指挥中心交通信息综合系统方案

北京市公安交通管理局 指挥中心交通综合信息系统指挥中心交通综合信息系统 方案建议书 目录目录 第一章第一章 引言引言 .1 1.1 项目背景.1 1.2 项目目标.2 1.3 项目意义.2 第二章第二章 系统需求系统需求 .4 2.1 交通信息内容与特点.4 2.2 交通管理系统现状.5 2.3 信息需求.7 2.4 功能需求.9 2.5 性能需求.11 2.6 环境需求.12 第三章第三章 实现技术分析实现技术分析 .13 3.1 UTC 交通信息获取 .13 3.2 视频交通信息获取和处理.14 3.3 多种交通信息的融合.15 3.4 多层的 WEB应用构件技术.16 3.5 分布式数据仓库技术.16 第四章第四章 系统总体设计系统总体设计 .19 4.1 总体功能描述.19 4.2 系统层次结构图.19 4.3 系统功能结构.20 4.4 数据库设计.22 4.5 用户界面设计.23 第五章第五章 系统方案系统方案 .24 5.1 运行平台方案.24 5.2 软件开发环境.24 5.3 选点方案.25 5.4 开发方法和策略.25 第六章第六章 项目实施项目实施 .27 6.1 项目进度.27 6.2 费用概算.27 第一章第一章 引言引言 1.1 项目背景项目背景 近年来，随着首都经济的快速发展，城市交通基础设施不断增加，机动车保 有量迅速上升，道路交通流量猛增，交通拥挤和堵塞的问题日益严重，严重制约 和影响着北京市社会经济的持续发展。交通问题已经成为北京市政府和全社会共 同关心的重大问题。国内外的经验表明，解决城市交通问题应该从供给和需求两 方面同时着手，既要针对不断增长的交通需求扩充城市道路网络、增加供给能力， 又要对交通需求进行引导和管理，充分发挥交通系统的已有能力。因此，不断加 强首都的交通基础设施建设和提高交通管理的科学化水平，是缓解乃至彻底解决 交通拥堵和交通安全等问题的根本出路。为此，北京市公安交通管理局从一九九 八年初开始实施道路交通管理“科技工程” ，在市内安装了很多现代化的交通控 制设备，并建立了比较先进的交通管理系统。新的交通指挥中心集数据采集、处 理、发布和辅助决策为一体，对交通流量和交通事故具有较强的指挥、控制和处 理能力。 “交通信号控制系统（UTC） ” 、 “122 接处警系统” 、 “交通电视监控系统” 、 “交通信息检测与显示系统” 、 “交通警用巡逻车 GPS 系统” 、 “交通诱导系统” 、 “机动车及驾驶员管理系统”等先后建成并投入实际运行。这些系统为缓解交通 拥挤、保证道路畅通和减少交通事故，发挥了十分重要的作用，同时为建立面向 新世纪的智能交通管理系统奠定了坚实的基础。 但是，上述子系统目前是独自运行的。显然，这些子系统面对的和要解决的 是同一个问题，它们之间有紧密的联系和互补性，将他们整合在一个框架中是十 分有意义和必要的。各子系统所采集的动态交通信息只完成了空间上的局部集成， 这些信息还存储在异构的平台和环境下，无法实现共享和交流。在制定道路交通 管理的措施和方案时，还需要对来自不同子系统的数据信息进行人工综合加工， 不仅工作量巨大，并且受专业分工的限制，不同专业的人员对来自非本专业的数 据信息的理解也存在一定的偏差，因而一定程度上会影响决策正确性，也降低了 决策的时效性。这些珍贵的信息在交通管理和指挥中不能得到充分的利用，是非 常可惜的。因此，很有必要把以往相对独立的子系统集成起来，应用先进的信息 技术，构建一套高效完整的基于以上子系统的城市交通综合信息处理平台。 以上就是本项目的背景。 现代信息技术、通信技术、控制技术和电子技术是交通管理现代化的基础， 尤其随着网络技术、数据库和数据仓储技术、Internet 技术、GIS 技术、多媒体技 术、中间件技术等信息技术的发展和成熟，快速集成异构平台和环境下的信息、 并对其充分挖掘和可视化表达成为可能。