（道路与铁道工程专业论文）基于WebGIS的路面管理系统设计与开发方法研究.pdf

基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 【摘要】 摘要 从2 0 世纪7 0 年代路面管理系统产生至今，其发展就和计算机科学的发展密不可分，尤 其是g i s 技术的出现和成功应用，使路面管理系统上了一个新的台阶。而随着近几年来互 联网的飞速发展，i n t e m e t 已逐渐成为g i s 新的操作平台，它与g i s 结合成w e b g i s 是g i s 相关软件发展的必然趋势，作为和g i s 相关的m i s 家族的一种薏于g 1 s 的路面管理系 统也不能例外。因此，研究探讨基于w e b g i s 的路面管理系统的设计思想和实现方法已是大 势所趋并且迫在眉睫。 本文系统地探讨了w e b g i s 技术体系的发展、特点和优势，总结和提炼了路面管理系统 的内容和规律，创新性地将组件思想和基于组件的软件工程思想引入到基于w e b g i s 的路面 管理系统的设计和开发中去。组件思想对于重用以及w e b 应用有着极其重要的战略意义， 它不仅减少了开发的工作量，更重要的是避免了在不同开发语言、不同开发环境( 单机、网 络) 下重复代码开发所造成的各种显性和隐性的错误，并且有利于把路面管理人员把各自最 擅长的专业知识整合进去并方便他人使用。可以说组件化是路面管理系统软件发展的重要趋 势。论文深刻分析了w 曲g i s 和组件技术的关系以及系统实现所需要熟练掌握和灵活运用的 多项关键技术，如如面向对象技术、a c t i v e x 技术、a s p 技术、x m l 技术、m t s 等，文章 不仅讨论了这些技术本身所具有的特点和优点，并且分析了它们在基于w e b g i s 的路面管理 系统实现中的应用时需要注意的关键点。最后，论文通过实例验证了组件思想和相关技术可 以在基于w e b g i s 的路面管理系统的设计和开发中成功应用。 长期以来，对路面管理系统的研究侧重于路面管理过程中评价、预测、决策所相关的各 种模型、算法和专家知识。随着这方面积累的丰富和完善，本文从另一个角度出发，研究如 何更好地封装、组织、使用这些知识，服务更多的人群，提供更高的服务质量。这也是本研 究的基本出发点和目的。希望本文的研究能为新一代路面管理系统的发展提供有益的参考。 关键词：路面管理系统i n t e r n e tw e bg i sw e b g i s 组件技术c o m 软件工程面向对象 a c t i v e xa s px m lm t s 同济大学博士学位论文 基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 【英文摘要】 a b s t r a c t s of a rt h ea r i s i n go ft h ep a v e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e mf r o m19 7 0 s ，i t s d e v e l o p m e n tw a s i n s e p a r a b l ew i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rs c i e n c e e s p e c i a l l yt h ea p p e a r a n c ea n ds u c c e s s f u l a p p l i c a t i o no fg i st e c h n o l o g ym a k et h ep m sg ou pt oan e ws t a g e w i t ht h ed e v e l o p m e n ta tf u l l s p e e do fi n t e m e ti nr e c e n ty e a r s ，i n t e m e th a sb e c o m ean e wo p e r a t i n gp l a t f o r mo fg i sg r a d u a l l y i nf a c t ，c o m b i n i n gi n t e r a c ta n dg i si n t ow e b g i si sa ni n e v i t a b l et r e n do fr e l e v a n ts o f t w a r eo fg i s a so n ek i n do fm i sf a m i l yc o r r e l a t e dw i t hg i s - t h ep m sb a s e do ng i sc a n tm a k ea ne x c e p t i o n e i t h e r s o ，i t sv e r yi m p o r t a n tt os t u d yt h ed e s i g np h i l o s o p h ya n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o do fp m s b a s e do nw e b g i s ，w h i c hi sa l s oe x t r e m e l