湖南省數字公路數據元集編制研究

劉 軍 ，廖年冬 ，向 軍 ，熊 兵，湯 強

(1.湖南省交通科學研究院;2.長沙理工大學 計算機與通信工程學院)

1 引言

隨著科技水平的不斷提高，人們日常生活和工作對計算機的依賴程度越來越高。

20世紀90年代末，美國提出了“數字地球”的概念，當前我國正在進行的“數字政府”、“數字城市”無不展示出當今時代是一個信息技術高度集中、迅猛發展的數字時代。

“數字公路”是“數字城市”的一部分，“數字公路”主要指在公路建設、管理中，充分利用GIS(地理信息系統)、GPS(全球定位系統)、RS(遙感系統)、MIS(管理信息系統)、DSS(決策支持系統)等數字化信息處理技術和網絡通信技術，對公路設施數據、運行狀況等進行采集，將各種數字信息加以整合并充分利用，實現動態監控和輔助決策服務等。

交通信息化建設經過多年的建設，已建立了一批技術含量高、實用的專項業務管理信息系統和OA辦公系統，這些系統為行業信息化建設奠定了基礎。

當前，“數字公路”正在公路工程的各個環節中發揮巨大的作用。“數字公路”較之傳統的公路工程，主要技術特點有:集成化、實時化、動態化、數字化、自動化、智能化。這就要求未來“數字公路”信息化系統建設也必須滿足其中的技術要求，實現各信息系統之間的互聯互通、為公眾提供及時、可靠的交通信息服務。

從2005年起，交通部在江蘇、浙江、山東、成都、北京等省推行“省級公路交通信息資源整合工程”，工程對解決信息孤島、應用孤島的問題起到了重要的作用。2012年起，湖南省交通廳也開始啟動了“公路交通信息資源整合工程”。

系統整合的基礎是數據標準化，交通部2008年就出臺了交通信息基礎數據元規范。但是，在交通資源信息整合各省都有自身的特殊要求，因此，急需根據湖南省的具體情況，依據國家和行業相關規范、標準，制定符合湖南省的數字公路數據元規范，規范湖南省的交通信息化工作。

2 制定數據元標準的必要性

由于當前不同交通部門之間基礎數據版本以及數據標準不一致，缺乏統一存儲、管理、更新的機制和標準，無法實現共享。

通過制定統一數據元標準，有利于建立各級數據庫，實現各業務系統互聯互通和信息高度共享，解決信息孤島問題。

信息化建設是“十二·五”重點工作.現有的交通信息系統普遍孤立存在，相互之間信息訪問不方便。另外，隨著信息系統建設越來越多，未來整合這些系統的成本也越高，信息化使用效率會逐漸降低。

3 數據元技術簡介

數據元是用一組屬性描述定義、標識、表示和允許值的一個數據單元。

數據元由以下n部分組成。

(1)對象類:現實世界中的想法、抽象概念或事物的集合，有清楚的邊界和含義，并且其特性和行為遵循同樣的規則而能夠加以識別;

(2)特性:對象類的所有個體所共有的某種性質;

(3)表示:值域、數據類型的組合，必要時也包括度量單位或字符集;

(4)限定詞:幫助定義和呈遞唯一性概念的術語。

4 數據元標準化方案

通過分析國內兄弟省份(山東、浙江等)成功建立公路基礎數據元集的實施方法，再參見了T/T697.2《交通信息基礎數據元第2部分:公路信息基礎數據元》、《數字公路與監控管理系統-數據庫說明書》等公路行業標準和我省相關信息系統文檔。本文提出一種基于業務和管理結合的數據元標準化方案。

4.1 編制原則

遵照交通部公路基礎數據元編制原則，主要包括以下幾個方面。

(1)協調一致原則:保持同交通部的基礎數據元集一致，再結合湖南省和國內外數據元現狀、發展，提出符合湖南省要求的數據元集。

(2)服務應用原則:始終結合湖南省交通信息化實際要求。

(3)堅持規范、統一、易擴展、易查詢和易修改原則。

4.2 編碼規則與分類方法

(1)編碼規則。

數據元是由數據元概念和表示兩部分組成。每個數據元包括內部標識符(即該數據元編號)、數據元中文名稱、中文全拼、定義、類型、格式、值域、計量單位、備注等屬性內容。其編碼規則如圖1所示。

(2)分類方法。

山東省分類方法和交通運輸部保持一致，只是增加了交通量、收費、監控、管理單位等分類，使數據元的應用更加貼近山東省的實際應用。分類編碼方法延用部頒標準。

圖1 數據元編碼規則

浙江省采用面劃分方法，將公路數據元劃分為:公路基礎、公路建設、公路養護、公路管理、公路稽征和道路運輸等六個主要分類;每個類別所屬子分類采用面、線相結合的分類方法進行分類。

山東和浙江采用的分類方法主要存在以下問題。

(1)浙江省數據元分類較細，但存在重復。

浙江省的數據元分類特點是按照實際業務分類對數據元進行分類，因為公路業務過細，導致重復數據元過多，單獨將某個數據元抽出時可能會產生歧義，失去了數據元建立的初衷。

(2)單純按業務劃分，不能夠體現管理層次。

按照業務領域進行的數據元分類，方便公路業務人員使用，不便于數據元的管理和按交通部門層次維護。

我們從湖南省公路交通信息化的實際情況和“十二·五”交通信息資源整合項目的需求出發，采用面、線結合方法，首先按照業務類型分為5大類:公路類、道路運輸類、交通統計類、建設項目類、收費公路類，每個業務領域下設二級和三級分類。該分類方法具體實施辦法如下。

