基于SuperMap GIS公路养护信息系统设计.doc

基于SuperMap GIS公路养护信息系统设计摘要：以supeMap地理信息系统为基础平台，实现公路养护与施工数据的共享，建立一套管理信息系统，该系统能完成图形、属性、影像、文本高度集成的一体化数据库可视化统一管理，提高公路养护的效率，并能为决策提供支持。随着我国公路的快速发展和计算机技术的日益进步，传统的养护管理手段已经显得效率低下。公路竣工交付使用岳，随着时问的推移，在反复的行车荷载、各种不可抗拒的自然因素作用下，特别是交通量的不断增加、建筑材料的老化、施工和设计中的缺陷，公路的使用性能逐步下降。公路养护过程是个复杂的智能决策过程。公路涉及的对象繁多，其中对象的属性各不相同，工作表格也甚为复杂，常常给各级部门的决策带来困难。本文根据各级公路养护管理的实际需要，对现有的管理系统进行修改，结合地理信息系统技术(GIS)的优点，开发具有应用价值的养护管理软件以提升公路管理的效率。1公路养护信息系统设计 考虑到目前路面管理系统、桥梁管理系统的缺陷，基于SuperMap GIS公路养护信息系统的总体目标是： (1)以地理信息系统(GIS)为基础平台，以省公路局为中心，形成省局、各地(市)公路管理处、各县(市)公路站三级管理网络，分阶段、分区域、分内容建立多层次(国、省、县乡道)实用的养护管理系统； (2)实现公路数据的可视化，特别是公路养护信息的可视化、网络化的动态管理与信息的动态更新； (3)实现公路的规范化管理，特别是空间数据和属性数据的统一管理，并通过综合分析和处理，为各类公路设施养护需求、路面性能的预测评价、养护方案的制定与优化、投资水平与投资效益分析以及养护计划的制定等提供及时准确的决策辅助信息，并能够通过Internet实现信息的共享和信息查询。11开发平台选择 应用型GIS开发的实现方式一般分为3种：一是独立开发，指不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计；二是单纯开发，指完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统开发；三是集成二次开发，指利用专业的GIS工具软件，如SuperMap、ArcView、SuperMap等，实现GIS的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如Visual Basic、Delphi、Visual c+等为开发平台，进行二者的集成开发。组件式软件开发技术已经成为当今软件技术的潮流之一。组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间以及GIS控件与其他非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。 综上所述，本系统将采用GIS组件式开发模式。这里选SuperMap开发套件+Visual Basic 60来开发本系统。12 GIS管理对象与组成 历来公路路面、桥梁是公路养护的主体，然而从目前形势看，公路建设特别是高速公路建设的突飞猛进。除路面、桥梁外的道路附属设施已占到公路总投资的较大比重，公路养护已经由路面养护、桥梁养护发展到道路的各项附属设施养护。表1为公路养护信息系统的基本管理对象，图1为公路养护信息系统的基本构成。13数据库设计 系统数据库设计包括：地理底图数据库、道路图形数据库和道路交通属性数据库。 (1)地理底图数据库。以不同比例尺的国家基本比例尺地形图为地理信息框架，对有关的信息进行矢量化及规范编码，形成相应的地理底图数据库。 (2)道路图形数据库。包括各种类型道路的点、线、面等空间数据以及有关空间分析和处理后的专题和统计图形数据。 (3)道路交通属性数据库。包括路面技术等级、路面类型、完好程度、交通量、路面宽度、防护状况、使用性能以及相关的统计数据。 (4)路面历史数据库。路面历史数据包括各路段从施工完毕交付使用后到目前的全部养护和改建活动记录(施工竣工验收日期，养护措施和资源消耗，罩面和加铺层施工记录，大修记录等)。 对于空间数据的存储。大多数主流数据库不具备这种对空间数据的专业存储和管理功能。或者功能上相对较弱，在实现上有一定困难。现在SuperMap很好解决了这个问题，SuperMap采用双数据库存储模式，即空间数据与属性数据分开存储。属性数据存储在关系数据库的若干属性表中。 而空间数据则以SuperMap的自定义格式保存于若干文件中，二者通过一定的索引机制联系起来。