毕业论文（设计）-基于GIS和RS的长春市道路信息化管理系统构建与分析.doc

吉林师范大学毕业论文（设计）论文分类号：; 密 级：无论 文 题 目基于GIS和RS的长春市道路信息化管理系统构建与分析学 院： 旅游与地理科学学院专 业： 地理信息系统学 生 姓 名： 学 号： 年 级 班： 指 导 教 师： 2012年 4月 10日基于GIS和RS的长春市道路信息化管理系统构建与分析（吉林师范大学 旅游与地理科学学院 2008级5班，中国 四平 136000）指导教师 摘要：以建设长春市道路管理信息系统为目标，分析了需求及现状，介绍了系统总体框架与构建分析。利用GIS、RS二次开发技术进行道路信息管理系统的分析与构建。能够方便市政管理人员快速了解全市道路的基本信息，根据建设年份、使用寿命、提前预警维修时间，方便申请维修资金和制定维修计划。以路网数据为例，提出了市政路网数据模型，完成道路系统的建设，完成道路档案的建库，完成道路档案管理系统的开发。能够满足长春市道路管理业务的需求。关键词：GIS；RS;道路管理信息系统；数据分析；数据建库Based on the GIS and RS of the Changchun City road information management system construction and AnalysisJin Xin(College of Tour and Geography, Jilin Normal University, Siping 136000 China)Faculty Adviser: Zhu Bangyao (Instructor) Abstract Regarding construction information of road management system of Changchun City as target, I analyse its demand and the present situation, and describe the system of main framework and building analysis. By using GIS and RSs secondary development of technology, people conduct the analysis and construction of the system of road information management. According to the year of construction , service life and tne time of advance warning to repair ,the municipal administrators can quickly understand the basic information of the citys roads and easily apply for the maintenance funds and make the maintenance plan. Road network data, for example, it comes up with the model of municipal road network data, and completes the construction of the road system and a database of the road ; and accomplishes the development of the road file management system. It is able to meet the business needs of the Changchun City road.Keywords: GIS;RS; road management information system data analysis,;database construction.第一章 前言1引言20世纪以来，随着计算机技，人类正迈向以信息技术为核心的时代，信息化水平已成为衡量一个国家或一个城市信息化水平和综合发展实力的重要标志。然而，当今迅速发展起来了一门地理学研究新技术-地理信息系统和遥感，即GIS和RS。由于时代的进步和科学技术的日益更新，GIS和RS技术从理论研究走向产业化、实用化，并凭借着数据在信息化管理系统中直观、优越、高效的特性而广泛的应用于各行各业，提供了强有力的信息处理和决策服务支持。