移動GIS技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

周明明，　周曉梅

(中海網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司， 上海 200135)

移動GIS技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

周明明，周曉梅

(中海網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司， 上海 200135)

摘要:移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展帶來了機(jī)遇，公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)也是如此。從養(yǎng)護(hù)行業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)，研究了移動GIS技術(shù)下的公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的功能、軟件架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。實踐表明，應(yīng)用基于移動GIS的公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)能夠很好地提高養(yǎng)護(hù)的信息化水平。

關(guān)鍵詞:移動互聯(lián)網(wǎng)； 公路養(yǎng)護(hù)； 移動GIS

0引言

公路養(yǎng)護(hù)工程是公路管理的重要組成部分[1]，如何利用先進(jìn)的信息化技術(shù)使公路養(yǎng)護(hù)管理科學(xué)化、智能化，并從周期性養(yǎng)護(hù)向預(yù)防性養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)變，成為了一個迫切需要解決的問題。移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展[2]，使移動辦公成為了可能。

基于移動地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)的公路養(yǎng)護(hù)信息系統(tǒng)能夠幫助養(yǎng)護(hù)工作人員隨時隨地傳遞實時信息，實現(xiàn)道路、設(shè)施、保潔、投訴等多種作業(yè)信息的集成，提高養(yǎng)護(hù)信息的共享程度，為科學(xué)化管理打下基礎(chǔ)。此外，管理人員還可以及時將決策信息和計劃信息下達(dá)到養(yǎng)護(hù)人員中，提高養(yǎng)護(hù)作業(yè)水平。

1公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及功能設(shè)計

1.1國內(nèi)現(xiàn)狀分析

1) 貴州省目前執(zhí)行的具有公路養(yǎng)護(hù)功能的系統(tǒng)主要有：公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)、路基管理系統(tǒng)、高速公路隧道養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)和中國公路橋梁管理系統(tǒng)。各系統(tǒng)相互獨立運(yùn)行，數(shù)據(jù)相互隔離，功能尚未得到整合。另外，日常巡查月報等均采用紙質(zhì)文件的形式上報地區(qū)，地區(qū)中心需進(jìn)行二次加工，不支持流程化、一體化管理。

2) 廣東省東城養(yǎng)護(hù)所雖已實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)所、養(yǎng)護(hù)站二級辦公聯(lián)網(wǎng)自動化，但是其移動養(yǎng)護(hù)終端設(shè)備主要局限于路政車和手持PDA(Personal Digital Assistant)，不能夠?qū)崿F(xiàn)基于移動電子地圖的可視化信息展示和管理。

3) 北京市的養(yǎng)護(hù)管理實現(xiàn)了可視化管理、基礎(chǔ)信息采集自動化和養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)管理的規(guī)范化[3]，但是和廣東一樣，其在移動終端方面主要使用的依然是移動路政車輛和PDA，在移動可視化管理方面不是很成熟。

可以看出，國內(nèi)將移動GIS技術(shù)應(yīng)用于公路養(yǎng)護(hù)的研究才剛起步，智能手機(jī)和平板電腦等主流終端設(shè)備也還未得到充分利用。

1.2系統(tǒng)功能設(shè)計

移動GIS技術(shù)的應(yīng)用，可充分發(fā)揮公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)可視化、移動性的優(yōu)點，使其能夠很好地應(yīng)用于公路養(yǎng)護(hù)管理的信息發(fā)布、事件上報、設(shè)施管理和保潔管理等。

1.2.1系統(tǒng)總體功能

根據(jù)養(yǎng)護(hù)的需求和移動GIS技術(shù)的特點，基于移動GIS技術(shù)的公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的主要功能模塊見圖1。

1.2.2公路養(yǎng)護(hù)巡查子系統(tǒng)

以養(yǎng)護(hù)巡查系統(tǒng)[4-5]為例，詳細(xì)研究了基于移動GIS的終端系統(tǒng)下的養(yǎng)護(hù)巡查系統(tǒng)的主要功能。

