（地图制图学与地理信息工程专业论文）基于webgis的车辆管理系统开发研究.pdf

摘要 地理信息系统g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 技术诞生于2 0 世纪6 0 年代中 期，是随着计算机技术的发展而形成的一门新兴技术，并成为一种主要的信息产业，它 极大地推动了计算机的普及与应用。随着信息技术，尤其是随着计算机技术以前所未有 的速度快速发展，以及g i s 的应用深度的不断深入和广度的扩大，g i s 从总体上呈现出 向网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性、组件化等的发展趋势。相继出现 了基于网络技术的w c b g i s ，基于c o m 的组件g i s 以及g i s 、g p s 、r s 之间相互集成 等系统。特别是空间定位技术、地理信息系统技术以及数据通讯技术的融合集成，使得 对地面移动目标的定位、跟踪、管理等具有空间时效性。而将它运用到车辆管理中，会 使传统的人工调度走向更科学、更合理的智能调度管理。 本论文的研究目的是根据车辆管理的特点，通过网络地理信息系统技术、全球定位 技术、通讯技术以及组件式技术的结合，研究开发基于w e b g i s 的车辆管理系统。论 文首先阐述了g p s 在车辆中的应用的发展现状和发展前景，并分析了目前这一领域的 关键技术与发展状况，讨论了进行基于w e b g i s 车辆管理系统开发研究的意义。其次 对系统在总体结构、功能模块等方面进行了设计，通过s u nj 趟，a 语言开发了系统的主 要功能模块，最终实现了g p s 数据的传输、处理、存储与显示，电子地图的基本操作 功能，短信调度功能，红外监控功能，报表统计功能、系统的帮助等多项功能。 关键词：地理信息系统，全球定位系统，通讯网关，w c b g i s ，车辆管理系统 a b s t r a c t b o mi nt h em i d6 0 si n2 0c e n t u r i e s ，g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) t e c h n o l o g y h a sf o r m e do fan e w l ya r i s e nt e c h n o l o g ya l o n gw i t ht h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y , a n dh a s b e c o m eak i n do fm a i n l yi n f o r m a t i o ni n d u s t r y , a n db e e nu t i l i z e du n c e a s i n g l yi ne a c h p r o f e s s i o n a l f i e l d s a l o n gw i t ht h e i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y p a r t i c u l a r l yw i t hc o m p u t e r t e c h n o l o g y sd e v e l o p m e n tw i t hu n p r e c e d e n t e dt h es p e e da n da p p l i c a t i o nd e p t ho fg i s c o n t i n u o u s l yt h o r o u g hw i t hw i d ed e g r e eo fe x t e n s i o n ，i ng e n g e r a lg i s t r e n d st oo p e n g i s ，t h e w e b g i s ，v i r t u a lr e a l i t y , i n t e g r a t i o n ，m u l t i p h a s es p a c e ，c o m p o n e n tg i se t c a tt h es a m e t i m ew e b g i s ，t h ec o m p o n e n tg i sb a s e do nc o m ，d i s c u s s i o n so f t h ei n t e g r a t i o no fg i s ，g p s ， r sa l s oi sb r o u g h tu p e s p e c i a l l yo nt h eb a s e so ff u s i o ni n t e g r a t i o no fw e b g i st e c h n o l o g y , g p st e c h n o l o g ya n dd a t ac o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t om a n a g ea n df o l l o wm o v