試析基于GIS的交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

◆吳天飛

試析基于GIS的交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

◆吳天飛

（諸暨市廣播電視臺網(wǎng)絡(luò)中心 浙江 311800）

從目前看，交通監(jiān)管人員數(shù)量、顯示設(shè)備及場所空間無法滿足交通監(jiān)控資源管理的需求，從而出現(xiàn)各類交通監(jiān)控資源失控的問題。由此我國開發(fā)了可進行遠程監(jiān)控的交通資源管理系統(tǒng)，可以從各大監(jiān)控設(shè)備中獲取信息。本文對基于GIS的大范圍的、可遠程監(jiān)控的交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)進行了介紹，該系統(tǒng)將GIS作為開發(fā)工具，對系統(tǒng)進行可視化開發(fā)，有利于促進交通管理部門對交通資源進行有效利用。

監(jiān)控資源；GIS；Oracle；ArcGIS

從目前來看，我國大部分地區(qū)已經(jīng)建立交通安全監(jiān)控系統(tǒng)，但對不同區(qū)域的交通安全監(jiān)測設(shè)備來說，各地的監(jiān)控設(shè)備有著不同的類型、功能屬性以及數(shù)據(jù)格式等，導(dǎo)致各地設(shè)備難以建立聯(lián)系，各區(qū)域之間，高速公路與國道、省道之間的交通監(jiān)測信息不能快速的銜接在一起，各種道路交通的監(jiān)控設(shè)備之間缺少聯(lián)系、在監(jiān)測出問題時不能做出反應(yīng)。針對目前我國道路交通監(jiān)控資源管理應(yīng)用狀況，由此設(shè)計出了一個基于GIS的交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)，使各類交通監(jiān)控設(shè)備能得到有效管理和控制。系統(tǒng)通過Oracle來對監(jiān)控資源實施管理；而GIS技術(shù)是通過圖形或圖像形式把監(jiān)控資源布局呈現(xiàn)出來；同時利用B/S三層體系結(jié)構(gòu)有效管理監(jiān)控系統(tǒng)資源。

1 系統(tǒng)框架

交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)中有對監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)、公路網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)、單位信息數(shù)據(jù)、交通誘導(dǎo)設(shè)備數(shù)據(jù)等信息數(shù)據(jù)的管理。數(shù)據(jù)庫中還存有各類監(jiān)控設(shè)備信息、管理員信息以及用戶的信息，操控后臺運行的是GIS服務(wù)系統(tǒng)，而Web服務(wù)系統(tǒng)一般做成網(wǎng)頁，便于用戶使用。軟件最重要的功能之一就是對監(jiān)控設(shè)備的信息進行管理，為了用戶能夠快速查詢監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控設(shè)備信息往往被存放在數(shù)據(jù)庫中，并通過動態(tài)網(wǎng)頁與用戶交流互動，考慮到用戶可能會對設(shè)備信息進行修改，最好把監(jiān)控設(shè)備信息在GIS地圖上顯示出來，同時用戶根據(jù)自身的權(quán)限級別對信息數(shù)據(jù)進行設(shè)置和管理，從而提高安全性。

2 系統(tǒng)設(shè)計

交管部門要想及時、迅速掌握各監(jiān)控區(qū)域中能夠被使用的設(shè)備數(shù)量和運行情況等，監(jiān)控資源管理系統(tǒng)就必須得到開發(fā)，而在這個過程中會用到分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，應(yīng)對各個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的攝像機、車輛感應(yīng)器等交通監(jiān)控資源實施跨網(wǎng)管理，進而實現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度和共享。

2.1 系統(tǒng)功能的設(shè)計

高速公路監(jiān)控設(shè)備管理系統(tǒng)需要完成以下功能：

（1）監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)錄入功能

將高速公路的各監(jiān)控設(shè)備收集到的交通信息以及人員信息等上傳到計算機，然后將其存放到數(shù)據(jù)庫中。

（2）監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)查詢功能

把用戶所需的設(shè)備數(shù)據(jù)記錄快速、準(zhǔn)確查找出來，并依照記錄查找到具體資料。根據(jù)實際情況，在各大瀏覽子界面中查詢功能模塊。

（3）監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)修改功能

利用瀏覽器對數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)進行更新和修改。

（4）監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)刪除功能

利用瀏覽器對數(shù)據(jù)庫中儲存的無用和錯誤的數(shù)據(jù)進行刪除。

（5）用戶安全管理功能

系統(tǒng)對用戶進行分級安全管理，保證每個用戶都能得到單位的管轄，并提高了系統(tǒng)的安全性，單位級別從小到大依次為大隊、支隊和總隊。因為用戶都有自己所屬的部門，所以依照權(quán)限，用戶只能查詢到所屬部門或所管轄區(qū)域的監(jiān)控設(shè)備信息，然后系統(tǒng)會對用戶想要查詢或修改的區(qū)域中的所有數(shù)據(jù)進行自動篩選，最后得到的數(shù)據(jù)就是用戶所需的數(shù)據(jù)。

