基于ArcGIS的上海浦东环保地理信息系统设计

张 伟, 肖又发, 吴子旗

(上海交技发展股份有限公司研发中心,上海200135)

0 前 言

为了实现上海浦东地区现有交通信息资源的整合和再利用,建立符合交通信息集约化发展的平台构架,满足浦东新区环保局、公安分局、区建交委的管理需求,为浦东综合交通信息化的发展和落实提供保障,新区政府提出构建浦东新区交通信息管理系统工程“一总三子”平台,即:新区专业总平台、环保子平台、公安子平台、建交委子平台。

基于地理信息系统(GIS)公共处理平台,在我国交通管理行业得到了广泛应用并发挥着越来越重要的作用。“一总三子”平台采用GIS作为实现信息交换与共享的信息载体,各种交通信息的交换、存储及组织,以及这些交通信息在应用和发布服务过程中的信息表达方式均围绕GIS-T开发。

环保子平台是一个集信息交换、信息共享、信息融合为一体的信息平台,选用GIS技术作为信息平台的载体,不仅能够实现对公路设施、综合交通信息等的可视化管理和分析,更能实现用统一的信息表达方式与其它外部系统进行信息交换。

1 总体设计

1.1 系统设计目标

1.实现数据资源的管理维护:建立基础地理空间数据库和公路设施资源数据库,为公路设施管理和道路养护提供必要的信息支持,实现系统数据的动态更新维护机制,并为系统数据库扩展预留接口。

2.实现查询统计决策分析功能:通过各种查询、统计、专题图和报表输出功能,为用户提供及时、准确的信息查询检索和统计分析服务。

3.实现数据共享交换功能:通过地理空间数据标准与数据共享交换技术,达到与其它系统的数据共享,实现“一数一源,一源多用”的数据交换共享机制。

1.2 系统设计思路

本系统采用分层设计的思想,把整个系统分成了基础数据层(基础数据和空间数据)、通用数据访问层、终端应用层(系统结构参见图1)。数据访问层可以和其它MIS系统通过接口有效地进行集成,确保数据的准确性和可靠性。终端应用层包括七大功能模块:地图操作、数据查询、实时监控、养护管理、统计分析、高级应用、维护管理。

通过图1的系统软件结构设计,保证了系统在开发时的分布设计和模块化开发,保证系统在实际应用中的分阶段设施和产品的灵活性、可靠性和稳定性。

图1 GIS系统结构图

1.3 GIS平台选择

一般GIS应用系统在选择GIS平台时需考虑以下因素:

●体系结构的伸缩性;

●系统功能强度;

●系统开放性;

●系统成熟性。

本系统采用组件式GIS平台ArcEngine+ArcSDE进行开发。ESRI公司是全球最大的GIS软件提供商,国内大量的政府部门在信息系统构建中采用了ESRI公司的产品。同时,ESRI公司的ArcGIS软件采用的是全面的、可伸缩集成的体系结构,可提供多层次的产品解决方案。

2 核心功能设计

GIS系统主要包括七大核心功能模块,软件的主界面参见图2。

2.1 地图操作模块

实现地图无级缩放、局部缩放、漫游、图层操作、设置图层显示比例、全局图形窗口、“鹰眼”、测量工具、地图文件导出与打印等功能。

2.2 综合查询模块

实现点选、框选、圈选等多种信息查询工具,能实现强大的双向查询功能——在地图上查询任意位置/范围对应属性表信息或根据属性表记录定位它在地图上的位置或范围。查询工具将GIS系统中地理信息和属性信息(数据库信息)进行关联,丰富了查询数据的内容。查询模块的数据关系见图3。

图3 查询模块数据关系图

2.3 实时监控模块

利用GIS动态分段技术,将带GIS标识的动态数据在GIS上进行定位,例如:以不同的颜色显示各个路段的交通畅通、拥堵等状态;根据设备状态以不同的颜色进行显示;在养护的道路、占路掘路位置以及道路施工位置生成标识进行信息显示;对状态异常的GIS对象闪烁提示并附加声音提示,提醒用户注意。

2.4 养护管理模块

将道路养护系统与GIS系统进行有机结合,对道路病害情况、对道路养护阶段按照计划、执行中以及完成后进行分类统计并根据地理分布进行信息展示和动态跟踪。

2.5 统计分析模块

通过各种专题地图、统计报表、地理分析等,为交通管理部门提供决策支持依据,例如统计区域道路设施老化情况,统计交通事故的分布情况等,还能将多个条件综合起来分析并生成各类专题图。

2.6 高级应用模块

为最终用户提供界面编辑接口,供用户对图层的点、线、面、文字等元素进行编辑,能根据需求方便加入点、线、面、文字、测量长度、面积以及相关标注等。

2.7 维护管理模块

根据新增、变化的GIS对象对图层、属性数据进行编辑和修改,可以灵活地对它们进行增、删、改等操作,并同时改变与空间数据库的对应关系。

3 系统特点

1.GIS系统通过与环保子平台业务系统的紧密结合,发挥出了空间信息相比传统数字信息的强大优势。环保子平台是一个集公路设施养护与道路综合交通于一体的信息平台,大部分业务数据都与空间信息相关,通过GIS平台能更好地分析、展示公路设施管理数据之间的联系,为管理层决策提供更好的服务。

2.CBD技术与C/S模式的充分应用:系统基于面向对象的建模方法和3层体系结构进行设计。编程实现在面向对象技术基础上,采用组件(Component Based Development)开发技术,将底层模块封装为应用组件,通过应用组件的组合搭建系统,以实现软件模块的重用和软件的共享。应用组件的实现主要采用Microsoft公司COM+/DCOM组件,而GIS应用系统的开发也是基于组件技术实施的,这样可以方便地实现各功能子系统的一体化集成。

3.以关系数据库为中心的数据管理模式:采用关系型数据库和空间数据引擎技术进行海量空间信息管理,统一管理业务所涉及的所有空间数据图层,满足空间数据工业化标准、TB级数据管理,高性能空间数据访问的要求,提供基础空间信息的支持。

4 结 语

环保子平台信息系统在GIS平台上,整合各类公路设施与交通信息资源,建立统一的资源数据库,并将信息资源完整、准确地定位于公路设施相关的地理环境中,通过GIS技术与业务紧密结合,为管理部门提供了直观、高效、便捷、综合性的管理手段,有效提高了管理部门的管理效率。

[1] 蒋波涛.插件式GIS应用框架的设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2008.