城市道路交通安全設(shè)施地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

趙會(huì)麗

(河南測(cè)繪職業(yè)學(xué)院，空間信息工程系， 河南，鄭州 450000)

0 引言

地理信息采集指通過(guò)相關(guān)技術(shù)獲取與位置相關(guān)的信息，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，相關(guān)部門對(duì)于道路交通安全的要求越來(lái)越高，而地理信息服務(wù)的形式不再停留于以往的文本和定量的數(shù)值，需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行視頻圖像以及音頻的加入。為了有效提升外業(yè)工作的效率，降低工作人員的作業(yè)強(qiáng)度，通過(guò)地理信息采集系統(tǒng)，使信息采集更加廣泛，對(duì)交通安全具有重要意義。

1 城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集應(yīng)用場(chǎng)景需求分析

1.1 維護(hù)城市道路交通安全設(shè)施相關(guān)人員需求

為了保證城市道路交通安全，應(yīng)針對(duì)城市道路交通安全設(shè)施進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)過(guò)程中需進(jìn)行地理信息采集，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用地理信息采集系統(tǒng)，使所有應(yīng)用場(chǎng)景均可共享。該系統(tǒng)將針對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行角色設(shè)置，主要包括外業(yè)采集人員、數(shù)據(jù)管理人員以及分析決策人員。不同的角色擁有不同的權(quán)限，系統(tǒng)中移動(dòng)端可供所有角色進(jìn)行登錄，登錄人員通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集。地理信息采集系統(tǒng)中,網(wǎng)頁(yè)端監(jiān)管平臺(tái)僅支持?jǐn)?shù)據(jù)管理人員和分析決策人員登錄，而數(shù)據(jù)管理人員僅能進(jìn)行項(xiàng)目制定和數(shù)據(jù)管理，不具有分析決策權(quán)[1]。

1.2 城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集需求

地理信息采集系統(tǒng)內(nèi)部主要包含網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端。網(wǎng)頁(yè)端為用戶提供采集主題定制、數(shù)據(jù)審核等功能;移動(dòng)端根據(jù)管理人員的需求，通過(guò)主題自定義的方式進(jìn)行地理信息采集，針對(duì)不同的需求可自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的安卓控件，并針對(duì)該控件進(jìn)行相應(yīng)的限制，以此滿足管理人員對(duì)于地理信息采集系統(tǒng)的不同需求[2]。

1.3 不同應(yīng)用場(chǎng)景的地圖服務(wù)需求

在城市道路交通安全設(shè)施維護(hù)過(guò)程中，存在多個(gè)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，而不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于地圖服務(wù)的需求各不相同。為此應(yīng)需要地圖服務(wù)進(jìn)行專門定制，地圖服務(wù)定制具有較高的重要性，其重要性具體表現(xiàn)在城市道路交通安全出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，外業(yè)人員可通過(guò)地圖服務(wù)獲取故障路段的位置信息。該過(guò)程僅需使用普通的在線地圖服務(wù)即可完成相關(guān)操作，而針對(duì)較復(fù)雜的機(jī)密信息進(jìn)行采集時(shí)，地圖服務(wù)可支持離線加載使用，以此滿足不同網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的信息采集需求;針對(duì)建筑物信息進(jìn)行采集時(shí)，可通過(guò)地圖獲取高精度的影像數(shù)據(jù)[3]。

2 城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的開放式設(shè)計(jì)

地理信息采集系統(tǒng)將以一種開放式的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此保證地理信息采集系統(tǒng)可應(yīng)用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中僅需針對(duì)字段信息、地圖服務(wù)、空間要素繪制工具等內(nèi)容進(jìn)行選定即可完成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中的移動(dòng)端針對(duì)采集的信息完成內(nèi)容加載。系統(tǒng)對(duì)采集內(nèi)容進(jìn)行定制過(guò)程中，需要將定制的內(nèi)容進(jìn)行保存，但傳統(tǒng)保存路徑的復(fù)用率較低，為此本文針對(duì)定制內(nèi)容的保存定義一種XML配置文件。XML配置文件可針對(duì)定制內(nèi)容保存記錄，其記錄的內(nèi)容主要包括地圖類型、空間要素繪制工具、定位工具等。通過(guò)XML配置文件的設(shè)計(jì)在極大程度上可提升地理信息采集系統(tǒng)的復(fù)用率。XML配置文件邏輯結(jié)構(gòu)[4]如圖1所示。

