（岩土工程专业论文）组件式高速公路gis应用技术研究.pdf

摘要 地理信息系统( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是在计算机科学、信息科学、 数学、统计学、空间科学、遥感科学、遥测科学、环境科学、管理科学等学科基础上形 成的边缘学科。应用地理信息系统来解决高速公路的数据处理和更新高速公路信息是地 理信息系统应用范围的推广。本文回顾了国内外地理信息系统发展的历史，并详细对比 分析了我国公路地理信息系统的特点以及亟待解决的问题，从中确立了本文的研究方向 和工作重点： 1 对当前g i s 最新发展动态、几个引人注目的热点问题进行了对比分析，从中确立 了使用组件式g i s 作为本系统的基础平台。 2 详细阐述了组件式g i s 的技术基础以及特点，指出组件式g i s 是未来g i s 的发展 方向之一，从中选择了较为流行的组件m a p x 作为g i s 的开发平台，并阐述了 组件m a p x 的结构和功能特点以及在本项目中的应用情况。 3 通过对几种数据库的对比分析，从中确立了s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为本系统的属性数 据库平台，然后对s q ls e r v e r2 0 0 0 结构及功能进行了详细的剖析，并完整分析了 路线代码的结构及各个数据代码代表的意义。 4 设计属性数据库的关键是在本系统中保留原有公路普查数据库里的“路线代码”主 键作为高速公路属性数据库里的第三层“县市路段”索引字段，另外，在各数据库 表中还增加了“地市字段、路线代码”作为第二层次、第一层次进行索引的主键。 5 将普通纸质地图经过扫描生成栅格地图，然后在m a p i n f o 环境下进行矢量化生成矢 量化地图，经过矢量化数据配准，确定居民点、水系等物系的空间坐标数据；利用 g p s 采集的高速公路控制点坐标，经过数据处理、坐标转换、录入，最后生成高 速公路图层，和上述高速公路附属物共同构成了完整的高速公路电子地图。 6 将基于a c t i v e x 技术的m a p x 组件嵌入d e l p h i6 0 系统集成开发环境中，然后将高 速公路电子地图引入“g e o s e t ”中，并进行了一系列g i s 功能模块的开发，最终形 成高速公路桌面g i s 。 7 ，应用m a p i n f o 的w e b 产品m a p x t r e m e n t ，将服务器端的高速公路地理信息在网上 发布，用户通过自己的浏览器即可获得各种个性化的地理信。g j r 务。 最后，本文提出了系统的不足之处和需要进步完善的方向。 关键词： 地理信息系统遥感全球卫星定位系统组件 电子地图 m a p x t r e m em a p x a b s 誓r a c t g e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) i san e wb r i n ks u b j e c t ，w h i c h i n t e g r a t e s c o m p u t e rs c i e n c e ，i n f o r m a t i o ns c i e n c e ，m a t h e m a t i c s ，s t a t i s t i c s ，s p a t i a l s c i e n c e ，r e m o t e s a n s i n gs c i e n c e ，t e l e m e t r ys c i e n c e ，e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e ，m a n a g es c i e n c ea n d s of o r t h i ti s a ne x t e n s i o no f g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e ma p p l i c a t i o n t ou s ei tt op r o c e s sa n du p d a t e t h ed a t ai n f o r m a t i o no ff r e e w a y a tt h eb e g i n n i n go ft i f f st h e s i s ，t h eh i s t o r yo f g e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n ti n t e r n a t i o n a l l yi sr e v i e w e d 孙e nt h ec h a r a c t e r so f g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m a b o u t h i g h w a y i no u r c o u n t r y a r ec o n t a a s t e da n d a n a l y z e d 。 