这些技术将是城市交通综合信息处理平 台的核心。 1.2 项目目标项目目标 北京市城市交通综合信息处理平台的目标是，利用已经开发的交通信号控制 系统、交通电视监控系统、122 接处警系统、交通信息检测与显示系统和交通警 用巡逻车 GPS 系统等采集的实时交通信息，并结合静态的交通信息和以往的历史 信息，在 GIS 平台上进行交通信息的综合分析，对交通状况进行评估和预报，并 把这些信息予以发布，从而进一步提高北京市交通管理的现代化水平，为缓解交 通拥堵、实现道路畅通、发挥道路系统系统的全部功能作出应有的贡献。 本平台的内容主要包括： 对来自不同渠道的大量实时交通信息数据进行收集、管理、存储和分析 在统一的平台上对整个公安交通信息的集中管理和应用； 交通信息的可视化管理； 综合交通信息指标的统计与分析； 交通状况的评估和预测； 交通状况信息的发布和预测。 1.3 项目意义项目意义 本项目的意义在于： 1)实现各子系统异构平台和环境下信息的收集和统一加工，挖掘现有子系统 的信息资源 2)提高交通北京市管理决策的正确性和时效性； 3)提供一种面向 21 世纪的交通信息处理系统。 第二章第二章 系统需求系统需求 2.1 交通信息内容与特点交通信息内容与特点 1)交通信息的内容 交通信息是对道路交通管理对象、道路设施、道路交通管理设施、道路交通 管理者、道路交通管理对策等与交通相关的客观要素状态的描述。交通信息的主 要内容包括： 信息类别交通信息备注 道路交通管理对象 车辆、行人、交通事故、社团活动、公共交通、 党政首脑机关等。 道路设施 路网分布、道路、车道、桥梁、路口区划等 道路交通管理设施 交通信号灯、交通流量检测器、交通意外事件 检测器、交通信息动态显示标志、交通标志、 交通监控电视、交通违章检测仪 道路交通管理者 警力及其分布、警区划分、值勤车辆分布、 GPS 警车状态 道路交通管理对策 交通流量优化策略、交通信息方案、交通需求 管理对策 2)交通信息的特点 交通信息具有动态和海量特征。它还具有空间数据的特性。所有的交通信息 都可以通过空间坐标系检索和存取。 交通信息本质上是分布式的。从空间角度看，交通信息分布在整个市政区域 中；从特性的角度看，道路交通管理信息分布在交通管理的各个部门中，这些部 门根据其分工收集、存贮、分析和更新属于自己范围内的数据信息；从应用角度 看，不同的用户使用不同地区和不同类型的交通信息。因此，交通信息基本上是 按业务部门分布式生成、采集、存放和加工管理的。 交通信息可以是数值、图形、图像、文字、声音和视频等。 交通信息可以分为动态和静态两种类型：动态信息主要包括出行分布、路段 与的路口的流量、车道占有率、车速、拥堵分布和程度、路况视频信息、交通事 故信息和 GPS 巡逻警车信息等；静态信息主要包括道路网络、车辆保有量与构成、 人口和社会经济活动分布、交通信号、交通标志、警区划分、警力分布、交通检 测与监视点分布和交通法规等。 2.2 交通管理系统现状交通管理系统现状 从一九九八年初开始，北京市公安交通管理局全面实施道路交通管理“科技 工程” ，先后建成计算机网络系统、交通信号控制系统、122 接处警系统、交通电 视监控系统、交通信息检测与显示系统、交通警用巡逻车 GPS 系统等现代交通管 理系统，并全部投入运行。这些子系统不仅是现时交通管理的重要手段，而且为 下一步交通智能指挥调度系统的建设奠定了基础。系统的结构如图 2.1。下面对 图中的几个主要子系统进行简单描述： 1） 计算机网络系统 计算机网络系统采用 ATM 主干、分布式处理、集中式管理的结构。主干节 点通过交换机连接二级 ATM 网络和 100M 快速以太网；整个网络支持 VLAN； 通过 RAS 支持远程异步拨号访问；网络设备选用 3COM 公司的 CoreBuilder7000HD ATM 中心交换机、SSII3000 ATM 交换机和 SSII3300 以太网 交换机等网络设备。