基于Web的連霍高速公路地理信息平臺設(shè)計與實現(xiàn)

楊雯潔　單金鍵　賈子春　何元劍

摘 要：現(xiàn)今，中國的高速公路建設(shè)逐漸趨于完善，同時隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)深刻地改變了地理空間數(shù)據(jù)信息獲取、傳輸、發(fā)布、共享、應(yīng)用和可視化的過程和方式。地理信息系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合而成的網(wǎng)絡(luò)GIS已成為GIS發(fā)展的主流。將 GIS 與Web等技術(shù)結(jié)合，建立基于網(wǎng)絡(luò)的分布式高速公路空間信息管理與服務(wù)系統(tǒng)可以構(gòu)建智能化、信息化、精確化的信息管理平臺。本文主要討論中國連霍高速鄭州段的Web端數(shù)字高速公路地理信息平臺的構(gòu)建極其意義。

關(guān)鍵詞：WebGIS；數(shù)字高速公路；連霍高速公路

鄭州大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目編號：xjxm059

1 緒論

1.1 研究背景

隨著高速公路的發(fā)展，人們獲得了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。但由于高速公路的交通管理模式與普通公路大相徑庭，速度高、交通量大，使得高速公路普遍存在著交通擁擠、交通安全、能源問題、環(huán)境污染問題和交通事故頻發(fā)，同時事故發(fā)生后缺乏快速有效的應(yīng)急辦法。通車?yán)锍痰脑鲩L，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，人們對公共設(shè)施服務(wù)要求的不斷提高，也逐漸的顯現(xiàn)出來，高速公路管理信息化和智能化研究日顯重要。

1.2 連霍高速鄭州段

連霍高速公路簡稱連霍高速（編號G30），是連接江蘇連云港市，至新疆霍爾果斯市的高速公路，全長4395千米，跨越蘇、皖、豫、陜、甘、新六省，經(jīng)過連云港、徐州、商丘、開封、鄭州、洛陽、三門峽、西安、寶雞、天水、蘭州、烏魯木齊、伊寧、霍爾果斯等主要城市。2014年12月31日全線通車，成為國家一帶一路計劃上的重要交通大動脈，是中國最長的高速公路。河南省一段經(jīng)過永城、夏邑、虞城、商丘、寧陵、民權(quán)、蘭考、開封、鄭州、鞏義、偃師、洛陽、新安、義馬、澠池、三門峽、陜縣、靈寶，計611km（292-903km）。其中鄭州至洛陽段改擴(kuò)建工程對于提高河南沿黃經(jīng)濟(jì)區(qū)公路交通服務(wù)水平，增強(qiáng)沿黃城市群的輻射作用，改善河南省東西交通運輸大動脈通行條件，緩和交通運輸緊張狀況，完善全省綜合運輸體系，加快鄭州、洛陽兩市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展均具有十分重要的意義。實現(xiàn)全路網(wǎng)的監(jiān)控、收費、養(yǎng)護(hù)、路政、交警等門的信息資源聯(lián)網(wǎng)共享，避免低水平重復(fù)開發(fā)、消除信息孤島，達(dá)到信息資源共享，提高高速公路的運行效率和管理水平具有重要的現(xiàn)實意義。

1.1.2 WebGIS概述

網(wǎng)絡(luò)GIS 是以網(wǎng)絡(luò)為平臺的GIS ，是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為各種地理信息科學(xué)的應(yīng)用提供GIS 的基本功能（如分析工具、制圖功能）、分布式計算和空間數(shù)據(jù)管理的空間信息管理系統(tǒng)。本質(zhì)上它是一個基于網(wǎng)絡(luò)的分布式空間信息管理與服務(wù)系統(tǒng)，能實現(xiàn)空間設(shè)計管理、分布式協(xié)同作業(yè)、網(wǎng)上發(fā)布、代理信息應(yīng)用服務(wù)等多種功能。由于HTTP協(xié)議采用基于C/S（Client/Server）的請求應(yīng)答機(jī)制，具有較強(qiáng)的用戶交互能力，可以傳輸并在瀏覽器上顯示多媒體數(shù)據(jù)，而GIS中的信息主要是圖形、圖像方式表現(xiàn)的空間數(shù)據(jù)，用戶通過交互操作，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析。遠(yuǎn)程服務(wù)器端提供地理信息服務(wù)時，把WWW服務(wù)器作為信息進(jìn)出的重要關(guān)口。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)采用三層C/S架構(gòu)，分為客戶端、業(yè)務(wù)邏輯層及數(shù)據(jù)層三層。業(yè)務(wù)邏輯層，把功能進(jìn)行邏輯劃分及封裝，同時結(jié)合使用已有的SuperMap Iserver軟件。數(shù)據(jù)庫采用MySQL，對于空間數(shù)據(jù)可通過Iserver進(jìn)行訪問，對于其中大量的統(tǒng)計表可以通過MySQL直接訪問。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