现如今，我国城市化建设更在不断的飞速发展和前进，特别是改革开放以来，城市建设规模已不断扩大，城市基础设施的现代化程度也越来越高，但是与此同时相应的城市信息化管理软件的建设却显得滞后，特别是城市道路的建设、维护和管理情况，得不到合理、便捷的现代化管理和实时更新。以致浪费了很多不必要的人力和物力资源，传统的城市道路建设、信息管理手段以及问题的处理方式已无法适应城市现代化建设和管理的步伐。因此用基于GIS的计算机技术实现信息管理，使管理步入规范化、自动化、科学化的轨道，不仅是迫切需要的，而且也是切实可行的。这就要求建立一套完善的监督、检查、评价体系及市政基础设施信息管理系统，以便为有关部门对市政道路管理提供决策依据。本文以建设长春市市政道路管理系统开发来研究基于GIS和RS的长春市道路信息化管理系统的构建与分析。第二章 设计思想1.系统定位1.1建设目标道路专业系统建设目标是建设一个充分利用计算机技术、GIS、RS技术和通信技术，具有综合、海量信息（市政设施现状、历史资料，养护资料，决策模型等）处理能力，为公用事业管理局及市政道路管理处提供科学的决策依据，为市政设施养护人员提供详尽的地图和资料，辅助道路、道路设施养护等业务工作。它将是一个能满足平时各种业务工作、又能提供支持决策分析能力的多种用途的信息系统。通过系统的建设和应用，可以提高现有设施养护管理水平和能力，实现市政设施养护的科学化、规范化和现代化。针对项目建设的目标及长春市市政道路管理处的具体业务需求，道路专业系统的具体目标方法主要包括以下四点：（1）实现道路及其附属设施的数字化工作；（2）将与设施相关的规划、设计、施工、竣工、养护、管理等资料数字化，并与图形结合，达到图档一体化的效果；（3）辅助市政道路设施的基本养护管理；（4）实现市政养护决策支持。其中，基本GIS功能是将道路相关的对象的管理通过GIS进行可视化管理，并利用GIS空间分析功能，实现对这些对象的空间查询、分析和统计等基本功能，且为后续开发预留接口。1.2开发环境道路在线监管子系统属于长春市数字市政监控中心项目的子项目，道路在线监管子系统采用B/S架构进行设计。软件环境如下；数据库服务器：Oracle10g+ArcSDE9.3+Aix操作系统；地理信息系统平台：MapInfo MapXtremeJava；应用服务器：WebLogic10.2 + Linux操作系统客户端：Windows XP+IE7.0（或以上）；开发语言：Java SDK1.5或以上、.NET、C+、Web 编程 API、SQL 等来处理 ArcGIS.2.设计规范 2.1新建道路必须按照本规范进行设计。在旧城市道路改建设计中，个别指标受特殊条件限制，达不到本规范规定标准时，经过技术经济比较，近期工程可做合理变动，待逐步改造后达到规范要求。 2.2城市道路与公路以城市规划区的边线分界。城市与卫星城等规划区以外的进出口道路可参照本规范与公路等有关规范选用适当标准进行设计。进出口道路以外部分应按公路等有关规范执行。2.3应按照城市总体规划确定的道路类别、级别、红线宽度、横断面类型、地面控制标高、地下杆线与地下管线布置等进行道路设计。 应按交通量大小、交通特性、主要构筑物的技术要求进行道路设计，并应符合环境保护的要求。 (1)在道路设计中应处理好近期与远期、新建与改建、局部与整体的关系，重视经济效益、社会效益与环境效益。 （2）在道路设计中应妥善处理地下管线与地上设施的矛盾，贯彻先地下后地上的原则、避免造成反复开挖修复的浪费。 2.4在道路设计中应综合考虑道路的建设投资、运输效益与养护费用等关系，正确运用技术标准，不宜单纯为节约建设投资而不适当地采用技术指标中的低限值。道路设计应根据交通工程要求，处理好人、车、路、环境之间的关系。 （1）道路的平面、纵断面、横断面应相互协调。道路标高应与地面排水、地下管线、两侧建筑物等配合。 （2）在道路设计中注意节约用地，合理拆迁房屋，妥善处理文物、名木、古迹等。 在道路设计中应考虑残疾人的使用要求。第三章 研究区状况分析1.研究区概况1.1基本情况长春市幅员20604平方公里。市区面积4906平方公里，四环内建成区（核心建成区）面积379.94平方公里，五环内建成区面积660.19平方公里（五环-绕城高速以内）。2009年末，全市完成道路新建和扩建长度237.9公里，总道路数达到2991条，其中有名路1266条，全市道路总面积达到4496.7万平方米，道路长度达到2249.1公里，人均道路面积16.62平方米。道路分布内环道路335条，二环道路603条，三环道路884条，四环道路1130条。