Web 服务器为 Compaq Proliant3000 PC 服务器/Windows NT4/IIS4；数据库服务器为 Alpha DS20/Digital UNIX/Oracle8。 UTC/SCOOT 环行线圈检测器 微波检测器 电视监控 摄像头 大屏幕 户外显示屏 计算机网络 122 接处警 122 报警 122 处警 警车 GPS 装备 GPS 的警车 公安交通指挥中心公安交通指挥中心 图 2.1 现有系统结构图 2） 交通信号控制系统 交通信号控制系统采用了英国 TRRL 研制的 SCOOT（Split, Cycle, Offset Optimization Technique）, 是一种对交通信号网实行实时协调控制的自适应控制 系统，它包括交通信息检测器、信息传输网、信号灯控制器、控制计算机和 UTC 系统软件。目前 UTC 采用环形检测线圈和微波两种检测器，前者共 1000 余个检 测器分布在城区 200 多个路口，但只有长安街实现了线控，其它均为单点控制； 后者分布在二、三环路上，有 34 个检测断面，目前只有西二环 11 个检测点信息 可用。环形检测线圈信息经 OTU 通过 PSTN 传输到 ITU，再经局域网到达 UTC 计算机中；微波检测器信息通过光缆直接传输到 ITU，再经局域网到达 UTC 计算 机中。UTC 计算机上的 SCOOT 软件把这些信息进行处理分析，形成优化的信号 配时方案，并通过 ITU、PSTN、OUT 将其传输到信号灯控制器，实现交通信号 的最优控制。此系统的操作系统为 OpenVMS，UTC 计算机为 DEC Alpha，SCOOT 软件版本为 3.x。提供此系统的西门子公司没有给出交通信息的 格式或规范。微波检测系统配置外挂的数据提取包，可以把微波交通信息（流量、 占有率、车速）按 5 分钟间隔通过 FTP 的方式提取到。 3） 122 接处警系统 122 接处警系统把 Web 技术和 GIS 技术相结合，采用 B/S 体系结构，实现了 “122”接处警信息的实时化、可视化和网络化管理，提高了“122”接处警的实 时性、准确性和可靠性。系统的主要功能包括接警信息管理、报警地点定位、报 警信息通知、处警信息管理、平面空间分析、 “122”接处警信息统计和分析等。 系统的运行平台为 Windows NT4/IIS4，数据库为 Oracle8 For NT。系统具有的信 息包括接警信息、正在处警信息、已处警信息以及其它相关信息。 4） 交通电视监控系统 交通电视监控系统由系统控制主机、前端设备、传输设备、大屏幕显示系统、 视频车辆检测系统、网络多媒体系统组成。视频信息由前端设备采集，通过传输 设备进入系统控制主机，控制主机负责把视频信息送到大屏幕显示系统、视频车 辆监测系统和网络多媒体系统中。系统控制主机选用 MAX1000，它是系统的核 心设备，控制整个系统的所有工作。前端设备包括摄像机、镜头和云台，共有 97 部，分布在二、三环的选定路口、立交桥等监视点。传输设备采用光缆和光端机。 大屏幕显示系统由 32（4X8）个 50投影单元组成，显示面积 24 米 2，投影机为 GQY 公司的 DLP 投影单元。视频车辆检测系统由 10 台 VIP21 和 1 台 VIP41、一 块 COM 通讯模块和视频车辆检测管理工作站组成，每台 VIP21 可同时检测四条 车道，交通信息包括流量、速度、车头时距、车道占有率、车辆分类，同时可以 进行交通事件检测。网络多媒体系统由一台 BGP 服务器、12 台视频压缩服务器 和多台指挥台终端组成，它们之间使用 TCP/IP 协议，BGP 与 MAX1000 间用 RS232 通讯；视频图像传输采用模拟和数字两种方式，前者把视频直接从 MAX1000 送到有视频卡的客户计算机，后者使用图像压缩服务器将视频转换为 数字格式，通过网络再送到客户计算机。