（微电子学与固体电子学专业论文）交通诱导系统中webgis的设计和实现.pdf

独创性( 或创新性) 声明 l i i l l l1 1 1i i ii i it i i1i ti ii y 17 5 8 0 17 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论 本人签名： 处，本人承担一切相关责任。 日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 日期： 日期： 沙d 弓。l 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w c b g i s 的设计和实现 交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 摘要 随着经济化速度的加快和人民生活水平的提高，城市机动化的速 度越来越快，交通拥堵的现象越来越严重。然而，在面临交通拥堵日 益严重的情况时，仅仅通过持续大规模的道路修建，城市已经逐渐抵 御不住日益强大的机动化浪潮的冲击，城市的交通每况愈下。为此， 智能交通系统( i t s ，i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ) 中的一个重要 组成部分，交通诱导系统( t g s ，t r a f f i cg u i d es y s t e m ) 作为一种能 够有效缓解交通拥堵现象的途径，越来越受到世界各国研究人员的关 注和重视。 在交通诱导系统中，除了交通数据采集、分析处理以外，一个重 要的组成部分是交通诱导信息的发布，包括实时交通信息的发布和诱 导交通信息的发布。随着i n t e r n e t 在中国的飞速发展，通过互联网发 布交通信息势在必行。 本文在总结w e b g i s 结构体系的演变和对应的一些关键技术的 基础上，分析了适合应用于交通诱导系统的w e b g i s 系统结构，探讨 了交通信息的数据组织方式，分析交通诱导系统中的交通信息发布功 能需求，提出了一个利用w e b g i s 技术和对应开源工具为交通诱导系 统增加w e b 交通信息发布功能的方案。系统采用了开源g i s 作为实 现工具，采用了基于轻量级j 2 e e 技术的w e b 应用方案。借助 g e o s e r v e r 作为地图数据服务器，p o s t g r e s q l 作为关系数据库，综合 北京邮电大学硕士学位论文 交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 h t m l ，j a v a s c r i p t 等页面技术设计了能够运行于a p a c h et o m c a t 和 b o s s 的b s 系统结构，并以北京市主要线路的地理数据和模拟交通 流数据为基础，实现了在交通诱导系统中发布交通信息的功能。 本系统的特点是充分利用交通诱导系统的数据分析功能，并借助 了互联网广泛普及的优势，为公众提供方便快捷的交通状况查询途 径，为出行人员和相关部门提供简洁明了的交通信息服务。本系统同 时具有低侵入性，能够方便的部署在已有的交通诱导系统之上，且与 已有系统独立运行，互不干扰，在理论上和实践上都具有一定的参考 价值。 关键词智能交通系统交通诱导数据库设计w e b g i s ( t r a f f i c g u i d e s y s t e m ) a s a n i m p o r t a n tp a r t o fi t s ( i n t e l l i g e n t t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ) ，i sm o r ea n dm o r ec o n c e r n e db yr e s e a r c h e r sa l l o v e rt h ew o r l d i nt g s ，p u b l i s h i n gt r a f f i cg u i d ei n f o r m a t i o ni sa ni m p o r t a n t p a r to fi t ， t o g e t h e r w i t ht r a f f i cd a t ac o l l e c t i o na n dd a t a a n a l y s i s i t i n c l u d e s p u b l i s h i n gr e a l - t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o na n dp r e d i c t e di n f o r m a t i o n w i t h t h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e