yu r g e n t t h i sp a p e rh a sd i s c u s s e dt h ed e v e l o p m e n lc h a r a c t e r i s t i ca n da d v a n t a g eo fw e b g i st e c h n o l o g y s y s t e m a t i c a l l y , s u m m a r i z e da n dr e f i n e dt h ec o n t e n ta n dt h el a wo ft h ep m s ，t h e na p p l i e dt h e c o m p o n e n tt h o u g h ta n ds o f t w a r ee n g i n e e r i n gt h o u g h ti n t ot h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fp m s b a s e do nw e b g i s c o m p o n e n tt h o u g h th a v es t r a t e g i cs i g n a l i t yf o rr e u s ea n dw e bu s e ，i th a sn o t m e r e l yr e d u c e dt h ew o r kl o a do fd e v e l o p i n g ，t h em o r ei m p o r t a n tt h i n gi st h a th a sa v o i d e dm a n y m i s t a k e sp r o d u c e db yr e p e a t e dd e v e l o p i n gu n d e rd i f f e r e n tl a n g u a g e so rd i f f e r e n te n v i r o n m e n t s ( t h eu n i t ，n e t w o r k ) a l s oi td oh e l pa d m i n i s t r a t i v es t a f ft oc o m b i n et h e i rp r o f e s s i o n a lk n o w l e d g e i n t oc o m p o n e n ta n dc a nb ee a s i e ru s e df o ro t h e r s a p p a r e n t l yt h em o d u l a d z a t i o nh a ss h o w i m p o r t a n td i r e c t i o nt op m ss o f t w a r ed e v e l o p i n g t h i sp a p e rh a sd i s c u s s e di nd e t a i lt h er e l a t i o n b e t w e e nw e b g i sa n dc o m p o n e n tt e c h n o l o g y , a n a l y z e dm a n yk i n d so fk e yt e c h n o l o g yw h i c h s h o u l db eu s e ds k i l l f u l l yi ns y s t e md e v e l o p i n g ，s u c ha so b j e c to r i e n t e dt e c h n o l o g y , a c t i v e x t e c h n o l o g y , a s pt e c h n o l o g y , x m lt e c h n o l o g y , m t s ，e t c a n dt h e nt h i sp a p e rh a sn o to n l y d i s c u s s e dc h a r a c t e r i s t i ca n da d v a n t a g eo ft h et e c h n o l o g y , b u ta l s oa n a l y z e dt h ek e yp o i n t sn e e d i n g a t t e n t i o nw h i l ed e v e l o p i n gt h ep m sb a s e do nw e b g i s f i n a l l y , t h ep a p e rh a sp r o v e db yt y p i c a l e x a m p l et h a tt h ec o m p o n e n tt h o u g h ta n dt h er e l a t e dt e c h n o l o g yc a nb es u c c e s s f u l l ya p p l i e di n t o d e s i g na n dd e v e l o p m e n to fp m sb a s e do nw e b g i s f o ral o n gt i m e ，t h es t u d yo fp