道路橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管應用平臺的設計與實現

周達，關昆，周浩

（天津市測繪院，天津 300381）

道路橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管應用平臺的設計與實現

周達*，關昆，周浩

（天津市測繪院，天津 300381）

市政交通的快速發(fā)展給道橋設施的動態(tài)養(yǎng)護和管理帶來了巨大壓力。本文針對地理信息技術的特點和優(yōu)勢，結合道路橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管應用平臺的建設情況，從平臺的技術特點、關鍵技術和系統(tǒng)實現等方面進行了探討，為道橋設施的養(yǎng)護和管理提供了新思路，取得了顯著的社會和經濟效益。

道路橋梁設施；資源整合；服務式GIS；手機巡查

1　引 言

近幾年隨著市政交通的快速發(fā)展，道路和橋梁增加了很多，這給道橋設施的動態(tài)養(yǎng)護和管理帶來巨大壓力。道路橋梁管理部門以人工為主的傳統(tǒng)管理指揮模式和思路已經滿足不了信息化發(fā)展和現代化應用的需要，對地理信息應用需求越來越迫切。

國外的一些發(fā)達國家對市政設施養(yǎng)護管理的研究起步較早。主要體現在三個方面:①系統(tǒng)性的制定了市政設施養(yǎng)護管理的法律法規(guī)。②政府和民眾共同參與管理市政設施，發(fā)掘社會力量，多元化管理。③用科技和信息化手段輔助管理，相關軟件數量眾多，并逐步商品化。我國對市政設施養(yǎng)護管理的研究起步較晚，相關研究的地域集中性較強，不利于長遠發(fā)展。市政設施的養(yǎng)護和管理主要以人工作業(yè)為主，信息化應用較少，對地理信息技術的應用主要集中在單項的具體應用方面，比如排水管理、橋梁管理等。

建設道路橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管應用平臺，旨在整合天津市道路橋梁管理處已有的道路、橋梁、快速路、隧道的屬性數據等信息，建立道橋養(yǎng)管專題空間數據庫、道橋基礎數據庫，實現道路、橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管信息的管理。結合手機巡查系統(tǒng)實現對道路、橋梁設施的巡查，并將巡查結果反饋給管理部門，管理部門分析巡查結果，按照不同等級、不同方式派遣工作人員處理問題，并反饋處理結果。道路橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管平臺緩解了道橋設施養(yǎng)管的壓力，提高了工作效率，為道橋設施的養(yǎng)護和管理提供了新思路。

2　主要技術特點

項目的架構以平臺的形式進行設計，以地理信息共享與發(fā)布技術為支撐，采用企業(yè)總體架構（EA）、面向服務的架構（SOA）、服務式GIS（Service GIS）等技術。平臺將道路橋梁設施養(yǎng)管專題數據與空間地理基礎信息及相關的各類社會信息進行整合建立空間基礎數據庫，實現數據的多尺度、多分辨率和及時更新的功能需求。平臺以地理信息資源的共享為目標，通過建立一個地理信息交換和更新的在線服務體系，實現對地理信息專題服務的跨部門共享和其他信息資源的互聯互通，提高地理信息資源的共享能力。

系統(tǒng)基于先進的面向服務的體系架構（SOA架構體系）以及服務式GIS（Service GIS）技術進行建設?；诜帐紾IS功能強大的組件群，結合面向服務的軟件工程方法，以Web服務（Web Service）的方式將地理信息基礎數據、道路橋梁設施養(yǎng)管專題數據以及相應的GIS應用功能接口進行封裝，并向各業(yè)務部門發(fā)布Web服務接口，各業(yè)務部門通過訪問Web服務的方式調用地理信息基礎數據、道路橋梁設施養(yǎng)管專題數據以及相應的GIS應用功能。

道路橋梁設施動態(tài)養(yǎng)管應用平臺的應用具備以下特點:

（1）手機巡查特點:手機巡查是道路橋梁巡視人員和養(yǎng)護人員在道橋處各路所、橋所的安排下，巡查或者養(yǎng)護道路橋梁設施，通過手機系統(tǒng)上傳巡查和養(yǎng)護結果。道橋處管理人員通過手機回傳的信息了解道路橋梁養(yǎng)管的實時狀況，保證職能部門在第一時間做出下一步的具體工作安排。