圖1 XML配置文件邏輯結(jié)構(gòu)圖

2.2 地理信息采集系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)地理信息采集系統(tǒng)的架構(gòu)組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要將其分為兩部分:移動(dòng)端以及服務(wù)端。移動(dòng)端主要面向外業(yè)人員，外業(yè)人員可利用移動(dòng)端進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查與采集;服務(wù)端主要面向管理人員和決策人員，其主要功能是后臺(tái)管理和監(jiān)管決策。地理信息采集系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 地理信息采集系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

從圖2中可看出，該系統(tǒng)主要包含采集主題定制、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)管等功能。管理人員通過(guò)地理信息采集系統(tǒng)進(jìn)行不同項(xiàng)目的數(shù)據(jù)操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間存在一定的耦合性，因此，本文將利用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的模式解決耦合性問(wèn)題。此外，為保證地理信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中可容納更多的數(shù)據(jù)信息，可建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)用戶的相關(guān)信息以及項(xiàng)目配置文件等[5]。

2.3 地理信息采集系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

為保證地理信息采集系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，可將地理信息采集系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分為兩部分:服務(wù)端以及移動(dòng)端。該過(guò)程應(yīng)結(jié)合地理信息采集系統(tǒng)使用流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，地理信息采集系統(tǒng)使用流程如圖3所示。

圖3 地理信息采集系統(tǒng)使用流程圖

2.3.1 系統(tǒng)服務(wù)端功能

地理信息采集系統(tǒng)中的服務(wù)端可為管理人員提供數(shù)據(jù)審核、實(shí)時(shí)監(jiān)管、統(tǒng)計(jì)分析等功能。此外，服務(wù)端還可為決策人員提供一定的決策分析功能。為保證服務(wù)端功能的穩(wěn)定，可將服務(wù)端分為用戶模塊、項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)管理、工作監(jiān)管、匯總統(tǒng)計(jì)以及分析決策功能。其中用戶模塊可為使用者提供注冊(cè)、登錄、密碼找回與修改等功能，具有權(quán)限控制特點(diǎn)，僅支持內(nèi)部管理人員與系統(tǒng)開發(fā)者進(jìn)行系統(tǒng)功能修改；項(xiàng)目管理功能具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，可為項(xiàng)目人員提供選擇、刪除、內(nèi)容查看等功能；數(shù)據(jù)管理可用最快的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；工作監(jiān)管功能可為該系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)分布展示、實(shí)時(shí)位置展示等；匯總統(tǒng)計(jì)和分析決策功能可將采集信息匯總處理后，由分析決策功能向外業(yè)工作人員生成報(bào)告，通過(guò)該報(bào)告可反映出該系統(tǒng)的工作進(jìn)展[6]。

2.3.2 系統(tǒng)移動(dòng)端功能

針對(duì)地理信息采集系統(tǒng)的移動(dòng)端功能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可在管理人員定制好采集項(xiàng)目后開始操作。移動(dòng)端為地理信息采集的外業(yè)人員提供下載權(quán)限，這有利于獲取項(xiàng)目的XML配置文件，通過(guò)XML配置文件可順利完成數(shù)據(jù)的采集。因此，本文針對(duì)移動(dòng)端進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將功能劃分為用戶模塊、地圖模塊和信息采集。用戶模塊為系統(tǒng)的初始部分，用戶可通過(guò)該模塊進(jìn)入系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)操作；地圖模塊具有離線下載功能，有利于外業(yè)人員在無(wú)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下仍可完成信息采集；信息采集模塊具有動(dòng)態(tài)生成功能，并支持shp格式數(shù)據(jù)的字段增減[7]。

3 城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題及處理方法

3.1 高精度定位問(wèn)題

地理信息采集系統(tǒng)針對(duì)城市道路交通安全設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與審查過(guò)程中，對(duì)于定位功能的精準(zhǔn)度具有較高要求。高精度的定位功能可最大限度地降低城市道路交通安全設(shè)施的維護(hù)成本。為了輔助外業(yè)人員完成相關(guān)數(shù)據(jù)采集，在利用工業(yè)級(jí)三防平板的方式作為載體的基礎(chǔ)上，針對(duì)CORS信號(hào)外置了定位天線進(jìn)行接收，而平板與天線間的數(shù)據(jù)傳輸功能可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)操作，從而在此基礎(chǔ)上結(jié)合CORS坐標(biāo)信息的類庫(kù)，實(shí)現(xiàn)高精度的定位功能。