i n gt a r g e t s p o s i t i o no nt h eg r o u n di st h es p a c et i m el i m i t e de f f i c a c y a n dt h eu s a g eo fv e h i c l e m a n a g e m e n t ，w i l lm a k et h ec o n v e n t i o n a la r t i f i c i a lm o n i t o r i n g - o r i e n t a t i oa l i g n m e n t m o r e s c i e n t i f i c ，m o r er e a s o n a b l ea n dm o r ei n t e l l i g e n c e t h i sp a p e r sg o a li st ob u i l tv e h i c l em a n a g e m e n tp l a t f o r mb a s e du p o nw e b g i s t e c h n o l o g y ，g p st e c h n o l o g y ，d a t ac o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dc o m p o n e n tt e c h n o l o g y a c c o r d i n gt ov e h i c l em a n a g e m e n tc h a r a c t e r i s t i c s t h ep a p e rf i r s t l ye l a b o r a t e da p p l i c a t i o na n d d e v e l o p m e n to fg p si nt h ev e h i c l ea tp r e s e n t ，a n da n a l y s i sc u r r e n t l yt h ek e yt e c h n o l o g yi n t h i sr e a l ma n dd e v e l o p m e n t sc o n d i t i o n ，a n dd i s c u s s e da b o u tr e s e a r c h sm e a n i n go f d e v e l o p i n gv e h i c l em a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nw e b g i s s e c o n d l yc a r r i e do nd e s i g n i n gi n t h et o t a ls t r u c t u r e ，f u n c t i o nm o d u l e e t c t ot h es y s t e m ，a n da p p l i e ds u nj a v al a n g u a g et o d e v e l o pt h em a i nm o d u l ef u n c t i o no ft h es y s t e m a tl a s tt h ep a p e rr e a l i z e dd e l i v e r , p r o c e s s i n g ， s a v i n g ，d i s p l a y i n go fg p sd a t a ，a n db a s i co p e r a t i o nf u n c t i o no f e l e c t r o n i c sm a p ，t h em e s s a g e r a n d o m l ys e n da n dr e c e i v ef u n c t i o n ，i n f r a r e dr a ys u p e r v i s i o nf u n c t i o n ，r e p o r t ss t a t i s t i c s f u n c t i o na n ds y s t e m sh e l pf u n c t i o n ，e t c k e yw o r d s ：g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，g a t e w a y c o m m u n i c a t i o n ，w e b g i s ，v e h i c l em a n a g e m e n ts y s t e m 1 1 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：知确舄争岬年占月字日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：嘉媚骂 导师签名：参j 习7 拉 争7 年6 月穸e l 御年6 具8 e l 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 2 0 世纪9 0 年代以来，计算机技术、网络技术和空间技术带动了全球定位系统 ( g p s ) 、遥感( r s ) 和地理信息系统( g i s ) 等高新技术的迅猛发展【1 。