基于SOA的城市道路桥梁巡查GIS系统的实现

蒋许锋，李承鑫，王冬

(1.北京大学，北京 100871； 2.天津市测绘院信息中心，天津 300381)

基于SOA的城市道路桥梁巡查GIS系统的实现

蒋许锋1，2∗，李承鑫2，王冬2

(1.北京大学，北京 100871； 2.天津市测绘院信息中心，天津 300381)

本文论述了使用GIS、RS、GPS技术在城市道路、桥梁日常巡查的应用；采用面向服务的架构能够实现多级别、跨地域的部门之间的数据交换，基于上述技术的城市道桥巡查GIS系统提高了城市道路桥梁的维护和管理水平。

面向服务的体系结构；地理信息系统；全球定位系统；遥感影像；道路桥梁巡查；城市网格管理；ArcGIS

1 引 言

城市的道路和桥梁承载着整个城市的交通运输，是城市的生命之脉。在道路和桥梁的维修养护过程中，其日常的巡查是发现病害问题的基本方法之一。地理信息技术、全球定位技术、遥感技术在城市管理中应用越来越广泛，特别是近年来的城市网格应用取得了巨大的成功，因此将3S技术应用到道桥的巡查系统是必然的趋势，亦会改变道桥维修养护的管理模式。

3S技术集成，同时结合GPRS及相关无线网络技术能够快速、准确的获取道路桥梁发生的病害将地理位置，采用PDA的照相、声音、录像及简单的文字描述能够详细的描述病害，完整地收集病害信息，为维修养护计划及预算提供准确的数据来源。

城市网格系统也是道路桥梁病害的重要来源之一，但是市政道桥设施只是网格管理的一部分，而且往往与道桥管理部门是分离的。同时，道路桥梁管理业务本身，存在着要与上、下级部门，如审批、预算、施工、甚至人事考核等进行数据交换，而这些部门也往往不在同一个地点和同一个局域网内。解决它们之间的远程数据交换最好方案无疑是基于面向服务的架构。

2 相关技术简介

2.1 3S集成

3S即GIS(地理信息系统)、RS(遥感)、GPS(美国全球卫星定位系统)的简称，GPS主要是实时、快速的提供目标的空间位置，RS用于实时、快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化，GIS则是多种来源时空数据的综合处理和应用分析的平台。

2.2 SOA与WebService

SOA，即Service－Oriented Architecture，面向服务架构。所谓软件架构，在计算机界存在很多定义，而且没有完全一致的共识，但是基本上可以理解为:“软件架构(software architecture)是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的连接通常用接口(计算机科学)来实现”。SOA作为一种架构模型，“它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用”，SOA的关键是“服务”，W3C将服务定义为:“服务提供者完成一组工作，为服务使用者交付所需的最终结果。最终结果通常会使使用者的状态发生变化，但也可能使提供者的状态改变，或者双方都产生变化”。

SOA实际上就是解决大型软件中不同模块、不同功能的互相调用，也就是解决不同企业、不同部门、不同业务的数据互相使用的问题；从而提高所谓系统开发过程中的敏捷性、数据交换的灵活性、程序和数据的重复利用性、系统地可扩充性等。

如何实现 SOA，最好的方法就是 WebService。WebService完全基于 XML(可扩展标记语言)、XSD (XMLSchema)等独立于平台、独立于软件供应商的标准，可以在Microsoft平台下用.Net非常方便的实现，也可以用Java实现，从而达到跨平台、分布式、可互操作的目标。WebService因为采用Http网络协议，可以跨防火墙和不同网段，从而在网络开发方面非常容易；其次是界面与数据完全分离，具有非常好的集成性。

OGS在 WebService标准之上，提出了 WMS和WFS，即栅格地图服务和要素地图服务。

3 系统的整体功能与结构

该系统分为中心系统与部门子系统。中心子系统主要是采用GIS管理地形图、遥感数据，并且实时接收城市网格系统提供的数据和道桥巡查人员的实时数据，经过投影换算以及属性数据的自动填充，增加到地理空间数据库中，最后发布为标准的WMS和WFS服务以及相关的WebService。部门子系统主要是使用WMS和WFS实现GIS系统的基本功能，调用其业务WebService获取需要的数据，结合各部门自身的数据和业务流程，实现道路桥梁的维修养护工作的管理。