f i n a l l yt h ep r o b l e m s t ob eu r g e n t l yr e s o l v e da r cd i s c u s s e d a f t e ra n a l y z i n gt h ei n f o r m a t i o n m e n t i o n e da b o v es y n t h e t i c a l l y , t h et h e s i se s t a b l i s h e st h er e s e a r c hd i r e c t i o na n dw o r k i n g e m p h a s i s ： 1 a f t e r c o n t r a c t i n g t h el a t e s td e v e l o p m e n tt r e n d so f g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m a n d i t ss e v e r a lr e m a r k a b l eh o t s p o t s ，m a p xi st h eb e s tc h o i c ef o rt h eb a s i cd e v e l o p m e n t p l a t f o r m o f t h es y s t e m 2 + t h et e c h n o l o g yf o u n d a t i o na n dc h a r a c t e r so fc o m g i sa r e p a r t i c u l a r l ye x p a t i a t e d 。 o b v i o u s l y , c o m o l si so n eo fd e v e l o p m e n td i r e c t i o n so fg i si nt h ef u t u r e m a p x ，w h i c h i st h em o r ep o p u l a r c o m p o n e n t 、i s s e l e c t e df o rt h ep l a t f o r mo f t h e s y s t e m 瓤t h e s i sa l s o i n c l u d e si t ss t r u c t u r ea n df u n c t i o n a lf e a t u r e sa sw e l la si t sa p p l i c a t i o ni nt h e p r o j e e t 3 b yc o n t r a c t i n gs e v e r a ld a t a b a s e s ，s q ls e r v e r2 0 0 0i ss e l e c t e df o rt h ep r o p e r t yd a t a b a s e p l a t f o r m 。t h e nt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no fs q ls e r v e r2 0 0 0a r ea n a t o m i z e di nt l l e t h e s i s f i n a l l yt h es t r u c t u r eo ft h er o u t ec o d e sa n d 也em e a n i n go fe a c hd a t ac o d ea r e a n a l y z e d 4 t h ek e yi nd e s i g n i n gt h ep r o p e r t yd a t a b a s ei st op r e s e r v et h ec o u r s ec o d e s ，w h i c ha r e m a i nk e y si nt h eo l di n v e s t i g a t i n gd a t a b a s eo f h i g h w a ya st h et h i r ds o r t e df i e l d s wt h e c o u n t ya n dc i t y , a n db e s i d e s ，t h ec i t yf i e l d sa n dt h er o u t ec o d e sa r ei n s e r t e da st h es e c o n d a n dt h ef i r s ts o r t e df i e l d si ne a c ht a b l eo f t h ed a t a b a s e r e s p e c t i v e l y 5 髓ec o m m o nm a pi ss c a n n e di n t o 蕊dm a p ，a n dt h e nv e c t o r e di n m a p i n f o a f t e r v e c t o r i n g ，v e c t o rd a t aa r em a t c h e da n dt h es p a t i a lc o o r d i n a t ed a t ao fr e s i d e n tp o i n t s ， w a