m sh a se m p h a s i z e dp a r t i c u l a r l yo nm o d e l ，a r i t h m e t i c ，a n de x p e r t k n o w l e d g ed u r i n ga l lk i n d so fm a n a g i n gp r o c e s ss u c ha se v a l u a t i n g ，p r e d i c t i n ga n dm a k i n g d e c i s i o n a st h i ss t u d yh a sb e e na b u n d a n ta n dp e r f e c tm o r ea n dm o r e ，f r o ma n o t h e rp o i n to f v i e w t h i sp a p e rs t u d yh o wt ob e t t e re n c a p s u l a t e ，o r g a n i z ea n du s et h e s ea c h i e v e m e n t s ，s e r v em o r e c r o w d s ，o f f e rh i g h e rs e r v i c eq u a l i t y t h i si sa l s ob a s i cp o i n to ft h i sp a p e r h o p et h er e s e a r c hc a n o f r e rb e n e f i c i a lr e f e r e n c ef o rd e v e l o p m e n to f t h ep m so f n e wg e n e r a t i o n k e yw o r d ：p a v e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ( p m s ) i n t e r n e tw e bg i sw e b g l s c o m p o n e n tt e c h n o l o g y c o ms o f t w a r ee n g i n e e r i n g 0 b j e c to r i e n t e d a c t i v e xa s px m ：lm t s 同济大学博士学位论文 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果，撰写成博士硕士学位论文望堕生型丝堕鲎丝堕递毖鹕洲易啪 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，均己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或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：t 耔圣 沙b 够年s 月f 日 基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 【序言】 1 1 研究背景 第一章序言 2 0 世纪7 0 年代，道路研究工作者的最重要贡献之一就是提出了路面管理系统的概念， 并在2 5 年内迅速发展和推广到了几乎所有的国家。路面管理系统探讨如何运用现代管理科 学的理论、系统分析的方法和计算机运算手段，为路面工程各管理部门提供科学的分析工具 和方法，以便更有效地使用有限的资源，做出科学的管理和决策曙儿耵。由于其具有很明显的 经济和社会效益，从而引起了各国道路管理和研究部门的极大兴趣和投入，在较短的时间内 便有了很大的进展，不但在理论和方法上日趋成熟，而且在很多国家和地区得到了应用和发 展。我国从1 9 8 4 年引进英国的b s m 系统开始，经过“七五”国家重点攻关，“八五”、“九 五”重点推广，建立了我国的干线道路路面评价养护系统，许多省市地区的道路和市政部门 也根据各自的实际情况，开发了具有地方特点的路面管理或养护系统，取得了较大的成就。 从2 0 世纪7 0 年代路面管理系统产生至今，其发展就和m i s 科学、计算机科学以及其他 一些相关学科的进步紧密相关，特别是g i s 技术的出现和应用，使路面管理系统进入了一个 全新的时代。 g i s ( 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 ) 技术亦即地理信息系统，是以计算机为手段， 对现实世界的各类空间数据及描述这些空间数据的属性，以一定的格式输入、存储、检索、 显示和综合分析的技术系统。有关研究表明，8 0 的信息和地理位置有关，地理信息系统己 广泛应用于国民经济运行、城市管理、交通管理与规划、自动驾驶、车辆导航、环境污染治 理、白然资源开发、军事乃至人们的日常生活领域m 8 射。地理信息系统已成为关系到国民 经济增长与社会进步的战略性产业。近几年来，地理信息系统在道路养护管理中开始得到应 用，已开发出一些比较成功的道路地理信息系统瞄酊。这些项目一般都针对道路养护管理的特 点，根据道路养护对信息处理的实际需要和道路养护管理的地方特点，综合运用了地理信息 系统和现代数据库技术。