目前，公路養(yǎng)護(hù)部門仍然需要親臨現(xiàn)場去了解大、中修項目的進(jìn)展情況和路面的突發(fā)狀況，這樣很難保證信息的準(zhǔn)確性，同時也延誤了對突發(fā)狀況的處理。因此，將移動GIS技術(shù)應(yīng)用到公路養(yǎng)護(hù)巡查中顯得尤為必要。通過移動GIS技術(shù)，可以詳細(xì)記錄施工進(jìn)度和災(zāi)害發(fā)生的具體位置，準(zhǔn)確描述發(fā)現(xiàn)的問題，及時上傳現(xiàn)場采集的圖片信息；利用iPad移動端記錄位置信息，為公路大、中修巡查及道路突發(fā)狀況提供實時、高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集方案，以幫助管理人員加快制定決策方案。公路養(yǎng)護(hù)巡查系統(tǒng)的功能模塊見圖2。

圖1　移動養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)功能模塊圖

圖2　公路養(yǎng)護(hù)巡查功能模塊圖

2基于移動GIS的公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)軟件架構(gòu)主要分為應(yīng)用層、服務(wù)層、支撐層和平臺層。分別代表了系統(tǒng)的各個組成部分(見圖3)。

1) 平臺層中，移動端的GIS系統(tǒng)是利用ArcGIS runtime for IOS SDK, 基于ipad開發(fā)的系統(tǒng)，PC端的Web和C/S系統(tǒng)是基于中?？萍嫉膇Scope智慧交通管理平臺，該平臺具有跨平臺、高性能、可配置、易擴(kuò)展和支持多語言開發(fā)的特點，在多個智能交通系統(tǒng)中有了成熟的應(yīng)用。

2) 支撐層是整個系統(tǒng)的中樞單元，由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、服務(wù)管理系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)組成。

3) 服務(wù)層由一系列遵循一定規(guī)范的應(yīng)用接口組成，是暴露給應(yīng)用層進(jìn)行集成、擴(kuò)展的應(yīng)用程序接口。

4) 應(yīng)用層由3塊組成：基于iPad端的移動管理系統(tǒng)、基于PC機(jī)的WebGIS管理系統(tǒng)以及布置在專有區(qū)域的客戶端管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)的架構(gòu)以iScope3.0[6]架構(gòu)為基礎(chǔ)。iScope3.0以服務(wù)總線為核心，系統(tǒng)中的各類服務(wù)動態(tài)掛接在服務(wù)總線上，服務(wù)采集加工后的數(shù)據(jù)在服務(wù)總線上實時流轉(zhuǎn)，通過統(tǒng)一的接口提供給邏輯層和展示層；同時，服務(wù)總線接收展示層發(fā)送并經(jīng)邏輯層處理分析的指令，經(jīng)解析后調(diào)用對應(yīng)的服務(wù)把指令發(fā)送到目的地(設(shè)備或其他系統(tǒng))。服務(wù)總線支持動態(tài)的數(shù)據(jù)訂閱和服務(wù)注冊功能。

圖3　移動GIS公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3移動GIS關(guān)鍵技術(shù)

3.1ArcGIS runtime for IOS SDK

ArcGIS API for IOS使用戶可以用Objective C語言調(diào)用ArcGIS Server提供的功能創(chuàng)建應(yīng)用，包括強(qiáng)大的地圖、地址編碼、GP服務(wù)和自定義能力，部署在iPhone，iPad等設(shè)備上。API包括了本地化的Objective C語言資源庫、模板和樣歷，可以在Xcode IDE中使用。該API的具體用途有：

1) 能夠混合展示和使用動態(tài)或緩存的地圖服務(wù)，此類地圖服務(wù)可以是由ArcGIS Online 或 ArcGIS Server發(fā)布的服務(wù)。

2) 執(zhí)行復(fù)雜的地理過程任務(wù)并展示結(jié)果。

3) 搜索和識別要素，創(chuàng)建要素查找報告。

4) 收集來自于草圖繪制或嵌入式設(shè)備內(nèi)的GPS采集到的位置信息。

3.2地圖要素顯示控制技術(shù)

地圖要素顯示控制對于移動端的養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)具有重要的意義?；谝苿覩IS端的公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的一個重要的優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)信息的隨時隨地查詢，并可基于GIS地圖可視化地展示出來。在移動端的屏幕大小有限和使用環(huán)境經(jīng)常變化的情況下，將不同種類的信息分類組織起來，選擇性地顯示在移動端上，對于提高移動GIS養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的可用性而言具有重要意義。