按照国家规范长春道路分为主干路、次干路、支路以及规划快速路，其中主干路103条，次干路265条，支路896条，规划快速路2条，设计速度将达到60km小时。 1.2长春市目前道路特点长春市目前基本上形成了以人民广场为中心的放射和棋盘状相结合的道路网系统。长春市区的道路纵横交错，宽阔笔直，已成为城市形象和现代化水平的重要标志；城市道路网规划为放射、环状和棋盘式相结合的干道网系统。市区道路由快速路、主干道、次干道和支路四级组成。道路红线宽度快速路5080m，主干道4060m，次干道2840m，支路2028m；中心团道路系统由3条环路、7条主要放射路、7条南北向干道和7条东西向干道组成。1.3长春市道路管理现状难以动态掌握市政道路现状信息，并且不能及时针对性地制定维修计划；道路及相关设施的资料以纸质为主，缺乏对这些信息资料的利用与更新手段； 市政道路管理部门难以及时了解各个工作区的运作情况和部门的工程进展情况，致使决策过程滞后；难以满足各项市政工程随机和突发的查询统计要求；难以实现道路养护、维修决策和最优化；道路及其附属设施的新建、扩建与改建等缺乏科学的依据，投资决策的科学性有待提第四章 道路模块的设计分析与功能介绍1.道路管理功能设计 系统功能模块2.研究技术路线2.1空间数据建库2.1.1遵循项目制订的城市道路数据存储标准，实现数据输入、数据校验、数据安全性管理、数据更新等功能。并能根据用户的选择分层管理、显示、编辑道路数据。这里的基础数据包括：道路中心线、红线等数据外，还包括道路的附属设施数据路面和附属设施信息的管理。道路空间数据管理主要包括：道路数据的编辑、道路数据的更新、元数据的管理、道路信息查询统计、GIS显示和报告输出等功能。2.1.2处理1：500地形图中的到路面，形成道路整体面以及分段面，并提取相关属性信息，将空间信息入库上图，属性信息建库；2.1.3处理1：500地形图中的道路中心线、道路变现、绿化带、高程点，并提取相关属性信息，讲空间信息入库上图，属性信息建库。2.2功能实现分析1用系统的观点，对要开发的道路管理系统做整体的分析，根据用户的实际功能需要，设计出基于GIS、RS路面管理系统的总体框架，详细规划所要实现的主要功能，划分子模块，能够进一步编程加以实现。 2在用户需要的分析基础上，根据数据库的设计原理，设计出道路的数据库子系统，并通过可视化编程语言Microsoft Visual Basic6.0及数据库管理软件Access对数据库子系统界面设计、数据绑定等加以编程实现。完成道路管理所需要的数据输入、存储、查询等相关管理操作，同时对道路属性数据的分类、编码及空间数据的组织；3将地理信息系统(GIS)应用到道路管理中，通过GIS与传统路面管理系统的集成，充分发挥GIS处理地形图数据的强大功能实现道路空间数据和属性数据的动态交互查询和显示、空间数据的分析及按道路属性数据制作各种专题地图等，改变传统路面信息管理方式，引进道路管理新技术，使其展现出图文并茂的新设计；4路面使用性能评价方法的研究。具体应用单项指标对到路面使用性能进行评价方法、指标及评价标准等，针对目前评价方法存在的一些不足，提出用BP神经网络进行路面使用性能综合评价的新方法，将其编程加以实现；5通过可视化编程语言Microsoft Visual Basic6.0 对设计的道路管理系统部分功能加以实现，使其能够在实际道路管理中得以应用，系统界面设计又好，易于操作。5.1地图维护和权限管理（1） 图层管理功能/图层可见控制 public void EnableMapLayer(bool show) foreach(ImapLayer I inmapControl.Map.Layers.GetMapLayersEnumerator(newFilterBylayerType(LayerType.Label),MapLayersEnumeratorOptions.ReverseOrder) I.Enabled=show; /标注查询的地图对象 private void LableSearchGeometry(string drawLayer,MapInfo.Geometry.FeatureGeometry ,string lable,string icon,bool clear)（2）地图的权限管理功能可以设置用户访问不同图层的权限、进行地图操作的权限、生成专题地图的权限、地图打印的权限5.2地图操作地图操作模块主要实现了基本的地图查询功能，主要包括初始显示地图和地图的控制。（1） 地图显示：包括放大、缩小、还原、漫游等地图的显示功能。 放大：由用户在屏幕上用鼠标单击一点，以该点为中心放大地图或由用户鼠标在屏幕上拉 出一个矩形框来放大地图。