道路养护管理地理信息系统的开发是道路管理的基础性工作，它对 丁实现我国道路信息的统一管理与综合应用、推动道路行业的信息化进程具有重大作用n 1 ， 为道路养护管理和评价提供了科学化的现代信息技术手段。 在道路的养护管理中，地理信息系统一般与路面养护管理信息系统或路面质量评价系统 一起应用。将道路的各项要素与地理要素的空间属性联系起来，既可以从地图上的路段、桥 梁、涵洞等地理要素查询得到相应对象的数字、文档、图形、图象及视频、音频信息，也可 以由路段编号等标识信息查询得到其空间方面的信息。对于道路养护管理中的检测结果及调 查得到的路面病害等动态信息，可运用可视化技术将数量庞大的数据拟合到地理要素上，得 到直观的复合地图，一目了然地了解道路或桥梁的质量，为技术和管理人员制定养护管理方 綦于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究【序言】 案提供全面的参考 1 1 。对非业务型的领导人员来说，这一点尤其必要。 如前所述，由于g i s 是一种重要的分布式信息资源系统，能提供丰富的空间查询、空间 分析和属性管理功能，它正在成为i n t e r n e t ( 国际互连网) 和i n t r a n e t ( 企业局域网) 的一个 主要内容。同时i n t e r n e t 也为g i s 的发展提供了新的机遇，它改变了地理信息数据的获取、 传输、发布、共享、应用和可视化等过程和方式。i n t e r n e t 已逐渐成为g i s 新的操作平台， 它与g i s 结合成w e b g i s 是g i s 相关软件发展的必然趋势。因此，作为和g i s 相关的m i s 家 族的一种基于g i s 的路面管理系统也必将被这种浪潮所席卷。 1 2 路面管理系统国内外研究现状 1 2 i 国外研究现状 路面管理系统是在国外完成道路网扩展、而转向道路网维护的形势下应运而生的。1 9 7 1 年首次出现路面管理系统的术语，随后美国和加拿大的许多州和省相继建立和实施了网级路 面管理系统聃聃1 。其中，美国联邦政府已立法，自1 9 9 3 年起，路面管理部门成为道路管 理部门申请联邦自主的唯一依据。加拿大、澳大利亚、欧盟、日本和香港等经济发达国家和 地区已广泛使用路面管理系统，部分非洲、南美洲和东南亚国家等发展中国家在世界银行、 国际道路协会( p i a r c ) 等机构的援助下，已建立或正在建立、实施路面管理系统。 从2 0 世纪7 0 年代后期开始，美国和加拿大的许多州和省相继建立和实施网级路面管 理系统。到8 0 年代中期，已有多个州和省建成或基本建成路面管理系统，其中以美国加利 福尼弧州路面管理系统( 1 9 7 8 ) 、华盛顿州路面管理系统( 1 9 8 0 ) 、亚利桑那州路面管理系统 ( 1 9 8 0 ) 、美国陆军工兵团的p a v e r 系统( 1 9 8 3 ) 、加拿大阿尔伯达省的路面信息和需求系统 ( p i n s ，1 9 8 3 ) 、改建信息和优序系统( r i p p s ，1 9 8 4 ) 及城市路面管理系统( m p m s ，1 9 8 7 ) 等较有代表性钔1 。 路面管理系统的兴起和迅速发展，其主要推动力是社会的需要和系统实施所带来的效 益。道路路面是投资额很大的资产，理应对它进行科学的管理。为了保持和改善现有路网的 路面状况和服务水平，各国政府每年都要花费很多的资金，且各国都面临资金严重不足的问 题。怎样用有限的资金提供尽可能高服务水平的路面，是各级管理部门需优先解决的任务： 而路况的好坏将直接影响到用户的支出和全社会能源的节约。因此，路面管理系统这项研究 专题引起了各国道路管理部门和研究人员的极大兴趣，成为路面工程领域内的一个研究热 点。 门纳起来，国外路面管理系统具有以卜特点： 1 ) 测试技术日益先进，多功能路面数据采集测试车已投入使用，逐步实现了自动化、 高速化、精确化f 2 7 “挪1 ： 2 ) 路况数据库日益完善，实用化程度相当高； 基于w c b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 【序言】 3 ) 以世界银行的h d m - i i i 模型和1 9 9 9 年完成的i s o h d m 国际合作研究为代表，路面管理 系统的各类模型功能齐全，日臻完善；各种预测技术、决策技术、专家系统被纳入路面管理 系统川； 4 ) 软件数量繁多，并日益商品化，可供地方道路部门使用或用于道路管理咨询。一些 高新技术，如基于激光录像技术建立的路面交互式图像库、地理信息系统等被用于路面管理 系统，各级管理部门通用的路面管理系统也己出现h h 耵。 5 ) i n t e r n e t 的大众化使信息的传输更为迅速、可靠、便宜、为路面管理系统的进一步 发展提供了广阔前景瞳引。 1 2 2 国内研究现状 我国路面管理系统的研究始于2 0 世纪8 0 年代初期，在引进国外技术的基础上加以研 究分析，使之符合我国的实际情况，并应用于我国的道路系统。1 9 8 6 年首先在辽宁营口地 区移植了英国的b s m 沥青路面养护管理系统，随后又引进了芬兰e m p m s 路面管理系统及世界 银行h d m i i i 道路投资效益分析模型。“七五”期间，交通部在引进消化的基础上，通过国家 重点攻关项目_ 干线道路路面评价养护系统成套技术”的研究，建立了我国的干线道路( 沥 青) 路面评价养护系统，即路面管理系统c p m s ( c 烈i ap m s ) 。