ti nc h i n a ，p u b l i s h i n gt r a f f i ci n f o r m a t i o nv i a i n t e r n e ti sm e a n tt ob e b a s e do nt h ee v o l u t i o no fw e b g i sa r c h i t e c t u r ea n dr e l e v a n t t e c h n o l o g i e s ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h ea r c h i t e c t u r es u i t a b l eo ft g s ，s t u d i e s t h ed a t ao r g a n i z a t i o no ft r a f f i ci n f o r m a t i o n ，m a k e sr e q u i r e m e n t sa n a l y s i s ， a n dg i v e sas c h e m at oa d dw e b g i st oe x i s t e dt g sv i ao p e ns o u r c et o o l st o 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 p u b l i s ht r a f f i ci n f o r m a t i o n t h es y s t e mi sr e a l i z e db yo p e n g i s t o o l sa n di s b a s e do nw e b a p p l i c a t i o ns o l u t i o n o f f l y w e i g h t j 2 e e i tc o n t a i n s g e o s e r v e ra sm a ps e r v e r , p o s t g r e s q la sd b m s ，h t m la n dj a v a s c r i p ta s w e b p a g e sa n dr u n so na p a c h et o m c a to rj b o s sw i t has t r u c t u r eo fb s a n di tp u b l i s h e st h et r a f f i ci n f o r m a t i o ni nt g sw i t hg e o g r a p h i c a ld a t ao f m a i nr o a di nb e i j i n ga n ds i m u l a t e dt r a f f i cd a t a t h i ss y s t e mm a k e sf u l lu s eo ft g sd a t aa n a l y s i s ，g i v e sad i r e c ta n d c l e a rw a yt od e l i v e rt r a f f i ci n f o r m a t i o nt ot h ep u b l i cw i t ht h ew i d es p r e a d o fi n t e r n e t ，a n dp r o v i d e se a s yt r a f f i ci n f o r m a t i o ns e r v i c et ot h ep u b l i ca n d r e l e v a n td e p a r t m e n t s t h i ss y s t e mi sm i n i m a l l yi n v a s i v ea n d e a s yt ob e d e p l o y e dt ot h ee x i s t e dt g s ，a n di tr u n si n d e p e n d e n t l y i ti sav a l u a b l e r e f e r e n c eb o t hi nt h e o r ya n di np r a c t i c e k e yw o r d s i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m t r a f f i c g u i d e d e s i g no fd a t a b a s e w e b g i s v 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w c b g i s 的设计和实现 目录 第一章前言1 1 1研究背景1 1 2 研究现状。