gis在城市道路管理信息系统中的应用毕业设计论文完整版设计论文

（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）目录摘要 21绪论 21.1课题研究背景意义 31.2目前道路管理系统存在的问题 31.3道路信息化的研究方向 41.4研究内容 42GIS理论基础 42.1GIS（地理信息系统）的定义 42.2GIS在国内外的发展 52.3GIS的功能及分类 72.3.1GIS的功能简介 72.3.2GIS的分类 82.4GIS的特点及与其他系统的区别 82.5地理信息系统与其他相关学科及技术的关系 92.6实现GIS的常用平台 102.7GIS的发展趋势 113城市道路管理 124基于GIS的城市道路管理信息系统 124.1建立城市道路管理信息系统的目的 134.2城市道路管理信息系统需求分析 144.3系统建立的原则 154.4道路信息管理系统的总体结构 164.5系统的功能模块 175基于GIS的道路管理信息系统的设计与实现 225.1结合现状对GIS在道路管理应用的分析说明 225.2道路管理信息系统的设计与开发 225.2.1空间数据库引擎 225.2.2道路信息管理系统 235.2.3GIS在道路管理信息系统中的应用举例 246总结与展望 256.1总结： 256.2展望 25GIS在城市道路管理信息系统中的应用PAGEPAGEIIGIS在城市道路管理信息系统中的应用摘要随着社科学技术的发展进步，计算机技术的发展日益成熟。“数字城市”，“数字地球”等应运而生。城市是一个巨大、复杂而又多变的综合体，也是一个巨大的信息集中和信息交换的场所。城市道路系统是人流、物流、信息流的载体，是城市的动脉，城市道路作为城市交流的纽带，对正常发挥城市的各项机能起着非常重要的作用。社会科学技术发展迅速，城市化水平也随之不断提高，城市的基础设施建设发展迅速，各种新建、修建、改建和扩建的道路设施的规模和数量与日俱增。城市建设的突飞猛进，对城市道路工程的规划、设计、建设、管理等方面提出了更高的要求和标准；然而，目前的城市道口路信息管理仍采用的是传统的人工管理为主的模式，效率低、缺漏多、且时有不能及时响应群众反映的问题而造成不良后果的现象发生。这些都迫切要求迅速提高城市道路信息管理的水平。随着计算机软硬件技术及测绘科学技术的飞速发展，以空间数据及其属性数据为特征的地理信息系统技术日益成熟大大提高了信息管理的质量和效率。本文主要针对现代化城市道路信息管理的需求、道路信息化的研究方向和GIS在道路信息化管理系统中的应用进行了概要性的总结，分析了目前道路信息管理系统现状和今后的发展方向，并给出了本文的结构思路。关键词：GIS道路管理信息系统ApplicationofGISintheurbanroadManagementinformationsystemABSTRACTWiththesocialdevelopmentandprogressofscienceandtechnology,thedevelopmentofcomputertechnologyhasbecomemoresophisticated.“DigitalCity”,“DigitalEarth”cameintobeing.Thecityisahugecomplexofvariedandcomplex,butalsoahugecentralizedinformationandtheexchangeofinformationspaces.Urbanroadsystemisthecarrieroftheflow,logistics,informationflowtheskeletonofthecityroadsasthecity’sbondplaysavitalroleonthecitiesfunctionofnormalplay.Withthein-depthdevelopmentofthesocialsciences,thelevelofurbanizationhasbeenrapiddevelopmentoftheinfrastructureofthecity,avarietyofnewconstruction,increasingthesizeandnumberoftherenovationandexpansionofroadinfrastructure.Therapiddevelopmentofurbanconstruction,urbanroadprojectplanning,design,construction,managementandotheraspectsofthehigherrequirementsandstandards;city,however,stillusethetraditionmanualmanagementmodebased,lowefficiency,missing,andwhenthemassescannotrespondinatimelymanneradverseconsequencesoccur.Theseareurgentrequirementtorapidlyimprovethelevelofurbanroadinformationmanagement.Withtherapiddevelopmentofcomputerhardwareandsoftwaretechnologyandmappingscienceandtechnology,thespatialdataandattributedataforgeographicinformationsystemtechnologyhasbecomemoresophisticatedandgreatlyimprovethequalityandefficiencyofinformationmanagement.Mainlyforroadinformationmanagementneedsofthemoderncityandroadinformationmanagementsystemstatusandfuturedirectionofdevelopment,andtheideasofthestructureofthisarticle.KeyWords：GIS,roadmanagement，systemofinformationPAGEPAGE28绪论进入21世纪以来，信息技术深刻改变着人类生活与社会面貌人类社会已经全面进入信息时代。建立并健全道路管理信息系统，使道路管理走向信息化、科学化、现代化、智能化，提高道路的运行效率和服务水平，准确的提供管理和决策分析，对以后提高道路规划、设计、建设、养护、和管理水平将有非常重要的意义。1.1课题研究背景意义城市是一个巨大的信息集中和信息交换的场所，根据其巨大、复杂多变的综合特征，可将城市管理信息系统划分为城市道路、交通、人口、土地、房产、公安、消防、环境保护、综合管线等多个子系统；城市道路系统做为城市的骨架系统在其中的地位和作用尤为突出。城市建设突飞猛进，各种城市基础设施建设速度迅猛，各种道路设施的不断新建、修建、改建和扩建现象与日剧增，这对城市道路的规划、设计、建设、管理等方面提出了更高的要求。然而现在我国道路信息管理系统落后，大多数城市的道路管理仍处于传统的人工管理为主的管理模式，缺乏先进的现代化道路管理控制手段和安全管理、事故检测、处理系统，大量的统计数据无法发挥其在动态分析、预测评估、动态调度、实时控制方面的作用。同时，人工管理存在着低效，缺漏多等问题，为了能更好的做好道路管理工作，规范城市道路的规划、设计、建设、经营、养护维修、运行和收费等各种服务，建设一个能够提供道路设施及其环境状况的相应的图形和图像信息，为有关部门的管理和决策人员提供能够进行道路设施的现状分析、资源分配、道路网络规划和计划等的科学化、信息化的管理系统，已经成为道路管理的必然趋向。近年来，随着地理信息系统技术的快速发展和社会需求的大幅度增加，地理信息系统已经和计算机、通信等技术一样成为信息技术的重要组成部分。GIS具有强大的空间分析能力，具有反应地理空间关系及综合分析、统计各种空间和属性信息能力的特性，为地理资源与环境的开发、规划、建设、管理及决策提供了极好的先进技术手段。随着计算机技术的迅猛发展，GIS技术已日渐趋于成熟。地理信息系统（GIS）目前在国内已被应用于公路和铁路的环境保护领域，地质灾害的预测和评估，城市规划，交通运输等领域【1】。应用GIS综合开发和实现一套道路管理信息系统，为相关管理和决策人员提供强大的动态指挥平台是很有必要的。1.2目前道路管理系统存在的问题城市道路建设，不仅影响到城市交通，也是城市经济发展的关键因素，随着城市道路网的扩张，与道路相关的各种数据信息量急剧膨胀，道路管理、道路维护以及对相关数据的收集整理、设施质量和数据的检查统计等大量的信息资料，给城市道路管理部门带来繁重的工作负担。传统的仅依靠人工处理和凭经验决策的工作模式已经无法满足现代化道路管理的要求。人工处理信息的滞后与城市道路养护管理的动态性、及时性之间的矛盾越发严重。道路建设的科学性、合理性对城市建设起到关键作用[2]。传统的人工管理系统存在的主要问题有：（1）城市建设速度过快，难以对城市道路现状信息进行适时动态的掌握，及时针对性地制定相应的道路建设和维修养护计划。（2）道路及道路相关设施的资料多以纸质图纸为主，道路管理决策部门难以及时了解各个工作区的运作情况和各个部门的工程进展情况，致使决策滞后，缺乏对道路信息的统一化管理，无法满足随机的和突发的查询统计要求。（3）道路及其附属设施的新建和改建等缺乏科学的依据，严重影响其科学性和合理性。1.3道路信息化的研究方向城市道路信息管理系统是一门多层次的跨学科的复杂的现代化的科学管理技术，其综合应用数据库技术、计算机技术、系统工程、管理学等新技术，对道路信息进行状况管理和决策，集先进性、实用性于一体。世界上最早的城市道路信息管理系统出现在美国。二十世纪七十年代，美国联邦公路局建立世界上第一个国家道路档案数据库。目前，美国、英国等一些发达国家和地区已经建立了比较成熟的城市道路信息管理系统。这些系统对于道路建设和管理，确保交通安全，合理且有效地利用有限的维护资金起到了非常重要的作用。国内多数新建大型道路项目数据库管理系统相继加入GIS子模块，实现了简单数据的图形及文字的相互查询。总的说来，国内的道路管理系统地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。1.4研究内容（1）在GIS平台上建立城市道路信息管理系统。（2）城市道路信息管理系统中关键技术的实现，包括数据处理、数据管理与数据显示等：（3）结合道路管理的日常工作需求，实现具体的操作功能，包括报表的输出、图形链接与空间查询等。