压缩服务器采用 Motion JPEG 算法、 CIF（352X288）格式、20 帧进行压缩，占用 3Mbps 带宽。 5） 交通信息显示系统 交通信息显示系统由分布在二环的 6 面室外可变信息显示屏、VMS 控制中心 和传输设备组成。VMS 控制中心收集和接受各种交通信息，通过传输设备，送到 可变信息 LED 显示屏进行显示。 6） 交通警用巡逻车 GPS 系统 系统采用 GPS 技术，以计算机网络和 GIS 为基本环境，结合先进的通讯技术， 以交通警用巡逻车为动态目标信息源，实现交通警用巡逻车的有效管理。主要功 能包括警车的定位功能（精度小于 10M） 、在电子地图上对警车的实时监控、运 行信息的管理、警车信息的管理、报警功能等。系统可以提供的信息有警车的实 时定位信息、基本属性信息和动态运行信息。 7） 目前存在的问题 目前这些系统相对独立，它们之间并未真正形成一个互相协调的、有机的系 统。各个子系统所采集的动态交通信息虽然完成了空间上的集中，但这些信息还 处在异构的平台和环境下管理和存储，它们之间无法充分共享。在进行道路交通 管理措施制定时，还需要大量的人力，对数据信息进行人工综合加工，从而影响 决策的效果和效率。另外，UTC 的开放性较差，很多重要的原始信息无法直接获 取，而统计分析信息又无法生成，造成了大量信息的浪费。 2.3 信息需求信息需求 本项目所需要和处理的各种交通信息概括如下。 2.3.1 基本信息 道路路网空间分布 道路名称、等级、长度、宽度、线形、编码 路口区划 车道划分、设计车速、通行能力 立交桥、铁路桥、行人天桥（地道）等桥梁 停车场分布与容量 2.3.2 实时交通信息 交通流量、车道占有率、车速 拥堵点分布和程度 122 接处警信息 GPS 警车信息 路口实时交通视频信息 2.3.3 静态交通信息 交通标志分布 环行线圈检测器分布 微波检测器分布 电视监控点分布 警区划分 警力分布 管界划分 常规勤条路线 常规警卫目标 党政首脑机关分布 大型体育、娱乐设施分布 大型企事业单位分布 居住点分布 宣传单位分布 宣传管界划分 交通安全委员会分布 2.3.4 综合分析信息 交通状况评价（流向、流量、车速、拥堵等） 交通事故统计和空间分布 交通管理措施效果评价 交通状况预报 2.4 功能需求功能需求 本项目所开发的系统具有如下功能。 2.4.1 动态信息收集动态信息收集 UTC 信息获取 交通流量、车道占有率、平均车速等。 122 接处警信息获取 接警信息、正在处警信息、已处警信息。 电视监控系统信息获取 交通路口实时视频信息、交通流量、占有率、平均车速。 GPS 警车监控系统信息获取 警车位置、警车分布、警车信息。 2.4.2 动态信息融合和过滤动态信息融合和过滤 对从各子系统获得的信息进行融合 根据各子系统的采集精度和采集信息的相关度，把不同子系统相近采集 点的信息进行融合。 对获取的错误信息进行过滤 根据各子系统间信息的相关度，把其中采集的错误信息进行过滤。 2.4.3 交通信息管理交通信息管理 综合交通信息的有效存储和快速访问 综合交通信息的查询 综合交通信息的报表与图表的输出 综合交通信息的备份 2.4.4 交通信息显示交通信息显示 交通信息采集点的空间分布 交通信息在道路路网上直观显示 交通拥堵信息的空间分布 主要辖区内主要路口的交通状况 “122”接处警信息和交通事故的空间分布 电视监控视频信息和相关检测点交通信息的显示 GPS 警车的空间分布、动态轨迹监视 2.4.5 交通信息统计和分析交通信息统计和分析 交通流量、占有率的统计和分析 a. 对交通流量、占有率按时段、日、周、月进行统计，生成趋势图； b. 对交通流量、占有率按照一周的某时段、一月的某时段，一月的某周 日、一年的某周日等进行统计，生成趋势图； c. 