3 1 2 1国内外研究与应用现状3 1 2 2 当前研究中存在的问题4 1 3主要研究内容7 1 4 论文的章节安排8 第二章需求分析1 0 2 1 软件工程思想1 0 2 1 1 软件工程。1 0 2 1 2 软件开发流程1 1 2 2 系统需求分析。1 3 2 2 1 需求分析的意义1 4 2 2 2 交通诱导信息发布的需求1 4 2 3 功能需求1 7 2 3 1 面向开发者需求。1 7 2 3 2 面向用户需求1 8 2 4性能需求。1 8 2 4 1 基本需求。1 8 2 4 2 时间特性需求1 8 2 4 3 故障处理需求1 8 2 5相关开发技术1 8 2 5 1 w e b g i s 技术一1 9 2 5 2 数据组织技术。2 3 2 5 3 页面交互技术2 5 第三章系统设计2 7 3 1系统概要设计2 7 3 1 1 系统体系结构2 7 3 1 2 系统逻辑结构3 3 3 2 系统详细设计3 6 3 2 1 数据库设计3 6 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w c b g i s 的设计和实现 3 2 2 服务器端设计4 0 3 2 3 用户界面设计。4 2 第四章系统实现与测试。4 5 4 1 系统实现4 5 4 1 1 数据库的实现4 5 4 1 2 业务逻辑的实现4 7 4 1 3 服务器端的实现4 8 4 1 4 用户界面的实现。4 9 4 2 系统测试计划5 2 4 2 1 测试对象5 3 4 2 2 测试目标5 3 4 2 3 测试策略5 3 4 2 4 测试环境5 3 4 3 测试过程5 4 4 3 1 单元测试5 4 4 3 2 集成测试5 4 4 4 示例系统运行效果5 7 第五章总结与展望5 9 参考文献。6 0 附录6 ：! ；改谢6 7 攻读学位期间发表的学术论文目录6 9 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 1 1 研究背景 一| 一 刖吾 从2 0 世纪五、六十年代起，世界经济的发展进入了一个高速的增长时期， 经济的发展极大的推动了城市机动化的速度，以汽车为代表的机动车的数量急速 的增加。但是当时的交通建设不够发达，基础设施比较薄弱，因此交通道路的建 设成为了世界各国发展建设的重要任务之一。然而，在进入2 0 世纪9 0 年代后， 随着公众生活水平的快速提高，机动化浪潮的压力与2 0 世纪五、六十年代已经 不可同日而语，机动化的交通方式也已经逐渐成为居民交通出行的重要组成部 分。城市的机动化导致了交通压力越来越大，这种压力触发了城市机动化与土地 利用之间的模式冲突，全国范围内的大城市诸如北京、上海、广州等都遭遇到了 前所未见的交通拥堵问题。在面临交通拥堵日益严重的情况时，仅仅通过持续大 规模的道路修建，城市已经逐渐抵御不住日益强大的机动化浪潮的冲击，城市交 通的每况愈下。 为了缓解交通拥堵的情况，一般有两种解决方式，一种方式是通过扩建或改 建当前的交通设施，扩大交通容量来解决交通拥堵的问题；另一种方式是通过对 较易发生拥堵的路段或路口进行交通诱导，对交通流进行疏导的方式来缓解交通 拥堵的问题。这两种方式相比而言，第一种方式更加直接，有助于从根本解决问 题，但缺点也很明显，包括耗费大量资金和人力物力，阶段性阻碍交通等；第二 种方式耗费的资金和人力物力相对较少，而且比较容易实施，不会产生阶段性交 通阻碍。因此，面对日益恶化的交通状况，越来越严重的城市交通污染，世界各 国都投入了大量的资金和人力物力研究智能交通系统，希望能够通过智能交通系 统来缓解交通拥堵的问题。 智能交通系统( i t s ，i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ) 是将先进的信息技 术、数据通讯技术、自动控制技术以及信息处理技术等有效的融合起来，并运用 于整个交通管理系统而建立起来的，具有信息化集成化智能化特征的，一种在大 范围内，全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合智能控制和管理系统。 1 1 j 从2 0 世纪7 0 年代末，智能交通系统的开发和应用就引起了西方发达国家的重 视，尤其是近几年来，美国、日本、欧洲联盟等发达国家或各种组织都投入了大 量的资金，与高校和研究机构联合，积极致力于智能交通系统的开发与应用。 从1 9 9 5 年开始，i t s 也开始引起了我国各级政府的重视，一些大中城市诸 如北京、上海、广州等城市相继开始投资并进行了相应的交通系统改造和建设， 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 逐渐融入了世界i t s 的发展大潮。为推动i t s 在我国的开发与应用，2 0 世纪9 0 年代以来政府有关部门组织进行了国家i t s 发展战略研究，同时和科研单位一起 陆续开展了一系列的研究工作，并在不同层次上取得了许多阶段性成果。