道路桥梁设施动态养管应用平台的设计与实现

周达，关昆，周浩

（天津市测绘院，天津 300381）

道路桥梁设施动态养管应用平台的设计与实现

周达*，关昆，周浩

（天津市测绘院，天津 300381）

市政交通的快速发展给道桥设施的动态养护和管理带来了巨大压力。本文针对地理信息技术的特点和优势，结合道路桥梁设施动态养管应用平台的建设情况，从平台的技术特点、关键技术和系统实现等方面进行了探讨，为道桥设施的养护和管理提供了新思路，取得了显著的社会和经济效益。

道路桥梁设施；资源整合；服务式GIS；手机巡查

1　引 言

近几年随着市政交通的快速发展，道路和桥梁增加了很多，这给道桥设施的动态养护和管理带来巨大压力。道路桥梁管理部门以人工为主的传统管理指挥模式和思路已经满足不了信息化发展和现代化应用的需要，对地理信息应用需求越来越迫切。

国外的一些发达国家对市政设施养护管理的研究起步较早。主要体现在三个方面:①系统性的制定了市政设施养护管理的法律法规。②政府和民众共同参与管理市政设施，发掘社会力量，多元化管理。③用科技和信息化手段辅助管理，相关软件数量众多，并逐步商品化。我国对市政设施养护管理的研究起步较晚，相关研究的地域集中性较强，不利于长远发展。市政设施的养护和管理主要以人工作业为主，信息化应用较少，对地理信息技术的应用主要集中在单项的具体应用方面，比如排水管理、桥梁管理等。

建设道路桥梁设施动态养管应用平台，旨在整合天津市道路桥梁管理处已有的道路、桥梁、快速路、隧道的属性数据等信息，建立道桥养管专题空间数据库、道桥基础数据库，实现道路、桥梁设施动态养管信息的管理。结合手机巡查系统实现对道路、桥梁设施的巡查，并将巡查结果反馈给管理部门，管理部门分析巡查结果，按照不同等级、不同方式派遣工作人员处理问题，并反馈处理结果。道路桥梁设施动态养管平台缓解了道桥设施养管的压力，提高了工作效率，为道桥设施的养护和管理提供了新思路。

2　主要技术特点

项目的架构以平台的形式进行设计，以地理信息共享与发布技术为支撑，采用企业总体架构（EA）、面向服务的架构（SOA）、服务式GIS（Service GIS）等技术。平台将道路桥梁设施养管专题数据与空间地理基础信息及相关的各类社会信息进行整合建立空间基础数据库，实现数据的多尺度、多分辨率和及时更新的功能需求。平台以地理信息资源的共享为目标，通过建立一个地理信息交换和更新的在线服务体系，实现对地理信息专题服务的跨部门共享和其他信息资源的互联互通，提高地理信息资源的共享能力。

系统基于先进的面向服务的体系架构（SOA架构体系）以及服务式GIS（Service GIS）技术进行建设。基于服务式GIS功能强大的组件群，结合面向服务的软件工程方法，以Web服务（Web Service）的方式将地理信息基础数据、道路桥梁设施养管专题数据以及相应的GIS应用功能接口进行封装，并向各业务部门发布Web服务接口，各业务部门通过访问Web服务的方式调用地理信息基础数据、道路桥梁设施养管专题数据以及相应的GIS应用功能。

道路桥梁设施动态养管应用平台的应用具备以下特点:

（1）手机巡查特点:手机巡查是道路桥梁巡视人员和养护人员在道桥处各路所、桥所的安排下，巡查或者养护道路桥梁设施，通过手机系统上传巡查和养护结果。道桥处管理人员通过手机回传的信息了解道路桥梁养管的实时状况，保证职能部门在第一时间做出下一步的具体工作安排。

（2）智能管理特点:通过平台对道桥设施养管的智能管理，实现对道桥设施的浏览、查看，管理巡视人员和巡视车辆，同时实现对工单的综合查询、统计、流转状态跟踪，有效的协助管理部门保证道桥设施养管的有序进行。

（3）辅助决策特点:要在充分利用现有数据的基础上，整合和汇总道桥设施养管的整体状况，给出统计信息，为道桥机关的宏观布局提供可靠的依据。

平台以服务式GIS为基础，依托天津市基础地理底图数据，以集中管理和分析各类道路桥梁设施养管数据为目的，以市政局、道路桥梁管理处、各路所和桥所三级机关的共建共享为手段，实现了对全市道路桥梁养管资源的高效和统一管理。

3　关键技术

3.1服务式GIS技术

SOA（面向服务架构）在网络GIS开发中逐渐得到广泛应用，它可以根据需求通过网络以服务的方式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，实现软件的跨企业、跨部门、跨业务的数据互操作。实现SOA的最佳方式就是Web Service。道路桥梁设施养管平台采用REST架构的Web Service实现GIS功能。在Web Service中，网络上的所有事物都被抽象成了由URL代表的资源，通过URL来访问系统的资源。REST服务与其他风格的服务相比，具有布设简单、性能高、效率高和可移植性强的特点。平台中以服务的方式把GIS的基础和核心功能全部进行封装，将服务接口提供给客户端。

3.2瓦片地图的金字塔管理

瓦片地图金字塔模型是一种瓦片数据的多分辨率多层次组织模型。金字塔的第1层地图比例尺最大，数据量也最大，把第1层的地图图片按照从左至右、从上到下的顺序进行切割分块，每2×2像素合并成为一个像素，生成第2层地图图片和瓦片矩阵。采用相同方式生成第3层的地图图片和瓦片矩阵，以此类推到生成第N层，由塔顶到塔基形成比例尺由小到大，数据结构由粗到细，数据量由小到大的金字塔型结构。