对照生成的趋势图，分析当前时段、日的交通流量变化趋势。 交通事故统计和交通事故分布 a. 按交通事故发生原因； b. 按交通事故发生日期； c. 按交通事故发生区域。 交通信息空间分析 a. 交通事故发生地周围的警力分布和 GPS 警车分布； b. 警力部署点周围的重要道路和路口、机关单位等； 2.4.6 交通信息报表输出交通信息报表输出 交通流量、占有率的日、周、月统计报表； 交通流量、占有率的日、周、月统计图； 交通拥堵的日、周、月统计报表； 交通事故日、周、月统计报表。 2.4.7 交通信息发布交通信息发布 通过网络向局领导和各支队发布交通信息 通过交通台发布道路交通状况信息 通过 VMS 发布交通状况、交通诱导信息 Intranet/Internet 发布交通状况信息、交通诱导信息、实时视频信息 2.4.7 安全管理安全管理 系统安全管理主要是对系统信息安全起保证作用，主要包括：权限管理、数 据安全管理。 a. 权限管理功能 基于用户的权限管理 基于用户组的权限管理 基于访问时间的权限管理 对以上几类访问的组合 b. 数据安全管理 系统对数据的安全性提供保障措施，防止数据受到破坏或丢失； 系统具有数据备份和恢复的功能，以保证数据的完备、可靠和安全； 根据用户的权限及职能划分对该用户能够管理和使用的数据进行限制； 2.5 性能需求性能需求 1)系统的响应时间 对用户请求的响应时间： 文字信息： 5s 图象信息： 10s 视频信息： 20s 2)网络带宽 本系统在已建成的网络上运行，该网络带宽参数如下： 主干网：155M 指挥中心各部门：10M 各支队：2M 2.6 环境需求环境需求 本项目所建成系统在下列环境下运行。 2.6.1 计算机网络计算机网络 ATM 主网、以太局域网 C/S 体系结构 2.6.2 系统软件平台系统软件平台 操作系统：WindowsNT4.0、Unix Web 服务器：IIS4.0 数据库：Oracle8i 第三章第三章 实现技术分析实现技术分析 本章对所开发的系统中涉及到的技术进行简要分析和论证。 3.1 UTC 交通信息获取交通信息获取 UTC 的系统结构如图 3.1。 从 UTC 获取信息的方法有两种：1）直接从 ITU 截取信息；2）从 UTC 上的 SCOOT 输出结果中提取经过处理的信息。 1)第一种方案 检测器以 4Hz 的采样速率对环行检测线圈进行采样，当有车辆通过线圈时采 集的信息为“1” ，否则为“0” 。检测器每秒把采集的 4Bit 的“0” “1”组合信息 通过 OUT 传输到 ITU，ITU 再传输到 UTC，形成检测信息 Bit 流，供 图 3.1 UTC 系统结构图 UTC/SCOOT 进一步处理。因此从 ITU 得到的信息是原始的检测器信息。该信息 可以通过 ITU 的 RS232 接口得到。 2)第二种方案 UTC/SCOOT 系统把 ITU 送来的 Bit 信息流进行变换，形成以“LPULink Profile Unit”为单位的交通流量信息，并以 5 分钟的间隔保存在系统文件中。 UTC/SCOOT 系统对这些信息进一步处理，并结合预先设定的“CFPCyclic Flow Profile”交通模型，生成优化的信号配时参数，去控制信号灯的变化。UTC 处理过的交通流量信息可以通过 FTP、TELNET、远程终端的方式获得。UTC 的 操作系统是 OpenVMS，SCOOT 没有开放接口。 第一种方案获取的信息是未经处理的原始检测器信息，需要对检测器有全面 深入的了解，并做很多后期处理工作，同时也浪费了 UTC/SCOOT 的资源。对于 第二种方案，由于 UTC/SCOOT 的接口不开放，因此需要对 UTC/SCOOT 系统的 数据应用协议进行分析，并需在 UTC/SCOOT 上开发数据提取进程；同时需要学 习使用 Open VMS 操作系统。