为了提高查询和处理效率，SuperMap采用层次结构对空间数据进行组织，即根据不同的专题将地图分层(图层还可以分为若干图幅)，每个图层存储为若干个基本文件。 数据采集的工作量很大，需耗费较长时间。由于系统采用WebGIS框架体系，所有的工作是分区域、分内容、分层次的管理架构。每一个部门均可以对这个数据库进行属于自身管辖范围内公路的更新，中央管理部门只需要对数据进行审核，这样大大减轻了中央一级的负担。2 WebGIS信息系统的功能实现 21 WebGIS网络结构 WebGIS指基于Internet平台。客户端应用软件采用www协议运行在网络上的地理信息系统。它是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，把Internet和GIS技术结合在一起，以互联网为环境，其核心是在地理信息系统中嵌入HTYP和TCPIP标准的应用体系，实现网络空间信息管理等功能。它具有如下几个特点：(1)信息发布速度快；(2)WebGIS采用的分布式服务体系；(3)数据来源丰富；(4)用户界面友好；(5)系统建设投资少。22系统实现模式 最终实现基于WebGIS的交通地理信息系统，有两种结构可以选择，即胖客户机模式和瘦客户机模式。胖客户机模式也称侧重客户端模型，在这种模式下，当客户端向服务器发出请求后，服务器提供给空调机下载ActiveX控件和矢量地图，空间分析的过程部分在客户端完成。服务器端负载较小，但是由于下载了矢量地图，地图有流失的可能。瘦客户机模式也称侧重服务器端模型。在这种模式下，对来自客户端的请求的处理和各种计算全部在服务器端进行，地图以栅格图像的形式返回给客户端，由于它返回的图像是栅格的，所以保护了昂贵的矢量地图。此平台的开发决定使用瘦客户端的模式进行开发，如图2所示。23基于SuperMap GIS的主要功能 基于WebGIS开发的公路养护信息系统具有以下一些主要功能： (1)数据编辑模块以简洁的界面完成道路基本数据、路面性能数据及系统模型数据等多种格式数据的输入与编辑、建立路面数据库和系统模型参数数据库。完成公路属性数据库与GIS的动态连接，依据属性数据进行专题图制作等。 (2)数据维护模块可对道路基本概况、路线与路面路基结构设计数据等进行增加、修改、删除等。同时也可进行道路动态数据的管理，主要完成随时间变化较大类型数据的管理，如养护检测数据、巡查数据的增加、修改、删除等。 (3)检索查询模块通过GIS的可视化界面可完成对各类养护数据有条件的查询和统计。如评价结果、预测结果查询等，能够完成公路属性数据和空间数据的交互查询。 (4)养护决策分析模块以现有路面状况为基础，根据各道路路段的使用性能、现状给出相应的养护对策，对今后路面性能的变化趋势进行预测，完成养护资金的需求分析。 (5)数据或图形输出模块GIS系统提供了可视化的相关系统的报表与图形输出功能，用户可以根据不同的主题制作专题图和统计图，并且可以打印各种结果。 (6)其他日常管理能够协助完成各公路养护部门的日常管理工作，包括人事档案管理、材料管理、设备管理、资金管理和巡查台帐管理等。 (7)系统安全管理网络和信息的安全保护功能对整个系统非常重要，它可严格区分运行于服务器端和用户端的脚本，使之起到防火墙的作用，并根据用户级别设置登录帐号和密码，并以此限制用户的访问权限。3基于WebGIS公路养护管理信息系统实例 31 系统界面 系统的主界面如图3所示。 根据农村公路养护施工道路多、涉及地理位置面广、参与部门多、资金流通多的特点，构建了分布式WebGIS系统。在系统实施过程中，始终坚持以提高管理能力来提高工程施工效率和效益为出发点，着力构造在此过程中的事务模型，解决工程实施过程中常见的规划(最佳)问题以及物资管理等问题。其中事务模型包括物资仓库辅助选择模型、工程预测模型等：规划问题包括物资仓库辅助选择、物资运输模拟等；管理问题包括进度管理、物资管理、资金管理、人员管理等。32主要功能 (1)物资仓库辅助选择。系统可以构造辅助选择模型，将实际问题抽象成计算机能够处理的事务，借助SuperMap GIS提供的强大空间分析能力，将物资量(各种物资的多少)和工程量(道路里程)与地理位置结合起来，规划选择仓库的最佳地址，降低工程的物流成本。 (2)物资运输模拟。运用SuperMap GIS的最短路径选择功能，提高物资运输效率。 (3)工程进度分析。由于系统可以在局域网内将数据完全共享，所以内业工作人员可以将每天前线施工人员汇报的工程进展录入计算机，决策人员可以通过可视化显示工程进展情况，通过工程预测模型提供决策支持。 (4)专题制图。让数据更具说服力。 (5)辅助决策信息。通过将与工程相关的空间分析集成在系统中，对工程中可能存在的问题进行预测。4结语 基于GIS