3 1 ，以此为核 心的3 s ( g i s 、g p s 、r s ) 技术【4 ，5 】与现代通讯技术【6 8 1 ，使得信息作为一种新兴的产业越 来越受到人们的重视，信息革命的浪潮正冲击着人类社会。据联合国的有关文献指出： 人们日常生活信息中有7 5 8 0 与空间位置有关，而企业所使用的信息中有5 9 与空间位 置有关。在各行各业中，人们和企业对地理信息的需求非常普遍。特别是在与交通息息 相关的领域，如何采用g p s 定位技术对车辆进行远程监控及调度管理，以科学的管理方 式提高安全生产监督的力度和车辆的营运效率显得十分必要和重要。而安全车辆管理就 体现在对车辆的地理空间信息的实时监控、对车辆被盗、抢事件能通过地理空间位置给 予最快的求救指挥帮助、并对规范运营制度起到监督的作用，以及依据车辆的地理空间 位置保证路线的优化又能及时调度降低运营成本。将移动通信技术与g p s 卫星定位技术 结合在一起、基于w e b g i s 技术4 1 开发车辆管理系统是车辆等移动物体进行远程监控 调度的一种解决手段。 基于w e b g i s 的车辆管理系统是指基于w e b g i s 技术、g p s 技术、通讯技术及计 算机技术为车辆管理部门、车辆租赁公司及车主个人等提供的基于车辆的空间地理位置 的信息服务。它是在网络( i n t e m e t i n t r a n e t ) 环境下，以g p s 来采集车辆等移动目标的 空间地理信息( 图像、图形和与此相关的文本数据) 、基于网络传输、管理、分析、应 用的理论与技术。其广泛用运于客运、货运、公安、银行、石油、气象等各行各业。因 此，以其广阔的应用基础而成为3 s 研究领域的一个热点。 传统的车辆管理成本高，且只侧重于车辆的静态信息的管理，而车辆的动态信息匮 乏，调度不及时，监控缺乏力度。随着g p s 技术、地理信息技术以及计算机网络和数 据处理技术的成熟，出现了以g p s 精确定位结合网络地理信息系统、基于移动通讯技 术并融合多种信息结合的车辆管理信息系统。车辆管理系统以卫星定位为主要空间位置 定位方式，辅助其他传感器等技术实时获取车辆的位置信息，结合地理信息技术随时为 车辆管理人员提供车辆定位、运行状态、求救信息、报警查询等功能，管理人员能及时 有效地发送调度指挥指令，以实现对车辆等移动目标无地域空间限制的实时可视监控管 理。使传统的人工调度走向更科学、更合理的智能调度管理。 第一章绪论 1 2 国内外发展现状 国内外对g p s 在车辆方面的综合研究与应用主要体现在智能交通系统( 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 t s ) 、车辆导航系统、车载远程信息服务系统和基于位置的服务 系统( l o c a t i o nb a s e ds e r v i c e ，简称l b s ) 等方面。主要的应用市场分布在日本、欧洲和北 美。 ( 1 ) i t s 智能交通方面【1 5 - 1 6 】 智能交通系统是目前世界上交通科学技术的前沿，是利用先进的电子技术、信息技 术、传感器技术和系统工程技术对传统的交通系统进行改造而形成的一种信息化、智能 化、社会化的新型交通系统，可在同等条件下大大改善交通状况。交通智能化被国际公 认为信息时代交通运输业的一场变革，是2 l 世纪经济技术的制高点之一和最大规模的产 业之一。日本对于i t s 的产业化市场规模的发展分析认为，智能交通系统是2 l 世纪最大 规模的产业，仅其中的一个子系统车辆信息情报系统在2 0 0 0 年的市场规模是1 5 兆日 元，2 0 1 0 年可达4 5 兆日元。美国业界内部估计i t s 产业的年产值可达6 千亿美元，相当于 美国开发i t s3 0 年战略计划的全部投资的1 0 倍。在欧美等发达地区已经开始使用“智能交 通系统”来管理现有的交通道路和车辆，每年向这个行业或相关产业投入大量的人力和 物力。 我国自1 9 8 4 年开始，北京、上海等城市先后引进了国外先进的交通控制系统( 如英 国的s c o o t 系统、澳大利亚的s c a t 区域控制系统) ：“七五 期间，我国又在南京研制 试验自行研制开发的自适应交通信号控制系统。其后，我国又有广州、天津、深圳、厦 门等近2 0 个城市建成了交通信号控制系统；目前，全国先后建立y 4 0 多个交通控制中心 和交通指挥中心，这些系统的建成，为监视和快速处理城市交通拥堵和突发事件发挥了 重要作用，建立了驾驶员信息系统。开展我国城市交通管理的智能化诱导技术研究，主 要包括交通信息的采集、传输、处理和发布，城市交通的群体诱导和单车诱导实验研究； 将数字地图的应用、g p s 的应用、单车诱导系统、公交调度指挥系统、报警救援系统等 集成在一起，奠定了智能运输系统的基础。 虽然我国的交通运输业和高新技术与世界发达国家存在着差距，但是随着通信与信 息技术的飞速发展，这些技术已经渗透到我国社会生活的各个方面。