GIS在iPad為終端的路面管理系統中的運用

徐昊云

【摘 要】 基于iPad平臺對GIS原理與方法，GIS軟件結構以及GIS其它各項功能在路面管理系統中的運用進行了詳細地分析和探討。利用GIS強大的數據處理功能與iPad小巧、可移動、多功能的性能相結合，實現了數據庫科學合理鏈接，為日常養護提供準確的輔助決策信息，對日常公路養護管理決策具有十分重要的應用價值和經濟效益。

【關鍵詞】 GIS；路面管理系統；iPad；數據庫

引言

近幾年來，由于地理信息系統（簡稱GIS）的廣泛應用，研究者逐漸發現GIS應用到基于iPad平臺的路面管理系統（簡稱PMS）中的廣闊前景，GIS在公路數據庫管理系統中實現了簡單數據的圖形及文字之間的相互查詢，增強了系統軟件間的交互性和直觀可讀性。目前，國內外尚未有針對養護管理、路面管理系統和終端系統的整合進行分析和研究。開展基于GIS的iPad終端路面信息支持系統可為公路養護管理層提供便捷、準確、高效的信息服務和決策輔助，具有十分重要的應用價值和經濟效益。

1.公路路面管理系統發展概述

公路路面管理技術的研究始于上個世紀70年代初期的北美。為準確了解公路網的破損狀況，把有限的養護資金分配到最需要養護的路段上，研究人員開發了公路路面破損數據檢測設備，建立了數據庫，制定了評價方法、標準和養護排序模型，這種以計算機為工具的路面管理技術被稱為路面管理系統（PMS）。

我國公路路面管理系統的研究起始于80年代，期間陸續引進了英國的BSM路面評價系統，芬蘭FPMS公路路面管理系統及世界銀行HDM-m公路投資效益分析模型等。在“七五”期間，我國許多科研院所和公路管理部門聯合（或單獨）開發了一系列的公路路面管理系統，如交通部公路科學研究所潘玉利提出了我國公路路面管理系統的基本框架，建立了符合我國實際的一些模型；同濟大學和北京、廣東公路管理局合作進行了公路路面管理系統的研究開發工作，較系統地建立了瀝青路面使用性能評價體系，及確定了選擇路面養護對策的方法。

隨著地理信息系統的廣泛應用，廣東省高速公路數據庫管理系統開發時加入了GIS子模塊，實現了簡單數據的圖形及文字之間的相互查詢。并在此基礎上，通過GIS功能實現了數據的可視化管理，使得系統軟件交互性、直觀可讀性增強。在近20年里，國內的公路路面管理系統取得了長足的進步，同時在GIS應用方面也做了有益探索，但其進一步應用尚有待深入研究。

2.GIS在基于iPad平臺的運用

將GIS獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復雜的查詢功能、強大的圖形處理及表達功能、空間模擬和空間決策支持功能與ipad終端服務器小巧、可移動、強大處理能力及操作便捷、多功能的特點相結合。讓管理人員更好對轄區內的公路進行管理，同時ipad的遠程傳輸能力使得系統能夠在更大的平臺進行整合，對全省乃至全國的公路進行有效的管理發揮著強大的功能。

2.1 GIS技術概述

GIS 是在計算機硬件、軟件和網絡的支持下， 對地球表面及空間和地理分布有關的數據進行采集、輸入、存儲、查詢檢索、處理、分析、顯現、更新和提供應用的技術系統。它采用地理模型分析方法， 適時提供多種空間和動態的地理信息， 為地理研究、綜合評價、管理、定量分析和決策服務提供了理想的工具。