在平台中，把切片完成的影像及其他相关电子地图作为底图，存储在道桥处专网服务器中，根据用户提交的不同区域的数据请求，动态检索相应的地图块并自动完成数据拼接和解析，采用Web Service服务的方式把相应的地图瓦片发送给客户端。由于客户端请求的地图是以金字塔的形式预先存储的，不需像传统的WebGIS那样根据用户的请求进行实时计算和绘制，所以瓦片地图技术浏览地图非常流畅，用户体验好。

3.3移动智能终端

近年来移动智能终端飞速发展，功能越来越强大。基于安卓系统开发的移动端巡查系统界面友好、与平台交互方便，可以满足用户移动办公的需求，大大提高了工作效率。移动智能终端提供了GPS定位功能、手机拍照功能而且支持数据的离线存储，这些功能为巡视人员寻找点位、提交工单和离线保存工单提供了方便。

3.4空间数据库

SQL Server 2008为了提供对地理数据的支持引入了新的空间数据类型，可以使用它来存储和操纵地理位置相关的信息，它对空间属性的支持可以帮助用户通过分析地理位置相关的数据来做出更好的决策。应用SQL Server Spatial对GIS的空间计算的支持，灵活组织各类SQL空间算法来达到对地理数据的分析和计算功能，从而实现在地图上合适的位置进行点位的分布规划。系统中，空间信息以geography类型在数据表中进行存储，列名定义为Geom，包含了经纬度坐标的椭球体数据，使用SQL Server 2008中预定义的对geography的操作方法实现各种空间位置的计算。

4　系统实现

如图1所示，平台整体上分为两个部分:养管平台B/S端和手机巡查系统。通过业务流程管理将养管平台B/S端和手机巡查系统连接在一起。手机巡查系统将巡视和养护信息提交到养管平台进入业务流程。养管平台推送数据到手机巡查系统给巡视人员分配任务。

图1　平台体系结构

养管平台主要实现了表单查询、表单跟踪、业务流转、表单统计汇总、图层管理、巡视人员轨迹查询、巡视范围分配、巡视范围统计、巡视人员考核、预警管理、用户管理和后台管理等功能。实现效果如图2、图3所示:

手机巡查系统主要实现了任务单接收、病害单上传、修复单上传、整改单上传、违法单上传、施工状况上传等功能。手机巡查系统通过上传工单和接收任务单与养管平台进行交互，实现业务流转。实现效果如图4所示:

图2　平台表单管理实现效果

图3　平台电子地图实现效果

图4　手机巡查系统效果图

5　总 结

本系统具有网络化、多用户、多结点、专题信息快速同步的特点，具有可追溯性、无缝漫游、多种单项查询和复杂查询、统计等功能。体现了现势性、连续性、完整性、准确性，尤为重要的是满足了地理信息在道桥养管工作中的实战应用。

道桥处各业务单位可利用本系统开展道路桥梁设施养管工作，实现了工作规划的科学合理和养管资源应用效益的最大化，为各级领导决策道桥设施养管工作提供了科学依据，取得了显著的经济和社会效益。

该项目的经济效益主要体现在地理信息服务的共享和人力、物力资源的节约方面。平台整合了天津市电子地图、影像地图、道路桥梁专题数据库，实现了道路、桥梁、快速路等全市基础设施数据的巡视、采集、处理、管理、施工和考评全流程的一体化管理，节约人力和物力成本数百万元。社会效益主要体现在不仅实现了天津市道路桥梁设施的地理信息和业务信息的共享，还为市政设施业务管理和日常工作带来了变革，实现了道路桥梁设施养护管理的全流程信息化，为探索地理信息资源共享模式、地理信息公共服务平台建设、数字城市地理空间框架建设乃至智慧城市的建设提供了新思路。

［1］关昆，于海波，冯涛等.基于服务式GIS的天津市技防资源信息管理平台设计与应用［J］.城市勘测，2011（6）：27～30.

［2］邹昶和.基于服务式GIS的绿地信息系统设计与实现［D］.福州：福建师范大学，2012.

［3］李泽沛.基于野外数据采集的移动GIS研究［D］.昆明：昆明理工大学，2008.

［4］周峤.基于移动GIS技术的管道智能巡检系统开发与研究［D］.大庆市：东北石油大学，2013.

［5］赵小厂.基于移动GIS和GPRS技术的数据采集系统研究［D］.上海：华东师范大学，2011.

［6］袁长生.基于GIS平台的城市道路桥梁管理系统构架研究［A］.天津市土木工程学会第七届年会优秀论文集，2005.

［7］黄国忠，杨广斌，牟智慧.移动GIS定位关键技术研究［J］.贵州师范大学学报·自然科学版，2014，32（1）：105～108.

［8］陈康庆，徐敬海.宁夏地理信息共享服务平台的建设及应用［J］.地理空间信息，2014（5）：41～42.

Design and Realization of the Application Platform of Dynamic Pipe Support for Road and Bridge Facilities

Zhou Da，Guan Kun，Zhou Hao
（Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China）

The rapid development of urban traffic has brought tremendous pressure on the dynamic conservation and management of bridge facilities.According to the features and advantages of the geography information technology，combined with road and bridge dynamic facility maintenance and management of the construction of the application platform，this paper has carried on the discussion from the platform，the technical characteristics，key technologies and system implementation，and provides a new idea for the conservation and management of road and Bridge facilities，obtained remarkable social and economic benefits.

road and bridge facilities；resource integration；service GIS；mobile patrol

1672-8262（2016）04-32-04

P208.2

B

2016—03—20

周达（1988—），男，硕士，助理工程师，主要从事GIS系统的开发，包括移动GIS和Web GIS等。

国家测绘地理信息局公益性行业科研专项项目（201412012）