目前我国在大力加 强交通基础建设的同时，十分重视利用高新技术发展二十一世纪的中国交通运输。而智 能运输系统则正是二十一世纪中国交通运输的发展目标，也是中国经济发展的重要产业 之一。而且智能运输在我国已开始起步，我国政府已将“智能交通系统( i t s ) ”列入国家“十 长安人学硕十学位论文 五”计划【 】，它已成为交通领域的重大科技攻关项目。而且国家科学技术部已经确定在 广州、中山、深圳、上海、天津、重庆、济南、青岛、中山、杭州等9 个城市为首批全 国智能交通系统应用示范工程试点城市。 从i t s 发展建设的方面来看，美国注重i t s 安全设施建设，目前已经建立起相对完善 的车队管理、公交出行信息、电子收费和交通需求管理四大系统及多个子系统及技术规 范标准。特别是9 1 1 事件后，美国的重点集中在安全防御、用户服务、系统性能和交通 安全管理方面：日本注重i t s 诱导设施建设，主要集中在交通信息提供、电子收费、公 共交通、商业车辆管理以及紧急车辆优先等方面；欧洲注重构建i t s 基础平台，目前正 在全面开发远程信息处理技术( t e l e m a t i e ) ，建立专门交通无线数据通讯网，以此来开 发旅游信息系统( a t i s ) 、车辆控制系统( a v c s ) 、商业车辆运行系统( a c v o ) 以及 电子收费系统等。 ( 2 ) 车辆导航方面f 1 8 9 】 现代车辆导航方面的研究已经具有3 0 多年的历史。它融合了汽车、交通、计算机、 通信、系统科学等领域的技术，一直是众多高科技公司和各个大学研究的热点【2 睨3 1 。特 别是随着g p s 技术的出现与开放使用以及通讯技术的发展，出现了g p s 与惯性系统组成 的d r 组合定位导航系统；而且呈现出向小型化、智能化，多功能化方向发展。 在车辆导航市场，日本是车辆导航产品概念的提出者和推广者，先后投入了1 5 亿日 元开发全国公路电子地图系统，打开了车辆电子导航市场，已有近4 0 0 万套车辆导航系 统在市场上应用。在日本，电子地图导航系统已经变成标准配置，他们已经深入到了怎 样改善人机界面的形式，例如，使用具有3 d 效果的地图和其他信息服务。随着我国汽车 行业的高速发展，汽车大量进入家庭，2 0 0 6 年我国轿车的销售量高达1 1 0 多万辆，我国 的私家车保有量已达1 0 0 0 0 万辆，私家车普及率越来越高。与此同时，对汽车的导航服 务要求也越来越高，因此，汽车导航也是一个研究和应用的热点。 在车辆导航的技术方面，主要取决于g p s 定位和电子地图的精度，车辆导航系统大 多使用卫星定位系统来实现车辆的定位，定位时必须有高精度的电子地图的支持，为实 现准确导航，道路路网的数据精度要求很高，很多地方必须保证误差在l o 米以内。国内 对车辆导航的研究主要有南京大学与日本善邻公司合作开发的汽车导航用地图数据库。 日本丰田汽车公司与中国国家测绘局及其下属的中国四维测绘技术总公司等于1 9 9 8 年2 月共同开发了电子导航系统用电子地图光盘，并于1 9 9 8 年5 月使用该试制品在北京实际 道路上进行了电子导航系统小范围内的运行实验。长城计算机通用集成技术公司研制了 第一章绪论 护卫王( w h ow h e r ew h e n ) 便携导航器，内置地图引擎，可扩充数字地图库，可完成显 示、换图、缩放、漫游、查询等地图操作，并可进行路线预设，距离计算，语音提示。 灵图软件技术有限公司主要开发了电子地图有：比例尺1 ：5 0 0 0 至1 ：2 5 0 0 0 之间的g p s 专用高精度电子地图，现已有北京、上海和沿海主要省会城市共四十多个城市的电子地 图。全国到县级1 ：5 0 万、1 ：1 0 0 万及1 ：4 0 0 万主要公路网和行政区划电子地图、以及 全国各省到县级的行政区划以及全国有等级的公路网分布，并可提供车辆自导航用数字 地图。 ( 3 ) 车载远程服务系统2 锐7 l 车载远程服务系统( v e h i c l eo n b o a r dt e l e - i n f o r m a t i o ns e r v i c e ss y s t e m ) 在车辆管理 中有着极为广泛的应用，它是以无线方式向车载设备提供的移动服务。国内外对车辆远 程服务系统的研究主要集中在二个方面：一是车载单元，车载单元是车载远程服务系统 的核心和基础，是信息实现的载体，它由g p s 接收模块和无线通讯模块组成；二是监 控中心，监控中心是实现车载单元功能的远程服务载体，同时它也是与g i s 结合进行行 业决策的平台。g p s 接收机专用芯片组，主要包括射频和基带信号处理芯片，构成了 g p s 接收机的核心部件【2 8 1 ，该技术一直被国外垄断，是制约我国g p s 应用的技术关键 瓶颈。国内对其的研究也取得了一定的成果，如西安华讯微电子公司研制的我国首套 g p s 芯片组，可捕获所有g p s 定位卫星，并且运转正常、性能稳定，各项指标完全符 合设计要求，技术上达到了国际先进水平，打破了国外垄断，填补了我国在卫星导航芯 片领域的空白【2 8 1 。