t e rs y s t e ma n do t h e rd a t aa r eg a i n e d ，t h ec o o r d i n a t eo f r e f e r e n c e p o i n t s 赫t h ef r e e w a y a r eg a t h e r e db yg p s ，t h e na f t e rd a t ap r o c e s s i n g ，c o o r d i n a t et r a n s i t i o n ，d a t ai n p u t t i n g ，i t t u r ni n t ot h ef r e e w a yg r a p h ，w h i c hc o m p o s e st h e f r e e w a ye l e c t r o n i cm a pw i t ht h e m a t e r i a l ss u b s i d i a r yt ot h ef r e e w a y , 6 。t h ep o p u l a rc o m p o n e n t o b j e c tm o d e l - - m a p x b a s e do nt h ea c t i v e xi se m b e d d e di n t o t h ei n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t o f d e l p h i6 0 削心e l e c t r o n i cm a po ff r e e w a yo f h e n a np r o v i n c ei si n p u r e di n t ot h e o e o s e t a n dt h e nas e r i e so ff u n c t i o nm o d u l e sa r c d e v e l o p e d f i n a l t y t h ed e s k t o pg i si sf i n i s h e d 7 t h ew e bp r o d u c to ft h em a p i n f oc o m p a n y i su s e dt o p u b l i s h t h e g e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o no fh e n a np r o v i n c ef r e e w a yo nt h ew e b ，w h i c hl i e si nt h es e r v e rt or e a l i z et h e s h a r eo fa l li n f o r m a t i o n t h ec o n s u m e r so n l yu s et h e i ro w n b r o w s e r s ，o b t a i n i n ga l lk i n d s o fi n d i v i d u a t i o ng e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns e r v e rf r o mt h ew e b i nt h ee n d ，t h e d i s a d v a n t a g e sa n dt h ed i r e c t i o n t o i m p r o v eo ft h es y s t e m a r ea l s o m e n t i o n e d k e y w o r d s g i s ( g e o g r a p h i e a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，r s ( r e m o t e s e n s i n g ) g p s ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ) ，c o m ( c o m p o n e n t0 b j e c tm o d e l ) e l e c t r o n i cm a p ，m a p x t r e m e ，m a p x - r 卜 攫毯盍掌毯：基基盎圭逾塞垂釜薹堑鎏 第一耄绪论 地理信息系统( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是计算机科学、傣恿科学、 数孥、绕诗学、交游穰学、遥感秘学、避溺秘学、嚣凌科学、警理秘学等学秘麓疆上形 成的新兴边缘学科。地理信息系统从2 l 世纪6 0 年代出现，发展至今虽然只肖短短的三 邋十年黩闻，毽已经成为多学科集成并斑嫣予各领域的基蠢窭平台，成为遮学空阉信息分 析的基本手段与工具。目前，地理信息系统不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而 且已经成为一门新兴的产业，在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境般测、城 市靓鲻、逑管瑷、区域开发与营臻建浚等镢蠛发挥越柬越重要翡 誊用。