从1 9 9 5 年开始，在国家“六五一、“七五 和“八五 科技攻关取得的成绩基础上，进 行了智能交通系统发展战略的研究。从此，中国的i t s 开始走向了有计划、有步 骤地发展阶段。与此同时，一些大中城市已经开始意识到通过采用先进技术提高 交通管理水平的重要性，并投资建设了一些电视监控、违章自动记录等硬件设施。 智能交通系统一般由几个子系统组成，包括：交通管理系统、交通诱导系统、 信息发布系统、公共交通系统、车辆控制系统、电子收费系统、紧急救援系统等。 其中，交通诱导系统( t g s ，t r a f f i cg u i d es y s t e m ) 作为智能交通系统的一个重 要组成部分，对缓解城市交通压力有着非常重要的作用。因为交通参与的随意性 和无规律性，使交通管理者无法提前规划，也因此加剧了城市交通管理的压力。 交通诱导技术是更有效地管理现代交通、实现交通流优化的一种技术。它集成了 多种高新技术，如地理信息系统、定位技术、导航技术、现代无线通信技术等， 用于对交通参与者进行诱导，使交通出行变得方便快捷。交通诱导系统的作用主 要体现在三个方面： 1 交通管理方面，通过信息发布系统，将各类交通信息发布到交通现场， 使交通参与者得到及时的提醒，降低发生交通堵塞事件的概率； 2 交通组织方面，采集的交通状况信息，可使交通组织者及时全面地掌握 实时交通状况，提前采取有关措施，最大限度保障通畅； 3 交通服务方面，根据掌握的交通状况信息和信息发布渠道，向交通参与 者提供交通指导信息，减少盲目交通对路网造成的压力，同时为出行者提供出发 时间和选择方式，促使交通量在整个路网中的负载平衡。 交通诱导系统主要由交通状况信息探测采集、信息的综合处理、诱导信息的 发布等几方面组成，这些功能各异的子系统组成一个完整的系统。其中，交通状 况信息探测采集是整个交通诱导系统的感知器，相当于系统的“眼睛”，它通过 各种交通信息采集装置将路面上的信息采集并传送至信息处理部门。它直接关系 到诱导系统的实用性，可以通过电话报警采集交通状况信息，并将安装在固定路 口的卡口、监控中的视频信息传输到指挥调度中心，进行交通流统计，再配合各 种地感线圈的车流量信息及速度信息来控制交通红绿灯，并且可以充分利用遍布 城市的出租车和警用车辆，在它们上面安装采集设备，将这些车辆作为信息采集 的工具。 信息的综合处理部分是整个诱导系统的核心技术，相当于系统的“大脑一， 对采集来的信息通过计算机程序筛选处理，配合综合交通信息平台、电子地图、 2 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 交通疏导的决策支持等综合信息处理，分析得出整个交通的动态交通流分布状况 和交通管理的预警信息，最后形成一目了然的诱导信息。根据信息的来源和使用 情况及对象的不同，大致可将诱导信息分为三类：通用信息，是指为避免交通事 故的发生而从管理上做出的一些规定和提示信息，如道路的限速信息、警示信息、 气象信息等；人工诱导信息，是指通过交通管理者或交通参与者反馈的一些有关 交通的信息，如交通事故、交通管制、道路施工、交通拥堵、突发事件等；自动 诱导信息，是指系统根据自动探测获取的交通状况信息，按预先的算法生成的交 通预警信息，如流量过载信息，车位满额信息等。 诱导信息的发布信息是交通诱导系统的控制中心根据多种实时数据源自动 计算生成实时路况信息，然后通过以文字或图形方式发送到传播媒介中，包括 v m s 、短信、电视、广播等，除了发布计算生成的数据，各种宣传、管制、提 示信息以及突发事件信息则一般通过人工编辑的方式生成后发送。 1 2 研究现状 1 2 1国内外研究与应用现状 首先介绍美国，日本和欧洲的交通诱导系统研究现状。 美国得克萨斯州的圣安东尼奥市是美国的第九大城市，圣安东尼奥市的高速 公路路段的交通流量已经超过了2 0 万辆日，然而，频繁发生的交通拥堵和交通 事故使该市高速公路系统的运行效率大大降低。为了提高高速公路的运行效率， 在德克萨斯州运输厅的辅助下圣安东尼奥市开发了一项通过各种运输方式和部 门间协调合作，并采用新技术与新工艺来实现的城市交通诱导系统t r a n s g u i d 。该市的交通诱导系统是在3 9 4 k m 道路的每条车道上，按照0 8 k m 的间隔设 置一对感应线圈型的车辆检测器，每隔1 6 k m 设置一部摄像装置，并使用专用的 光纤通讯网络来传输数据。交通管理人员通过一种带实时数字地图显示的计算机 系统来传递对交通事故和交通拥堵的做出反馈处理意见。该系统在设计时还采用 了多项先进的数字信号处理技术，将人的声音、各项数据以及压缩后的数字图形 以1 5 5 m b s 的速率传送出。该系统也是美国最先使用同步光导网络标准的系统之 一，能够充分保证设备的稳定性和兼容性，从而能够保证及时、准确的做出反应， 保证交通的畅通。 