（6）制表打印功能

系統(tǒng)往往是以數(shù)據(jù)表格的形式顯示出來的，這是為了便于用戶查詢、增加、修改或刪除數(shù)據(jù)。級別大小決定了用戶的權(quán)限，具體表現(xiàn)為查詢和修改功能的不同。級別從大到小依次為總隊、支隊、大隊。不同部門所管理的數(shù)據(jù)范圍是不同的，總隊人員可以管理所有的監(jiān)控設(shè)備，但支隊只能管理所屬轄區(qū)的監(jiān)控設(shè)備，大隊的管理范圍最小。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)來自不同部門、區(qū)域和路網(wǎng)，用戶不可能任何信息都能查詢到。用戶只能根據(jù)自己的級別權(quán)限和所需在一定范圍內(nèi)進行查詢。

2.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通過對MVC模式的擴充，實現(xiàn)了系統(tǒng)的四層結(jié)構(gòu)模式。由視圖、控制器對象及模型對象最終構(gòu)建出MVC模式。對模型進行展示的是視圖對象，主要是從模型中獲取所需的數(shù)據(jù)和呈現(xiàn)的狀態(tài)。所有的數(shù)據(jù)、狀態(tài)，甚至是業(yè)務(wù)邏輯都包含在模型對象中；而一收到請求，控制器對象就會對模型的操作進行解讀，以此控制業(yè)務(wù)對象來完成請求。靜態(tài)對象和動態(tài)對象是系統(tǒng)模型對象的兩種類型，這樣的分類使邏輯更清晰，也方便修改。

呈現(xiàn)在用戶面前的界面、圖片和書表格等被統(tǒng)稱為視圖，它也包含系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備和用戶信息以及監(jiān)控設(shè)備的注冊表格等。視圖內(nèi)容是一個框架結(jié)構(gòu)，需要以控制器對象為支撐。主要表現(xiàn)為控制器對象需負責(zé)把監(jiān)控設(shè)備信息和用戶信息填充到視圖中，以及對視圖發(fā)出的命令進行處理。數(shù)據(jù)處理一般用到的是由動態(tài)模型提供的、能更新和調(diào)用數(shù)據(jù)庫的一種方法，其中還有部分數(shù)據(jù)操作較為復(fù)雜，往往用于與數(shù)據(jù)庫直接連接。而為了便于動態(tài)模型對象的調(diào)用，會將數(shù)據(jù)庫字段名、數(shù)據(jù)庫連接字符串等數(shù)據(jù)儲存到靜態(tài)模型對象中。將靜態(tài)模型對象分離出來是為了應(yīng)對數(shù)據(jù)庫的移植和修改，這樣在以后的移植中就會更加便捷。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

便于用戶有效管理高速公路上的所有監(jiān)控設(shè)備是本系統(tǒng)建立的最終目的。按照數(shù)據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，讓數(shù)據(jù)庫Oracle在系統(tǒng)中充分發(fā)揮其的價值，全面整合各數(shù)據(jù)，并建立一個中心數(shù)據(jù)庫。把設(shè)備的名稱、編號、類型以及所屬部門的信息存放到數(shù)據(jù)庫中，為了方便管理平臺的改進和相關(guān)系統(tǒng)的集成，還建立了數(shù)據(jù)交換接口，從而為決策提供有力的支持。

系統(tǒng)所反映出來的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)是通過數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計而產(chǎn)生的，也叫作概念模型，一般會利用數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖把數(shù)據(jù)庫之間的結(jié)構(gòu)表示出來，其中數(shù)據(jù)庫名稱為監(jiān)控設(shè)備，數(shù)據(jù)庫包括設(shè)備編碼表、單位信息表、誘導(dǎo)設(shè)備表、交通流檢測設(shè)備表、智能卡口表、用戶表和用戶權(quán)限表、氣象監(jiān)控設(shè)備表以及視頻監(jiān)控和視頻服務(wù)器表。一張用戶權(quán)限表是由多個用戶共同使用的，但用戶登錄成功后，系統(tǒng)會自動對用戶的權(quán)限進行核實并提供所具有的權(quán)限。設(shè)備錄入需要依照設(shè)備編碼表來明確設(shè)備編碼。

