在著要與上、下級部門，如審批、預算、施工、甚至人事考核等進行數據交換，而這些部門也往往不在同一個地點和同一個局域網內。解決它們之間的遠程數據交換最好方案無疑是基于面向服務的架構。

2 相關技術簡介

2.1 3S集成

3S即GIS(地理信息系統)、RS(遙感)、GPS(美國全球衛星定位系統)的簡稱，GPS主要是實時、快速的提供目標的空間位置，RS用于實時、快速的提供大面積地表物體及其環境的幾何與地理信息及各種變化，GIS則是多種來源時空數據的綜合處理和應用分析的平臺。

2.2 SOA與WebService

SOA，即Service－Oriented Architecture，面向服務架構。所謂軟件架構，在計算機界存在很多定義，而且沒有完全一致的共識，但是基本上可以理解為:“軟件架構(software architecture)是一系列相關的抽象模式，用于指導大型軟件系統各個方面的設計。軟件架構是一個系統的草圖。軟件架構描述的對象是直接構成系統的抽象組件。各個組件之間的連接則明確和相對細致地描述組件之間的通訊。在實現階段，這些抽象組件被細化為實際的組件，比如具體某個類或者對象。在面向對象領域中，組件之間的連接通常用接口(計算機科學)來實現”。SOA作為一種架構模型，“它可以根據需求通過網絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用”，SOA的關鍵是“服務”，W3C將服務定義為:“服務提供者完成一組工作，為服務使用者交付所需的最終結果。最終結果通常會使使用者的狀態發生變化，但也可能使提供者的狀態改變，或者雙方都產生變化”。

SOA實際上就是解決大型軟件中不同模塊、不同功能的互相調用，也就是解決不同企業、不同部門、不同業務的數據互相使用的問題；從而提高所謂系統開發過程中的敏捷性、數據交換的靈活性、程序和數據的重復利用性、系統地可擴充性等。

如何實現 SOA，最好的方法就是 WebService。WebService完全基于 XML(可擴展標記語言)、XSD (XMLSchema)等獨立于平臺、獨立于軟件供應商的標準，可以在Microsoft平臺下用.Net非常方便的實現，也可以用Java實現，從而達到跨平臺、分布式、可互操作的目標。WebService因為采用Http網絡協議，可以跨防火墻和不同網段，從而在網絡開發方面非常容易；其次是界面與數據完全分離，具有非常好的集成性。

OGS在 WebService標準之上，提出了 WMS和WFS，即柵格地圖服務和要素地圖服務。

3 系統的整體功能與結構

該系統分為中心系統與部門子系統。中心子系統主要是采用GIS管理地形圖、遙感數據，并且實時接收城市網格系統提供的數據和道橋巡查人員的實時數據，經過投影換算以及屬性數據的自動填充，增加到地理空間數據庫中，最后發布為標準的WMS和WFS服務以及相關的WebService。部門子系統主要是使用WMS和WFS實現GIS系統的基本功能，調用其業務WebService獲取需要的數據，結合各部門自身的數據和業務流程，實現道路橋梁的維修養護工作的管理。

系統的網絡結構圖如圖1所示。

圖1 系統網絡結構圖

系統的功能結構圖如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

4 關鍵技術的實現

4.1 實時調用WebService實現與城市網格的數據交換

已建成的城市網格系統提供基于SOA的網格巡查數據網絡分發和接收服務，中心系統通過應用程序按照設定的時間輪詢分發收服務，下載其提供的XML文件，然后解析XML文件，將需要的數據包括多媒體信息通過GIS接口導入到空間數據庫中；同時將橋巡、路巡中發現部分不屬于本系統管理而是城市網格管理的信息，調用接收上傳至城市網格管理系統。

該程序采用VC＋＋開發，其主要的部分包括Web-Service的調用、XML文件的解析、空間數據入庫3個部分。

VC＋＋調用WebService有很多種方式，第一種是通過底層的TCP/IP協議，使用Socket編程實現，實現起來比較麻煩，第二種是通過調用SOAP控件實現，還有調用WinInet控件實現，此外，VC＋＋.net可以通過托管等實現。

本文采用的類似于 Ajax實現的方式，調用msxml3.dll組件實現，該組件一般Windows98及以后版本的操作系統都具備，不用安裝額外的程序，實現起來非常簡單。主要代碼如下:

獲取數據后，需要將其提供的經緯度坐標通過特定的投影公式轉換為與平臺一致的平面坐標系，并寫入到空間數據。

4.2 GIS系統平臺的開發

該系統的GIS基礎平臺采用ArcGIS。

數據庫采用的是Oracle 10G，使用ArcSDE管理空間數據庫，空間數據包括矢量地形數據，遙感影像采用金字塔方式存儲。

主要的管理程序采用VC＋＋結合ArcEngine開發，開發過程中主要采用的技術是Atl實現ICommand和Itool接口的方式，達到程序的可重用性、系統架構的靈活性、開發的管理耦合性等都比較高。

WMS、WFS及相關的Web程序的實現是采用C＃. net結合ArcServer開發，主要的技術是將地圖切片，實用文件緩存的方式提高地圖的訪問速度。

ArcGIS作為業界應用廣泛的系統，各項技術均非常成熟，本文不再贅述。

5 結 語

本文簡單介紹了道路橋梁巡查地理GIS系統的系統結構及主要功能，著重討論面向服務的技術在該平臺的應用。通過WebService技術，該系統的各子系統與中心系統進行數據的交換，該系統與外部系統(城市網格系統)互相交換數據。同時介紹了該系統的主要技術。

面向服務的架構，目前技術上可以松散而簡單的實現各種功能，而業務上能高度的耦合集成，既能保證系統的整體性，又能保證系統的靈活性，SOA是下一代GIS發展方向之一。

[1]http://miiceic.org.cn/phrase/200602281452595.html[DB/ OL]

[2]http://www.ibm.com/developerworks/rational/library/ feb06/eeles/index.html[DB/OL]

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Implementation of Urban Road and Bridge Patrol Management GIS Based SOA

Jiang XuFeng1，2，Li ChengXin2，Wang Dong2
(1.Peking University，BeiJing 100871，China； 2.TianJin Mapping and Surveying institute，TianJin 300381，China)

This paper discusses the use of GIS and RS and GPS to improve the management of urban road and bridge patrolling.SOA technology can solve the data exchanges in different level department in depart area.

SOA；GIS；GPS；RS；Urban Road and Bridge Patrol Management；Urban Grid Management System；Arc-GIS

1672－8262(2010)04－67－03

P208

B

2010—05—11

蔣許鋒(1980—)，男，工程師，主要從事地理信息系統開發工作。