遗溅僖怠系统 的研究以及在各方面的实际应用受副越来越广泛的重视。 g l s 的国肉癸发麟及凌溺凝况 地理信息系统静存在秘发展已缎经历了数十年的对间，它的发餍是和地理窀阅信息 髂表示、处理、分耩和应用手段酶不涨撬嵩分不开的。用户的需要、技术静遗步、应露 方法论的提高，以及有关组织机构的建盥等因索，极大地影响了地理信息系统的发展。 6 0 年代，蓬终扶塑露数据懿辘学处壤入手，开始了薅g i s 静礤究。麸1 9 6 2 譬怒，程热 零大政府的土地资源调查机构中开始了地图数字化的试验，利用当时先进的计算机设备 秘软件，开发了擞赛上第一个其霄实黪艨耀价毽鹣她理信息系统搬零大媲骥信息系 统( c g i s ) ，并谯农业糍划串取得了定的效果。在技术方面，初步解决了城阉手工数 字化和自动扫描簸的矢量转换、地图数据骊文字属性数据的连接、将大范围的、连续的 缝錾分戏一搴一疆采楚理，毅及不焱剩多逑形按满瞧分类、嚣瑷量冀、叠翱譬按零逮题。 到了7 0 年代，由于计算机处理能力的飞速发震釉环境、淤源等问题的日益突融，出现 了实用的g i s 瘦用系统。但这些系统的分析功麓秽圈年代相比并没霄褥到很大的扩充， 瓣盈数据霹的容羹般都魄较小，实际殿阕方瑟并没有特掰大的、长怼的避疹，函此只 是在6 0 年代的基础上巩圃、改进、扩犬丽已。刹了8 0 牮代，进入了g i s 的大发展时 潮，著最毪是菠零逐赣走囱裁熬懿大发疑辩期，专韭肇l 逡爨开始毒蠛，鬻堑纯瓣实霜系 统进入市场，应用领域迅遵扩大。a r c l r f f o 、m a p i n f o 等著名的地理信息系统软件相继 豳魏。9 0 年捷是g i s 兹爆户露代，一方嚣，她蘧信惠系统基经或必诲多瓠椽必餐静工 作系统，尤箕是政府决策部门在定鞭魔上由予受到地理信息系统的影响丽改变了现有 枫构运行的方式、设置与工卡# 计划；另一方面，社会对域理信息系统的认识蛰遍提高， 瓣求大骧发缮熬。 地理信息系统的研究在我国起步较娩，开始予7 0 年代未，虽然历史较短，但是发 展较快。我国地理信息系统的发展大致可以分为三个阶段。 第一阶段从1 9 7 8 年到1 9 8 0 年为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡议，开 始组建队伍、组织个别实验研究。 第二阶段从1 9 8 1 年到1 9 8 5 年为起步阶段。这一阶段主要是对地理信息系统进行理 论探索和区域性实验研究，并在此基础上制定国家地理信息系统规范。 第三阶段从1 9 8 6 年到现在为初步发展阶段。在这个阶段，全国建成了一批数据库， 如林业部研制的全国森林资源数据库；各个地区并且开发了一系列空间信息处理和制图 软件，如南京大学的微机制图系统及地图绘制软件包，中科院地理研究所的地理网络法 软件系统，中科院科考会( 现已和地理所合并) 的资源开发模型工具库系统，武汉测绘 学院的基于g i s 的专题设计专家系统，华东师范大学的地理应用程序软件包等。同时 也完成了一批综合性、区域性和专题性的信息系统，如中科院的中国国土基础信息系统， 黄土高原水土流失信息系统，黄河下游洪水险情预警信息系统，黄河三角洲区域信息系 统等。 综上所述，在各个领域应用地理信息系统已是大势所趋，这一巨大的社会需求导致 了地理信息系统应用社会化向深度化和广度化方向迅速发展。 1 2 我国公路g l s 发展概况 公路是延伸在地表上的带状构造物，具有极强的地域性和时域性。在我国，公路 的建设如火如荼；在世界上其他国家，公路建设的投资依然是基础设施建设的一个热点。 近年来随着我国经济的飞速发展，社会的巨大需求对基础设施的建设在数量和质 量上提出了更高地要求。据第二次全国公路普查结果显示，到2 0 0 1 年底，全国公路通 车总里程为1 6 9 8 万公里，居世界第四位。按照规划，2 0 1 0 年我国将完成“五纵七横” 的高等级干线公路建设，使高速公路总里程达到3 6 2 0 0 公里，初步形成规模效益。目前， 河南省高速公路的通车里程处于全国第二，达到1 3 2 0 公里。 社会的巨大需求要求对公路信息资源进行高效的、科学的管理，这一社会性的客 观条件有力地促进了地理信息系统和公路信息管理的结合。 1 2 1 我国公路g 1 8 的特点 g i s 应用于公路的历史较短，随着行业管理需要、特别是数据采集设备和公路新式 检测设备，如：g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ( g p s ) 、f a l l i n gw e i g h td e f l e c t i o n ( f w d ) 、g r o u n d p e n e t r a t i n gr a d a r ( g p r ) 、r o a ds u r f a c ep r o f i l o m e t e r ( r s p ) 等高科技设备的出现和广泛应 用，使得公路地理信息系统的发展速度远远超过了其它的行业。国外已成功地用g i s 避移了公路懿魏灏设计，籀窳拿大褒爱g i s 完成了条1 2 7 公燕长、宽度羹霾车瀵戆 公潞途线葶羹毒嚣步浚计，该壤瓣应掰蟪理秸惑系统擐转建筑浚了巧壤缣护、圭缝程髑、生 态评嚣等闷遂。美藩、蠢率、臻士等嚣稿继矫翻了零藿翁建溪蔼惑系统，纛薅予公路瓣 戳常篱理，敬褥了螽转豹凝会经游效益。 