车载单元所具有的功能一般有实时定位功能、防劫报警功能、遇劫报 警信号隐蔽显示功能、盗车报警功能、调度通话功能、越界报警功能、防拆报警功能、 断电报警功能、遥控熄火恢复功能、遥控监听功能、遥控开锁机功能以及遥控设置参数 功能等。 国内对车载远程服务系统研究开发较多，主要有科研院所和企业等机构。从车载远 程服务系统的组成来看，整个系统由g p s 卫星、安装在每辆车上的车载移动单元、移动 通信网、车辆监控调度中心以及客户端w e bb r o w s e r 五大部分组成。车载终端上的g p s 接收机将接收到的g p s 卫星定位数据经过处理后，计算出移动目标的经度、纬度、速度、 方向、并利用现有的g s m c d m a 国家公众移动通讯网作为通信传输的媒介，来实现定 位信息的传递，移动单元设备可以为控制中心实时提供每一辆车的最新位置数据、车辆 的状况和报警信息，并自动记录这些信息以便事后分析，中央监控系统将收到的坐标数 据及其它数据还原后，与g i s 系统的电子地图相匹配，并在电子地图上直观地显示车辆 长安大学硕士学位论文 实时坐标的准确位置，各网络g p s 用户可利用自己的权限上网进行车辆信息的收发、查 询等工作，在电子地图上清楚而直观地掌握车辆的动态信息( 位置、状态、行驶速度等) 。 国内在g p s 车辆管理方面的研究依据通讯技术的发展而发展。并呈现出由信息延 迟逐步到信息的同步与信息的多种融合【2 9 1 。其应用主要分为g p s g s m 、 g p s g p r s g s m 、g p s g p r s c d m a 等方式。早期的对移动目标的定位采用g p s g s m ， 即以短信的方式来获取信息实现管理。而g s m 传统的数据通信方式，包括短信息s m 方式和d a t a 方式。s m 方式存在延时大( 一般在卜8 秒) 、通道有阻塞等缺点，d a t a 方式存在拨号时间长( 1 0 秒左右) 、通信费用高等缺点。g s m 属于移动通信中的2 g ( 第 2 代) 技术。 与g s m 传统的电路交换技术不同，g p r s 采用分组交换技术，具有“永远在线 、 “自如切换 、“高速传送 等优点，属于移动通信中的2 5 g ( 2 5 代) 技术，它能全面 提升移动数据通信服务，其下行传输速率理论上可达到4 0 k b i f f s ，上行传输速率可达 9 6 k b i t s 。利用g p r s 传输可以满足g p s 具有突发性、每次数据流量小、总体数据流量 大、实时性要求高等的特点应用。 随着w e b 技术的快速发展，人类对信息的认识和利用的要求越来越高，要求信息 量更多、信息的传递及时、更快，依据信息来处理和迎接信息化。对车辆的管理方面而 言，要求对车辆的实时性与车辆监控的多维性有了更高的要求。但g m s 、g p r s 流量小， 不能满足信息的多种融合后的信息量的传递。而c d m a 数字蜂窝通信技术的出现，以 其具有系统容量大、抗干扰性能强、话音质量好、功耗低的优点，目前被人们所关注。 从国内对车载远程服务系统的研究技术来看，其既依赖通讯技术的发展，同时也依 赖于w e b g i s 技术、g p s 技术、网络技术等。 目前，网络地理信息系统成为g i s 领域研究的热点之一，其技术大体框架分为瘦客 户框架、胖客户框架与中客户框架三种。瘦客户框架完全基于服务器端处理技术，以图 片形式在客户端表现。胖客户框架采用客户端插件与服务端相结合的技术，以矢量地图 的形式在客户端表现。中客户框架界于瘦客户框架与胖客户框架两者之间。 w e b g i s 的技术类型有c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 方法、服务器应用程序接口 ( s e r v e ra p i ) 方法、插件( p l u g i n s ) 法、a c t i v e x 方法及j a v aa p p l e t 方法等。几种不同 w e b g i s 的技术比较见下表1 1 所示【3 0 】。 由于w e b g i s 的重要性和它所提供的巨大商业机会，世界各大g i s 厂商纷纷推出 自己的w e b g i s 产品。目前，较为成熟的国外w e b g i s 厂家及其产品主要见表1 2 所示。 第一章绪论 表1 1w e b g i s 多种实现技术的优缺点对比 技术类型优点 缺陷 客户端小；处理大型g i s 操作分网络传输和服务器的负担重；同步多请求 c g i 析的功能强；充分利用服务器现问题；作为静态图像，j p e g 和g i f 是客 有资源。 户端操作的唯一形式。 不像c g i 那样每次都要重新启 需要依附于特定的w e b 服务器和计算机 s e r v e ra p i 动，其速度较c g i 快得多。 平台。 服务器和网络传输的负担轻；可 需要先下载安装剑客户机上；与平台和操 p l u g - i n作系统相关；对于不同的g i s 数据类型， 直接操作g i s 数据，速度快。 需要有相应的g i sp l u g i n 来支持 与操作系统相关；需要下载、安装，占用 执行速度快； 存储空间：安全性较差；对于不同的g i s a c t i v e xc o n t r o l 具有动态可重用代码模块。 