基于地理信息系统的数字化道路管理系统研究

江守信

摘要：随着公路建设的发展，路政管理需要逐步实现决策上的科学化和管理上的信息化。公路的养护和管理过程是一个复杂的智能决策过程，其宗旨是要在有限的资金条件下，合理安排养护和管理对象的先后和规模的大小；因此，应用计算机管理信息系统来制定合理的养护策略、管理各种路政事务已经成为道路路政管理发展的迫切需要。

1.引言

地理信息系统（GIS）借助计算机，将具有空间特征的信息可视化，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。由于公路信息具有空间特征，GIS特别适宜于对公路信息的分析处理，是公路建设管理现代化的重要手段之一。一些发达国家已将GIS技术成功地应用于公路的规划、设计和管理等工作中，并取得较好的效益。我国在公路方面应用GIS进行管理还处于起步阶段，主要应用于系统建设的摸索与实践、研究与开发。

2.研究对象的选取

广园快速路位于广州市的东北部，其地理范围从广州市禺东西路至东莞广园大桥，全长47公里，连接广州及东莞两市。广园快速路是广州市城区向东发展战略的一个重要市政项目，对解决长期困扰广州市沙河地区及东北部出入口的交通堵塞问题，在广州城市交通中发挥着举足轻重的作用。

广园路公司信息化起步相对较晚，目前具有大量的文件、图纸、数据以纸制形式管理保存，存在资料不完整，难于管理和共享等诸多问题。其基础数据管理比较分散，且随着时间会有一定程度的遗失，数据之间缺乏有效的整合；无法实现基础数据的有效管理和快速准确查询，难以满足广园快速路日常有效的施工、运营和管养工作。这些问题在一定程度上影响了广园路养护的工作效率、管理水平。因此，亟需一套系统完善的信息化系统为公司日常管理与业务处理提供决策支持。

3.系统总体架构

3.1 逻辑结构

根据系统的应用需要，将软件系统中表示逻辑、业务逻辑、后台数据库分离为三个不同的层次。表示逻辑负责用户界面及信息的输入、输出，业务逻辑负责事务处理，后台数据库负责业务逻辑中的数据持久保存。三个层次通过网络分布环境下的标准协议TCP/IP连接。数据层是业务的数据视图，是业务处理的基础；业务逻辑层是业务本身的逻辑表达，业务逻辑通常是不断变化的；表现层是业务逻辑图形化的表达，是用户参与系统的界面。

系统体系架构要考虑的核心是将数据层、业务逻辑层、表现层分离，保持它们的独立性，以便使系统能很好地适应未来的变化和扩展。利用接口的方式将三层之间松散耦合起来，这样当每一层单独改变时不会影响其他层的运作（图1）。系统采用分层的体系架构，自下而上依次是：数据、框架组件、通用组件、业务管理系统、业务应用展现。其中数据交换引擎、工作流引擎、安全管理引擎构成了基本框架。

3.2 软件体系结构的选择

由于本系统的建设目标涉及大量图形的操作，在选择系统应用结构时，要保证一定的响应速度、系统平台安全性、稳定性以及GIS图形数据处理的要求。系统的软件体系结构中，一个无缝集成的系统后台数据库位于系统最下层，从服务器的物理分布来看，它是统一存放在中心数据库服务器内的。C/S结构一般面向相对固定的内网用户群，它的应用基于ArcGIS的道路管理专业系统，用于地图动态更新维护、制图及高级地图应用分析等。B/S方式面向所有浏览用户，主要应用于地图浏览、设施动态管理、工单、审批流程管理等。其特点在于具有广泛的信息发布能力。它对前端的用户数目没有限制，客户端只需要普通的浏览器即可，不需要其他任何特殊软件，对网络也没有特殊要求。随着信息系统应用的不断推广，需要查询的不定用户会越来越多，采用B/S方式，用户数可以任意扩充，客户端不需要维护，从长远来看，会大大节省成本。

3.3 网络结构设计

Internet技术的迅猛发展，Web服务正逐步进入城市管理部门的业务范围，基于城市道路管理业务发展需要和系统前瞻性的设计思路，系统采用Client/Server、Browser/Sever及多层结构兼容的结构，由客户端的登录程序（或浏览器）、Web服务器、GIS服务器、数据服务器组成，服务器通过网络交换机连接多个客户机。绘图仪、扫描仪、数字化仪、打印机等外设可连接到主机或直接联入网中，以达到硬件资源的共享。这样，一方面，可以通过内部局域网实现集中办公、统一管理；另一方面，广园快速路公司的各级部门可以通过广域网实现数据共享及远程应用。另外，城市居民也可以通过Internet查询道路养护和实时管理的相关信息。

3.4 功能结构设计

“数字广园”目前的主要用户为路政所及其下属单位、养护所及其下属单位、公司领导，以及其他与路政、养护、工程业务相关的部门。在基于用户需求分析的基础上，系统基本功能由七大子系统组成（图2）。

图档管理子系统与GIS子系统，既是通用组件，为养护管理、工程管理和路政管理提供支持；同时也独立形成了一个子系统。与此对应，工程管理子系统、道路养护子系统、路政管理子系统集成了图档管理和GIS的功能。

工程管理子系统、道路养护子系统、路政养护子系统、GIS子系统和图档管理子系统，可以相对独立，分开建设。同时，各子系统又可以通过数据交换引擎和工作流引擎，实现数据和业务的互访。对外发布子系统可以利用互联网，将需要向公众发布的信息发布出去。