鑫蘸，我国融经开发静藏理穗惑系统较俘有：黥家豢公路养护篱毽穰患系统、滔j | | 嚣公路璐毽蕊惠系统、簇题畿公路蟪理毽惫系统麓，这些矮瓣魏建袋移遮雩亍充分涯筏了 旋公鼯释管壤孛藏餍建瓒信意系统瓣必簧毽，瞧滋鞫本文兹繇究窖羹妥鼢瑷实寒义。 我嗣公路遮壤傣意懿绞熬迅速发震，绘我鞘公路静信；稳资潆管理磐浓了全耢豹蕊 念，嚣方瑟它率鸯毽存在一定瓣怒藤蕊鞫不琵之斑。烹要润瑟霄： l 、系统支持平台辑类繁多，公鼹特点不突出 在融建立的公路地礁傣息系统中，舀行研制开发的缎少，利用商瘸的她理傣感系 统平台鹩多。毯麓，我瀚的公路蟪疆信怠系统基本上都是建立农赛擐搽佟平台上，如 北京市公路养护管邂信息系统建立在m a p i n f o 的基础上，广东省管理僚怠系统建立在 a r c i n t o 黥纂础上。魏辨，逐有些公路地理信息系统建立在m a p t i t u d e 、m a p g t s 等软 牛平台的基础上。在这种储况下，氍在疆个闻题：一是由予商用g i s 的遗用性，无法 突密公路警遴嚣特点，势盥系统审 # 遣溪僚息系统数据瓣部分开发较为溺难；二怒不 同的操作平台之间，数撼格式、信息处联机靠等存在很大的差别，关键是襻在个标 准静润趱，使g i s 的信息交流翔数据共事 # 常粼难，不涮予系绕豹推广鞠搜媛。 2 、多霓数攥结衾不够，数据的动态编辑功2 较弱 瑷蠢熬公路趣联绩感系统数据熬褒势馁荻弱，凌态交健兹数攘褥不鞠及薅静菠获， 没露将g p s 、r s 数据集中蘸系缝孛。公路数据爨纯 辩抉，缺少凑态缡餐葫憨，嫒过 跨添数攥零不至l 及辩黪燮凝，数器魏霹信壤较 氛，还霰黉专门瓣z 俸大爨避孬数撂戆 缝扩，方嚣滚赞人力、扬力，舅一方鬻不能瀵足缝理髂惑系缀爆户懿骥势蠖爨体要 袋。 3 、没露将先进黪凝霜稔溯按拳璐麓榘残爨系统中 蟊前，公路巅甄瑷信，繇系统的独立往较强，灵活健较差，系统孤立存拄，没群缀合 路掰检测设备数据，使暑；统黯安掰往石怒。路礤检涮设餐魏数瓣褥蚕戮实财豹、可视 化的表达。随既，遗藏的君果是不熊充分莉瘸梭涮技术成聚。 4 、分析辩德助淡麓功憨较弱 避瑷售患系菠之瘊娃能够激始越抉戆遮疫发鼹，原颡虢在予宅不仅卷姥露数攒戆 鼹示、鸯途羧索麓戆，熨舆毒强大黪分辨秘辕爨决策动耱。毽藏嚣兹存农戆实麓公路 塑些奎堂垒塞堑蜜生逾塞 =：= = ： ：篓三茎堑婆 绣理信惑系统来讲，分橱决策功能普遍较弱，遮帮整个魂理信惑系统的发震有关，因 为目前地理信息系统的辅助决策功能尚处于试验研究阶段。 5 、缺乏多媒体嶷待，系统界面不尽人惑 现蠢地理信息系统多剥用商用地理傣息系统的一些功能，奁原有空潮数据的基础 上，显示确定比例尺的地图；或者是纸质地图数字化后做成地域地图，通过地阁做界 颟来调用关系数搬痒的傣息，实现其查询功能。和多媒体结合的地理信息系统缎少， 而且，由于开发人员和使用人员缺乏沟通，界面设计不符合管理人员的使用习惯。 为了克服上述的缺点，必须在系统开发方寰上微进步的改进。耳翦，公路地理 信息系统的开发，经常采用以下三种方式进行： l 、独立开发：指不依赖于任僻地理信息系统工具软件，从空闼数据的采集、缡辑到 数据的处理分析及结果的输出，所谢的算法都由开发者独立设计，然后选用某种 程序设计语蠢，在一定操作系统平螽上绽稔实现。这秘方法趣好处在于不鬻耍依 赖任何商业地理信息系统工其软件，减少了开发的成本，但是一方面对大多数开 发者来说，开发出来约产品缀难在功8 上与藏业化撼理信息系统工舆软彳孛娟比。 2 、单纯的二次开发：指究全借助于地理信息系统工具软件的开发语言进行应用系统的 开发。g i s 工具软传大多提供了可供照户遮霉亍二次嚣发匏宏语言，熟e s 赳数 a r c v i e w 提供了a v e n u e 语言，m a p i n f o 公司研制的m a p i n f op r o f e s s i o n a l 掇供了 m a p b a s i c 语言等。用户可以测用这悠宏语蠢，班器她理信感系统工其软件为舞发 平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方法省时省心，但谶行二 次开发豹宏谗言，作为编程功能投弱，用它 | 、3 来舞发应翅程序仍然不尽人塞。 3 、集成二次开发：集成二次开发是指利用专业的地理信息系统工具软件，如：a r c v i e w 、 m a p i n f o 等，实现地理售息系统静基零功能，瓠通用软 孛开发工具戈蒺是可巍化开 发工舆，如d e l p h i6 0 等为开发平台，进行二次集成歼发； 集藏二次开发嚣蠢蓼主要霉嚣秘方蔑： o l e d d e ：采用o l ea u t o m a t i o n 技术或利用d d e 技术，用软件开发工具开发 蒋台可技行应瑟程痔，戳o l e 蠢动纯方戏或d d e 方式癌动遮瑗信怠处遴工具软俘在 后台执行，利用阐调技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理傣息处理功能。 利震缝瑾倍惑处瑾狡侔：稳露遗壤信崽楚蓬工其软件垒产厂家罐供的建立在 a c t i v e x 技术基础上的g i s 功能控件，如m a p i n f o 公司的m a p x 控件、e s r i 的m a p o b j e c t s 按件等，在d e l p h i6 , 0 等编程工鬟编隶l 瓣应雳程序中，瀛接将o i s 功嵌入其中，实 现地理信息系统的各种功能，其中建立谯a c t i v e x 技术基础上的g i s 功能控件魁在组 件式地瑶信息系统( c o m g i s ) 疲餍中最流行静缀律。 