数据类型，需要有相应的g i sa c t i v e x 控 件米支持。 与平台和操作系统无关：实时下 g i s 数据的保存、分析结果的存储和网络 载运行，无需预先安装；g i s 操 j a v aa p p l e t 资源的使用能力有限；处理较大的g i s 作速度快；服务器和网络传输的 分析任务的能力有限。 负担轻。 表1 2 国外主要w e b g i s 厂家及其产品 i n t e m e tm a p m a p g u i d e g e o b e a n s w e b g i s 产品 w e bm a p s e r v e r ( i m s ) m a p x t r e m ej a v a g e o m e d i a e d i t i o n 服务器端操 w i n d o w sn tw i n d o w s w i n d o w sn t w i n d o w sw i n d o w s 作系统 u n n tn t n t i 尉i x n e t s c a p e ， m i c r o s o f t m i c r o s o f ti i s 支持c g i 的 m i c r o s o f ti i s w e b 服务器 a p a c h e ， i i s n e t s c a p e w b bs e r v e r m i c r o s o f ti i s a r c v i e w 或者 o d b c j d b c 应用服务 m a p j 、j d b c o d b c m a p o b j e c t s 应 o d b c 用、o d b c m a p s e r v e r 服务器端运c g i 、n s a p i 或 c g ic g ic g i 或i s a p i 行模式 i s a p i 客户端浏览支持h t m l 的支持h t m l 的 器任意浏览器 i e n e t s c a p e 任意浏览器 i e n e t s c a p e i e n e t s c a p e 客户端运行可下载j a v a 小 a c t i v e c g mj a v a a p p l e t 需要安装 j a v a a p p l e t 模式程序插件a c t i v e x 控件 m a p g u i d e 或者a c t i v e x v i e w e r 插件控件 客户端地理 栅格栅格矢量栅格 矢量栅格矢量 信息格式 这些w e b g i s 产品在一定程度上给出了地理信息的网络共享解决方案，它们都是基 于客户服务器模式，在服务器端有功能强大的桌面g i s ，对客户端有一定特殊要求，如 长安大学硕十学位论文 i m s 、m a p l n f op r o s e r v e r 等采用纯图像，而m a p g u i d e 、g e o m e d i aw e bm a p 等采用图形 图像。 国内在对w e b g i s 的研究中比较有影响的有武汉测绘科技大学的g e o s t a r ( 吉奥之 星) 、北大青鸟天通信息工程公司的g e o u n i o nw e b g i se n t e r p r i s e 以及c i t y s t a r 、m a p g i s 、 北京超图的s u p e r m a pi s 等。 g p s 方面，美国g p s 导航系统在军事与民用方面取得的巨大成功、国家安全方面 的战略需要以及g p s 应用的巨大商机，促使了俄罗斯的g l o n a s s 、欧洲空间局的“伽 利略”导航系统和中国的“北斗一号 区域定位系统的诞生。这些系统通过多个人造卫 星实现了全球、全天候、连续、实时的定位功能。在全球任何地方以及近地空间能够给 出准确三维位置、速度和精确的时间信息。g p s 由地面控制站、空间设备( s v ) 、g p s 用户接收机和地面通信网部分组成。目前除军用外，g p s 系统广泛的应用于大地测量、 地质勘探和车辆导航等方面，近年来随着g p s 模块的成本不断下降和地面通信系统的 不断发展，应用于车辆监控调度管理的g p s 系统正如火如荼地向前发展。 目前，基于w e b g i s 平台，采用g p s c d m a 模式的车辆监控管理成为研究的主要 目标。如北京超图公司和其他几个公司合作为香港卫星导航设备有限公司开发的基于 w e b 的g p s 车辆监控系统具有以下特点： 方便应用：在网络内得到授权的任意一台计算机上，用户都可以访问w e b g i s 服务器提供的各种g p s 定位信息、报警信息功能。如果将系统接入i n t e r n e t ，用户可以 在任何可以上网的计算机上访问系统授权的功能； 良好的可扩展性：w e b g i s 可以使用通用浏览器进行浏览、查询，很容易跟w e b 中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的g i s 应用； 跨平台特性：基于j a v a 的w e b g i s 可以做到“一次编成，多处应用 1 3 论文研究的背景与意义 国外g p s 技术应用非常广泛，g p s 应用正在从长途卡车公司业已确立的地位向运 输市场的新部门过渡。