2GIS理论基础2.1GIS（地理信息系统）的定义地理信息系统（geographicalinformationsystem）简称GIS，它是由计算机软硬软件和不同的各种方法组成的计算机系统，该系统支持对地理数据的采集、输入、存储、管理、处理、检索、操作、显示和分析并输出各种地理数据从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理决策应用服务的计算机系统。一个实用的地理信息系统，必须要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、检索、操作、建模和显示等功能，其基本构成一般包括五个主要部分：（1）计算机硬件主要是数据的输入设备，数据处理设备和数据输出设备。包括运行GIS的计算机和操作系统。数据的输入设备包括数字测量设备、数字化仪和扫描仪。数据输出设备主要有绘图仪、打印机和显示装置等。（2）系统软件地理信息系统的软件是整个系统的核心，用于执行地理信息系统功能的各种操作。主要包括用于驱动硬件的程序和用户界面。（3）空间数据地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。地理空间数据包括矢量数据和栅格数据。（1）应用模型地理信息系统的应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，也即GIS操作所必须的物质、组织、管理和文化环境。（2）应用人员包括开发、管理和使用人员，是GIS功能得以表达的基础。一个完整的地理信息系统构成如图2-1所示。2.2GIS在国内外的发展地理信息系统发展至今已有近50年历史，归纳起来GIS的发展主要经历了一下几个阶段。20世纪50年代末，计算机获得广泛的应用后，迅速被应用于地图量算、空间数据的存储和处理当中，因为机助制图快速、灵活、操作简单、便于存储、分类、合并和分析而迅速发展起来。1963年，加拿大人RogerTomlinson创建了世界上第一个地理信信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS）。当时由于计算机硬件图形编码请求接口属性编码请求地理信息系统图形编码请求接口属性编码请求地理信息系统数据库与数据库管理系统空间数据处理空间数据分析规划、管理、和决策模型信息显示与制图输出属性数据获取点线打印机绘图仪显示器制图功能输出请求图形数据获取扫描数字化跟踪数字化DTM窗口条件属性条件查询功能查询请求面系统功能比较薄弱，限制了软件技术的发展，直到60年代末期，针对GIS的一具体功能的软件技术有了较大的进展，但算法还是比较粗糙，图形功能有限。20世纪70年代，计算机发展到第三代，内存容量增加，运算速度也得到了极大的提高，这些都为地理数据的输入、存储、检索和输出等各种操作处理提供了强有力的手段。因此促进了地理信息系统的迅速发展，一些发达国家先后建立了许多各具特色的不同专题、不同规模、不同类型的地理信息系统。同时，以遥感数据为基础的地理信息系统在这一时期愈发受到重视。20世纪80年代是GIS快速发展和普遍推广应用的阶段。GIS的应用从解决基础设施的规划转向更复杂的区域开发应用，例如，城市化的发展、人口的规划与布置、土地的农业利用等。这一时期的GIS不仅引起工业化国家的普遍关注，而且不再受国家界线的限制，开始用于解决全球性问题。进入90年代，GIS的应用得到巨大发展，成为一种通用的地理信息技术工具被广泛应用。我国的地理信息系统得到了快速发展。2.3GIS的功能及分类2.3.1GIS的功能简介地理信息系统是由计算机技术与空间数据相结合而产生的高新技术，包含了处理地理信息的各种功能。其中最基本的功能包括：（1）数据采集与编辑地理信息系统的数据通常归纳为不同性质的专题或层。数据采集与编辑功能就是把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中。（2）数据的存储与管理数据库使数据存储与管理的主要技术。（3）数据的处理与变换为了保证系统数据的规范和统一，使数据满足用户需求需要对地理数据进行处理和变换。主要包括数据变换、数据重构、数据抽取。（4）空间分析和统计空间分析和统计功能使地理信息系统的一个独特的研究领域，其主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。常用的空间分析有：①叠合分析②缓冲区分析③数字地形分析。（5）产品制作与演示地理信息系统的产品是指经地理信息系统处理和分析的结果，可以直接输出的供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、或文字说明。（6）二次开发和编程地理信息系统具有良好的二次开发环境，用户可以根据自己的需要方便的编制自己的应用程序，生成可视化的用户界面，完成地理信息系统的各项应用功能的开发。2.3.2GIS的分类地理信息系统隶属于信息系统的一类，属于空间信息系统，通常情况下，按照其研究内容可以将其分为三大类：(1)区域信息系统：所谓区域信息系统是指以某个特定的区域为综合研究的对象和全面的信息服务为目标。可以有各种不同的规模，如国家级、地区级、省级、市级或是县级等为不同级别的行政区域服务的区域信息系统，当然也可以是按流域或自然分区为单位进行分区的区域信息系统，例如我国黄河流域信息系统。（2）专题信息系统：专题信息系统是指具有特定的目标和专业特色的地理信息系统，它是为特定的目标服务，如资源管理系统、区域规划系统、灾害监测信息系统、辅助决策系统等。