在日本，交通诱导系统是日本通用交通管理系统( u t m s ，u n i v e r s a lt r a f f i cm a n a g e m e n ts y s t e m ) 中的一个重要的子系统。日本通用交通管理系统的发展 计划包括三个阶段：第一阶段( 1 9 9 5 。1 9 9 7 年) ，1 9 9 6 年3 月在东京和神奈川县 建立了4 平方千米的实验区，约有2 0 0 条链路可供选用。在实验区内建造带有双 3 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 向红外线通信功能的交互式交通诱导系统，并对其功能进行全面试验，其重点在 于线路引导信息的实时提供问题；第二阶段( 1 9 9 8 2 0 0 0 年) ，交通诱导系统向 每一辆车提供优化线路信息，但还无法保证所有车辆运行效果的总体最优。交通 诱导在大城市开始发展，车载单元逐渐普及；第三阶段( 2 0 0 1 年以后) ，交通诱 导系统向所有车辆提供优化线路信息，使车辆处于总体最佳运营状态。 欧洲的德国和英国分别在2 0 世纪8 0 年代末期开发出用于示范的基于红外信 标进行通信的动态路径诱导系统，其中l i s b 系统和a u t o g u i d e 系统都是利用 交通流历史数据进行诱导。进入上世纪9 0 年代，德国西门子公司基于l i s b 开 发的a l i s c o u t 系统具有一定的国际影响，它是使用红外信标通信方式的中心 决定式路径诱导系统。基于a l e r t - c 协议的交通数据频道广播已经或即将在英 国、德国和意大利等1 1 个欧洲国家开通，它能够向用户提供交通事故、拥挤和 道路施工等信息，其商用路径诱导系统c a r m i n a t 、d y n a g u i d e 等不仅可以 显示和提示交通信息，也可以实现分布式的动态路径诱导。【2 l 与发达国家相比，我国的交通诱导系统发展起步相对较晚，但目前呈逐步上 升的趋势。一些城市在交通信息采集和发布方面已经走在了前列，如北京、上海、 宁波等大中城市。目前在北京的环路，二、三、四环都已经实现了数据采集的无 缝覆盖。北京交通管理局已经能够拥有各个路段一个月以内的所有基础数据。此 外，北京已经建好的北京公众出行网也是北京公众出行交通信息服务系统的一部 分。2 0 0 8 年内，北京交通主管部门已为公众提供了更多形式的服务，包括短信 服务、广播、电视、可变情报板等。相比较而言，中国现在的信息采集系统己经 可以大规模的应用，而交通诱导信息发布系统的建设相对较为落后，这也是现在 智能交通建设最需要解决的问题之一。 1 2 2当前研究中存在的问题 我国是最近几年才开展交通流诱导系统的理论研究工作，应用研究就更晚， 所以与发达国家相比差距很大。目前投入使用的基本上都是以无线电广播，可变 情报板为基础的出行诱导手段，其功能比较简单，存在很多需要进一步改进的地 方，而且，功能、体系结构比较健全的诱导信息生成、管理系统尚未成形。随着 交通诱导系统应用的不断发展、深入，公众对交通诱导的意识将大幅提高，诱导 方式也会逐渐丰富、完善。相应地出现车载卫星导航等系统，手段也会更加丰富， 如从寻呼到手机短信、互联网和电视发布等。交通诱导也会逐渐涉及到停车场诱 导等方面，诱导种类也逐渐由现在的即时、局部诱导发展拓宽到宏观、线控整体 诱导，由单一诱导向群体诱导转变。以上这些变化，尽管个别系统已经投入使用， 但由于数量少或是处于试运行阶段，基本都没有发挥明显功用，与西方发达国家 存在显著差距。如停车场诱导方面，北京市仅有个别停车场单一的人工操作，而 4 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 美国盐湖城在1 9 9 6 年2 月，建立了一个系统管理七个停车库和三个停车场，共 5 0 0 0 多个停车位，使用了3 8 个电子标志牌、六个阵列显示牌和4 6 个静止引导 标志；在瑞典的首都斯德哥尔现有停车信息系统4 0 0 套，而在北京截至到2 0 0 6 年1 2 月尚没有一套完整的停车信息系统。但随着诱导系统的不断完善，北京市 现代城市交通智能化体系的步伐也会加快。另外，由于现在市区可通行机动车的 道路网稀少，户外诱导信息发布屏设置较少，设置位置不尽合理。随着路网加密 工程的逐渐展开，户外诱导信息发布屏无论在地点的设置、设备的维护等方面都 将逐渐合理、完善。交通诱导在现代城市智能交通管理工作中的核心作用将过渡 完成。 此外，当前用于交通指挥与调度的、基于i n t r a n e t 或c s 结构的城市交通信 息平台，在国内( 如上海市) 已经使用。然而，这类面向交通决策层和交通管理 层的专用系统并非真正意义上的交通信息发布系统，它不面向大众提供服务，更 难以直接的改善交通状况。此外，像北京公交网h t t p ：w w w b j b u s c o m 等一些成 熟的交通信息发布网站，提供公交换乘等静态内容，却没有实时道路交通信息发 布与诱导的动态功能。