在設(shè)計好數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系后，用ER圖來代替關(guān)系圖。ER圖是對某一組織進行描述的模型概念，它提供了能夠表示聯(lián)系、實體及屬性的方法，同樣實體、屬性和關(guān)系也是構(gòu)成ER圖的基本要素。利用ER方法，將對數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計分為三步：首先對ER模式進行局部設(shè)計，然后把多個局部ER模式組合起來，由此性形成一個全局的ER模式，最后對全局ER模式進行優(yōu)化，形成最終的ER模式，也可以稱為概念模式。

3 GIS設(shè)計

文字和圖表是傳統(tǒng)的交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)管理監(jiān)控信息的形式，這樣的管理方式不夠直觀。為了提高傳統(tǒng)系統(tǒng)的可視化管理，逐步將GIS技術(shù)融入其中。采用GIS技術(shù)可以把高速公路的地理位置、交通事故信息、路面狀況等信息迅速轉(zhuǎn)化成各類圖表和文字，從而提高了公路管理的工作效率，為交通行業(yè)的決策奠定基礎(chǔ)。

GIS對主要道路上的設(shè)備設(shè)施的具體位置以及相關(guān)屬性等信息進行有效管理和維護，在地圖上不同的設(shè)備設(shè)施用不同符號來表示，并把道路監(jiān)控系統(tǒng)中的信息與地圖上的設(shè)備位置信息結(jié)合起來進行分析，用戶在地圖上點擊一個表示監(jiān)控設(shè)備的符合，然后就能能了解到此設(shè)備收集到的某些信息。本系統(tǒng)中的路網(wǎng)、路段、水系、植被等數(shù)據(jù)信息都由其他專題負責(zé)提供的，而設(shè)計完成的監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)就和監(jiān)控設(shè)備信息維持緊密的聯(lián)系。

3.1 總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)開發(fā)需要以ArcGIS為工具，將Oracle用作數(shù)據(jù)儲存庫，利用ArcMap設(shè)計地圖，用Oracl和ArcSDE forOracl來連接數(shù)據(jù)，并通過rcGIS Server在網(wǎng)上進行發(fā)布，而設(shè)計出來的地圖同時帶有查找、查看和測量等功能。GIS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖包括Oracle數(shù)據(jù)庫、瀏覽器（通過 Web瀏覽器對運行在 Web服務(wù)器上的MicrosoftASP、netWeb應(yīng)用和 J2EE的 Web應(yīng)用進行連接）、Web服務(wù)器（主要是 IIS和一些組建庫，方便解釋和處理程序）、ArcGIS Server（主要包括一個 Server管理機和多個 Server容器機）、ArcSDE for Oracl（對ArcGIS與關(guān)系數(shù)據(jù)庫而言，ArcSDE是二者之間的通道，ArcSDE在不知道存放格式的情況下，就可以將地圖中的空間數(shù)據(jù)存入到Oracle數(shù)據(jù)庫中去）。

3.2 功能設(shè)計

對監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)進行功能設(shè)計，使其同時具備查詢、測量和輸出等功能，以及屬性信息的顯示和查詢操作等是系統(tǒng)的設(shè)計的目標(biāo)。

（1）瀏覽地圖

地圖瀏覽可以采用多種方式，想要更清晰的瀏覽地圖、查找要素以及獲取有效信息，就需要用到放大、縮小、顯示全圖、標(biāo)識要素等工具。其中縮放地圖能夠詳細了解到某個地區(qū)的信息。當(dāng)已經(jīng)能看到地圖的全貌后，用戶就可以把地圖設(shè)置成幻燈片模式等能夠顯示全圖的模式，然后用標(biāo)識工具對其中一個地理要素進行點擊，就能看到該要素的相關(guān)信息。

（2）查詢分析

屬性信息查詢和空間信息查詢是信息查詢的兩個部分。其中屬性信息查詢提供用戶查詢共享數(shù)據(jù)的基本屬性信息的服務(wù)。而對于空間信息查詢，把要查詢的屬性信息輸入到文本框中，然后通過地圖將空間要素顯示出來。

4 結(jié)束語

本文主要對基于GIS的大范圍的交通監(jiān)控資源管理系統(tǒng)進行了分析，充分利用Oracl技術(shù)有效管理監(jiān)控資源，然后設(shè)計出系統(tǒng)框架，最后將該系統(tǒng)呈現(xiàn)在我們面前。本系統(tǒng)將高速公路的相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成圖像或文本的形式呈現(xiàn)在用戶面前，達到圖形和文字有效結(jié)合的效果，在很大程度上推動了高速公路管理信息呈現(xiàn)形式從表格向圖形逐漸轉(zhuǎn)變。

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