（3）地理信息系统工具：所谓地理信息系统工具其实就是地理信息系统的开发平台。支持地理信息系统的各种功能和二次开发。当然，也可以从其他角度对地理信息系统进行分类。按照其使用的数据模型可将地理信息系统分为【3】：（1）矢量GIS；（2）栅格GIS；（3）矢栅混合系统；2.4GIS的特点及与其他系统的区别2.4.1GIS的特点地理信息系统是隶属于信息系统中的一类，属于空间信息系统。与非空间信息系统的主要区别在于它能够处理空间定位数据。它具有以下特点：（1）具有采集、存储、管理、分析、以及以多种方式输出空间信息的能力，具有动态性和空间性；（2）一为管理和各种决策服务位目的，以空间模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析、辅助决策和动态预测的能力；产生决策支持信息。（3）由计算机系统支持空间数据管理，可以快速、精确、综合地对复杂的地理信息地理信息系统进行空间定位和动态过程分析，用于管理和决策[4]。2.4.2GIS与其他系统的区别随着计算机技术的不断发展，各种数据管理系统层出不穷，各个管理系统有自己的优点，GIS这一管理系统与其他管理系统的区别分析如下：（1）GIS与MIS（管理信息系统）：GIS管理，分析和应用图形数据库和属性数据库。与MIS相比，GIS由复杂的设备组成，各个部分集合起来的系统，具有非常强大的功能；MIS仅仅只是管理空间地物的属性数据库，其图形主要是以文件和文本形式存贮管理，图形要素也不能进行分解、查询、没有拓扑关系[5]。（2）GIS和地图数据库的区别：地图数据库是指将各种各样的数字地图进行比较有组织的存放，但是他并不注重对数据的分析和查询，没有办法实现图形数据的综合、无法对属性数据进行深层次的空间分析以及提供辅助决策信息[6]。简单说来地图数据库其实就是GIS的一种数据来源。（3）GIS与CAD系统的区别：虽然两种系统都能描述图形，都有其特有的参考系统，但CAD系统只能处理比较规则的几何图形，其处理属性数据的功能比较薄弱的，更缺乏分析和判断能力[7]。2.5地理信息系统与其他相关学科及技术的关系地理信息系统虽然是信息技术发展的成果，但它并不是一门独立的科学技术，它与地理学、测绘学等多种学科都有密切的关系。许多学科，包括地图制图学测量学、摄影测量与遥感学、计算机科学、统计学等学科。并且他们都在寻找一种能采集、存储、检索、变换、处理和显示的系统——即GIS系统。因此GIS明显地具有多学科交叉的特征，图2-2为GIS相关的学科及技术。GIS地理学地图制图学GIS地理学地图制图学数据库理论机助设计软件工程人工智能城市规划测量学摄影测量学遥感拓扑学计算机科学信息科学资源管理2.6实现GIS的常用平台随着GIS的不断发展，至目前为止已出现了大量的GIS系统专业工具软件，成为高级的GIS应用平台。目前常用的有：①ArcGIS桌面软件，它是一个一体化的高级的GIS应用平台。该桌面软件包括三个软件ArcView，ArcEditor和ArcInfo。他们分享通用的结构，通用的代码基础，通用的扩展模块和统一的开发环境（ArcObjects）。②MapInfoProfessional；这是直观的桌面地图信息系统，功能非常强大、非常的健全，并且为用户提供先进技术服务，并将这些技术与主流业务系统集成，提供完整的解决方案，实现数据可视化、信息地图化。③MapX；它采用的技术是基于MapInfoProfessional的，都是把信息地图化，并为用户提供了各种工具，帮助这些功能的实现。④MapInfoMapXtreme，是基于MapX开发的，支持动态网页开发技术，可以方便的构建B/S形式的GIS。它集成了原始的MapX的属性、方法，并且还有一些方面的突破。2.7GIS的发展趋势20世纪末期网络已进入千家万户，使得GIS的普及成为可能。GIS朝网络化的方向不断发展。（1）从GIS的产生和发展看，GIS和测绘学始终密不可分，3S（地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS）的集成，使得各学科相互融合，促进了GIS的大力发展，使GIS在科学耕种、环保、规划、交通等诸多领域有广泛的应用。（2）WebGIS成为GIS发展的大方向计算机作为GIS的一个载体，在GIS的发展中起着举足轻重的作用，而近几十年来，随着网络的全球普及，给GIS的发展带来了新的革命。基于互联网的GIS，只需要工作人员吧地理信息数据传入服务器，全世界各地人们都可以方便的通过网络进行访问，具有及时性和很高的实用性。（3）空间数据设计空间数据是GIS的基础，一个完整的GIS系统必须有完整的数据来源和数据结构。而数据结构的设计包括框架设计、服务体系设计、交换网站设计等。（4）与多媒体技术的结合目前，多媒体技术正在用入GIS中，用以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达和输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用【8】。3城市道路管理道路随着使用年限的增加，在交通、环境等因素的综合作用下会逐渐变坏，从而影响道路的正常使用。为了保证道路系统能够提供方便、快速、经济、舒适、安全的服务，相关管理部门需要以最低资源消耗，使道路性能处于合适状态。那么如何对道路性能进行检测、评估、预测，从而实时的调整道路的性能，以达到花费少、效果好的目的就构成了道路管理的主要内容。