GIS在iPad为终端的路面管理系统中的运用

徐昊云

【摘 要】 基于iPad平台对GIS原理与方法，GIS软件结构以及GIS其它各项功能在路面管理系统中的运用进行了详细地分析和探讨。利用GIS强大的数据处理功能与iPad小巧、可移动、多功能的性能相结合，实现了数据库科学合理链接，为日常养护提供准确的辅助决策信息，对日常公路养护管理决策具有十分重要的应用价值和经济效益。

【关键词】 GIS；路面管理系统；iPad；数据库

引言

近几年来，由于地理信息系统（简称GIS）的广泛应用，研究者逐渐发现GIS应用到基于iPad平台的路面管理系统（简称PMS）中的广阔前景，GIS在公路数据库管理系统中实现了简单数据的图形及文字之间的相互查询，增强了系统软件间的交互性和直观可读性。目前，国内外尚未有针对养护管理、路面管理系统和终端系统的整合进行分析和研究。开展基于GIS的iPad终端路面信息支持系统可为公路养护管理层提供便捷、准确、高效的信息服务和决策辅助，具有十分重要的应用价值和经济效益。

1.公路路面管理系统发展概述

公路路面管理技术的研究始于上个世纪70年代初期的北美。为准确了解公路网的破损状况，把有限的养护资金分配到最需要养护的路段上，研究人员开发了公路路面破损数据检测设备，建立了数据库，制定了评价方法、标准和养护排序模型，这种以计算机为工具的路面管理技术被称为路面管理系统（PMS）。

我国公路路面管理系统的研究起始于80年代，期间陆续引进了英国的BSM路面评价系统，芬兰FPMS公路路面管理系统及世界银行HDM-m公路投资效益分析模型等。在“七五”期间，我国许多科研院所和公路管理部门联合（或单独）开发了一系列的公路路面管理系统，如交通部公路科学研究所潘玉利提出了我国公路路面管理系统的基本框架，建立了符合我国实际的一些模型；同济大学和北京、广东公路管理局合作进行了公路路面管理系统的研究开发工作，较系统地建立了沥青路面使用性能评价体系，及确定了选择路面养护对策的方法。

随着地理信息系统的广泛应用，广东省高速公路数据库管理系统开发时加入了GIS子模块，实现了简单数据的图形及文字之间的相互查询。并在此基础上，通过GIS功能实现了数据的可视化管理，使得系统软件交互性、直观可读性增强。在近20年里，国内的公路路面管理系统取得了长足的进步，同时在GIS应用方面也做了有益探索，但其进一步应用尚有待深入研究。

2.GIS在基于iPad平台的运用

将GIS独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理及表达功能、空间模拟和空间决策支持功能与ipad终端服务器小巧、可移动、强大处理能力及操作便捷、多功能的特点相结合。让管理人员更好对辖区内的公路进行管理，同时ipad的远程传输能力使得系统能够在更大的平台进行整合，对全省乃至全国的公路进行有效的管理发挥着强大的功能。

2.1 GIS技术概述

GIS 是在计算机硬件、软件和网络的支持下， 对地球表面及空间和地理分布有关的数据进行采集、输入、存储、查询检索、处理、分析、显现、更新和提供应用的技术系统。它采用地理模型分析方法， 适时提供多种空间和动态的地理信息， 为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务提供了理想的工具。

结合基于iPad平台的路面管理系统，GIS主要由以下4个部分组成：硬件系统、软件系统、地理数据、系统管理操作人员。

（1）硬件系统。一般包括计算机主机、数据采集设备、数据通讯传输设备、数据存储设备、使用终端。

（2）软件系统。一般包括计算机软件系统、应用分析程序。

（3）地理数据。包括两部分属性数据库和空间数据库。

（4）系统管理操作人员。人是GIS的重要组成因素，他不仅包括从事GIS 系统开发的专业人员， 也包括采用GIS 完成日常工作的最终用户。

2.2 基于GIS路面养护系统的软件结构

在运用iPad平台的管理系统运行的情况下，GIS将信息可视化， 为信息的使用者提供更为直观、清晰的表达形式， 具有很强的空间分析能力。在路面管理系统中运用 GIS 特别适宜于对道路信息的分析处理， 是道路建设管理现代化的重要手段之一。将GIS 技术成功地应用于道路管理工作中， 能够并取得较好的效益、更高的工作效率。基于iPad平台路面养护系统中GIS的应用流程图，见（图1）：

2.3 GIS在PMS中的运用

1）GIS数据库中海量数据的处理

由于GIS 在该系统中涉及的数据量大、数据类型多， 必须通过数据库系统进行严格有效的组织管理。在属性数据库与空间数据库连接时， 不同表格间通过相关项目相互连接， 提供GIS 高度的可扩展性和灵活的配置能力。随着无线网络的发展和广泛应用， 各部门的联系更为密切， 数据的交换和更新速度加快， 对基础数据库管理就显得更为重要。

空间数据与属性数据的关系可以通过关键字如路线代码相关联，但同一路段有多重属性，同一种属性在路段上也不尽相同，无法直接将属性表示的路段反映到图上，数字化过程中无法确定属性表的分段，为了使空间数据不出现数据冗余，必须实现大地坐标与里程桩定位相互转换，应用动态分段技术，实现图形与属性数据的双向查询和图文显示功能。

2）数据的输入输出管理

通过无线传输技术实现大型公路检测设备与路面系统的智能数据通信传输，有GPS的实时性大大提高了检测数据的录入效率和准确性。并通过属性数据库与空间数据库的连接，对各项指标均进行分类归档管理，定期为路面信息的评估、预测分析、辅助决策提供依据，并通过无线传输技术将决策到的信息及时传达到各个iPad使用终端。

3）数据的空间分析

对采集到的数据进行统计分析，通过检测到得路况现状、路面损坏等基本信息对路面等级进行评价和分类汇总。在汇总中，采用按线路统计、按单位统计道路、按路线统计路面、按单位统计路面4个方向对数据进行分析，并将统计的结果以扇形图与数据表相结合的方式展示给用户。数据分析流程图，见图2：

4）GIS的辅助决策功能

依据所采集到的路面状况数据，对路面性能满足使用要求的程度做出判断，利用这一判断，了解道路的服务水平，进行路面状况的预测，判断道路内需要采取养护和改建措施的路段，为之选用相应的改建对策，并作为项目优先排序的一项依据，见图3：

5）GIS动态示意图显示

基于ArcGIS环境下解决的道路各类信息在地图上的直观表达，通过鹰眼功能对局部地区进行分析，并将道路的背景及实际情况结合相应的图片、图表展示给用户，见（图4）：

3.小结

基于GIS的ipad终端路面管理系统的开发与应用完成了养护管理工作、路面管理系统和iPad终端的整合分析，实现了iPad终端与路面管理系统的对接。该系统有效的为行业管理单位提供实时路面管理信息的工作方法、创新路面养护及管理模式、提高行业管理水平、创建一个全新的养护管理工作平台。

参考文献

[1] 郑渊，郑健龙，周志刚，等.基于GIS的高速公路养护管理系统设计[J].公路与汽运，2004，6（3）：62-64

[2] 张炳哲.基于GIS的路面管理系统初探[J].黑龙江交通科技，2011，（4）：112-113