/地图放大 public void MapZoomIn() MapControl.Tools.LeftButtonTool=ZoomOut;还原：将地图显示恢复成初始显示状态。/地图还原 public void MapReload() MapControl.Tools.MouseToolProperties.Curse= Cursors.Default; String path=new string Application.Startup Path + Consts.mapFile; this.mapControl.Map.Clear(); LoadMap(path); mapControl.Map.Size=mapControl.Size;漫游：点击漫游后，鼠标形状变成手状，此刻可以按住鼠标将地图在显示区域随意拖动，实现无缝漫游。/地图漫游 public void MaoPan() mapContol.Tools.LeftButtonTool=Pan; （2）地图居中 当地图不再显示区的正中间时，使用该功能让地图居中显示。 /地图居中 public void MapCenter() mapControl.Tools.MouseToolProperties.Cursor= this.SetMapCursor(cen.cur; 5.3图到数据、数据到图 该部分为GIS和Oracle数据库的结合，原理如下： 以长春市政道路为例，在市政道路对应的图层，有一张表，包含市政道路ID、道路名称、路段名、编号、和其他字段内容；同样在Oracle数据库中也有这样一张表，包含市政道路的ID、道路名称、路段名、编号、和其他字段内容。在制作地图时，保证数据库中市政道路ID和地图图层上的市政道路ID保持一致。 图到数据：在地图的市政道路图层中查出市政道路ID的数据集，将该值传到数据库中查询相关数据。数据到图：在数据库中查询出市政道路ID的数据集，将该值传到地图显示。图到数据： 点图查询点选：/地图点选 public void MapCustomPoint() EnableMapLayer(true);mapControl.Tools.MouseProperties.Cursor=SetMapCursor(Point.cur); mapControl.Tools.LeftButtonTool=CustomPoint; 范围查询：包括圆选、框选、区域选择、辖区选择、环路选择等查询方式。圆选：选择鼠标所画园范围内的所有市政道路，系统弹出一个信息框，内容即使该市政道路详细的属性信息，该道路闪烁显示选中状态。/地图圆选 public void MapCustomEllipse() EnableMapLayer(true); mapControl.Tools.MouseProperties.Cursor=SetMapCurso(sel. cur); mapControl.Tools.LeftButtonTool=CustomEllipse;框选：鼠标画矩形框选择所画矩形方位内的所有市政道路，系统弹出一个信息框，内容即是该市政道路详细属性信息，该市政道路闪烁显示选中状态。/地图框选 public void MapCustomRetangle() EnableMapLayer(true); mapControl.Tools.MouseProperties.Cursor=SetMapCursor(rect.cur）； mapControl.Tools.LefiButtonTool=CustomRetangle; 区域选择：鼠标任意区域选择所画区域范围内所有市政道路，系统弹出一个信息框，内容即是该市政道路的详细属性信息，该市政道路闪烁显示选中状态。/地图区域选择 public void MapSelectArea() EnableMapLayer(true); MapControl.Tools.MouseProperties.Cursor=SetMapCursor(pl.cur); mapControl.Tools.LeftButtonTool=CustomPolygon; 辖区选择：鼠标点击绿园区，朝阳区、南关区等其他区的区域，选择所点区域范围内的所有市政道路，系统弹出一个信息框，内容即是该市政道路的详细属性信息，该市政道路闪烁显示选中状态。