国外道路管理系统是在完成道路网扩展、而转向道路网维护的形势下应运而生的。对它的研究始于二十世纪70年代初期的北美，80年代后，道路管理系统的内容得到了扩充，技术也初步成熟。加拿大、日本、澳大利亚、美国、欧盟和我国香港地区等已广泛使用道路管理系统，部分发展中国家已建立或正在建立、实施道路管理系统。多年以来，国内的道路管理系统发展迅速，成果不断，但比起国外的发展还相对落后，所研制开发的系统很少能够正常使用，真正带来社会效益的就更微乎其微。其主要存在的问题如下：①管理人员、决策人员并不理解，不能意识到这些系统的科学性、先进性，也不习惯于使用科学决策的方法。②所开发的系统不能很好的结合用户的实际情况，不能根据需求提供相应的对策，导致系统没能得到有效的应用。③缺乏合理的引导，各自为政、低水平重复开发现象严重。信息共享、数据获取和更新机制和技术没有解决，很多必要的数据标准规范没有建立起来。4基于GIS的城市道路管理信息系统城市道路信息管理系统是以GIS技术为主要的支撑工具，为实现城市道路信息的计算机管理和网络化管理而提出的面向城市道路规划、建设和管理的综合信息系统，是一套具备完善的产品设计和细节处理功能完整的应用软件。该系统由道路基础数据、GIS平台、日常管理、实时监控等模块组成，是一套基于地理信息系统的能多角度为管理人员提供道路全方位动静态信息的道路综合信息管理系统。4.1建立城市道路管理信息系统的目的道路管理信息系统除了满足自身的行业管理特点以外，必须要注重开放性，尤其要考虑与其他相关技术和系统的适应性。因此该系统的目的为：（1）数据管理道路信息管理系统里面的数据量是非常的庞大的，除了有多种数据格式，还有不同的属性和来源，而数据是这个系统运行的所必须的基础和保证，所以如何管理这些数据非常的重要。进行有效的数据管理，需要设计一个实用有效的数据管理系统，能对道路上面的各种信息，如车流量、道路状况等，在空间和属性上进行有效管理，这样才能满足各种用户的要求，能对海量的数据进行管理，实现科学管理目的，实现资源的有效利用。值得一提的是，数据库结构的设计会直接影响数据库的管理质量。（2）信息共享管理由于城市道路系统在城市的重要地位和作用，与其相关的部门很多，如规划管理、规划设计、市政、绿化、城市防灾、公安、消防及供水、排水、电力、电讯等基础设施部门。所以该系统设计的主要目的是可以进行信息的交换，人们之间实现共享，因此，欲建立该系统，必须区分各种数据类型，建立一个标准，能统一存储数据空间信息及其属性信息，然后设计一个接口，能进行不同格式和来源的数据交互，最后，加入一个网络模块，使其能够支持互联网的使用。这样极大的方便了各种用户的使用，实现信息的查询、检索等功能。（3）数据资源管理总所周知，道路信息的数据量是非常大的，并且随着时间的增加，数据量也会大量的增加，所以，如何处理这样的海量数据，是一个非常重要的问题。我们建立的道路信息管理系统，首先需要做到的是能够管理海量数据，并能够对其进行必要的处理和分类，实现数据的有效利用，并且能够实现网络化和信息化。为了实现这一目的，我们必须采用先进的技术，科学、综合的管理数据，并使其系统化，最终能使得庞大的数据能够科学处理和使用，最大的程度上满足用户的要求，和避免数据库的数据太多而造成拥堵，进而导致系统瘫痪。综上所述，一个有效的数据资源管理系统是非常的重要的。（4）支持、辅助政府决策城市道路信息管理系统的一个重要目的就是为管理部门，如政府，提供一些决策支持。而一个这样的系统的好坏，也能从它在各种决策过程中起的作用的大小充分体现出来，若实用价值高，则在决策过程中的作用越大，反之则更小。除此之外，该系统还有一个重大的作用，就是根据系统的一些信息，可以反映出社会经济的发展状况。该系统为决策提供服务的时候，前提是对输入的数据进行了深加工的，并根据需要，舍去一些，然后分析，最后得出一些结果。这个过程就涉及到怎么找到隐藏的有价值的数据等问题，不过，该系统很好的解决了这些问题，为社会的发展做出了很大贡献。4.2城市道路管理信息系统需求分析所谓城市道路管理信息系统的需求分析指的是在对用户现行的道路信息管理系统进行深入调查分析的基础上,找出其存在的问题和弊端,并且要对用户提出的要求进行综合抽象的提炼,逐步形成对待建的信息管理系统的详尽文字描述,包括可靠性需求、安全保密需求、功能需求、性能需求、输入输出需求、数据管理需求、数据共享和数据交换需求、联网需求、硬软件需求、运行环境需求、用户接口需求等等方面的文字描述。需求分析的目的就是使管理和决策人员甚至是不熟悉计算机技术的管理和决策人员能够看懂，使有关部门人员认识到信息管理系统的作用，实施难度及费用等，使其与有关的可行性报告有机结合成为系统概念设计阶段的重要理论依据。公路管理信息系统以计算机网络、通信技术、GIS技术等为基础，通过系统集成实现信息资源共享与综合信息智能化处理，实现公路管理部门对交通监控、设施管理、路政和养护、日常行政办公等的综合处理。因此建立道路管理信息系统应该满足以下要求。（1）实用性、可靠性和先进性实用性、可靠性和先进性是道路管理系统设计必须要满足的三个条件，其中，实用性和可靠性是基础，先进性是必然要求。只有满足这三个条件，道路信息管理系统才能满足各种需求，投入实际生产之中。然而，为了实现这些，就必须先掌握现在的信息技术，并以此为基础，利用各种高科技的手段来为道路管理信息系统服务。（2）可扩充性我们都知道，这些年，国内社会经济快速发展，一切都在不断的变化当中，这就要求我们的道路管理信息系统必须也不断变化，以适应这样的改变。