此后，c p m s 被列为“八五” 国家新技术重点推广项目，并在全国省( 市) 级上全面推广现代化的p m s 。另外，北京、天 津、上海等地也相继进行了地区级路面管理系统的研制和投入试运行，均取得了较大成果。 同期，同济大学先后与北京市公路局和广东省公路局合作，开展路面管理系统的研究工作， 系统地提出了沥青路面管理系统的使用性能的评价指标、评价模型和评价标准，确定了路 面人中修对策的选择方法。后来同济大学又先后开展水泥、砂石路面管理系统的研究，建 立了沥青、水泥、砂石路面使用性能的预估模型体系，初步建立了路面管理系统的经济分 析模型和参数，确立了排序、线形规划和动态规划等系统优化模型，并达到了实用的程度 f 1 4 】【2 5 1 【3 3 】【4 引。目前，北京、广东、上海、山东、浙江等省市结合各自的具体情况相继建 成了各自的公路或城市道路路面管理系统。 1 2 3 信息技术在路面管理系统中的应用现状 所谓信息技术，主要指以电子计算机和电子通讯技术为代表的现代信息处理技术，其 内容包括信息的收集、存储、创造、分析、管理、交换等。路面，作为一个工程实体，其养 护管理可以通过充分运用相应的信息处理技术极大提高运作效率和管理能力，进而提高道路 行业的经济效益、社会效益和竞争能力恤】。 1 数据库技术 数据库是以定的组织方式存储在一起的数据的集合，它能以最佳方式、最小数据重 复j , j 多种用户( 或廊用程序) 服务，数据的存储方式独立于其他的应用程序。数据库管理系统 州济人学博l 学位论义 3 基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 【序言】 是管理和维护数据库的软件，主要功能是维护数据库系统的正常活动，接受并回答用户提出 的访问数据和各种应用请求。典型的数据库管理系统为用户提供了存取数据、报表生成和数 据分析能力。数据库和数据库管理系统组成了具有高度组织、可存取大量数据的数据库系统。 目前常用的关系数据库系统：大型数据库o r a c l e 、s y b a s e 、m ss q ls e r v e r 、i n f o m i x 、i b m d b 2 等，中小型数据库p o w e r b u i l d 、m sa c c e s s 、v i s u a lf o x p r o 、p a r a d o x 等。道路工程在 空间上的开放性使得养护管理所涉及的数据量庞大，因此使用数据库系统对其进行管理就显 得更为迫切8 儿2 2 1 。 我国信息技术在道路的养护管理方面的应用起步于7 0 年代末，国家。七五。、”八五”和 ”九五”都列有相应的项目。经过科研和道路养护管理人员多年的不懈努力，道路养护管理方 面的信息系统的研究和应用工作，取得了较大的成效，出现了许多比较成功的应用软件。新 近研制的路面管理信息系统一般都选用关系数据库管理系统和一种地理信息系统为软件开 发工具。这些系统大多都包含数据应用和图形处理等子系统，利用复杂数据模型、动态分析 等新技术，通过道路属性数据与图形有机的结合，实现了图形、图象和数据的综合分析和处 理，可实现道路沿线定位与地理定位的转换，可在地图上对道路有关静态和动态变化的信息 进行夯询、统计和分析，可根据需要及时快速地绘制全部或局部不同比例尺的道路网络图和 统计图。通过这些系统的应用，革新了道路养护管理工作的方式，提高了工作效率、对数据 分析处理问题的能力，创造了客观的经济和社会效益。 路面k 期性能研究( l t p p ) 始于美国的”夏普( s h r p ) 计划”，预计2 0 年完成，是迄今为止 最人的路面性能研究计划l “) j s f o 我国也于1 9 9 8 年初启动了我国的路面长期性能研究( c n l t p p ) 项目。该项目的基础之一即是一个大型的数据库，用来存储并管理所有通过现场检测和室内 实验采集来的数据。该研究的主要目的是通过对数据库中的信息进行分析，从海量的数据中 寻找影响路面长期使用性能的因素，评估现有设计标准，尝试新的设计方案。随数据的增加 和分析的深化，将研究建立起路面性能与设计、材料、结构、养护、交通量、环境和地理位 置之间的关系。路面管理信息系统的发展趋势，其一是与g i s 技术相结合。其二是从数据库 向数据仓库方面发展，利用数据刀片、信息发掘等技术从数据仓库中得到道路养护管理诸多 冈素间比较隐蔽的联系，以指导工程实际。其三是与面向对象( 0 0 ) 技术结合，提高了数据和 软件系统的重复利用率，实现了系统的构件式开发。其四是多媒体技术的深入应用，可以处 理文字、表格、图形、图象、声音、视频等丰富多彩的信息形式。 2 幽形可视化处理技术 主要指科学计算可视化( v i s u a l i z a t i o ni ns c i e n t i f i cc o m p u t i n g ) 技术，是8 0 年代 末提出并发展起来的一种崭新的信息处理技术。它将科学计算及工程设计或测量产生的大规 模数据转换成计算机图形、图象信息，进行静态或动态显示，以便直观、及时、正确地理解 和把握这些抽象数据所反应的内容及其所蕴涵的规律和结果。在道路的养护管理中，可视化 技术可用于处理路面的检测数据。