結合基于iPad平臺的路面管理系統，GIS主要由以下4個部分組成：硬件系統、軟件系統、地理數據、系統管理操作人員。

（1）硬件系統。一般包括計算機主機、數據采集設備、數據通訊傳輸設備、數據存儲設備、使用終端。

（2）軟件系統。一般包括計算機軟件系統、應用分析程序。

（3）地理數據。包括兩部分屬性數據庫和空間數據庫。

（4）系統管理操作人員。人是GIS的重要組成因素，他不僅包括從事GIS 系統開發的專業人員， 也包括采用GIS 完成日常工作的最終用戶。

2.2 基于GIS路面養護系統的軟件結構

在運用iPad平臺的管理系統運行的情況下，GIS將信息可視化， 為信息的使用者提供更為直觀、清晰的表達形式， 具有很強的空間分析能力。在路面管理系統中運用 GIS 特別適宜于對道路信息的分析處理， 是道路建設管理現代化的重要手段之一。將GIS 技術成功地應用于道路管理工作中， 能夠并取得較好的效益、更高的工作效率。基于iPad平臺路面養護系統中GIS的應用流程圖，見（圖1）：

2.3 GIS在PMS中的運用

1）GIS數據庫中海量數據的處理

由于GIS 在該系統中涉及的數據量大、數據類型多， 必須通過數據庫系統進行嚴格有效的組織管理。在屬性數據庫與空間數據庫連接時， 不同表格間通過相關項目相互連接， 提供GIS 高度的可擴展性和靈活的配置能力。隨著無線網絡的發展和廣泛應用， 各部門的聯系更為密切， 數據的交換和更新速度加快， 對基礎數據庫管理就顯得更為重要。

空間數據與屬性數據的關系可以通過關鍵字如路線代碼相關聯，但同一路段有多重屬性，同一種屬性在路段上也不盡相同，無法直接將屬性表示的路段反映到圖上，數字化過程中無法確定屬性表的分段，為了使空間數據不出現數據冗余，必須實現大地坐標與里程樁定位相互轉換，應用動態分段技術，實現圖形與屬性數據的雙向查詢和圖文顯示功能。

2）數據的輸入輸出管理

通過無線傳輸技術實現大型公路檢測設備與路面系統的智能數據通信傳輸，有GPS的實時性大大提高了檢測數據的錄入效率和準確性。并通過屬性數據庫與空間數據庫的連接，對各項指標均進行分類歸檔管理，定期為路面信息的評估、預測分析、輔助決策提供依據，并通過無線傳輸技術將決策到的信息及時傳達到各個iPad使用終端。

3）數據的空間分析

對采集到的數據進行統計分析，通過檢測到得路況現狀、路面損壞等基本信息對路面等級進行評價和分類匯總。在匯總中，采用按線路統計、按單位統計道路、按路線統計路面、按單位統計路面4個方向對數據進行分析，并將統計的結果以扇形圖與數據表相結合的方式展示給用戶。數據分析流程圖，見圖2：

4）GIS的輔助決策功能

依據所采集到的路面狀況數據，對路面性能滿足使用要求的程度做出判斷，利用這一判斷，了解道路的服務水平，進行路面狀況的預測，判斷道路內需要采取養護和改建措施的路段，為之選用相應的改建對策，并作為項目優先排序的一項依據，見圖3：

5）GIS動態示意圖顯示

基于ArcGIS環境下解決的道路各類信息在地圖上的直觀表達，通過鷹眼功能對局部地區進行分析，并將道路的背景及實際情況結合相應的圖片、圖表展示給用戶，見（圖4）：

3.小結

基于GIS的ipad終端路面管理系統的開發與應用完成了養護管理工作、路面管理系統和iPad終端的整合分析，實現了iPad終端與路面管理系統的對接。該系統有效的為行業管理單位提供實時路面管理信息的工作方法、創新路面養護及管理模式、提高行業管理水平、創建一個全新的養護管理工作平臺。

參考文獻

[1] 鄭淵，鄭健龍，周志剛，等.基于GIS的高速公路養護管理系統設計[J].公路與汽運，2004，6（3）：62-64

[2] 張炳哲.基于GIS的路面管理系統初探[J].黑龍江交通科技，2011，（4）：112-113