3.2 地圖保密問(wèn)題

在地理信息采集過(guò)程中，需要核查采集到的數(shù)據(jù)信息,這具有精度高、涉密等特點(diǎn)。對(duì)城市道路交通安全設(shè)施進(jìn)行外業(yè)工作時(shí)，其工作環(huán)境十分惡劣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)涉密數(shù)據(jù)的保密問(wèn)題，而涉密數(shù)據(jù)的保密問(wèn)題是地理信息采集系統(tǒng)成功運(yùn)行的關(guān)鍵因素。為了解決涉密數(shù)據(jù)的保密問(wèn)題，需要在地理信息進(jìn)入外業(yè)工作平臺(tái)前進(jìn)行保密處理，然后將其放置于準(zhǔn)確位置，此時(shí)的精準(zhǔn)度只能達(dá)到50～100 m，具有地圖定位點(diǎn)偏移的風(fēng)險(xiǎn)。若地理信息采集系統(tǒng)的定位功能不準(zhǔn)確，可造成城市道路交通安全無(wú)法得到保證。為解決該問(wèn)題，對(duì)地理信息采集系統(tǒng)涉密數(shù)據(jù)的保密問(wèn)題以及定位功能不準(zhǔn)確的問(wèn)題進(jìn)行分析。通過(guò)分析保密前后數(shù)值的精準(zhǔn)度，來(lái)判斷問(wèn)題是否可以解決。通過(guò)對(duì)比可知，數(shù)據(jù)偏移量在局部小范圍內(nèi)具有一致特點(diǎn)，針對(duì)該特點(diǎn)可進(jìn)行地圖偏移功能設(shè)計(jì)，將需要采集數(shù)據(jù)的區(qū)域，利用十字絲拉當(dāng)前定位點(diǎn)所在圖上的正確位置，城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算出同名點(diǎn)間的偏移量，用戶僅需在系統(tǒng)界面點(diǎn)擊“設(shè)置當(dāng)前偏移量”按鈕后，系統(tǒng)即可完成信息采集。在后期圖上定位信息中，將自動(dòng)添加偏移量。若采集過(guò)程中再次出現(xiàn)定位點(diǎn)偏移時(shí)，需要利用該系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)置[8]。

3.3 矢量數(shù)據(jù)的管理問(wèn)題

在進(jìn)行外業(yè)采集過(guò)程中，需要為系統(tǒng)提供大量表示屬性的矢量數(shù)據(jù)。通過(guò)矢量數(shù)據(jù)的添加有利于保證地理信息系統(tǒng)更好地維護(hù)城市道路交通安全設(shè)施，而如何運(yùn)用外業(yè)工作平板進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)的管理是關(guān)鍵性問(wèn)題。地理信息采集系統(tǒng)為解決矢量數(shù)據(jù)的管理問(wèn)題，利用SpatiaLite空間數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，遵守OGC標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)底層采用C語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)。C語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)具有較高的移植性，可支持R-tree數(shù)據(jù)進(jìn)行空間檢索，在一定程度上可提高用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的速度。對(duì)SpatiaLite數(shù)據(jù)庫(kù)可采用元數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行管理，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可采用WKT形式的BLOB二進(jìn)制塊的類型進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。針對(duì)SpatiaLite數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)管理時(shí)，可將操作分為3類。

(1) 針對(duì)矢量數(shù)據(jù)BLOB進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，再將矢量數(shù)據(jù)BLOB轉(zhuǎn)換為記錄的形式，針對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)時(shí)，可采用WKB的形式，最終利用INSERT語(yǔ)句將數(shù)據(jù)記錄插入在信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

(2) 為了保證系統(tǒng)可檢索出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)記錄，利用SELECT語(yǔ)句針對(duì)數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行檢索。該方式可根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)，可采用特定的符號(hào)樣式針對(duì)該組地理對(duì)象進(jìn)行賦值，并將該信息顯示在工作平板的地圖界面。