开发人员在此基础上为该系统加入了多种接口，这样就可以在需要改变的时候，进行新的开发。（3）综合业务信息管理功能如上面所说，道路管理系统中的数据是多种多样的，并且针对不同的用户或者不同的决策，需要不同的数据，所以，为了解决上述矛盾，就要在系统分成多个平行的模块，用来处理不同的问题。而作为一个整体，这就是该系统的综合业务信息管理，有多种管理功能。（4）辅助决策支持对决策进行辅助支持，是道路信息管理系统的一个重要功能。该信息系统提供了大量的有效数据，可以在管理部分规划设计的时候，给有关部分提供决策基础和依据。但是，这个系统也有一定的局限性，通常一些可能性不能充分考虑，所以通常我们会在使用其决策功能的时候，和其他的系统结合起来，共同处理。4.3系统建立的原则任何系统的建立都是以一定的原则为基础的，因为它必须遵循这些原则，才可能具有通用性。而道路信息管理系统作为一个综合的信息管理系统，是非常复杂的，在系统的设计上必须遵循软件工程的规范设计，才能保证系统具有合理科学的结构。在遵循软件工程学规范的基础上，还应遵循以下原则，即：科学性原则、标准化原则、先进性原则、安全性原则、开放性原则和实用性原则，这样才能使该系统具有高效性和实用性。（1）科学性原则科学性原则主要指系统所采用的各种资源数据的准确度和系统结构的合理化。遵循科学性原则，就要求系统能够分辨数据的合理与否，保存合理的部分，剔除不合理的部分。并且还要求系统各模块之间的衔接方式是否合理可靠。(2)标准化原则遵循标准化原则有着非常重要的意义。每一大类系统都有一个统一的标准，如国际编码分类的国际标准、国家标准。道路信息管理系统在设计的时候，要遵循这些标准，把系统数据统一化，规范化。这样就能保证该系统与其他系统之间的合作和数据共享能够顺利进行，一定程度上也推进了系统的普及化，更加方便人们直观操作。（3）先进性原则先进性原则对于一个应用系统软件来说，决定了其生命周期的长短。只有保持先进性，系统才能跟上时代发展的步伐，不被淘汰。城市道路管理信息系统尤其有有这样的需要，它不仅是数据的更新，更加是系统存储结构和管理功能等的更新。利用先进的技术，一般情况下都可以顺利的完成系统的更新，保持系统的先进性，延长系统的生命周期。（4）安全性原则安全性就是指系统运行是否安全和系统是否有安全保密性。由于系统的数据来源是各方各面的，而这些数据里面包含很多不能对公众开放的数据，所以，城市道路管理信息系统往往还会涉及到一个保密的安全性问题。除此之外，系统具有的安全性应该还包括误删数据能够恢复的功能或者隐藏功能等，这样，系统才能放心运行。（5）开放性原则如上面所说，由于系统的局限性，一个单独的系统的功能是非常有限的，为了弥补这个不足，所以一个完善的信息管理系统应该具有和其他相应系统进行信息交流的功能，即系统应该具有开放性。除此之外，为了能保证系统的先进性，系统应该能够依据实际情况进行扩展，即预留了一些衔接端口，供日后的扩展使用，这个也是开放性的一部分。（6）实用性原则实用性就是指系统在建立完成后对使用者来说方便实用[9]。4.4道路信息管理系统的总体结构系统的体系构架是从系统概念角度体现系统中要素的相互作用关系和层次结构，描述了系统及各要素之间的信息传递关系，实现的相互依赖关系等。它将成为系统总体协调的重要依据。道路管理信息系统设计的目的是为不同的用户提供研究所需要的数据。GIS不仅实现了电子地图的建立、显示和管理，而且实现了电子地图对象与关系数据库中数据记录对象的自动关联，也就是说地图与数据库的双向查询和联接可以通过GIS来实现地[10]。处在系统结构底层的是道路信息数据库，负责保存道路信息数据。然后是WEB服务器，为Internet另一端的浏览器用户提供服务，实现整个系统的逻辑和功能。如果执行系统的数据挖掘功能，在数据库和WEB服务器之间会嵌入一个数据挖掘应用层，包括数据仓库，OLAP服务器，挖掘应用软件。这一中间层的功能是为WEB服务器提供数据挖掘服务，实现系统的WEBService功能。在WEB服务器层外面的是防火墙，用户利用电脑上的浏览器通过Internet访问WEB服务器，实现用户的各项请求，：各种道路数据的增加、修改、删除，对系统数据进行分析研究，按规定格式导出事故数据进行系统外的分析研究[11]。4.5系统功能模块每个系统的分类是多种多样的，不同的系统也可以按照不同的方法进行分类。而把城市道路管理信息系统按照整个系统功能分类，能够分成五大类，即：基础信息模块、管理职能模块、GIS平台模块、实时监控模块和文档处理模块等五个基本模块，如图4-1所示：城市道路信息管理系统城市道路信息管理系统道路基础信息管理职能模块GIS平台模块实时监控模块文档处理模块图4-1系统功能模块城市道路基础信息模块是对基础数据流的整理和操作，主要对城市道路动、静态信息进行管理，提供城市道路数量、面积、造价等信息的统计分析功能，提供对城市道路设计图纸、竣工图纸、矢量图、监测报告等内容的管理功能。图4-2是城市道路基础信息数据库包含的主要内容：城市城市道路基础数据检测报告基础信息图文互访竣工资料图文、视频等多媒体道路卡片信息特殊检测定期检测图4-2道路基础信息库结构图城市道路信息管理系统中的数据量是非常的大的，并且随着时间的增加，数据也会大量增加，为了能够有效的处理这些数据，必须有个强大的数据库管理模块。城市道路基础信息数据库实现流程如图4-3所示。