用戶點擊地圖后，mapView會通知委托對象響應(yīng)下面的方法：

(void)mapView:(AGSMapView *)mapViewdidClickAtPoint:(CGPoint)screen mapPoint:(AGSPoint *)mappoint graphics:(NSDictionary *)graphics

其中，mapView為用戶點擊的地圖，CGPoint為UI的坐標(biāo)，AGSPoint為地圖坐標(biāo)，graphics為要素字典。用戶可以判斷選擇哪些要素和要素顯示的具體圖層。

地圖要素顯示控制技術(shù)可以應(yīng)用于交通狀況分類的顯示、道路設(shè)施的分類顯示、投訴案卷的選擇性查詢等等。通過地圖要素選擇性顯示技術(shù)，可以使需求更為細(xì)化，軟件的可用性和交互性大大提升。

3.3圖像傳輸技術(shù)

基于iPad的移動GIS養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的另一個重大優(yōu)勢是可以實現(xiàn)多類型的數(shù)據(jù)采集，包括視頻、圖片和音頻。在這幾種類型中，圖片采集上傳是最常用的。相比于傳統(tǒng)的公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，移動GIS養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)可以利用iPad端的攝像頭實現(xiàn)現(xiàn)場拍照上傳，同時也可以選擇ipad本地的圖片進(jìn)行上傳。

圖像傳輸主要包括以流程：

1) 調(diào)用攝像頭和使用本地圖片。

調(diào)用攝像頭使用的是UIImagePickerController及其委托對象UIImagePickerControllerDelegate的方法。

2) 圖片信息的上傳。

圖片上傳到后臺采用切片Slices調(diào)用Webservice實現(xiàn)上傳。

(void)startUploadFile

{

uploadWebInterface=[[WebserviceInterfacealloc]initWithType:WebserviceForComplainImageUpload];

uploadWebInterface.webserviceDelegate = self;

[uploadWebInterfacestartWebserviceRequest];

}

圖像傳輸技術(shù)可以應(yīng)用于各種事件上報子系統(tǒng)，如飛車?yán)蠄笞酉到y(tǒng)、非法掘路上報子系統(tǒng)、突發(fā)事件上報子系統(tǒng)。通過圖片結(jié)合文檔的移動上報，可以實現(xiàn)信息的全面、實時傳遞，為管理單位迅速準(zhǔn)確地做出決策打下了基礎(chǔ)。

4應(yīng)用案例

移動GIS公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的典型應(yīng)用之一是上海浦東環(huán)保子平臺路政養(yǎng)護(hù)移動應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托浦東公路署環(huán)保局子平臺的業(yè)務(wù)、資源支持，為提高路政管養(yǎng)效率、處置應(yīng)急事件和領(lǐng)導(dǎo)移動辦公提供了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的終端平臺。該系統(tǒng)利用推送消息及時向用戶發(fā)布相關(guān)管養(yǎng)消息，同時將道路基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)信息集成于軟件中，為用戶提供了集設(shè)施管理、事件處置和巡查上報為一體的信息化公路管養(yǎng)手段，在實踐中取得了良好的效果。系統(tǒng)部分功能見圖4。

圖4　移動GIS道路設(shè)施管理界面圖

5結(jié)語

移動公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)是移動GIS技術(shù)的一個新的應(yīng)用，其基于GIS和移動互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的信息技術(shù)，提供了一體化的公路管養(yǎng)手段，在實踐中取得了良好的效果。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各種移動終端設(shè)備(特別是手機(jī)和平板電腦)的流行為移動GIS的應(yīng)用推廣提供了平臺。不僅如此，各種GIS平臺廠商也了陸續(xù)推出支持不同移動系統(tǒng)的二次開發(fā)工具，推進(jìn)了移動GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用。各種傳統(tǒng)行業(yè)，尤其是智能交通這種地域性廣泛的行業(yè)，勢必會在移動互聯(lián)網(wǎng)下獲得新的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：的每個項目請寫滿，不要漏項。

[1]趙大軍，沈艷東，崔巖，等. 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.

[2]楊棟梁. 移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢的研究[J]. 電腦知識與技術(shù),2012,8(5):1039-10442.