(3) 為了保證系統(tǒng)可針對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，將系統(tǒng)內(nèi)待修改的數(shù)據(jù)記錄按照新增記錄中提及的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行組織，并在此基礎(chǔ)上，利用UPDATE語(yǔ)句替換原本的數(shù)據(jù)記錄。

3.4 外業(yè)采集方便、內(nèi)業(yè)編輯困難問(wèn)題

當(dāng)前針對(duì)城市道路交通安全設(shè)施進(jìn)行地理信息采集時(shí)，普遍存在外業(yè)采集方便，而內(nèi)業(yè)編輯困難的問(wèn)題。該問(wèn)題發(fā)生的根本原因是由于內(nèi)業(yè)編輯軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、查詢等功能過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法滿足地理信息采集系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中龐大的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)需要，最終導(dǎo)致地理信息采集系統(tǒng)針對(duì)內(nèi)業(yè)編輯問(wèn)題進(jìn)行整理時(shí)，需綜合利用多套軟件。為此，在設(shè)計(jì)地理信息采集系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)選用ArcGIS Add-in插件的設(shè)計(jì)模式，將內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理[9]。

4 城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

4.1 地理信息采集系統(tǒng)服務(wù)管理

為了實(shí)現(xiàn)地理信息采集系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)研究服務(wù)管理問(wèn)題。通過(guò)分析可知，地理信息采集系統(tǒng)根據(jù)用戶的分級(jí)進(jìn)行登錄控制，因而要對(duì)登錄頁(yè)面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在登錄過(guò)程中僅需輸入用戶名和密碼，地理信息采集系統(tǒng)將根據(jù)輸入的用戶名及密碼，自動(dòng)運(yùn)行至相應(yīng)的級(jí)別權(quán)限應(yīng)用頁(yè)面中，為用戶提供方便的服務(wù)。

4.2 地理信息采集系統(tǒng)用戶管理

地理信息采集系統(tǒng)為保證用戶的使用滿意度，為用戶授予相應(yīng)的權(quán)限功能。地理信息采集系統(tǒng)可新增、更改、刪除用戶。其中,用戶主要指總公司、路局、系統(tǒng)管理員等角色。不同的用戶角色可利用地理信息采集系統(tǒng)進(jìn)行不同的管理操作，在用戶需要利用地理信息采集系統(tǒng)針對(duì)城市道路交通安全設(shè)施進(jìn)行相關(guān)管理時(shí)，只需在地理信息采集系統(tǒng)的登錄界面中輸入相應(yīng)的用戶名、密碼,即可進(jìn)入到相應(yīng)級(jí)別權(quán)限的頁(yè)面。

4.3 地理信息采集系統(tǒng)任務(wù)下發(fā)

城市道路交通安全設(shè)施管理者可通過(guò)地理信息采集系

統(tǒng)中的本局手持設(shè)備下發(fā)任務(wù)，主要包括線路名稱和線路代碼2個(gè)字段。任務(wù)接收成功后，地理信息采集系統(tǒng)可將線路名稱和線路代碼自動(dòng)加至系統(tǒng)內(nèi)部的線路選擇列表中，并且地理信息采集系統(tǒng)可根據(jù)終端數(shù)據(jù)進(jìn)行批量選擇，在任務(wù)下發(fā)后，結(jié)合城市道路交通安全設(shè)施的實(shí)際情況，由城市道路交通安全設(shè)施管理者自主進(jìn)行發(fā)布[10]。

5 總結(jié)

本文針對(duì)城市道路交通安全設(shè)施地理信息采集應(yīng)用場(chǎng)景的不同需求進(jìn)行了詳細(xì)分析，為了滿足不同層次的需求，針對(duì)地理信息采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以此為城市道路交通安全設(shè)施提供重要運(yùn)行數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)大量地理信息。城市道路交通安全設(shè)施的穩(wěn)定性至關(guān)重要，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)城市道路交通安全設(shè)施的維護(hù)工作，對(duì)于地理信息采集系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題應(yīng)及時(shí)解決，提升地理信息采集系統(tǒng)外業(yè)工作的易用性，將地理信息采集系統(tǒng)貼近于實(shí)際生產(chǎn)中，廣泛應(yīng)用于城市道路交通安全設(shè)施的維護(hù)中。