（2）智能管理特點:通過平臺對道橋設施養(yǎng)管的智能管理，實現對道橋設施的瀏覽、查看，管理巡視人員和巡視車輛，同時實現對工單的綜合查詢、統(tǒng)計、流轉狀態(tài)跟蹤，有效的協助管理部門保證道橋設施養(yǎng)管的有序進行。

（3）輔助決策特點:要在充分利用現有數據的基礎上，整合和匯總道橋設施養(yǎng)管的整體狀況，給出統(tǒng)計信息，為道橋機關的宏觀布局提供可靠的依據。

平臺以服務式GIS為基礎，依托天津市基礎地理底圖數據，以集中管理和分析各類道路橋梁設施養(yǎng)管數據為目的，以市政局、道路橋梁管理處、各路所和橋所三級機關的共建共享為手段，實現了對全市道路橋梁養(yǎng)管資源的高效和統(tǒng)一管理。

3　關鍵技術

3.1服務式GIS技術

SOA（面向服務架構）在網絡GIS開發(fā)中逐漸得到廣泛應用，它可以根據需求通過網絡以服務的方式對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用，實現軟件的跨企業(yè)、跨部門、跨業(yè)務的數據互操作。實現SOA的最佳方式就是Web Service。道路橋梁設施養(yǎng)管平臺采用REST架構的Web Service實現GIS功能。在Web Service中，網絡上的所有事物都被抽象成了由URL代表的資源，通過URL來訪問系統(tǒng)的資源。REST服務與其他風格的服務相比，具有布設簡單、性能高、效率高和可移植性強的特點。平臺中以服務的方式把GIS的基礎和核心功能全部進行封裝，將服務接口提供給客戶端。

3.2瓦片地圖的金字塔管理

瓦片地圖金字塔模型是一種瓦片數據的多分辨率多層次組織模型。金字塔的第1層地圖比例尺最大，數據量也最大，把第1層的地圖圖片按照從左至右、從上到下的順序進行切割分塊，每2×2像素合并成為一個像素，生成第2層地圖圖片和瓦片矩陣。采用相同方式生成第3層的地圖圖片和瓦片矩陣，以此類推到生成第N層，由塔頂到塔基形成比例尺由小到大，數據結構由粗到細，數據量由小到大的金字塔型結構。

在平臺中，把切片完成的影像及其他相關電子地圖作為底圖，存儲在道橋處專網服務器中，根據用戶提交的不同區(qū)域的數據請求，動態(tài)檢索相應的地圖塊并自動完成數據拼接和解析，采用Web Service服務的方式把相應的地圖瓦片發(fā)送給客戶端。由于客戶端請求的地圖是以金字塔的形式預先存儲的，不需像傳統(tǒng)的WebGIS那樣根據用戶的請求進行實時計算和繪制，所以瓦片地圖技術瀏覽地圖非常流暢，用戶體驗好。

3.3移動智能終端

近年來移動智能終端飛速發(fā)展，功能越來越強大?；诎沧肯到y(tǒng)開發(fā)的移動端巡查系統(tǒng)界面友好、與平臺交互方便，可以滿足用戶移動辦公的需求，大大提高了工作效率。移動智能終端提供了GPS定位功能、手機拍照功能而且支持數據的離線存儲，這些功能為巡視人員尋找點位、提交工單和離線保存工單提供了方便。

3.4空間數據庫

SQL Server 2008為了提供對地理數據的支持引入了新的空間數據類型，可以使用它來存儲和操縱地理位置相關的信息，它對空間屬性的支持可以幫助用戶通過分析地理位置相關的數據來做出更好的決策。應用SQL Server Spatial對GIS的空間計算的支持，靈活組織各類SQL空間算法來達到對地理數據的分析和計算功能，從而實現在地圖上合適的位置進行點位的分布規(guī)劃。系統(tǒng)中，空間信息以geography類型在數據表中進行存儲，列名定義為Geom，包含了經緯度坐標的橢球體數據，使用SQL Server 2008中預定義的對geography的操作方法實現各種空間位置的計算。

4　系統(tǒng)實現

如圖1所示，平臺整體上分為兩個部分:養(yǎng)管平臺B/S端和手機巡查系統(tǒng)。通過業(yè)務流程管理將養(yǎng)管平臺B/S端和手機巡查系統(tǒng)連接在一起。手機巡查系統(tǒng)將巡視和養(yǎng)護信息提交到養(yǎng)管平臺進入業(yè)務流程。養(yǎng)管平臺推送數據到手機巡查系統(tǒng)給巡視人員分配任務。