童盥奎堂堡奏墼窒圭鎏塞 燕三童擅鎏 裁酸上三释开发方式 蓦言，猿立牙发难度太大，瑟熬系统熬稳定性差，开发溺麓 长，系统维护费用高，在地理信息处理平台的开发中常用，不适合公路地理信息处理 逮一其霉誊顼銎鹭开发。 单纯二次开发受g i s 工具提供的编糕语言的限制差强人意，系统难以扩展，灵活 镶差。 因此，结合g i s 工凝软件与当今可视化开发语言的榘成二次开发方式就成为g i s 痰雳开发豹主流。它熬傻焦是器霹班充分糕震g i s2 1 2 翼软佟霹空溷数据箨懿警臻、分 析功能，又可以利用其他可视化开发语裔具有的高效、方便等编程优点，集二暂之所 长，不仅携太大缝蒿瘟鲻系统懿舞发效率，舔萎霹激镬瑟可视豫软俘秀发工具开发塞 来的应用程序具有更好的外观效果、更强大数据库功能，而且可靠性好、易于移植、 馁子维护。茏其楚使溺a c t i v e x 技术糕簿g i s 葫糍组髂遴行集戒开发，糙裁表臻出这 熄优势。合理选择和应用现成的控件，减少了开发者的编程工作量，使开发者避开某 麓应震懿其律编稳，壹按调矮接佟，实璐这些爨俸应蔫，这样不仅可敬缭短程痔开发 周期，而甩可以使编程过程更简洁，用户界面更发好，可以使程序更加涎活、简便。 经遥露配分毒蠢，本文选择了鏊于c o m 鼓零鹣a c t i v e x 控锋酝a 蛩x ，遘行嵩速 公路地理信息系统的开发，来完成第二次众国高速公路普查的任务，这也憋本文具体的 工程应臻鹜景。 。2 。2 我国公路g i s 遂箨解决的阏题 与高遽公路相关的高速公路储息，不管是桥梁、涵洞，还是耐速公路附近的士呶理环 麓信息都与空间数据密切相关。谯变通量急藏增翔的情况下，建立高速公路信息管理系 统，狭义上讲，是为了确保高速公路的畅通，保证物流顺琴0 运行；同时，也是提黼人民 生活水平的遍切需要，对予高速公路管理部门来说，则是为了全藤了解这戆道路的使用 性能情况，及时处理出现的备种瘸害，有效合理地分配使用有限的养护资众，使怒速公 路处于一个较高的服务水平。广义上讲，这对促进社会缀济健康发展、巩固国防安全， 舆有十分麓要的战略意义。 随着我国国民经济的发展，高速公路建设突飞猛进。伴随着商速公路篷程的不断增 如，公路管理部门豹数据爨也成倍增加，使褥传统的管理手段跟不上当前的形势发展， 管理效率也大大落后于数据的增长率。主簧表现在下面两个方面： 首先，数据量成几何级数增加，因此，数据量_ 眄以用海量数据来进行i # 常形氖地描 述，在这种情况下，采用传统的人工档案管理方式，势必给工作人员在管骥上带来越来 越大的压力，造成的结果就是查询检索极为不便，数据的利用率墩很低，两且在实际的 应用中还得不至保证，这样就不能为决策提供实时的动态数据支持，降低了数据的可用 性。 其次，信息传输的渠道老化，资料管理不善，造成工作中的时间拖延和失误。因此， 由传统的数据管理方式向海量数据的管理方式过渡已经是势在必行了。这也是企业自动 化的方向，同时，这种信息的管理方式对拥挤的交通也有所缓解。 还有一个很重要的原因就是随着科学技术的日新月异，大量先进的通讯、检测设备 应运而生，如：全球卫星定位系统( g p s ) 、落锤式弯沉仪( f w d ) 、激光断面仪( r s p ) 、 路面探地雷达( g p r ) 、摩擦系数测试仪等仪器在公路检测、管理中得到了越来越广泛 的应用。尽管这些检测设备精度高、检测时间短、数据自动化处理程度高，但是数据的 表现形式却很单调，没有和具体的地理位置结合起来，数据的可视化程度也较低，使这 些设备的推广应用受到了一定的限制。因此，在高速公路的管理中引进地理信息系统， 将这些数据以可视化的形式向用户展现显得尤为迫切，同时，这对深层的数据挖掘也是 十分必要的。 在计算机网络和通讯技术飞速发展、全球信息一体化的大环境下，将高速公路地理 信息系统融入主流信息技术环境中，不仅有利于地理信息系统的发展，而且可以利用全 球的先进信息资源来解决自己的问题，或者将自己的信息在网上发布和其他用户共享， 只有通过这种途径才可能有效地利用有限的信息资源，避免了信息资源的重复建设和浪 费。将网络地理信息系统( w e b g i s ) 技术应用到高速公路地理信息系统中，成功地将 高速公路信息资源在网上发布。 本文是借交通部在全i 虱进行第二次高速公路普查之际，以河南省高速公路普查为工 程应用背景，将主要对网络地理信息系统( w e b g i s ) 在高速公路信息管理系统的应用 加以详细地阐述。具体应用情况如下： 将地理信息系统应用到高速公路管理中，可以大大加速高速公路管理的科学化、信 息化进程，使管理者从繁重的手工操作中解放出来。由于直接利用了信息系统的辅助管 理、决策和分析功能，从而大大提高了工作的规范化水平： 可以高效利用各种数据，保证资料的完备性、现势性，提高查询检索的效率 和准确性，避免人为的失误。g i s 能对高速公路实行动态监测和管理，并能 对各种需求做出及时的反应。 利用实时的数据可以为高速公路养护、路网规划、日常管理提供可视化的决 策支持。过去必须现场调查或查阅大量资料才能得出的结论，运用g i s 可以 在计算机上轻松实现。 