这些部门如商业车辆、旅游车、公交车、私人豪华轿车等。以美 国为例，据估计其装置数目将从1 9 9 8 年的4 3 万套增加到2 0 0 3 年的2 2 0 万套，年收入 可达1 0 亿美元。目前，g p s 在长途运输业中的深入程度已超过2 0 。 据统计，行业市场调查机构g a r t n e r 最新数据显示，2 0 0 6 年全球导航产品出货量达 4 1 1 0 万台，在中国的出货量已达5 0 万台，随著北京等城市汽车拥有量朝着3 0 0 万辆迈 进，未来3 年中国g p s 相关市场所创造的价值将达到1 0 0 亿元人民币。g p s 有非常广 第一章绪论 泛的应用前景。 我国道路运输具有点多、线长、面广的特点，交通工具( 主要是车辆) 流动分散、 机动灵活，安全管理难度较大。如何使车辆的管理科学化和提高车辆的运营安全，成为 需要解决的一个重大课题。人们需要能拥有一种技术，可以实时的了解车辆的运行状况， 全程为其提供安防和引导服务，同时还可以将运行过程中的数据记录下来以便事后分 析。随着g p s 在交通领域的使用，给这个课题带来了新的解决方式。2 0 0 1 年，国家相 关部委及各省政府出台规定，要求运输企业应逐步推行车辆卫星定位技术，利用汽车行 车记录仪( 或g p s ) 等现代化的管理手段，对车辆运行进行动态管理。在运输车辆上加装 g p s 行驶系统后，可实时全过程记录、监控车辆动态运行情况，可对车辆超速、驾驶员 疲劳驾驶及时予以警告，对多次超速的驾驶员，管理部门可采取强制措施予以整改。从 源头上抑制交通事故，防止群死群伤重特大事故的发生。国内各个省份已经着手这一方 面的工作和计划。因此，车辆管理系统产业适逢其实。 w e b g i s 及g p s 的兴起和快速发展，为基于w e b g i s 车辆管理系统的实现和应用 提供了方便、实用、可靠的软件技术支持。它将改变车辆在行驶过程中松散不易管理的 状况，为车辆管理提供了一个先进的计算机网络管理模式，协助企业进行全面车辆管理 的系统。提供高效的车辆监控调度工具，即客户能够在监控中心的电子地图上清晰的观 察到所有车辆的位置、速度、行驶状态是否正常，这些信息可以通过电话、短信或者公 网发布，让所有关心该车辆的用户都能够及时获取信息。车辆陷入困境时，能够主动或 者手动向监控中心发送求助信息，司机、车辆以及车载人员、物品的安全具有了充分的 保障。同时，无论车辆分布何处，都能够及时接受到来自监控中心的调度命令，真正让 客户实现“运筹帷幄，决胜千里 的愿望，并是提供降低运营成本、提高企业效益的途 径和实时获取决策支持数据的有效手段。 基于w e b g i s 车辆管理系统是陕西省交通厅重点建设的项目之一。陕西省交通厅 自2 0 0 6 年4 月份下发在全省建设g p s 监控系统的通知以来，目前全省已有6 个市建成 g p s 监控中心，2 8 0 0 多辆车安装了g p s 终端机，还有两个市正在建设之中。在这种情 形下，研究基于w e b g i s 车辆管理系统具有重要的现实意义和应用价值。 1 4 论文研究的内容及主要工作 论文是在3 s 理论技术指导下，结合目前计算机技术与通讯技术，将g p s 、w e b g i s 、 组件式开发等技术集成应用到车辆管理系统的设计与开发中，实现了基于网络的具有地 图查询浏览、车辆跟踪定位、报表统计、监控调度管理等功能的实用车辆管理系统。 长安人学硕士学位论文 论文研究的基于w e b g i s 车辆管理系统是在陕西平安客运g p s 监控平台的具体应用， 系统采用了北京金启元公司的地图引擎中间件( g m s m a p e n g i n ef o rj a v a ) 作为w e b g i s 的底层，并在此基础上开发服务器端的应用和客户端。 论文对g p s 接收模块的研究采用黑盒子方法，即对g p s 接收模块不做研究，只利 用g p s 终端提供的应用服务接口来实现g p s 数据的接收和指令信息的收发。对于g p s 终端带有的c d m a 模块，也是采用现有的联通移动等通讯公司的成熟的模块，它与g p s 接收模块的集成由企业来实现，本文只对采用的模块进行阐述。本研究的主要工作是以 多种融合数据处理为主线，以服务器端的服务平台的设计和实现为出发点，以客户端功 能的设计与实现为目标。多种数据包括g p s 采集的数据和其他传感器所采集的数据， 多种数据的处理指数据的传输、存储、分析以及显示。服务平台所提供的服务接口主要 包括定位接口、地图应用接口、空间分析接口、车台管理接口、报表统计接口和系统权 限分配接口。客户端的基本功能有电子地图的浏览查询、车辆查询、车辆报警、车辆监 控、车辆调度、报表统计及系统帮助等。 