系统的网络结构图如图1所示。

图1 系统网络结构图

系统的功能结构图如图2所示。

图2 系统功能结构图

4 关键技术的实现

4.1 实时调用WebService实现与城市网格的数据交换

已建成的城市网格系统提供基于SOA的网格巡查数据网络分发和接收服务，中心系统通过应用程序按照设定的时间轮询分发收服务，下载其提供的XML文件，然后解析XML文件，将需要的数据包括多媒体信息通过GIS接口导入到空间数据库中；同时将桥巡、路巡中发现部分不属于本系统管理而是城市网格管理的信息，调用接收上传至城市网格管理系统。

该程序采用VC＋＋开发，其主要的部分包括Web-Service的调用、XML文件的解析、空间数据入库3个部分。

VC＋＋调用WebService有很多种方式，第一种是通过底层的TCP/IP协议，使用Socket编程实现，实现起来比较麻烦，第二种是通过调用SOAP控件实现，还有调用WinInet控件实现，此外，VC＋＋.net可以通过托管等实现。

本文采用的类似于 Ajax实现的方式，调用msxml3.dll组件实现，该组件一般Windows98及以后版本的操作系统都具备，不用安装额外的程序，实现起来非常简单。主要代码如下:

获取数据后，需要将其提供的经纬度坐标通过特定的投影公式转换为与平台一致的平面坐标系，并写入到空间数据。

4.2 GIS系统平台的开发

该系统的GIS基础平台采用ArcGIS。

数据库采用的是Oracle 10G，使用ArcSDE管理空间数据库，空间数据包括矢量地形数据，遥感影像采用金字塔方式存储。

主要的管理程序采用VC＋＋结合ArcEngine开发，开发过程中主要采用的技术是Atl实现ICommand和Itool接口的方式，达到程序的可重用性、系统架构的灵活性、开发的管理耦合性等都比较高。

WMS、WFS及相关的Web程序的实现是采用C＃. net结合ArcServer开发，主要的技术是将地图切片，实用文件缓存的方式提高地图的访问速度。

ArcGIS作为业界应用广泛的系统，各项技术均非常成熟，本文不再赘述。

5 结 语

本文简单介绍了道路桥梁巡查地理GIS系统的系统结构及主要功能，着重讨论面向服务的技术在该平台的应用。通过WebService技术，该系统的各子系统与中心系统进行数据的交换，该系统与外部系统(城市网格系统)互相交换数据。同时介绍了该系统的主要技术。

面向服务的架构，目前技术上可以松散而简单的实现各种功能，而业务上能高度的耦合集成，既能保证系统的整体性，又能保证系统的灵活性，SOA是下一代GIS发展方向之一。

[1]http://miiceic.org.cn/phrase/200602281452595.html[DB/ OL]

[2]http://www.ibm.com/developerworks/rational/library/ feb06/eeles/index.html[DB/OL]

[3]李德仁.论RS，GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报，Febl，1997:66

[4]李德仁.基于空间数据库的城市网格化管理与服务系统的设计与实现[J].武汉大学学报(信息科学版)，2006 (66)

[5]宋关福.Service GIS引发地理信息服务共享革命[J].地理信息世界，2008(06)

[6]邱春霞.城市网格化管理系统平台初步设计[J].西安科技大学学报，2008(01)

[7]蒋许锋.XML在金宇信息化办公软件中的应用[C].2007年全国城市勘测新技术研讨交流会，2007

Implementation of Urban Road and Bridge Patrol Management GIS Based SOA

Jiang XuFeng1，2，Li ChengXin2，Wang Dong2
(1.Peking University，BeiJing 100871，China； 2.TianJin Mapping and Surveying institute，TianJin 300381，China)

This paper discusses the use of GIS and RS and GPS to improve the management of urban road and bridge patrolling.SOA technology can solve the data exchanges in different level department in depart area.

SOA；GIS；GPS；RS；Urban Road and Bridge Patrol Management；Urban Grid Management System；Arc-GIS

1672－8262(2010)04－67－03

P208

B

2010—05—11

蒋许锋(1980—)，男，工程师，主要从事地理信息系统开发工作。