运用网络功能，不同地区的数据可以实时的传输，改变了数据需专人或邮寄 传递的落后状况。极大地节省了时间，大量减少办公费用，同时，在定程 度上对拥挤的交通起到了缓解作用。 _ 二 及 又 4 、g i s 用于路网普查，和全球定位系统( g p s ) 结合，将每一点的坐标和该点的 属性数据对应起来，并可将地理坐标和里程桩号以及f w d 的弯沉数据进行 集成，极大地加快了路网普查的进度，同时，数据的精度和科学性得到了保 证，而且普查的数据实时在电子地图上显示，方便直观，便于管理。 5 、g i s 和遥感数据、数字地面模形数据d i g i t a lt e r t i a nm o d e ld a t a ( d t md a t a ) 集成，可以在电子地图中模拟地面形态，在屏幕上实现高速公路的选线，土 石挖方计算等，大大加快工程的勘测、设计速度。 本项目针对高速公路规划、建设、和管理养护的行业特点，根据公路交通部门对信 息处理的实际需要和高速公路的地方特点，综合应用地理信息系统技术和现代数据库技 术，研究并建立了高速公路信息管理系统。 1 3 本文研究的主要内容及技术路线 根据以上分析，本文研究的主要内容： 1 、通过对当前g i s 最新发展动态、引人注目的几个发展动向的对比分析；通过对g i s 的几种应用平台的对比以及组件m a p x 的深入研究，最终决定采用m a p x 作为本系 统的开发平台；通过对d e l p h i6 0 、v c + + 等几种可视化语言的对比分析以及根据研 发人员对以上几种语言的熟悉情况，决定采用d e l p h i6 0 作为本系统的开发环境； 通过对数据库s q l s e r v e r2 0 0 0 结构及功能的剖析，决定采用s q ls e r v e r2 0 0 0 作为 本系统的数据库平台。 2 、将“组件”引入高速公路地理信息系统的开发中，详细地论述了高速公路地理信息 系统的开发过程及各步骤的相关技术和解决方法。利用当今较为流行的基于a c t i v e x 技术的组件m a p x ，结合可视化开发语言d e l p h i6 0 开发了高速公路电子地图，再加 上s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库平台构成强大的后台数据库支持，由空间数据和属性 数据为内容形成完整的高速公路地理信息系统。最终实现了各类数据的可视化表达， 告别了传统的数据处理方式。 3 、应用m a p i n f o 公司的w e b 产品m a p x t r e m e n t 将服务器端的高速公路地理信息在网 上发布。用户只需通过自己的浏览器即可获得各种个性化的地理信息服务。 综上所述，本文通过开发高速公路信息管理系统，将网络地理信息系统( w 曲g i s ) 的全新概念引入高速公路的日常信息管理中，成功解决了传统的公路数据处理和信息的 管理，尤其是本系统可以通过计算机网络可以获得全球的信息资源，有效地利用了有限 的信息资源，避免了信息资源的重复建设。 本文的技术路线 = ：臣困墼塑黔匝亟固二 - - 8 - - 第二章组件技术及组件式g i s 技术 本章介绍了地理信息系统和当今主流信息技术结合的途径，并从中确立了使用组件 式地理信息系统作为本系统的基础平台，并且详细介绍了组件式地理信息系统的特点和 使用情况。 2 1 地理信息系统的最新发展动态 地理信息系统和当今主流信息技术的融合呈现出最新的发展态势。g i s 正向着数据 标准化( i n t e r o p e r a b l eg i s ) 、平台网络化( w e bg i s ) 、数据多维化( 3 dg i s ) 、系统集 成化( c o m p o n e n tg i s ) 、系统职能化( c y b e rg i s ) 和应用社会化( 数字城市、数字地 球) 的方向发展。 互操作地理信息系统( i n t e r o p e r a b l eg s ) 是g i s 系统集成的平台，它实现在异构 环境下多个地理信息系统及其应用系统之间的通信协作。 基于w w w 的地理信息系统( w e bo m ) 是利用i n t e r a c t 技术在网络平台上发布空间 信息，供用户浏览使用，成为g i s 社会化、大众化最有效的途径。 面向对象和构件的地理信息系统( c o mg i s ) 是把g i s 功能模块划分为多个标准 的控件，完成不同的功能，通过可视化工具集成起来，形成最终的g i s 应用。其特点 有：构件对象的抽象性、构件对象的多态性、构件对象的继续性、构件对象的接口、构 件对象的隐蔽性。 嵌入式地理信息系统( e n b e dg i s ) 将g i s 功能和嵌入式设备、嵌入式操作系统相 结合，创造更自由随意的g i s 应用模式。 三维地理信息系统( 3 dg i s ) 目前研究的重点在三维数据的结构设计、优化实现， 立体可视化技术的应用、三维系统功能和模块功能设计等方面，这也是当今g i s 研究 的一个难点。 时态地理信息系统( t g i s ) 中的空间总是和时间联系在一起的。将时间维嵌入三 维空间数据模型中，将更有助于三维g i s 对地学现象的模拟。时态地理信息系统就是 具有地学过程分析功能的地理信息系统。