基于GIS技术的iPad终端在路面管理系统的应用研究

吴亚光　刘卓　邹蕾蕾

摘 要：近年来，在我国公路建设迅猛发展的同时，公路的实时路面养护管理问题亦随之凸显出来，交通量的剧增使得现有路面管理系统已无法满足公路统一管理的要求，极大地影响到了我国公路事业整体发展及运作。针对养护管理、路面管理系统和iPad（智能移动终端）进行整合分析研究，以现有的路面管理系统为基础，依托GIS强大的空间数据存储、快速查询、空间定位及良好的图形图像交互表达功能，结合iPad终端的强大处理能力和极好的用户体验，研发了“基于GIS的iPad终端路面养护管理服务平台”。

关键词：GIS iPad终端 路面管理系统 路面养护管理服务平台 Xcode4.5

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-085-02

1 引言

我国国土广阔，在公路这一基础设施方面投资巨大，据统计截止2010年底我国公路总里程数已达398.4万公里，我国公路路面养护管理压力十分巨大。在信息化的今天，保持信息的实时通畅是保持管理效率的关键。“基于GIS的iPad终端路面养护管理服务平台”将信息化与路面养护管理相结合，使传统公路养管系统操作不便、数据更新滞后、决策能力较弱等问题得以解决， 从而使路面信息的即时管理成为可能，为养护管理机构高层决策、中层控制、基层运作的养管工作提供准确、便捷的信息服务和决策支持。

2 系统构成

2.1 数据库结构

数据库是公路路面管理系统的核心组成部分，其包括空间数据库及属性数据库。空间数据库是由GIS管理的电子地图，其主要包括管理系统中各段公路的地理位置和基础地理信息。属性数据库存储道路的路面信息及根据系统决策计算模型所做的决策信息。

2.2 软件结构

本系统软件结构利用图形管理和面向对象的功能模块化进行开发。图形管理面向图形将空间数据与属性数据结合起来，形象地实现人机交互，极大地降低了管理的工作强度。面向对象能实现不同功能模块间的相互对立，同时也使不同功能模块之间数据交换的双向对流成为可能，使得不同模块之间既有机统一，又相对对立运行。而且面向对象的模块化设计在实现良好的人机交互的同时兼顾了系统的可扩展性与兼容性。

3 系统功能设计

本系统技术路线如图1所示。

4 系统功能的实现

4.1 基础数据管理及查询功能

基础数据管理及查询功能是本系统的基础功能，是系统其余功能的基础支撑，通过GIS强大的地理空间分析、快速的空间定位搜索和准确的查询功能，可及时管理已上传数据并随时调用。同时，在iPad终端强大的处理器作用下，对从采集端采集到的路面信息进行有效的分类归纳、入库管理，并通过iPad终端的无线传输功能进行即时的数据更新，便于用户查询。

4.2 GIS动态示意图

GIS动态示意图是在ArcGIS的环境下道路各类信息在电子地图上的直观表达。从动态数据库提取实时数据，形成模拟的动态路面现状信息电子反映图，结合iPad终端能够让用户很清晰便捷地了解辖区内各条道路桥梁的养护历史，路面现状等信息。同时可以利用iPad终端的GPS定位功能和3G无线传输功能查看道路的实时路况信息，系统可自动汇总提醒用户该路段的拥堵、修建、养护以及完工时间等情况。

4.3 图景播放

图景播放以动态图像的形式将整个道路的检测情况准确完全地播放出来，可照片示意有问题的路面区域，反映道路的现状，便于管理者快速了解道路的养护情况。

4.4 辅助决策功能

基于GIS的iPad终端路面养护管理服务平台可协助高层公路管理人员进行路网宏观养护甚至是新建、改建决策的分析，极大的提高了公路路面养护管理效率。其包括路面技术状况评价、路面养护需求分析、路况预测分析、公路模型参数管理、道路新建或改建分析、敏感性及风险性分析六个方面。

4.5 养护报告制作

系统通过导入公路数据库、路面管理系统以及其他功能模块的分析结果，可以自动制作生成公路养护分析报告。公路养护分析报告主要包括：路网基本状况、公路技术状况评定、养护需求分析和养护建议计划、路网中长期养护规划、养护投资效益分析、养护项目经济评价等内容， 可以作为最终养护决策的参考依据。

4.6 专家论坛

专家论坛是本系统的附加功能，主要通过论坛的形式将专家论坛界面架构于大系统中，全国各地的用户针对具体问题与论坛中的专家进行加密聊谈、视频，或给专家留言。同时也可在公共页面上提问，等候专家解答。同时专家可以通过系统进入提问人单位的数据中心查阅数据，情况了解，最终解答问题。对于具有争议性的疑难问题可以进行公开讨论。

5 系统功能评价

5.1 对技术方法的评价

系统移动终端 iPad程序采用Xcode4.5开发，与苹果参考图书馆相结合，为众多苹果开发者文件提供单独的搜索与显示界面，其中包括本地计算机上的文件和来自苹果公司网络的在线文件。Xcode4.5 基于Object C语言，其核心是苹果公司下一代 gcc编译器gcc4.0。新的编译器达到业界领先标准，其利用众多先进的最优化技术，使得广大苹果应用的开发者能最大程度上利用现存编码。而借鉴于超级计算机的自动向量化技术可以跳过向量化编码的步骤，从而更加充分地利用了Intel 处理器的处理能力。

5.2 对用户体验的评价

首先，iPad终端的便携性和无线通信功能给予了养管工作更大的灵活性；其次，iPad终端以图形窗口为操作界面，同时以简单的触摸完成交互，大大提升了平台的易用性，从而使用平台整体的用户体验有了质的飞跃。

6 结语

采用GIS技术结合iPad终端的wifi、3G等无线传输功能和iPad终端的强大处理能力，针对公路路面管理和技术应用的需求，研发“基于GIS的iPad终端路面养护管理服务平台”。实现了对路面信息的科学组织和有效管理，使路面管理人员能够方便地通过iPad终端随时随地对路面信息进行空间化、可视化管理。同时引入专题模型，对各种路面问题进行评价、预测、决策等分析，并最终生成直观的报告便于管理人员操作。日益成熟的GIS技术以及有着良好用户体验的iPad终端完美地将成熟的技术与硬件融合，为路面养护、抢修，路况的监控等决策带来宝贵的反应时间，建立起一种在广域网中发挥作用的实时、准确、高效的信息支持系统，最大程度减少因路面养护问题造成的生命财产损失，给路面管理单位和人民群众带来巨大的社会、经济效益。

参考文献：

[1] 潘玉利.路面管理系统原理[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2] 李伟.建立公路沥青路面管理数据库的研究[D].东北林业大学，2006.

[3] 李伟，程培峰.基于GIS路面管理系统的研究[J].森林工程，2006（1）：44-46.

[4] 侯静，魏连雨.Web GIS在路面管理系统中的应用[J].交通与计算机，2004（2）：78-80.

[5] 王火明，徐长有，王秀.路面管理系统在我国的现状及发展[J].中国水运，2007（7）.

[6] 赵铁平.浅谈路面管理系统的应用[J].交通标准化，2007（9）：53-55.

[7] 曾胜，王锡凡.组件式GIS路面管理系统的开发应用[J].湖南交通科技，2008（3）：152-155.

[8] 盖玉杰，石永兴.GIS路面管理系统的研究与实现[J].中国新技术新产品，2010（3）：49-50.

[9] 陈晓沫，陈何曼.地理信息系统（GIS）在路面管理系统中的应用[J].科技经济市场，2006（8）：10-11.