使用落锤式弯沉仪( f w d ) 、探地雷达、平整度仪等现代化 i _ j 济人学博l j 学位论文 4 綦于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究【序言】 仪器对路面进行动态检测，所得到的数据量是很庞大的，处理这些数据的有效手段之即是 采刚可视化技术，将检测数据转换成二维或三维的计算机图形，由此为评价路面质量提供直 观、有效的手段，使技术人员可从总体上把握这些数据，以得到科学的评价结果。另外，从 广义上说，统计直方图、饼状图等就是一种简单的可视化技术。目前，可视化技术的主要研 究方向是三维数据场的显示研究，这一技术对路面和桥梁的结构性能研究更具实际意义。可 视化技术在道路建筑与养护管理方面的应用才刚刚起步，有待进一步的研究h 1 3 1 。 3 网络技术 9 0 年代以来，发展最快的信息处理技术即是网络技术，尤其是i n t e r n e t 的迅速普及， 使计算机网络延伸到了社会的每个角落。i n t e r n e t 的迅猛发展，给各行各业都提出了挑战， 也提供了发展的契机。道路行业，作为一个开放型、基础性行业，其利用计算机网络技术的 稀力是巨人的引。可以说，i n t e r n e t 是建立在高度灵活的通信技术之上的全球数字化信息 库，它提供了用以创建、浏览、访问、搜索、。阅读和交流信息的多种服务，诸如电子邮件、 w w w 浏览、新闻讨论组、电子布告板、f t p 服务等，都已得到广泛的应用。利用计算机网络 的主要目的是实现信息资源的共享和跨地域的信息交流，它也是办公自动化的基础。全球道 路交通技术交流网( w o r l di n t e r c h a n gn e t w o r k ) 是国际路协于1 9 9 4 年为了各个国家能够共 享全球道路交通的技术合作与交流而倡导组建的。它为各国尤其是发展中国家和经济转轨国 家的道路专家进行信息交流提供了一种崭新的交流体系。全球道路交通技术交流网中国网是 全球道路技术交流网的子网，面向中国道路交通行业，为全国道路管理、设计、科研等部门 和单位及有关大专院校提供一个与世界各国交流与合作的渠道和窗口，以促进我国道路交通 国际技术交流与合作的系统化和规范化。交通部和大多数省市的交通厅近期都已着手建立自 己的w w w 主页，部分交通厅还建立了网上交通数据库，可对外提供交通资料检索服务。 4 计算机辅助评价 道路当前的技术状况是制订道路的养护管理对策和分配道路养护经费的主要依据，道 路的当前技术状况如何，必须通过检测与调查得到数据，并对这些数据进行分析与评价而得 到。每年通过对路面的普查与使用现代化仪器检测得到的数据量是相当庞大的。对海量的数 据进行处理，这正是计算机的长处。因此，要对路面的技术状况进行科学、客观的评价，就 必须使用计算机。特别是现代化的检测仪器一般都提供与计算机的接口，可直接将检测结果 数据输入计算机，然后由计算机直接使用道路技术状况辅助评价系统进行处理，最后以报表、 幽形的形式得到评价结果，并提出参考性的养护方案，包括大、中、小修计划等。原始数据 及结果都存入计算机的数据库中，以进行比较分析与统计之用。目前的道路技术状况辅助评 价系统人多都做为一个模块与路面信息管理系统集成在一起，通过建立与修改评价模型与参 数米控制评价的方法。道路技术状况辅助评价系统其实质应该是个独立的专家系统 ( e x p e r ts y s t e m ) 引”。该系统应具有大量的路面质量评价方面的专业知识与经验，能根 据这些知识和经验进行推理和i 判断，模拟人类专家的评价过程。其组成一般应包括路面质量 刚济人学博二卜学位论文 5 基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究【序言】 评价知识库、道路信息综合数据库、推理机、解释器、与其他数据库的接口等模块晦羽侣3 钏。 总的来看，在道路行业全面应用各种最新的信息技术，尤其在利用i n t e r n e t 资源方面， 火家已达成共识，并已着手付诸实际。但应用的广度与深度都还不够，网上的道路方面的资 料还比较匮乏，信息更新的频率也比较低。因此，需要加大投入，加大应用的力度。应考虑 充分利| = j 交通部门各科研机构和大专院校的技术力量，分专题组建若干大型的网上道路数据 库，组织专职技术人员组织信息资源，及时刷新信息页面。组建道路与交通各主要部门的 i n t r a n e t 及i n t e r n e t 服务，并以此为基础，实现这些部门的办公自动化。 1 3w e b g i s 的发展现状及在路面管理系统中的应用意义 w e b g i s 是i n t e m e t 和w w w 技术应用于g i s 开发的产物，是i n t e m e t 或i n t r a n e t 网络环 境下的一种兼容、存储、处理、分析和显示与应用地理信息的计算机系统3 7 1 。它的基本思 想就是在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器浏览和获得一个地理信息系统中的数据 和功能服务。从i n t e r n e t 的任意节点，用户都可以浏览w e b g i s 站点中的空间数据，制作专 题地图，进行各种空间信息检索和空间分析。w e b g i s 不但具有大部分乃至全部传统g i s 软 件具有的功能，而且还具有利用i n t e m e t 优势的特有功能，即用户不必在自己的本地计算机 上安装g i s 软件就可以在i n t e r a c t 上访问远程的g i s 数据和应用程序，进行g i s 分析，在 i n t e m e t 上提供交互的地图和数据。 