前一种方案需要对每一种检测器进行提取处理，不 但硬件设备增加很多，而且会影响 SCOOT 系统的应用；后一种方案初期投入大， 但是是一劳永逸的解决方法。我们建议采用第二种方案。 3.2 视频交通信息获取和处理视频交通信息获取和处理 电视监控系统的结构如图 3.2 所示。 电视监控系统提供的视频信息有模拟和数字两种。对于模拟视频信息，在客 户端需要安装视频卡，会增加硬件设备的投资。数字视频信息通过网络传输，在 客户端不需要安装任何硬件设备。因此本方案建议采用获取数字视频信息进行综 合加工。交通电视监控系统中的数字视频信息采用 Motion JPEG 压缩方法和 CIF 格式。由于该方法产生于 MPEG 标准之前，并没有形成压缩标准，只是一些产家 采用的非通用方法，因而对该数字视频信息需要特殊考虑。第一就是采用产家提 供的客户端播放工具，目前尚不知其能否和其他应用集成，能否在浏览器上应用。 第二就是开发能播放 Motion JPEG 的插件，这样插件既可以在客户端中应用，也 可以在浏览器上使用。本方案建议采用后者。 由于系统网络到支队的带宽为 2M，系统的并发用户较多，因此需要考虑视频 信息处理的带宽问题。由于对实时视频图象的监视不需要连续的图象帧，因此可 以采用折中的方法对视频信息的进行处理：在客户端每 5 秒刷新一次图像。采用 CIF 格式：352X288 大小，256 灰度黑白图象，视频信息需要的带宽为 352X288/5=21KBps。这样既节省了带宽，也能达到业务需求。 3.3 多种交通信息的融合多种交通信息的融合 由于各子系统采集的信息都有一定的误差甚至错误，因此这些信息之间就会 存在不一致的情况。系统必须采取一定的措施，滤除其中的错误信息，把多个系 统的信息有效地融合起来。 实际上，这些系统采集的信息并不是孤立的，而是具有一定的相关性。比如 某个地方放生了交通事故，那么相关的路段和路口就会产生拥堵；线圈检测器采 集的交通流量在相同时刻应该和视频检测器采集的交通流量相差不多。因此可以 利用它们之间的相关性，再根据不同系统的采集精度分配不同的权值，就可以把 大部分明显的错误信息过滤掉，实现多信息源信息的融合，从而保证基础信息的 可信度。 Bocom Bocom Bocom 大屏幕 Max1000 BGP 服务器 监视客户监视客户 压 缩 服务器 压 缩 服务器 图 3.2 电视监控系统结构图 3.4 多层的多层的 Web 应用构件技术应用构件技术 系统将采用基于 Web 服务器的 Intranet 管理方式，按照瘦客户/胖服务器的应 用模式，把应用系统的大部分处理工作集中在 Web 服务器上完成，在客户端运用 Web 技术实现分布式应用处理。 构件是实现异构环境、平台下系统集成的关键，是系统实现的核心。采用构 件技术，将缩短系统的开发时间、提高软件的质量、有效地降低开发成本。 图 3.3 多层 Web 应用构件技术的结构图 3.5 分布式数据仓库技术分布式数据仓库技术 数据仓库是面向数据分析型处理的数据环境，数据仓库中的数据具有四个基 本特征：面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的。交通信息数据 仓库系统是系统的核心，它通过收集、整理和存储整个北京市交通信息网中与交 通业务有关的历史数据向应用提供数据支持。数据仓库中存储了大量的在线历史 数据。 对交通动态信息量的大致估计： 采样频率存储量（字节） 24 小时数据量 （字节） 1 个月 数据量 备注 视频数据30 秒16288086400 图象数据一般 不保存 线圈数据5 分种162888640 微 波5 分钟162888640 GPS 数据 动态跟踪，一 般不保存 122 数据接警后保存 其他数据 数据仓库中的数据一般用于决策支持或数据挖掘，数据分析与处理的复杂度 都比较高，因此对软硬件技术水平的要求也比较高。 