谷歌地图，搜狗地图等虽然能够提供一定的实时交通信息，罄 但不能够提供交通诱导的信息。由此可见，当前交通诱导系统中的信息发布存在 不同程度上的缺陷。 此外，随着计算机的普及，中国互联网处于快速发展时期，从1 9 9 4 年开始， 至今已经过去了1 5 年，网民规模增长快速，互联网普及率不断实现飞跃。截至 2 0 0 8 年1 2 月底，中国网民规模达2 9 8 亿人，较2 0 0 7 年增长了8 8 0 0 万人，年增 长率达4 1 9 ，互联网普及率已经达到2 2 6 ，略高于全球平均水平。【3 l 因此，挚 通过互联网发布交通信息有巨大的覆盖范围，能够很好的满足公众对交通信息的 需求。w e b g i s 技术作为一种能够在互联网上发布g i s 信息的技术，它的地位和 重要性日益突显。 在交通诱导系统中，交通信息的信息发布是将交通实时信息和诱导信息传播 给交通参与者的环节，其发布手段及途径非常多元化。首先可以采用较为传统的 方式，比如交警疏导、v m s 信息发布、交通广播等，而随着通信技术的不断发 展，目前也可采用短信平台、手机w a p 网站、w e b 网站等实现交通诱导信息的 发布，在一些装载了车载导航终端的车辆上还可以靠终端提供实时信息服务。当 道路“即将 发生拥堵等事件时，交通部门可各种手段发布诱导信息，“提前 调节交通流，还可利用流动交通巡逻车上的车载动态信息板发布信息。 5 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w c b g i s 的设计和实现 图1 - 1 交通诱导系统的组成原理 如图1 - 1 所示，交通诱导系统大致分为四个部分，包括交通信息采集，交通 信息处理，诱导信息生成和诱导信息发布。交通信息采集一般通过在城市道路交 叉口设置的视频检测摄像机和环形线圈检测器来采集实时的交通信息；交通信息 处理对采集到的交通信息通过适当的处理，包括冗余数据过滤，建立交通量历史 数据库和路网基本信息数据库等；在诱导信息生成中，由于数据库中的信息本身 不能够起到交通诱导的作用，需要对数据通过人工或自动的方式进行诱导信息的 合成；诱导信息的发布是将系统生成的交通诱导信息通过各种媒体传送给公众， 包括有线电视、广播、计算机、v m s 等。在这四个部分中，比较难以处理的是 后两个部分，其中诱导信息生成部分的难点在于诱导模型的建立需要大量的数据 和成熟而高效的算法，而诱导信息发布的问题在于目前还没有广泛的使用多种途 径发布交通诱导信息，即信息的覆盖面不够广泛。 总结当前在交通诱导系统领域的研究，主要存在以下的几个问题： 1 没用充分使用已经采集到的交通数据，我国交通诱导系统的现状是拥有 丰富的交通流数据及先进的采集技术，但缺乏对数据资源进行整合分析和综合利 用。 2 现有交通诱导系统多数是基于i n t r a n e t 或c s 结构实现，仅限用于交通管 理部门内部使用，没有向公众提供信息和服务，难以直接的改善交通状况。 3 交通诱导信息发布方面的发布方式比较单一，没有充分利用当前已经深 入普及到大众生活中的i n t e r a c t 发布交通信息，仅仅使用v m s 和电视广播是远 远不够的，难以为公众出行、路网交通流分配提供更为有效的信息服务和调节方 6 北京邮电大学硕士学位论文 交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 式。 针对上述的后两个问题，在北京市教委产学研基金的资助下，笔者所在实验 室提出了“基于移动通信网络的交通诱导信息系统 项目，在传统的交通诱导系 统中，充分利用移动通信网络的广泛覆盖性与便捷性，辅助交通诱导系统中的信 息采集、传输和发布，该项目已于2 0 0 9 年1 1 月顺利通过验收，获得专家们的一 致认可。笔者的研究工作是在“基于移动通信网络的交通诱导系统 项目中，研 究如何在系统中通过w e b g i s 的途径及时并有效的发布交通实时信息和交通诱 导信息，本文的目的是分析和总结项目完成过程中积累的经验，并提出交通诱导 系统信息发布的未来研究方向和内容。 1 3 主要研究内容 本毕业设计的研究内容是在当前的交通诱导系统中，实现通过w e b g i s 的途 径实现交通信息发布功能。从1 2 节的研究现状中可知，在目前的交通信息发布 系统中，通过w e b g i s 发布交通信息比较少见，而且少量的已有w e b g i s 的实现 所依赖的现有技术种类复杂，如c o m ( c o m p o n e n to b i e e tm o d e l ，控件对象模 型) 、a c t i v e x 、c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ，通用网关接1 2 1 ) 、p l u g i n ( 插 件) 、s e r v l e ta p i ( s e r v l e t ，应用编程接口) 、j a v aa p p l e t 等，使用这些技术开发 的w e b g i s 系统，大多缺乏统一的标准，普遍存在的问题包括难以达到的可重用 性、可扩展性、可移植性、交互性好的目标要求，提供的交通信息服务不是严格 意义上的“实时 信息服务，而是一种准动态信息服务。