论文所研究的车辆管理系统是在客运中的一项具体应用，具有很强的实用性和工程 实践性，在研究过程中主要完成了以下具体工作： ( 1 ) 论文首先收集w e b g i s 、g p s 、3 s 、组件式开发技术等相关资料并进行整理； ( 2 ) 完成了基于w e b g i s 的车辆管理平台的设计，包括系统整体设计、系统功能 设计、系统数据库设计、中心通讯网关设计、w e b g i s 服务平台设计以及其他设计； ( 3 ) 研究组件式g i s 开发技术以及g p s 与g i s 等技术的集成技术，并通过s u n j a v a 语言开发车辆监控管理系统： ( 4 ) 对实现的车辆管理系统部分进行功能界面演示介绍； 第二章基于w e b g i s 车辆管理系统设计 第二章车辆管理系统的设计 2 1 概述 采用w e b g i s 技术、g p s 技术、现代通讯技术与关系数据库相结合，通过在车辆 上安装g p s 终端控制器及其传感器，来在监控中心获取到车辆的实时动态位置、方向、 速度、报警、求救等信息，及时有效地发送调度指挥指令，以实现对车辆等移动目标的 监控、调度与管理。网络的应用使得有权限的成员可以访问查询数据库中的历史资料与 目前车辆的行驶情况，同时还可以通过统计报表分析等，合理地调整与处理车辆班次等， 优化运营成本，从而提高车辆营运工作的效率。 2 2 系统的总体设计 2 2 1 总体目标 利用g p s 和车载传感器采集车辆空间数据和车辆的状态数据，采用g m s s m s 技 术传输数据，并遵循t c p i p 网络传输协议标准，同时遵循车辆管理的标准、规范，建 立车辆管理系统数据库，对车辆基本数据、定位数据、报警数据、调度数据、多媒体数 据以及车辆路线专题数据等进行高效的管理与维护，并在此基础上实现以车辆实时信息 图形化显示、查询、车辆历史轨迹回放、实时跟踪、车辆管理报表生成及输出为核心的 专业应用，提供从车辆基本信息的录入与编辑、车辆实时信息的存储、数据管理与维护、 信息查询与分析到车辆实时显示、实时监控调度以及信息发布服务的车辆管理信息一体 化的解决方案。 2 2 2 设计思想 在设计上，充分依托空间信息技术与计算机技术，以g i s 作为信息集成平台，既充 分发挥g i s 的空间信息管理技术优势、g p s 采集数据的实时性优势和c d m a 的同步性 优势，又与轨迹计算、路线报警模型以及专题图制作技术等紧密结合。系统建设中基础 数据库先行，规划空间数据与一般属性数据的集成管理，把车辆运营行业应用中需要的 专题层分类信息、图例信息以及地图匹配坐标信息等整合到数据库中统一管理，应用系 统以车辆的实时监控调度管理为主线，其他的功能均围绕这一主题展开。 2 2 3 总体结构设计 考虑到b s 结构易于扩展和c s 交互性强的特点【3 2 1 ，系统采用以b s 结构为主，c s 为辅的胖客户端体系结构。一些交互性高的地图数据应用采用c s 结构，而车辆动态跟 踪、显示、信息查询、属性查询和对车辆的调度等采用b s 结构。系统总体逻辑结构是 一个开放的四层结构：表现层、逻辑应用层、数据服务层( 数据库) 、通讯层。每层只 能与其相关联的层进行通讯，不能跨层通讯，从而保证系统各模块之间的低耦合、强内 长安大学硕士学位论文 聚。通讯层将g p s 等采集的车辆实时数据传输到数据服务层，同时实现车辆调度指令 下发到车辆的功能。数据服务层提供数据存储管理的服务，主要是s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据 库存储管理基础空间数据、线路专题数据、车辆动态数据、车辆基础数据、多媒体数据 和元数据。逻辑应用层是实现系统功能应用的核心，包括车辆实时跟踪、车辆报警监控、 信息查询统计、报表生成与输出、g p s 终端管理、地图浏览、车辆信息管理、用户权限 管理、数据字典维护等。表现层通过人机交互接口与操作人员进行交互，实现逻辑应用 层所提供的功能。系统逻辑结构如图2 1 所示。 表 现 层 逻 辑 应 用 层 数 据 服 务 层 通 讯 层 图2 1 系统逻辑结构 2 2 4 系统数据流程设计 系统中的数据主要包括：车辆的空间位置数据、车辆的动态状态数据、车辆的基本 信息数据、地图数据、短信调度数据、车台维护数据、用户角色数据等。 车辆的空间位置数据是系统通过g p s 终端设备实时采集的数据，主要用于车辆的 定位、车辆的实时跟踪等功能的实现。 车辆的动态状态数据是与g p s 相集成的其他设备采集到的数据，如利用红外摄像 设备获取的车内状态等数据。 车辆的基本信息数据存储着车辆的基本状态信息，包括车辆的维修、保险、运行里 程、车辆的驾驶、车辆的违章等信息。 第二章基于w e b g i s 车辆管理系统设计 地图数据存储着空间数据以及相关的属性数据，地图数据在服务器端体现的是构建 g p s 定位图层的蓝本，在客户端是g p s 可视化显示车辆位置的主要数据。 短信数据存储了对车辆调度的基本信息和其他的服务信息。 车台维护数据记录着g p s 终端的基本维护信息，包括车台的类型、所属角色、与 车台相关的s i m 卡等数据，对于实现定位功能而言，是不可或缺的。 用户角色数据存储着系统用户的基本信息和角色划分信息，是系统权限分配功能实 现的主要依据。 系统中数据流主要集中在g p s 数据与其他设备数据内容上，即数据的采集、存储、 管理、分析、显示等，服务器端数据流见图2 2 所示。 短信数据报表数据车台数据 0善0 g p s 模ii 短信模i 报