道路信息地图基础道路信息地图基础（数据表、视图库）矢量化图纸档案库图片、视频及其他资料库信息数据处理数据优化资料整理修改数据输出统计、分类、汇总建立道路信息数据图4-3城市道路基础信息数据库流程图4.5.1系统各模块的主要功能：4.5.1.1城市道路基础信息模块；4.5.1.2实时监控模块；该模块的主要作用是将重点城市道路的重点构件在监控系统中的实时监控数据导入，同时建立和城市道路实时监控系统的连接，展示重点城市道路的监控情况。实现功能包括：视频监控、实时查询、动态数据采集、动态数据处理、安全可靠性分析及预警。其主要功能要求如图4-4所示。 实时监控模块实时监控模块安全可靠性分析动态数据管理实时查询功能动态数据采集视频监控图4-4实时监控模块功能要求4.5.1.3管理职能模块道路管理职能模块是在道路数据库和GIS技术支持下，进行日常的公路管理业务和部门办公管理业务的处理。主要包括城市道路巡查、评估鉴定、养护维修等全程日常工作管理，同时包括应急报警、设备、工程、财务等的管理。4.5.1.4GIS模块GIS模块是整个城市道路管理系统的核心和关键所在。通过该系统使城市道路管理工作过程直观明了，直观地显示城市道路所在地的环境、资源，使指挥和调度一目了然。系统主要实现地图维护与管理、地图操作、图到数据与数据到图、地图专题、空间分析与统计、地图输出等几个主要功能。4.5.1.5文档管理模块该模块主要进行城市道路文档的归档维护和查询操作。主要功能为：收、发文管理，招投标管理，合同统一编号、管理，资料服务与信息发布。5基于GIS的道路管理信息系统的设计与实现5.1结合现状对GIS在道路管理应用的分析说明（1）传统的道路信息管理模式效率低下、信息分散、程序复杂繁琐，根本无法适应迅猛发展的道路规划、建设和管理的需求。故，应用GIS对道路基础信息进行权威管理已成为必然趋势。道路规划、道路养护、交通管理等模块只是该系统的子系统，各子系统之间必须能过协调工作，做到信息共享。（2）就目前我国已建成的道路管理信息系统而言，几乎都是各自为政，各取所需，没有统一的数据格式，任此发展势必给今后的道路信息交流埋下隐患，造成重大的经济损失。后继的开发者和道路管理部门必须高度重视。（3）GIS、全球定位系统（GPS）以及遥感（RS）技术在道路管理中的集成应用有待继续深入，研制开发符合我国实际需要的集成系统任重而道远。它是将先进的信息技术、计算机处理技术、电子控制技术、数据通讯技术等有效的综合运用于整个管理体系，而建立起来的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、实时、准确的道路信息综合管理系统。它是道路信息管理系统今后的发展方向。5.2道路管理信息系统的设计与开发5.2.1空间数据库引擎空间数据库引擎（SpatialDatabaseEngine，SDE）是一种中间件技术，它是在常规数据库管理系统之上添加的数据库引擎，用以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。它用关系数据库来存储、管理复杂的空间地理数据，支持空间关系运算和空间分析等地理信息系统功能，解决了关系数据库与应用程序之间的数据接口问题[12]。用户可以透明的访问空间地理数据，而不用关心数据的格式、存储方式和位置及数据结构等问题。作为一种应用途径ArcSDE在DBMS和GIS的联系中起重要作用，允许管理空间和非空间数据。ArcSDE存在于大规模的DBMS之外，特别适用于大规模的用户管理巨大的数据集。SDE存在于RDBMS和用户之间，位于DDBMS系统的服务端。SDE系统在客户端和服务器端有一个应用程序接口（API）。API在客户及终端响应客户端需求，并把它转换成标准的结构化查询语言（SQL）。服务器端API与RDBMS系统交流信息。最后SDE将加密的结果发送给客户端，用户就可以在客户机端看到并且操作结果。ArcSDE采用的是开放式Client/Server体系结构，与客户端之间建立TCP/IP连接，接受各种不同用户应用程序的数据请求。服务器、客户端之间采用异步缓冲机制传输数据，极大地提高了网络传输效率。Geodatabase是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。Geodatabase支持在标准的数据库管理系统中存储和管理地理信息，支持多种数据库管理系统结构和多用户访问，且大小可伸缩。Geodatabase数据模型，支持不同类型的数据源和完整的拓扑特征集，实现了严格意义上的空间数据库。5.2.2道路信息管理系统道路信息管理系统分为三个独立子系统：数据采集系统，信息发布子系统和用户权限管理子系统，系统功能构架如图5-1所示：空间道路信息管理系统道路信息管理系统数据采集辅助工具信息发布子系统用户权限管理子系统属性数据采集空间数据采集系统设置日志管理用户组织管理属性数据管理空间查询空间分析辅助决策空间数据管理空间统计备份还原数据库更新图5-1系统功能示意图数据库系统所需数据通过空间数据管理模块和属性数据模块进行导入，从而实现关系数据库中所有空间数据和属性数据的存储。空间数据库的建立关系到系统的性能和扩展性，直接决定整个系统的整体水平。5.2.2.1空间数据获取城市道路管理信息系统的数据主要是包括空间数据和属性数据。具体如下：（1）空间数据：是指地物地貌空间位置的数据，以及用这些数据处理后得到的一些模型，如DEM、DOM等。空间数据是系统中数据的基础部分，也是各种处理的基础。（2）属性数据：通常是用来指空间数据的属性及其关联文件。