交通信息综合管理中的数据处理大致可以划分操作型处理与分析型处理。操 作型处理是对数据库联机的日常操作，它通常关心的是响应时间，数据的安全性 与完整性。分析型处理则用于决策分析，经常要访问大量的历史数据。 为了充分利用现有交通信息，进行综合业务管理是发展趋势。交通信息管理 业务所涉及的数据大多与时间有关，管理人员不仅关心某一时刻的交通状况，而 且需要对交通状况在某一段相当长时间内的综合情况作出快速准确的评估，因此 把数据仓库引入交通信息综合管理是交通信息管理的大趋势。 综上所述，有如下两个原因促使我们将数据仓库技术运用到交通信息综合管 理之中： 交通信息管理需要高效、健壮的分析型海量数据处理环境。 这是由交通信息管理的业务特点和数据驱动所决定的。首先，交通信息管理 不是简单地集中各子系统中信息，必须通过对采集到的信息进行长时间的性能评 估来分析道路交通网络中已经出现的问题和可能存在的隐患，从而能够帮助交通 网络管理者采取合理的措施对网络进行优化。这种长时间段、大规模数据的性能 评估需要与时间相关的分析型数据处理环境。其次，交通网络管理中所涉及的数 据处理量非常大，是一个海量数据处理环境，并且随着网络规模的不断扩展，它 对数据处理能力和数据管理的可扩展性提出了越来越高的要求。 数据仓库是营造这种分析型数据处理环境的合适框架。 数据仓库是在行业管理和决策中面向主题、集成、与时间相关的和不可修改 的数据集合，它所存储的都是与时间相关的分析型数据。基于分析型数据的数据 管理结构有力支持了交通网络的综合业务管理，使得网络运营者在开展新的交通 信息服务业务时，能够及时通过有效的管理手段获知业务实施的状况和存在的问 题，从而能够及时采取合理的措施对道路交通进行优化。 分布式数据仓库的模型如图 3.4： 图 3.4 数据仓库系统结构 第四章第四章 系统总体设计系统总体设计 4.1 总体功能描述总体功能描述 所开发的软件要将城市交通中的视频、UTC、122 接处警、警车 GPS 的实 时动态信息及警力分布、交通标志、停车场位置及容量等等各种数据采集起来进 行集中管理、分析、为各支队、局领导等提供及时的城市各主要道路的交通流量、 车速、交通密度、事故发生情况等的地图化显示、统计报告、图表，也可将信息 通过网络主动发送到交通诱导屏、交通信息台等。软件系统以中央数据库为核心、 采用分布式层次结构，具有良好的扩充性，并为集成与交通有关的其他信息提供 良好的环境。 4.2 系统层次结构图系统层次结构图 为了对所设计的软件进行进一步的分析，这里给出系统的层次结构图（图 4.1）： 图 4.1 系统层次结构图 接口层 （数据提取/转换） 系统管理层 （中央数据仓库） 应用逻辑（业务）层 中间件 用户界面层 静态数据 数据源层 动态数据 视频 数据 UTC 数据 122 数据 GPS 数据 4.3 系统功能结构系统功能结构 系统具有九大主要功能： 4.3.1 实时动态数据采集实时动态数据采集 实时动态信息主要包括：视频监测数据、122 接处警数据、警车 GPS 数据、 环形检测线圈、微波检测数据，这几种数据在不同的系统中，具有不同的格式和 特点，需要对格式和特点进行相应的分析，例如视频图象数据要求同时显示多个 监测点的图象信号，刷新频率可以为几秒钟，图象一般采用 h261 格式，传输带 宽为每秒几十 K 至几百 K 字节，视频检测得到的车速和车距等数据进入系统中 央数据库，从 UTC 出来的数据为 LPU 格式，需经转换进入中央数据库。 4.3.2 数据存储管理数据存储管理 经转换处理的数据存储进入数据库，每条记录都具有时间属性，历史记录可 以进行备份和恢复。 4.3.3 信息的地图化显示信息的地图化显示 利用地理信息系统技术，将车速、车流量、交通标志、道路等级、事故发生 情况等信息在电子地图上直观地分层显示出来，相关层可以叠加分析，这种信息 的表现方式形象、自然。 