此外，现有的发布交通 信息的站点，在网络分布功能层次的清晰性、模块接口的规范性、系统的易升级 程度以及交通数据的分布式处理等方面都有待进一步提高，尤其是不能满足公众 出行对交通信息实时性的要求，因此，公众对交通信息的广大需求和当前的不完 善现状促使科研人员研究并提供一种更好的解决方案。 本文的主要研究内容包括两个部分：交通诱导系统信息发布功能的分层结构 和交通诱导系统中的数据管理方案。 1 研究在实现交通诱导系统信息发布时使用的系统结构，分析基于开源软 件的结构相对于其他结构模式的优点和缺点，并通过对基于o p e n l a y e r s 和g e o s e r v e r 的w e b g i s 框架的研究，探讨这种框架与m a p x t r e m e2 0 0 5 等商业w e b g i s 框架的实现方法对比及其他对比。此外，还包括对本文所述框架的性能测试和 分析。 2 研究交通诱导系统中的数据管理方案，研究如何对系统使用的地理数据 及实时交通流数据进行数据管理和处理，数据格式的转换，数据的增加、删除、 查询、更新等内容。 7 北京邮电大学硕士学位论文 交通诱导系统中w r c b g l s 的设计和实现 除了对上述两部分内容的研究分析和代码实现，本文还将按照软件工程的思 想对整个系统进行指导，完成包括系统的需求分析、总体架构设计、详细设计、 系统测试和维护等步骤。本文意图为在交通诱导系统中部署w c b g i s 交通信息发 布系统的开发提供一个简洁易行的思路。 1 4 论文的章节安排 为了保证本文在理论上的合理性和实践中的可行性，本文采用软件工程的思 想作为通篇论文结构与内容的指导。本文的全文部分共分为五章，第一章为前言， 主要包括课题背景、研究现状、主要研究内容等几部分；第二部分为系统的需求 分析，包括功能需求，性能需求，相关的开发技术和工具等几部分；第三部分为 系统设计，这部分为本文的核心部分，主要分为两部分：系统概要设计和系统详 细设计，在系统概要设计部分，包括系统体系结构设计和系统逻辑结构设计。在 系统详细设计部分，主要包括数据库设计，服务器端设计和用户界面设计；第四 部分是系统的实现和测试，包括系统实现，系统测试计划，测试过程，系统运行 效果四部分；第五部分是对本文的展望和总结，阐述本文中存在的不完善之处和 未来研究中可以深入分析的问题。 8 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 9 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 2 1 软件工程思想 需求分析1 1 - r r 口1 、- j i 2 1 1 软件工程 软件工程( s o f t w a r ee n g i n e e r ) 是应用计算机科学理论和技术，以及工程管 理的原则和方法，实现满足用户需求的软件产品的定义、开发、发布和维护的工 程。软件工程的主要研究内容包括软件的工程目标，工程原则和工程活动。1 4 l 开发和生产具有可用性、正确性和经济性的软件产品是软件工程的基本目标。其 中，可用性是指软件的基本结构、实现文档达到用户可用的程度；正确性是指产 品达到预期功能的程度；经济性是指软件开发、运行、维护的费用用户可以承受。 软件工程的框架可概括为：目标、过程和原则。 1 软件工程目标：生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性 指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可 用的程度。开销合宜是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些 目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多待解决的问题，它们形成了对 过程、过程模型及工程方法选取的约束。 2 软件工程过程：生产一个最终能满足需求且达到工程目标的软件产品所 需要的步骤。软件工程过程主要包括开发过程、运作过程、维护过程。它们覆盖 了需求、设计、实现、确认以及维护等活动。需求活动包括问题分析和需求分析。 问题分析获取需求定义，又称软件需求规约。需求分析生成功能规约。设计活动 一般包括概要设计和详细设计。概要设计建立整个软件系统结构，包括子系统、 模块以及相关层次的说明、每一模块的接口定义。详细设计产生程序员可用的模 块说明，包括每一模块中数据结构说明及加工描述。