/地图辖区选择 public void MapSelectVenue() EnableMapLayer(true); mapControl.Tools.MouseProperties.Cursor=SetMapCursor(point.cur ); mapControl.Tools.LeftButtonTool=CustomPiont; 环路选择：鼠标点击任意道路，选择所点道路上的所有市政道路，系统弹出一个信息框，内容即是该市政道路的详细属性信息，该市政道路闪烁显示选中状态。 /环路选择public void MapSelecRoad() EnableMapLayer(true); mapControl.Tools.MouseProperties.Cursor=SetMapCursor(Line.cur); mapControl.Tools.LeftButtonTool=CustomPiont; 该模块是根据道路的技术参数进行统计分析，并生成以统计图方式显示的数据。包括道路信息的查询、浏览，数据计算、报表生成、图表生成等几个功能。可以按照各种道路形式的数量统计，技术状况统计、维修数量统计，维修费用统计，利用道路的技术评分状况排列顺序等，并能以报表的形式打印输出。3.系统功能介绍3.1基本信息管理3.1.1针对每一条道路，建立道路的文档，主要包括：道路的技术资料、竣工资料、日常巡查、养护、小修、中修、维修、大修资料等输入道路系统，以空间数据为索引，实现图档一体化，并能实现图档互查。然后在道路系统管理中，根据道路的位置、编号、名称长度、所在区域等基本信息的管理进行道路的分段管理，这样可以查询道路的维修档案，可以下载维修档案附件，可以上传、查看道路各分段名的照片、视频信息、360全景等，实现道路的查询、汇总以及表格的打印输出。可以在地图上查看道路的分布、定位信息；可在系统首页对目前管辖道路设施状况进行从宏观到微观的观察。3.1.2集地图显示，信息查询，多媒体查询，RS定位，报表，制图等功能于一体，将市政道路管理信息和地图数据紧密结合在一起，直观的对市政道路信息进行查询和处理。可以在地图上查看道路的分布、定位信息；并且在系统首页对目前管辖道路设施状况进行从宏观到微观的观察。 道路信息管理系统界面3.2 GIS专题展示3.2.1利用GIS软件的数据处理和RS定位信息的支持，经过Arcmap配图和Mapgis二次开发，把地图发布到系统中，就能在地图上查看全市所有道路和道路上的基础设施，包括人行道、边石、绿化带、路名牌、路灯点、排水管线、排水观点等。3.2.2同时还提供其他专题图层，包括维修计划图层、维修工程图层、挖掘图层、监控点图层、；可以在地图上查看道路设施以及各种专题图层详细信息、照片、视频、以及道路的平面图、横断面图、中断面图、车行道结构图；可以查看道路的巡查信息、维修建议、维修计划、工程信息等。3.3道路开挖管理3.3.1道路挖掘信息管理，在道路挖掘完成后，进行复原管理，复原完成后进入历史库，可以查询定位；3.3.2地图上进行标注，查看开挖点的分布状况，并能上传和查看挖掘复原现场的照片。3.4健康状态评价预警 引入了路面使用性能的评价分析；路面的使用性能预估；路面养护维修对策的各种分析方法以及各种使用性能评价指数（路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面结构承载能力数SI及路面抗滑指数SRI等）模型。可以对现有的道路做出综合评价，并且在道路的寿命到期之前进行警示提醒，可以在地图上查看到期该修和到期该改建的道路分布信息，可以在地图上查看所有道路健康指数状况，用不同颜色区分，可以根据道路的路龄和PCI指数，自动生成维修计划。3.5道路养护管理 在道路管理系统中可以对市政道路进行日常巡查资料的管理、查询、统计，并根据沥青、水泥路面的损坏调查表的管理、查询、计算，按照养护规范对病害部位做出详细记录，可以用来计算道路的PCI指数，查看病害照片等信息，还可以通过查看12319关于道路的上报列表及详细情况。并设置沥青、水泥道路的扣分规则，可对健康系统进行设定；3.6道路维修计划 维修计划要与道路的区域、道路的等级、道路的质量（土质）、道路的交通车流量等因素相互结合，要与业务部门的实际工作经验相结合，与地下管网修建和道路的挖掘审批相互关联，把道路的隐患录入系统，在道路维修时一并考虑道路的隐患整改。3.7道路工程管理追踪工程的当前环节，包括设计、招标、施工、竣工、验收、以及各环节的详细信息，上传工程各环节照片、视频、文档附件，在地图上定位维修工程、开挖工程的地理位置，以及查看当前施工工程、开挖点在地图上的分布情况。各区对所管辖区域工程情况分月计量、周汇报的形式进行上报，查看所有历史工程的详细信息，以及相关的照片、视频、附件信息，并在地图上定位历史工程，最后能达到全生命周期的工程管理。 工程管理周期图3.8道路