城市道路管理信息系统的数据处理很多是在空间数据的基础上对其属性进行分类，然后做相应处理的，属性数据包括地物地貌的性质、类别等，对空间数据赋予其属性之后，最后又会重新存储起来。而这样的属性能够使得各种数据关联起来，有助于用户的使用。5.2.2.2数据库建立空间数据库主要是为GIS提供空间数据的的存储和管理方法。城市道路管理信息系统的数据库的建立主要是从用户及其管理部门的需求基础上出发的，数据库的设计主要是基于网络和GIS平台，把各种数据的属性和它们构成的图形结合起来，然后综合处理，这样的方法，可以很大程度上的提高数据管理的效率。各种数据在道路管理信息系统中的作用是不相同的，按照作用分类，可以分成基础数据和分析数据两大类，基础数据是对道路空间结构和属性的描述：分析数据是在进行数据管理分析过程中生成的，是对基础数据的分析和计算结果[13]。5.2.3GIS在道路管理信息系统中的应用举例GIS作为一门由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，不仅能够支持空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示，而且还能解决复杂的规划管理问题【10】。结合道路管理工作的实际，运用GIS和现代计算机技术，建立道路管理信息系统对促进道路的规划、建设、与管理有非常重要的现实意义。5.2.3.1GIS在道路规划设计中的应用道路规划在整个国民经济建设中意义重大，它是建立完善的交通体系的重要手段，解决道路问题的根本措施及获得最佳效益的有效方法。道路规划的进步离不开信息技术的推动，今年来GIS技术正逐步被应用到道路规划中，并且发挥出重要作用。对于道路规划而言，一般情况下都会涉及到人口、城市规划用地的规模、道路长度等级与通行能力、环境、交通量等众多内容，单靠人力进行分析是一项非常庞大的工程。GIS是处理道路网络空间数据和属性数据的较为有效的工具之一，用GIS来管理道路数据能减少数据调查和数据输入的时间，从而缩短规划项目的设计周期，提高工作效率。5.2.3.2GIS在道路交通设备管理中的应用因为采用了空间数据和数据库的挂接，改变了传统的管理方法，地图由传统的静态记录模式变为信息丰富多样的动态电子地图，实现了数据的可视化。它使道路管理部门对道路基础设施的管理工作变得简单、轻松、直观。道路线路的空间位置和走向，技术标准、交通流量等多方位的信息可通过直接对地图实体进行查询获得。通过综合分析和统计各种道路信息数据，采用丰富多样的图标、图像显示，为决策者提供科学快捷的支持。现如今，对GIS应用于道路信息管理的各项研究进行的如火如荼，并且也取得了一定的成绩。例如：天津市将GIS成功应用于道路的排水设施管理中，国外的一些城市也将GIS应用于道路照明设施的管理当中。5.2.3.3GIS在道路交通安全管理中的应用道路交通的快速发展，给百姓生活提供了极大的方便，同时也给道路交通的大挑战。交通事故，不仅会造成人员伤亡，也会带来大量的财产损失，给道路交通带来极大的压力。基于GIS的道路交通安全系统应该是一个能为各级领导部门和事故处理部门的分析及决策提供全面服务的交通安全管理辅助工具。该系统在完善事故统计、汇总及报表能力的基础上，增加了地点危险度识别、事故多发点鉴定、事故预测预报等多种模块，极大的扩充了系统对事故的分析能力。该系统能方便的提供大量的经过整合的地理信息，更好的接军管理员与计算机交流问题，对用户要求少，学习、使用方便简单，人际交流轻松。目前国外已经开发出预测、分析交通事故多发地带的GIS系统。使用该系统时，用户可将事故信息与道路信息相结合，由系统自动分析出事故易发点，或统计出事故发生率，还可以借助于专家系统分析事故多发的原因等。美国内华达州（Nevada）研制出基于GIS的交通线上应急反应定位系统，可帮助有关部门处理应急事件。6总结与展望6.1总结：（1）采用计算机技术建立城市道路信息管理系统，对提高城市道路管理效率和管理水平是十分重要的。（2）通过GIS系统实现道理信息管理，符合信息管理的时代要求，表达信息直观详细。（3）系统支持基于B／S结构的WebGIS应用。采用该模式符合集中管理、统一标准、完善控制的要求，又体现出了节约成本、易于配置、易于维护等诸多特点[14]。（4）GIS系统采集的信息十分庞大，主要分为静态信息和动态信息两大部分，层次比较清晰，各类信息涉及面广，包含了大量图形信息，简洁明了。（5）系统内设置的细小功能也比较多，例如各类技术状况的图形显示，大型车辆重车过桥选线等等，简便实用。6.2展望基于GIS的城市道路管理系统的研究和开发是一个非常庞大的系统工程，所以它涉及到的各类问题也就比较多。目前在该系统的研究开发过程中还需要解决的问题主要有：(1)城市道理管理信息系统最重要最基本的内容是道路技术检测数据的采集，而这种数据的采集和更新更是长期困扰改系统发展的“瓶颈问题”。然而如今自动化采集、输入数据的技术发展迅速，这将非常有助于解决这一“瓶颈”，为市政道路检测数据的采集提供强有力的手段。(2)当前使用的数据库系统，大多数都只能实现对属性数据的管理，然而对于图形、图像、文本、声音、影像和属性高度集成的一体化管理能力却不足，存在着一定得缺陷。今后的研究过程中如果能解决这个问题，城市道路信息管理系统必将更加成熟完善。(3)要实现城城市路信息管理系统的智能化决策功能，需要G1S与专家系统结合，使GIS向智能化方向发展。智能化的地理信息系统，解决问题的思维过程和方法，对空间数据的分析处理，对有关