基于連霍公路運行和管理的實際需求，結(jié)合已有程序功能來設(shè)計本系統(tǒng)的功能，主要包括地圖基本模塊、查詢統(tǒng)計模塊、空間分析模塊、信息交換模塊和維護(hù)管理模塊。其中查詢統(tǒng)計模塊中包括路網(wǎng)信息查詢、公路沿線村莊查詢、高速公路附屬設(shè)施查詢、最近出口查詢。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 空間屬性數(shù)據(jù)庫

連霍高速公路地理信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)類型復(fù)雜。由于高速公路是帶狀構(gòu)造物，具有路程長、建設(shè)時間長、涉及的單位多等特點，因此，高速公路數(shù)字化信息平臺無論在空間還是時間上所涉及的數(shù)據(jù)都是海量的。主要包括路網(wǎng)（國、省、高速、匝道）、公路沿線構(gòu)造物、附屬設(shè)施、基礎(chǔ)地理信息（地名、水系、居民地、行政區(qū)劃、植被、交通、影像）等，具體信息如圖1所示。

屬性數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量沒有圖形數(shù)據(jù)庫中的大，屬性數(shù)據(jù)主要用于用戶查詢，是對圖形數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。本文采用MySql數(shù)據(jù)庫管理相關(guān)的公路交通屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)庫中有多個非常重要的表結(jié)構(gòu)，這些表結(jié)構(gòu)分別描述了不同數(shù)據(jù)類型的屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，列舉如下表2-1 高速出口結(jié)構(gòu)表、表2-2 線路控制點表、表2-3 線路信息表。

3.2 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

在軟件系統(tǒng)中，通過建立一個標(biāo)識符識別碼（ID）可以實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)和其附屬的屬性數(shù)據(jù)的查詢。根據(jù)識別碼就可以表示空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)之間的交互。

4 公路管理信息系統(tǒng)的實現(xiàn)

以連霍高速現(xiàn)有鄭州段公路資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，利用 SuperMap IClient for javascript平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了公路管理信息平臺的開發(fā)，最終實現(xiàn)了地圖查詢、編輯等的基本功能。最后以SuperMap Iserver為WebGIS服務(wù)器，實現(xiàn)了網(wǎng)上查詢子系統(tǒng)的相關(guān)功能，實現(xiàn)了整個信息系統(tǒng)的基本框架設(shè)計。

4.1 平臺界面

本文設(shè)計的公路管理信息平臺的主界面如圖4-1所示，主界面與一般的地圖瀏覽軟件的界面類似，具有菜單欄、主顯示區(qū)和屬性顯示等等。在下拉菜單中分別設(shè)置了部分常用功能的快捷操作按鈕。

5 結(jié)論

本文分析了當(dāng)今高速公路管理信息化和智能化飛速發(fā)展的現(xiàn)狀，指出了當(dāng)前有關(guān)高速公路的各類數(shù)據(jù)量日益增大以及數(shù)據(jù)信息復(fù)雜，給高速公路的管理帶來的困難，并進(jìn)一步闡明了在計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，應(yīng)用WebGIS技術(shù)建立高速公路信息管理系統(tǒng)的必要性。由于其數(shù)據(jù)覆蓋范圍廣泛，數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，涉及交通管理行業(yè)和地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，省級公路地理信息平臺開發(fā)難度大。由于時間緊迫，本文在連霍高速公路地理信息平臺網(wǎng)上查詢子系統(tǒng)方面的開發(fā)只是初步的嘗試。

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作者簡介

楊雯潔，男，漢族，云南昆明人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

單金鍵，男，漢族，河南新密人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

賈子春，男，漢族，山西呂梁人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

何元劍，男，漢族，云南紅河人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。