实现活动把设计结果转换为 可执行的程序代码。确认活动贯穿于整个开发过程，实现完成后的确认，保证最 终产品满足用户的要求。维护活动包括使用过程中的扩充、修改与完善。伴随以 上过程，还有管理过程、支持过程、培训过程等。 3 软件工程的原则是指围绕工程设计、工程支持以及工程管理在软件开发 过程中必须遵循的原则。 使用软件工程的思想指导软件开发会给软件开发工作带来许多好处，包括： 提高软件的可靠性、可维护性和可移植性( 这表明软件工程标准化可提 高软件产品的质量) ； 1 0 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 提高软件的生产率，提高软件人员的技术水平； 提高软件人员之间的通信效率，减少差错和误解； 有利于软件管理； 有利于降低软件产品的成本和运行维护成本； 有利于缩短软件开发周期。 因此，本毕业设计的实施会始终依照软件工程的思想完成。 2 1 2 软件开发流程 在考虑软件开发流程时，首先要考虑软件的生命周期。软件生命的周期是指 软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。软件开发包括需求、设计、编码和 测试等阶段，有时也包括维护阶段。目前软件开发实践中使用的各种生命周期模 型，都是下面这些基本组成部分的不同的排列与组合。 市场分析，可行性研究； 需求分析； 设计( 概要设计和详细设计) ； 编码实现； 测试； 使用与维护。 在排列组合软件开发基本组成部分是，主要有以下几种模型：【5 l 瀑布模型( w a t e r f a l lm o d e l ) ； ， 演化模型( e v o l u t i o n a r ym o d e l ) ； 螺旋模型( s p i r a lm o d e l ) 。 由于本毕业设计的目标是研究交通诱导系统中如何实现通过w c b g i s 来发 布交通信息，并实现一个原型系统，所以采用相对较简单的开发模式瀑布模 型。瀑布模型将软件生命周期的各项活动规定为依固定顺序联接的若干阶段工 作，形如瀑布流水，最终得到软件产品。 瀑布模型的优点是： 强调开发的阶段性； 强调早期计划及需求调查； 强调产品测试。 瀑布模型的缺点是： 依赖于早期进行的唯一一次需求调查，不能适应需求的变化； 由于是单一流程，开发中的经验教训不能反馈应用于本产品的过程； 风险往往迟至后期的开发阶段才显露，因而失去及早纠正的机会。 总而言之，瀑布模型是最早存在的开发模型，并且现在使用的也比较多。瀑 北京邮电大学硕士学位论文 交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 布模型的开发流程为：系统需求确定 需求分析 概要设计 详细设计 代码实 现- 集成测试 验收测试 软件维护。表2 - 1 列出了采用瀑布模型完成软件开发 工作的阶段和阶段主要工作，注意事项等。 表2 1 瀑布模型软件开发的阶段及内容 阶段主要工作应完成的文档文档质量控制手段 1 调研用户需求及用1 可行性报告 1 规范工作程序及编 系统 户环境2 项目初步开发计写文档 2 论证项目可行性划2 对可行性报告及项 需求 3 制定项目初步计划目初步开发计划进行 评审 1 确定系统运行环境1 需求规格说明1 在进行需求分析时 2 建立系统逻辑模型2 项目开发计划采用成熟的技术与工 3 确定系统功能及性3 用户手册概要具，如结构化分析 需求能要求 4 测试计划2 规范工作程序及编 分析4 编写需求规格说明、 写文档 用户手册概要、测试计3 对已完成的4 种文 划档进行评审 5 确认项目开发计划 1 建立系统总体结构，1 概要设计说明书1 在进行系统设计时 划分功能模块2 数据库设计说明采用先进的技术与工 2 定义各功能模块接书( 如果有)具，如结构化设计s d 、 概要 口 3 组装测试计划结构图s c 设计3 数据库设计( 如果需2 编写规范化工作程 要)序及文档 4 制定组装测试计划3 对已完成的文档进 行评审 1 设计各模块具体实1 详细设计说明书1 设计时采用先进的 现算法 2 模块测试计划技术与工具，如结构 详细 2 确定模块间详细接图s c 口 2 规范工作程序及编 设计 3 制定模块测试方案 写文档 3 对已完成的文档进 行评审 1 编写程序源代码1 程序调试报告 1 在实现过程中采用 2 进行模块测试和调2 用户手册 先进的技术与工具， 试 如结构图s c 实现3 编写用户手册2 规范工作程序及编 写文档 3 对实现过程及已完 成的文档进行评审 集成1 执行集成测试计划 1 系统源程序清单1 测试时采用先进的 测试2 编写集成测试报告2 集成测试报告技术和工具 验收1 测试整个软件系统 1 确认测试报告 2 规范工作程序及文 北京邮电大学硕士学位论文交通诱导系统中w e b g i s 的设计和实现 测试( 健壮性测试)2 用户手册 档编写 2 试用用户手册3 开发工作总结 3 对测试工