基于WebGIS的城市公交查询系统的初步设计与开发.doc

基于webgis的城市公交查询系统的初步设计与开发the preliminary design and development of query information system based on webgis for urban public transport摘要：以昆明市为例，提出基于webgis的城市公交信息查询系统的设计方案，并进行了系统的初步开发。系统以supermap is.net为开发平台，应用gis技术、internet技术、数据库技术等，实现了空间到属性与属性到空间的相互查询、公交换乘分析查询、缓冲区分析查询等功能。系统开发后不但可以方便公众了解昆明市公交信息，指导公众乘坐公交，而且能够吸引更多公众乘坐公交，缓解城市交通压力。关键词： webgis；城市公交；查询系统 过去，人们进行公交信息查询时，常使用纸质地图。在几乎每个城市人都离不开互联网的今天，人们通常希望能通过网络快捷地查询公共汽车运行路线与换乘方案。虽然，目前很多城市公交网站也提供了查询信息，但大多只是简单的文字查询，没有结合地图进行属性到空间以及空间到属性的动态查询，更没有为用户提供站点到站点间的最佳换乘查询。因此，建立一基于互联网的昆明市公共汽车信息查询系统非常必要，它既能方便市民查询公交信息，又能扩大城市公交的宣传，是未来公交信息化的发展趋势1。以空间数据为基础的地理信息系统（gis）是实现该系统的强有力支持，gis与互联网技术的结合形成了今天的webgis技术。基于webgis的查询系统，人们可以在internet的任意一个节点上，通过web界面浏览和获取各种地理空间数据及属性数据。以webgis为技术支持，以空间数据为基础，本系统在可视环境下实现了公交信息的查询、发布、管理等实际问题，从而方便广大用户进行公交信息的站点查询、公交线路查询、公交最优换乘策略查询等。1. ebgis概述 webgis，即互联网地理信息系统，指在internet/intranet网络环境下，以支持标准htlm的浏览器为统一的客户端，通过web server向gis server提出gis服务请求的网络化gis2。webgis采用的http协议是基于c/s的请求/应答机制，具有较强的用户交互能力，可以传输并在浏览器上显示图形、图像。用户通过交互操作对空间数据进行查询分析，利用web来寻找所需要的空间数据，并且进行地图放大、缩小、漫游等各种操作。因此，与传统的gis相比，webgis具有明显的优势3，4。（1）浏览器/服务器的应用。webgis把任务分为服务器端和浏览器端两部分，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户，或者把数据和分析工具发送给客户供浏览器端使用。 （2）大众性。由于internet的迅速发展，web服务正以几何级的速度进入千家万户，webgis给更多用户提供了使用gis的机会。用户通过浏览器就可以浏览、查询地图数据，大大降低了客户端的经济和技术负担，扩大了gis的用户范围。 （3）易扩展性。 webgis很容易跟web中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的gis应用。 （4）跨平台性。webgis对任何计算机和操作系统都没有限制，所有能访问internet的用户都可以访问和使用webgis，而不必关心操作系统是什么。（5）动态性。由于webgis是分布式系统，internet上的每个用户都可以随时得到最新的数据。2 系统设计2.1功能设计通常，人们在乘坐公共汽车之前，最想知道的信息有：本人所在位置、周边最近站点、目的地附近站点、某次公交运行路线、最佳换乘策略等。因此，本次研究以昆明市为例，将城市公交信息查询系统的功能初步设计为以下几个方面（1）地图浏览。提供昆明市主城区地图浏览功能，实现地图的基本操作，如放大、缩小、漫游等。（2）图层控制。将地图信息分类，形成不同的图层，用户根据需要显示不同图层。（3）空间数据与属性数据的相互查询。提供各方面与公交相关的信息查询，包括公交站点、公交路线，以及其它相关信息，如行政区划、主要道路、宾馆、娱乐场所、公园等。 （4）临近查询。即缓冲区分析，对用户住址某半径范围内进行分析，查询有哪些公交站点，以及通过各站点的公交线路信息等。（5）公交换乘查询与路径高亮显示。进行任意两个站点之间的路径分析以及相关的公交换乘信息查询，将最佳换乘策略与路线进行高亮显示。2.2体系结构图1 系统结构fig. 1 system structure 系统按照用户界面、服务器、查询系统、功能模块、数据库等不同层面进行结构设计（图1）。数据库的管理包括对空间数据与属性数据管理，即对基本地理信息进行管理和维护，包括地图编辑和增删、空间数据和属性数据的输入与编辑、数据输出等功能。服务器利用internet在用户和信息之间提供可操作工具，实现信息实时的、动态的交换，供各交通部门在internet上发布地图与交通信息以及用户的信息查询。服务采用浏览器服务器(browserserver，bs)体系结构来实现。bs结构是3层结构，第1层是网络浏览器，提供用户和系统的友好交互；第2层是web服务器，负责业务逻辑的实现第3层是数据服务器，负责数据的存储、访问及优化。2.3软件环境系统采用supermap is.net 5.0作为webgis server，windows server 2000作为操作系统，microsoft iis作为web服务平台，visual s作为系统开发环境， sql server 2000作为空间信息和属性信息数据库，采用asp.net+vb.net语言，并结合javascript、html等语言进行系统开发。另外，因为运行supermap is .net的需要，还需安装以下几个软件：microsoft.net framework1.1、microsoft enterprise instrumentation 、supermap objects (运行版或开发版) 、directx等。2.4数据来源与数据库设计图2.公交站点属性表结构图fig.2 structure fig of bus station properties图3 线路属性表结构图fig.3 structure fig of bus route properties schematic drawing本次研究，空间数据的收集主要来之于昆明市交通旅游图、行政区划图、公交线路图等。