圖1　平臺體系結構

養(yǎng)管平臺主要實現了表單查詢、表單跟蹤、業(yè)務流轉、表單統(tǒng)計匯總、圖層管理、巡視人員軌跡查詢、巡視范圍分配、巡視范圍統(tǒng)計、巡視人員考核、預警管理、用戶管理和后臺管理等功能。實現效果如圖2、圖3所示:

手機巡查系統(tǒng)主要實現了任務單接收、病害單上傳、修復單上傳、整改單上傳、違法單上傳、施工狀況上傳等功能。手機巡查系統(tǒng)通過上傳工單和接收任務單與養(yǎng)管平臺進行交互，實現業(yè)務流轉。實現效果如圖4所示:

圖2　平臺表單管理實現效果

圖3　平臺電子地圖實現效果

圖4　手機巡查系統(tǒng)效果圖

5　總 結

本系統(tǒng)具有網絡化、多用戶、多結點、專題信息快速同步的特點，具有可追溯性、無縫漫游、多種單項查詢和復雜查詢、統(tǒng)計等功能。體現了現勢性、連續(xù)性、完整性、準確性，尤為重要的是滿足了地理信息在道橋養(yǎng)管工作中的實戰(zhàn)應用。

道橋處各業(yè)務單位可利用本系統(tǒng)開展道路橋梁設施養(yǎng)管工作，實現了工作規(guī)劃的科學合理和養(yǎng)管資源應用效益的最大化，為各級領導決策道橋設施養(yǎng)管工作提供了科學依據，取得了顯著的經濟和社會效益。

該項目的經濟效益主要體現在地理信息服務的共享和人力、物力資源的節(jié)約方面。平臺整合了天津市電子地圖、影像地圖、道路橋梁專題數據庫，實現了道路、橋梁、快速路等全市基礎設施數據的巡視、采集、處理、管理、施工和考評全流程的一體化管理，節(jié)約人力和物力成本數百萬元。社會效益主要體現在不僅實現了天津市道路橋梁設施的地理信息和業(yè)務信息的共享，還為市政設施業(yè)務管理和日常工作帶來了變革，實現了道路橋梁設施養(yǎng)護管理的全流程信息化，為探索地理信息資源共享模式、地理信息公共服務平臺建設、數字城市地理空間框架建設乃至智慧城市的建設提供了新思路。

［1］關昆，于海波，馮濤等.基于服務式GIS的天津市技防資源信息管理平臺設計與應用［J］.城市勘測，2011（6）：27～30.

［2］鄒昶和.基于服務式GIS的綠地信息系統(tǒng)設計與實現［D］.福州：福建師范大學，2012.

［3］李澤沛.基于野外數據采集的移動GIS研究［D］.昆明：昆明理工大學，2008.

［4］周嶠.基于移動GIS技術的管道智能巡檢系統(tǒng)開發(fā)與研究［D］.大慶市：東北石油大學，2013.

［5］趙小廠.基于移動GIS和GPRS技術的數據采集系統(tǒng)研究［D］.上海：華東師范大學，2011.

［6］袁長生.基于GIS平臺的城市道路橋梁管理系統(tǒng)構架研究［A］.天津市土木工程學會第七屆年會優(yōu)秀論文集，2005.

［7］黃國忠，楊廣斌，牟智慧.移動GIS定位關鍵技術研究［J］.貴州師范大學學報·自然科學版，2014，32（1）：105～108.

［8］陳康慶，徐敬海.寧夏地理信息共享服務平臺的建設及應用［J］.地理空間信息，2014（5）：41～42.

Design and Realization of the Application Platform of Dynamic Pipe Support for Road and Bridge Facilities

Zhou Da，Guan Kun，Zhou Hao
（Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China）

The rapid development of urban traffic has brought tremendous pressure on the dynamic conservation and management of bridge facilities.According to the features and advantages of the geography information technology，combined with road and bridge dynamic facility maintenance and management of the construction of the application platform，this paper has carried on the discussion from the platform，the technical characteristics，key technologies and system implementation，and provides a new idea for the conservation and management of road and Bridge facilities，obtained remarkable social and economic benefits.

road and bridge facilities；resource integration；service GIS；mobile patrol

1672-8262（2016）04-32-04

P208.2

B

2016—03—20

周達（1988—），男，碩士，助理工程師，主要從事GIS系統(tǒng)的開發(fā)，包括移動GIS和Web GIS等。

國家測繪地理信息局公益性行業(yè)科研專項項目（201412012）