[3]蘭戟，王丹.北京市公路路政管理、養(yǎng)護(hù)管理及應(yīng)急管理信息化系統(tǒng)的構(gòu)建[J].公路,2012(5):302-307.

[4]曾文華，鮑志雄，金永新. 基于“云+端”的移動GIS道路養(yǎng)護(hù)巡查系統(tǒng)[J]. 測繪通報，2013(12):81-84.

[5]薛鵬濤，馮志慧，許金良，等. 基于智能手機(jī)的干線公路養(yǎng)護(hù)巡查系統(tǒng)[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，46(8)：434-437.

[6]劉大偉，唐又林. 智慧交通管理平臺iScope的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報， 2012，35(2)：22-29.

《上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報》征稿簡則

《上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報》系船舶科學(xué)和船舶運(yùn)輸?shù)木C合性學(xué)術(shù)刊物。

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4. 參考文獻(xiàn)應(yīng)出自文中直接引用的公開出版物，各類文獻(xiàn)的著錄格式及示例如下：

① 期刊：作者.題名[J].刊名，出版年，卷(期)：起止頁碼.

(例：[1]夏學(xué)知，楊警，徐海樵.異種網(wǎng)互連的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，1998，34(1)：19-21.)

② 專著、論文集：作者.書名.[M].版本.出版地：出版者，出版年：頁碼.

(例：[2]Doucet A, Gordon N J. Sequential Monte Carlo methods in practice[M]. New York:Springer,2001.)

③ 論文集中的析出文獻(xiàn)：作者.析出文獻(xiàn)題名[C]//論文集主要責(zé)任者.論文集名稱.出版地：出版者，出版年：析出文獻(xiàn)起止頁碼.

(例：[3]徐道遠(yuǎn)，符曉陵，壽朝輝.混凝土三維復(fù)合型斷裂的FCM[C]//涂傳林.第五屆巖石、混凝土斷裂和強(qiáng)度學(xué)術(shù)會議論文集.長沙：國防科技大學(xué)出版社，1993：19-24.)

④ 學(xué)位論文：作者.題名[D].保存地點：保存單位，年份.

⑤ 科學(xué)技術(shù)報告：作者.文獻(xiàn)題名[R]. 出版地：出版者，出版年：起止頁碼.

⑥ 電子文獻(xiàn)：作者.題名[電子文獻(xiàn)及載體類型標(biāo)識].出版地：出版者，出版年(發(fā)表或更新日期)[引用日期].獲取和訪問路徑.

(例：[4]PACS L.the public-access computer systems forum[EB/OL].Houston,Tex:University of Houston Libraries,1989[1995-05-17].http://info.lib.uh.edu/pacsl.html.

⑦ 網(wǎng)絡(luò)電子文獻(xiàn)類型和標(biāo)識：數(shù)據(jù)庫為[DB/OL]；計算機(jī)程序為[CP/OL]；電子公告為[EB/OL]。

⑧ 標(biāo)準(zhǔn)：責(zé)任者.標(biāo)準(zhǔn)編號，標(biāo)準(zhǔn)名稱[S].出版地：出版社，出版年.(例：[5]國家技術(shù)監(jiān)督局.GB 3102.3—93力學(xué)的量和單位[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.)

⑨ 外文作者姓前名后，名用縮寫，不加縮寫點。

來稿請寄：上海市浦東民生路600號，《上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報》編輯部，郵編：200135

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收稿日期：2015-01-22

作者簡介：周明明(1991—)，男，安徽無為人，碩士生，主要從事智能交通方面的研究。

文章編號：1674-5949(2015)01-083-04

中圖分類號：U418

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

On the Mobile GIS Technology in Highway Maintenance System

ZhouMingming，ZhouXiaomei

(China Shipping Network Technology Co., Ltd, Shanghai 200135，China)

Abstract:With the development of mobile internet, a lot of opportunities have been brought about in traditional industries, especially on highway maintenance industry. In this paper, we study the function, software architecture and key technology of highway maintenance system which based on mobile GIS technology. Practice shows that the highway maintenance system based on mobile GIS can improve the level of maintenance informatization very well.

Key words:mobile internet; highway maintenance; mobile GIS