而基于网络的时态地理信息系统就称为分布式 时态地理信息系统( d t g i s ) ，基于网络的虚拟现实时态地理信息系统就称为分布式虚 拟现实时态地理信息系统( d v r t g i s ) 智能化地理信息系统( a g e n tg i s ) 中的智能体具有自动性、社会性、持久性和移 动性，而且具有推理、学习、适应、复制、免疫和感知能力的主动对象。具有免疫能力 的智能体能够抵抗恶意智能体的攻击，增强智能体在网络环境下的安全性。智能体以持 卜 赶心盘堂亟土皿究生：| 金窒 ! 一一竺! = = = 堡量垄坠型堡垒垄望垫垦坠堕量= 垫垄 续自动执行为特征，能够自动产生、适应、迁移、最后消失。智能体能够在网上漫游、 查询信息、定位资源、与其它智能体进行交互。 开放式地理信息系统( o p e ng i s ) 是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接 口所建立起来的地理信息系统，是为了使不同的地理信息系统软件之间具有互操作性， 以及在异构分布的数据库中实现信息共享的最有效的途径。其核心是标准。实现的关键 技术是：面向对象技术、分布计算技术、开放式数据库互连、分布式对象技术。具有的 特点：互操作性、可扩展性、技术公开性、可移植性、兼容性、可实现性、协同性。 移动地理信息系统( m o b i l e g i s ) 指利用移动终端来直接上网，以获得因特网提供 的信息服务，是移动通信技术、计算机网络技术、地理信息系统技术相结合的产物，用 户可以随时随地上网获得个性化的信息服务。主要技术有：卫星通信技术、计算机网络 技术、数据库技术、数据挖掘技术、数据安全技术等。 移动格网地理信息系统( m o b - g r i d w e bg i s ) 是基于格网的移动地理信息系统，是 未来最有发展前途的地理信息系统。当i n t e m e t 实现了计算机硬件之间的共享和万维网 w w w ( w o r l dw i d ew 曲) 技术实现了计算机上网页之间的互连后，栅格网g g g ( g r e a t g l o b a lg r i d ) 技术则实现了计算机之间所有信息资源之间的共享，这也是今后通讯网络 发展的方向。 当今地理信息系统的热点问题 1 g i s 中的面向对象( o b j e c to r i e n t e d ) 研究 2 时空系统( s p a t i a lt e m p o r a ls y s t e m ) ：静态时空系统、历史时空系统、回溯时态 系统、双时态系统 3 g i s 建模系统：目前g i s 空间分析功能和各种领域的专用模型结合的主要途径 有两种，即松散耦合式，即除g i s 外，借助其他软件环境实现专用模型，其与 g i s 之间采用数据通信的方式联系；另外一种是嵌入式，即在g i s 中借助g i s 的通用功能来实现应用领域的专用分析模型。 4 三维g i s 的研究 g i s 值得注意的几个动向 1 、面向对象在g i s 中的应用 2 、基于i c o n 的用户建模界面 3 、g i s 与其它模型和知识库的结合。 通过对当今地理信息系统发展态势的深入了解以及对它们进行对比分析，同时对当 今地理信息系统的热点问题及其发展动向的剖析，也为了和当今主流地理信息系统今后 的发展方向具有同步性，我们最终决定使用组件式地理信息系统( c o m g i s ) 作为开发 系统的应用平台。 2 2 组件式地理信息系统( c o m g i s ) 组件技术已经成为当今软件技术的潮流之一，为了适应这种技术潮流，地理信息系 统软件像其他软件一样，正在发生着革命性的变化，即由过去的厂家提供全部系统或者 具有二次开发功能的软件，过渡到提供组件由用户自己开发的方向上来。m a p x 等优秀 的a c t i v e x 组件已经广泛应用到地理信息系统的软件开发中。a c t n e x 组件的技术基础 是c o m ，c o m 是微软公司推出的技术体系。无疑，组件式地理信息系统技术将给整个 地理信息系统技术体系和应用模式带来了巨大的影响。 组件技术是近二十年来兴起的面向对象技术并很快发展到成熟的实用化阶段。在组 件技术的概念模式下，软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合，其中每个对象都 会提供特定的服务，发出特定的信息，并且以标准形式公布出来，以便其他对象了解和 调用。组件间的接口通过一种与平台无关的语言i d e ( i n t e r f a c e d e f i n e l a n g u a g e ) 来定 义，而且是二进制兼容的，使用者可以直接调用执行模块来获得对象提供的服务。早期 的类库，提供的是源代码级的重用，只适用于比较小规模的开发形式，而组件则封装得 更加彻底，可以在各种开发语言和开发环境中使用。 组件式地理信息系统( c o m g i s ) 是把g i s 功能模块划分为多个标准的控件，完成 不同的功能，通过可视化工具集成起来，形成最终的( 3 i s 应用。 2 2 1 组件的技术基础c 0 m 组件式对象模型c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 是组件之间相互接口的规范， 是o l e ( o b j e c t