属性数据的收集来之于“公共汽车查阅手册”以及昆明公交网上发布的数据。对上述图件矢量化后，通过supermap deskpro直接生成空间数据集，每一个数据集都将保存为一个关系表存放在数据库中。兼顾地图的使用与美观，按照supermap deskpro数据分层组织方法，编辑了16个数据集。以公交站点、线路为例，逻辑结构设计如下。公交站点设计为一独立的关系表，包括编号、名称、经过路次等属性数据。同一站台名称由于有左右之分，用不同编号标识。公交站点属性表格式如图2所示，其中，smid为编号；smuserid为构建公交网关系模型时对应编码；dylc为对应路次，name为站点名。公交路线数据格式如图3所示，其中，smlength为线路长度，smtopoid为系统拓扑相关，name为公交路次，direction为往返线路不同标示，上行为去程线路，下行为回程线路。由于公交站点与公交线路之间是多对多的关系，因此将其关系单独设计为一关系表，包括stopid（站点编码）、buslineid（公交路次）、forwardorder（去程经过站点排序）、backwardorder（回程站点排序）等属性数据，该关系表将全部站点与路线建立了关联。 系统进行公交换乘分析查询是以起始站点(startid)和终点站点(endid)为基准点，以公交路线(busline)为方向基础，沿着公交网络模型中的站点排序(forwardorder或者backwardorde)，逐个对中间站点和公交线路其他节点进行分析，最后获得换乘线路。3 系统功能实现 3.1 地图浏览supermap is webcontrols提供了实现地图浏览功能的多个控件，使得系统在实现地图浏览时非常简单。实现的功能包括：加载数据（openfile）、地图点选(scalselect)、拉框选择(scalrecselect)、多边形拉选(scalpolyselect)、画圆选择(scalcirselect)、 地图拉框放大（zoomin）、拉框缩小（zoomout）、自由缩放（zoomfree）、 地图漫游（pan）、地图刷新（reflash）、 全图显示（viewentire）、清除高亮显示（clearhighlight）等。3.2 空间数据与属性数据互查询由空间数据查询属性数据的基本操作是，选择空间对象（scalselect），保持选择状态(selection)，然后通过双击事件执行属性数据的关联查询(queryparam)，采用新窗口显示查询结果 (treeview)（图4）。例如从空间对象获取属性数据的部分代码如下：objrecordset=axsupermap1.selection.torecordset(false);图4 由空间到属性的查询fig.4 info checking from properties to spatial objdt=(supermaplib.sodataset)axsupermap1.selection.dataset; 由属性数据查询空间数据方法有两种。第一种方法，提供图层列表框，用户直接选择要查询的对象名称，执行数据库关联事件并得到空间对象信息。第二种方法，提供属性输入窗口，由用户直接输入属性信息进行查询。查询结果，在地图中高亮显示要查询的对象（图5）。图5 由属性到空间的查询fig.5 info checking from spatial to properties 部分关键代码： queryparam.whereclause = string.format(configurationsettings.appsettings.item(sqlquerywhereclause), txtsqlquery.text) queryparam.hasgeometry = true dim resultset as supermap.is.utility.resultset resultset = mapcontrol1.querybysql(queryparam)objselection = axsupermap1.selectionobjselection.fromrecordset（objrecordset）3.3 图层控制功能的实现supermap提供了专门用于图层控制功能的控件lengeder，它可以呈现和修改当前发布的地图图层。采用该控件，用户可以直接更改图层的的可显示性以及可查询性的属性信息，地图窗口中就有互动的效果图显示出来。图层信息以图例的形式置于控件中。通过属性headerbackcolor、 headerfont以及headerforecolor 分别设置属性表第一行（表头）的背景色、字体以及前景色。通过属性layernametext、 queryabletext和visibletext 来自定义各列标题名称。3.4 公交换乘分析功能的实现 supermap提供了公交网络应用开发模块，该应用模块以组件的方式提供，包括smistransfer.dll和smisbusnetwork.dll，其中smistransfer.dll是公交换乘分析组件，smisbusnetwork.dll则是集成公交换乘分析功能和公交查询模块提供完整的公交网络功能。图6 公交换乘分析fig. 6 transfer scheme analysis about bus route 公交换乘分析原理是，以起始站点(startid)和终点站点(endid)为基准点，以公交网络模型中的站点排序为方向，沿着公交线路（busline），逐个对中间站点和公交线路其他节点进行分析，最后获得换乘线路。用户进行公交换乘查询时，输入起始站点名称或者直接在地图上点击起始站点，系统即可进行模糊查询，高亮显示换乘路线与策略（图6）。3.5缓冲区分析查询对象（例如用户居住位置）周围一定范围内的站点信息时，需要用到缓冲区分析。用户查询时可以设置缓冲区的半径，系统将符合条件的几何对象（站点）在地图窗口中高亮显示。查询时，可以根据点、线、多边形等不同对象建立相应的缓冲区。用户选择对象时，有两种方式，第一种方式直接在图上通过鼠标点击选择；第二种方式是输入对象名称，或自定义空间坐标，输入查询半径后，即可执行查询（图7）。部分关键代码如下：bufquery.distance = convert.todou(textbox.text)bufquery.querymode = spatialquerymode.areaintersect bufquery.fromlayer.name = schoolpointpkunming bufquery.fromlayer.smid = 3 b