城市交通信息综合管理软件系统 实 时 动 态 数 据 采 集 数 据 存 储 管 理 信 息 的 地 图 化 显 示 交 通 信 息 查 询 报 表 图 形 输 出 统 计 分 析 操 作 运 行 记 录 用 户 管 理 交 通 信 息 发 布 4.3.4 统计分析统计分析 交通统计表格常见的有：日报、周报、月报。分析的结果可以以直方图、饼 图、二维、三维柱状图、曲线分布图等等。 4.3.5 交通信息查询交通信息查询 查询功能要灵活、方便、高效。可以查询某个路段或某个区域的车流量，给 出交通量的时变图、日变图等，为交通规划、道路设计、交通管理、交通事故评 价、经济分析等提供参考资料。查询的车速可以有地点车速、行驶车速、区间车 速、运行车速、临界车速、设计车速等。可以根据行政区划、主要路段等查询交 通标志的分布、警力的分布等情况及交通事故发生情况分布等等。下面给出一个 某路口交通标志的分布样例。 4.3.6 报表图形输出报表图形输出 图形和报表也是日常交流的常见形式。系统可以按用户所需要的形式打印图 形和报表。图形和报表要符合业务部门日常使用的习惯，每一张表格或图表不仅 要直观、漂亮、表现力丰富，而且信息量要尽可能大。 4.3.7 交通信息发布交通信息发布 交通信息与人们的生活和工作密切相关。及时将信息发布出去非常必要。发 布的方式可以通过交通信息台、无线寻呼、手机短信息、交通诱导显示屏，也可 以在 Internet 上发布。 4.3.8 操作运行记录操作运行记录 交通信息每天都会产生大量的历史记录，为便于日后对这些记录进行分析、 利用和维护管理，需要将日常的操作记录用数据库存储起来。 4.3.9 用户管理用户管理 不同的用户具有不同的权限，没有权限的用户不能使用本软件系统。这是保 证系统安全的措施之一。 用户分组 把用户按使用权力分为四级： 一级用户 允许检索全部信息，并能增、删、改； 二级用户 允许检索全部信息，但不能增、删、改； 三级用户 允许检索指定信息，并能增、删、改； 四级用户 允许检索指定信息，但不能增、删、改。 用户权限设置 根据不同的用户级别，由信息中心对其设置不同的用户分组、权限及存 取口令。 4.4 数据库设计数据库设计 在应用软件开发中, 数据库的设计是系统设计的一个核心。逻辑设计即概念 模型设计是整个数据库设计的基础。逻辑设计的目的是要规划出整个数据库的理 想框架, 回答数据库能做什么的问题。通过逻辑设计要形成数据库的总体数据模 型, 这个数据模型应能利于计算机的硬件和软件并且是面向应用的, 易于理解的。 逻辑设计应达到下列要求: 在共享数据资源方面, 在降低数据采集、存储和使用成本方面以及在数 据维护的事务处理方面都应达到最大的效率。这里所说的效率主要考虑 五个方面的问题, 即: 处理速度、吞吐量、响应时间、可维护性和存储 需求。 在数据质量方面要达到防止(尽量减少)数据冗余, 保持数据内容与格式 的一致。 要能最大限度地发挥系统的性能, 应考虑能达到: 支持各种各样的用户视图 有利于扩展用户应用开发的领域 数据检索、分析和生成的灵活性 4.5 用户界面设计用户界面设计 基于三层 Browse/Server 结构, 用户界面的基本原则是: 界面按功能组织，布局合理，操作便捷； 界面美观、自然、大方； 界面的设计要符合业务流程； 对于用户经常使用的功能，用户定位的时间要尽可能的短； 下图是用户界面的一个设计例图。 第五章第五章 系统方案系统方案 5.1 运行平台方案运行平台方案 系统的运行平台如图 5.1 所示: 5.2 软件开发环境软件开发环境 .1 软件环境软件环境 服务器端 操作系统 中文版 Windows NT 4.0 数据库 Oracle8i GIS 平台 MapXtreme、MapInfo 客户端 操作系统 Windows 98 .2 开发语言开发语言 Visual C+ 6.0