基于地理信息系統的數字化道路管理系統研究

江守信

摘要：隨著公路建設的發展，路政管理需要逐步實現決策上的科學化和管理上的信息化。公路的養護和管理過程是一個復雜的智能決策過程，其宗旨是要在有限的資金條件下，合理安排養護和管理對象的先后和規模的大小；因此，應用計算機管理信息系統來制定合理的養護策略、管理各種路政事務已經成為道路路政管理發展的迫切需要。

1.引言

地理信息系統（GIS）借助計算機，將具有空間特征的信息可視化，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。由于公路信息具有空間特征，GIS特別適宜于對公路信息的分析處理，是公路建設管理現代化的重要手段之一。一些發達國家已將GIS技術成功地應用于公路的規劃、設計和管理等工作中，并取得較好的效益。我國在公路方面應用GIS進行管理還處于起步階段，主要應用于系統建設的摸索與實踐、研究與開發。

2.研究對象的選取

廣園快速路位于廣州市的東北部，其地理范圍從廣州市禺東西路至東莞廣園大橋，全長47公里，連接廣州及東莞兩市。廣園快速路是廣州市城區向東發展戰略的一個重要市政項目，對解決長期困擾廣州市沙河地區及東北部出入口的交通堵塞問題，在廣州城市交通中發揮著舉足輕重的作用。

廣園路公司信息化起步相對較晚，目前具有大量的文件、圖紙、數據以紙制形式管理保存，存在資料不完整，難于管理和共享等諸多問題。其基礎數據管理比較分散，且隨著時間會有一定程度的遺失，數據之間缺乏有效的整合；無法實現基礎數據的有效管理和快速準確查詢，難以滿足廣園快速路日常有效的施工、運營和管養工作。這些問題在一定程度上影響了廣園路養護的工作效率、管理水平。因此，亟需一套系統完善的信息化系統為公司日常管理與業務處理提供決策支持。

3.系統總體架構

3.1 邏輯結構

根據系統的應用需要，將軟件系統中表示邏輯、業務邏輯、后臺數據庫分離為三個不同的層次。表示邏輯負責用戶界面及信息的輸入、輸出，業務邏輯負責事務處理，后臺數據庫負責業務邏輯中的數據持久保存。三個層次通過網絡分布環境下的標準協議TCP/IP連接。數據層是業務的數據視圖，是業務處理的基礎；業務邏輯層是業務本身的邏輯表達，業務邏輯通常是不斷變化的；表現層是業務邏輯圖形化的表達，是用戶參與系統的界面。

系統體系架構要考慮的核心是將數據層、業務邏輯層、表現層分離，保持它們的獨立性，以便使系統能很好地適應未來的變化和擴展。利用接口的方式將三層之間松散耦合起來，這樣當每一層單獨改變時不會影響其他層的運作（圖1）。系統采用分層的體系架構，自下而上依次是：數據、框架組件、通用組件、業務管理系統、業務應用展現。其中數據交換引擎、工作流引擎、安全管理引擎構成了基本框架。

3.2 軟件體系結構的選擇

由于本系統的建設目標涉及大量圖形的操作，在選擇系統應用結構時，要保證一定的響應速度、系統平臺安全性、穩定性以及GIS圖形數據處理的要求。系統的軟件體系結構中，一個無縫集成的系統后臺數據庫位于系統最下層，從服務器的物理分布來看，它是統一存放在中心數據庫服務器內的。C/S結構一般面向相對固定的內網用戶群，它的應用基于ArcGIS的道路管理專業系統，用于地圖動態更新維護、制圖及高級地圖應用分析等。B/S方式面向所有瀏覽用戶，主要應用于地圖瀏覽、設施動態管理、工單、審批流程管理等。其特點在于具有廣泛的信息發布能力。它對前端的用戶數目沒有限制，客戶端只需要普通的瀏覽器即可，不需要其他任何特殊軟件，對網絡也沒有特殊要求。隨著信息系統應用的不斷推廣，需要查詢的不定用戶會越來越多，采用B/S方式，用戶數可以任意擴充，客戶端不需要維護，從長遠來看，會大大節省成本。

3.3 網絡結構設計

Internet技術的迅猛發展，Web服務正逐步進入城市管理部門的業務范圍，基于城市道路管理業務發展需要和系統前瞻性的設計思路，系統采用Client/Server、Browser/Sever及多層結構兼容的結構，由客戶端的登錄程序（或瀏覽器）、Web服務器、GIS服務器、數據服務器組成，服務器通過網絡交換機連接多個客戶機。繪圖儀、掃描儀、數字化儀、打印機等外設可連接到主機或直接聯入網中，以達到硬件資源的共享。這樣，一方面，可以通過內部局域網實現集中辦公、統一管理；另一方面，廣園快速路公司的各級部門可以通過廣域網實現數據共享及遠程應用。另外，城市居民也可以通過Internet查詢道路養護和實時管理的相關信息。

3.4 功能結構設計

“數字廣園”目前的主要用戶為路政所及其下屬單位、養護所及其下屬單位、公司領導，以及其他與路政、養護、工程業務相關的部門。在基于用戶需求分析的基礎上，系統基本功能由七大子系統組成（圖2）。

圖檔管理子系統與GIS子系統，既是通用組件，為養護管理、工程管理和路政管理提供支持；同時也獨立形成了一個子系統。與此對應，工程管理子系統、道路養護子系統、路政管理子系統集成了圖檔管理和GIS的功能。

工程管理子系統、道路養護子系統、路政養護子系統、GIS子系統和圖檔管理子系統，可以相對獨立，分開建設。同時，各子系統又可以通過數據交換引擎和工作流引擎，實現數據和業務的互訪。對外發布子系統可以利用互聯網，將需要向公眾發布的信息發布出去。