(1)公路類。

交通運輸部公路基礎信息數據元(綜合統計、路線概況、路基、路面、主要構造物、沿線設施、交通量、沿線環境)進行了保留，且根據湖南省實際需求增加了道路養護、監控系統、路況實時信息、氣候條件、地籍管理。

(2)道路運輸類。

保留了JT/T697.7-2007《交通信息基礎數據元 第7部分:道路運輸信息基礎數據元》，且進行了擴充，增加了長株潭城市群物流資源整合平臺數據元集(物流基礎、綠色物流、應急物流、服務物流)及郵政運輸數據元。

(3)交通統計類。

保留了JT/T697.10-2009《交通信息基礎數據元 第10部分:交通統計信息基礎數據元》，且進行了擴充，增加了交通事故管理、應急管理、路損數據元集。

(4)建設項目類。

保留了JT/T697.9-2009《交通信息基礎數據元 第9部分:建設項目信息基礎數據元》，且進行了擴充，增加了我省交通建設項目管理特色數據元集，如建設項目安全數據元。

(5)收費公路類。

保留了JT/T697.13-2009《交通信息基礎數據元 第13部分:收費公路信息基礎數據元》，且進行了擴充，增加了收費公路基本信息、機電系統、收費公路動態信息。

為了保證每一個基礎數據元的來源可追溯，可維護，在數據元分類中，我們增加了按管理層次分類方法。公路建設和管理中信息繁多，每層的管理實體關心的信息粒度級別不同，例如，省交通廳的領導不會關心到某一路段的氣象檢測器。根據湖南省的公路信息化建設管理現狀，按管理層次劃分數據元所對應信息見表1，其中表格中的編號會根據數據抽取的來源將編號對應到數據元編號第二項中。

4.3 數據元抽取

提取數據元的方法有多種，如直接提取法、業務流程分析法等。我們按“急用先行”的原則，既保留了交通部公路基礎數據元，也融入了我省交通信息化建設成果。具體采取的方法有以下幾種。

表1 按管理層次劃分部分對應信息

(1)業務流程分析法和直接提取法。

我們對我省數據業務流程進行了分析，利用流程建模獲得業務的主導方和相關參與方，并確定業務的實施細則，提取相應的數據元。比方說抽取臺座后張法施工工藝相關的數據元，首先查找相關工藝流程圖，如圖2所示，從圖2中提取相應的數據元。

圖2 臺座后張法施工工藝

(2)用戶視圖分析法。

我們通過收集用戶視圖、分解/規范用戶視圖，抽取數據元三步完成數據元抽取。如從湖南省各種統計報表、申請表、報告單、數據庫設計圖等數據獲取數據元，必需先對其進行規范化，建立標準化的數據格式，才能提取有效的數據元。

具體實例如新增的建設安全數據元主要來源于相應的數據庫設計模型圖。

(3)從信息系統(含設計文檔)提取數據元。

為了抽取適合湖南省特色的數據元，我們先分析了湖南省已有的公路信息化建設項目，部分信息化項目信息見表2。

表2 公路信息化建設項目

具體的數據元抽取方法見圖3。

圖3 數據元抽取過程

數據元抽取方法具體原則如下。

(1)唯一性原則。

抽取的數據轉換成數據元后，必須保證數據元的唯一性，如同樣性質的數據可能在兩個不同系統中都出現，但是名稱不一樣，這時，該數據整理成數據元就只有一個。

(2)科學性原則。

由于抽取的數據來源多樣化、數據質量參差不齊，這就要求在抽取時盡可能從科學原則出發，消除數據的差異性，保證抽取出來的數據元的正確性。

4.4 統一模型規范

從4.3節可以得知，我們提取的數字公路數據元集來源于多種不同的途徑，包括交通部公路基礎數據元，湖南省特色信息系統相關數據元和其他行業特色數據元(比方說郵政數據元、氣象數據元、GIS數據元等)等。

為了使建立的數據元方便用戶查詢和使用，我們采用了統一模型規范，保證數據元的規范性和統一性。外圍源系統數據統一加載至數據倉庫，所有匯總過程由數據倉庫完成(該方法見圖4)。這樣保證從各個不同系統獲取的數據元在內容和形式上統一，將來建立的子系統數據(獲取相應數據元數據)通過ETL從數據倉庫獲取。

數據倉庫系統架構統一定義為:應用層、基礎層、主題層。所有外部來源數據都統一到基礎層，基礎層包含各個層次所對應的數據元。

主題層主要是提供給其他外圍系統平臺(含將來建設的信息化系統)所需的數據元信息，包括提供給展現服務器的展現數據、提供跨部門系統的接口數據等。

4.5 數據元管理

數據元管理包括數據元注冊、數據元更新、數據元廢止過程。

數據元注冊流程如圖4所示。

(1)數據元更新。

數據元更新流程同注冊流程相似。先提交，再評審、專家審核、驗證。

(2)數據元廢止。

廢止數據元內容先提交，并提交廢止理由。注冊機構根據提交的內容進行初審，并征詢專家意見，確保廢止數據元理由正確充分。當數據元通過評審后，注冊機構實時更新數據元目錄，標識數據元狀態為“已廢止”。如數據元廢止理由存在問題，或不夠充分，注冊機構將退回給提交機構，并給出退回理由。

圖4 數據元注冊流程圖

6 結束語

本文對湖南省數字公路基礎數據元的編碼方法抽取方法、統一建模和管理機制進行了詳細說明。重點結合湖南省交通信息資源整合工程實際需求，從規范數據來源、統一數據元標準和統一規范業務數據模型出發，遵照交通部和我省相關標準，建立符合湖南省數字公路信息化建設要求的基礎數據元庫和主題數據元庫。

數字公路標準數據元還需要不斷完善，進一步促進湖南省交通行內數據共享與協作服務和跨省之間業務協同，提高公眾信息服務。

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