w e b g i s 和路面管理的结合具有以下特点： 1 ) 更j “泛的客户访问范围。客户可以同时访问和查询多个位于不同地方的服务器上的 最新路面数据信息，而i n t e r n e t i n t r a n e t 所特有的优势大大扩展了g i s 的数据管理能力， 增强了对空间数据管理的时效性。 2 ) w e b g i s 适用于广域网，拥有更多的应用群体。因此极大地扩展了路面管理系统的应 川范同，使得路面信息可以为更多大众所使用。 3 ) 客户端平台独立性。无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的w e b 浏览器，用 户就可以访问w e b g i s 数据。 4 ) 更简单的操作。要推广路面管理系统，使其不仅仅局限于少数受过专业培训的专业 川户，还要能够为普通的用户提供必要的信息和查询分析手段，就要降低对系统的操作难度。 通用的w e b 浏览器无疑是降低复杂度的最好选择。 5 ) 平衡高效的计算负载。传统的g i s 大都使用文件服务器结构的处理方式，其处理能 力完全依赖于客户端，效率较低。而当今的一些专业w e b g i s 能充分利用网络资源，将复杂 的处理交给服务器执行，而对简单的操作则由客户端直接完成。这种计算模式能灵活在服务 器端和客户端之间合理分配处理任务，从而提高网络计算资源的利用效率。 6 ) 更好地和办公自动化、管理决策网络化、公共服务电子化等电子政务工程结合起来， 推进城市及国家的路面管理信息化建设。 刊济人学博i ：学位论义 6 基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究【序言l 7 ) 可充分利用已有的设备、软件和数据，最大限度地减少原有路面管理系统更新换代 中出现的浪费。 由于w e b g i s 技术还是一种处在不断发展中的信息技术，目前无论是国外还是国内专门 对基于w e b g i s 技术的路面管理系统的论述尚不多见。鉴于此，本研究立足于对前几代路面 管理系统的理论和实践研究基础之上，结合w e b g i s 以及其他最新的发展技术，力图构建基 丁w e b g i s 的路面管理系统框架，并尝试解决其中的部分关键技术问题，为新一代路面管理 系统的研发提供一定的积累和参考。 1 4 本论文主要研究内容及组织 本论文共分八章，其中第一章、第二章和第三章属于理论与技术基础范畴，第四章论述 设计思想及思路，第五章论述并分析开发所涉及的关键技术，第六章和第七章通过具体实例 对设计思想及开发应用做验证，最后一章为结论和展望。 第一章为综述，分析了路面管理系统的现状和发展历程，对所涉及到的信息技术、g i s 技术尤其是w e b g i s 技术进行了总体介绍，分析了传统的基于g i s 的路面管理系统中存在的 不足和难以解决的问题，以及w e b g i s 的特点与优势，进而阐述了w e b g i s 及相关技术在路面 管理系统中的应用意义。 第二章主要介绍了w e b g i s 技术的发展现状，对有代表性的w e b g i s 产品进行比较分析， 论述了w e b g i s 的实现模式和处理策略，同时对w e b g i s 所涉及的基础技术及应用模型进行分 析，为w e b g i s 在路面管理系统中的应用建立理论基础。最后本章讨论了w e b g i s 的主要发展 趋势和前沿应用。 第三章对组件技术和w e b g i s 技术及二者的关系进行较为详细的分析，阐述了组件技术 在w e b g i s 和i n t e r n e t 应用中的重要意义，指出组件思想是开发下一代分布式对象w e b g i s 以及i n t e r n e t 应用的重要解决方案，为基于w e b g i s 路面管理系统设计与开发方法提供理论 指导。本章尤其对c o m 技术进行了较多的论述，它不仅是组件式w e b g i s 的基石，也是整个 路面管理系统w e b 应用的重要设计思想。 第四章主要是论述基于w e b g i s 的路面管理系统的设计思想，本章从分析基于传统g i s 的路面管理系统所存在的不足和解决问题的思路入手，提出了系统设计的目标：通过对路面 管理系统理论基础的一个总体性阐述，在深入探讨路面管理的内容和规律基础上，分析了组 件思想和基丁组件的软件工程思想在系统设计中的重要性和应用方法。最后，在前面分析的 基础上，提出了基于w e b g i s 的路面管理系统的设计策略和结构体系。 第五章主要分析了基于w e b g i s 的路面管理系统实现的关键技术，如面向对象技术， a c t i v e x 技术，a s p 技术，x m l 技术，m t s 技术等，在本章中不仅讨论了这些技术本身所具有 的特点和优点，更主要是探讨了它们在基于w e b g i s 的路面管理系统实现中的应用时需要注 意的关键点。 叫济人学博i j 学位论文7 皋十w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 【序言】 第入章基于m a p x t r e m e 平台、侧重于组件思想在基于w e b g i s 的路面管理系统中的应用， 开发了一个路面管理系统部分模块的实例。该实例分别从服务器端技术、客户端技术的角度， 以a s p 和a c t i v e x 为主要的实现技术，展示了组件的思想、应用方法和效果。 第七章侧重于道路信息的显示查询和专题地图等功能，以中科院地理研究所的 s u p e r m a pi s 为平台所开发的一个实例。该实例列出了主要的人机交互界面功能，同时对部 分功能的开发过程和代码进行了介绍。 第八章是结论和展望。 司济人学博士学位论文 8 基于w c b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 w e b g i s 概述】 第二章w e b g i s 概述 2 1w e b g i s 的起源及现状 2 1 1w 曲g i s 的起源 自1 9 6 3 年加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，开始着手建立地理信 息系统( c g i s ) 以来，经过多年来的发展，传统的g i s 技术已经成熟。g i s 正广泛应用于城 市规划、设施管理、资源、环境、能源、农业、水利、交通、国防、人口、灾害防护以至人 民生活的各个方面，发挥着重要的作用。 信息高速公路的提出，信息技术以及i n t e r n e t 的飞速发展与广泛应用，人们对分布式 应用研究以及共享信息和知识需求不断增长，从而对g i s 的研究也发生了根本变化。1 9 9 8 年美国副总统戈尔提出了“数字地球”的概念嘲1 ，它的核心是全球的信息化，它是对真实地 球及其相关现象的统一性的数字化重视和认识。可以说数字地球是也一个g i s 系统，因为它 包容了全球与地理有关的信息。数字地球以i n t e r n e t 技术为起点，建立一个连通全球的信 息网络，提供数字地球籍以存在的空间。因此实现“数字地球”离不开网络化g i s 的支持。 人们在社会生活中不断提出对空间信息的新的更高的需求。越来越多的用户依赖于互联 网获取外界信息n 删。在国际互联网上使用浏览器进行信息查询，实际上就是向w e b 服务器 端请求数据。不同于常见的文本、图像、声音和视频等信息，对于一些比较专业的数据，通 用的w e b 服务器和浏览器一般不会提供支持。随着国际互联网的普及和g i s 在各个领域越来 越广泛的应用，人们希望通过国际互联网也能进行g i s 信息的查询。而国际互联网的迅猛发 展和广泛应用，使得它必将成为g i s 软件的运行环境，基于w e b 的g i s 应用已越来越成为广 大g i s 用户新的迫切的需求“0 1 儿啦! 。 w e b g i s 是g i s 与国际互联网的有机结合，是g i s 在广域网环境下的一种应用，最终目 标是实现空间信息的网络化。g i s 通过国际互联网在功能上得到了延伸，真正成为一种大众 使用的信息工具。从国际互联网的任意一个节点，人们可以浏览网上的各种分布式的、具有 超媒体特性的地理空间数据及属性数据，进行地理空间分析、查询，以支持智能辅助决策。 通过对空间信息网络化和超媒体技术的集成，w e b g i s 提供给用户的信息不仅仅是矢量化的 空间信息，还有遥感影像、动态视频、文字说明等多种信息u 3 1 。 2 1 1 2w 曲g i s 的现状 从9 0 年代开始，人们对g i s 的网络开发和应用做了很多有意义的探讨并提出了很多实 现模型。综合起来，w e b g i s 的实现可以分为基本的三类方式： 1 ) 文件共享方式。这是最早的网络g i s 实现技术，主要通过提供文件共享和目录映 司济大学博士学位论文 9 基于w e b g i s 的路面管理系统设计与开发方法研究 w e b g i s 概述】 射来提供网络访问能力，在局域网下比较适合。现在的系统已经很少采用这种方式。 2 ) c g i 方式。采用c l i e n t s e r v e r 体系结构。客户端基本不含g i s 功能，只是w e b 浏 览器，通过公共网关接口c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 来动态访问服务器方g i s 数据 和功能：服务器根据请求启动服务器端的g i s 应用程序，处理用户的请求，然后将处理结果 作为h t m l 页面发送回客户端。几乎所有的g i s 处理功能都是在服务器端完成。我们一般 称之为侧重服务器端的w e b g i s 。这种方式的缺点是服务器每次请求都要重新启动g i s 应用 程序，降低了系统的响应速度。 s e v e ra p i 是经过扩充的c g i 工具，比如m i c r o s o f t 的i s a p i 和n e t s c a p e 的n s a p i 。 采用s e r v e ra p i ，服务器端请求后端g i s 应用程序时不用重新启动该程序，而是通过p c ( i n t e r p r o c e s sc o m m u n i c a t i o n ，进程间通讯协议) 与之进行信息交换。不过由于s e r v e r a p i 没有统一的标准，所以一旦采用了某种s e r v e r a p i ，那么服务器端将依赖于这种服务器 程序。 3 ) 插件方式。与c g i 方式不同，这是一种侧重客户方的策略，它将服务器上的部分