基于交通地理信息的数据共享系统研究

谢媛媛

（深圳市易行网交通科技有限公司，广东 深圳 518052）

基于交通地理信息的数据共享系统研究

谢媛媛

（深圳市易行网交通科技有限公司，广东 深圳 518052）

设计、研究了一种基于交通地理信息的数据共享系统，它是通过建立标准的基础地理数据库、交通GIS数据库和业务数据库汇集基础数据，从而为数据共享奠定基础，使系统能够有效管理数据，对外提供基础数据和应用。同时，利用服务接口层提供的标准协议，外部系统可以可靠、高效地连接各个服务。通过对交通共享机制的研究和应用，进一步提升了交通行业的信息化程度，以促进相关行业的可持续发展。

GIS；交通数据；地理信息；共享系统

随着交通管理模式的不断升级，交通系统也在不断更新，交通数据共享系统的出现为新时期交通提供了崭新的技术平台和手段。基于交通地理信息的数据共享系统是以计算机学、地理信息学、管理学和测绘学为基础，与传统的交通数据分析和数据处理紧密结合，从而精确地采集、清洗和处理地理空间数据信息，为交通管理者提供可视化决策和分析。同时，系统为新时期交通行业的发展提供了新的思维模式。

1 系统现状分析

从20世纪80年代起，我国公路管理部门利用各种数据库系统建立了一些路况数据库，交通部旨在提高公路规划和管理水平应用系统开发和研制工作质量，于20世纪90年代将组织、开发完成了地市级公路数据库Trans-GIS，并将地理信息相关技术用于交通信息建设和管理，实现了基于公路交通的地信平台。

与此同时，基于交通地理信息的数据共享系统的研究工作在我国蓬勃发展起来。因此，在实际工作中，相关部门可通过该平台统一地理信息数据源，为其他智能化系统提供权威、一致的数据，通过数据接口实现数据的综合应用和服务，实现数据的统一更新和维护。

2 设计方案

交通管理部门需要建设数据共享系统，使其成为整个智能交通系统的基础性平台，具体应用方向为政务、企业、公众3个方面。系统应基于软件设计模式中的“单一职责模式”和软件系统模块化的架构思路，提供集中的空间数据存储和细粒度的标准服务，用户使用业务系统时造成的数据变更（包括添加、删除和修改）中的空间数据将存储在共享平台中，业务属性数据将存储在各自的系统中，这样可以确保系统之间的低耦合，同时，使得共享系统中始终保存着最新的空间信息。

2.1 总体系统业务框架

如图1所示，在共享系统内建立了标准的基础地理数据库、交通GIS数据库和业务数据库，汇集了基础数据，为数据共享提供了基础。

为了能够有效管理和对外提供基础数据与应用，需要一系列服务来支持远程访问和管理维护。通过服务接口层提供的标准协议，外部系统可以方便、安全、可靠、高效地连接各个服务，与数据共享系统互通数据，获得应用支持。各个单位、部门可以专注于开发自己的业务系统，避免对基础数据系统的重复开发，达到资源统一、优化、共享。

图1 总体系统框架图

2.2 系统软件架构设计

基于GIS的数据共享平台需要为其他应用系统提供GIS功能，帮助快速开发业务系统。各个业务系统对GIS功能的需求有共性，同时也有业务自身需要的特殊功能。对于基础地理信息数据，各个业务系统主要的共性需求为地图显示、漫游和缩放功能；对业务数据的共性需求为叠加图层显示、查询、统计分析等功能。业务数据也包含一些特殊需求，比如GPS监控数据叠加等，需要提供独立的软件模块，提供坐标与地图匹配。软件体系结构多样化，存在C/S、B/S、纯客户端、移动端等软件。各种软件大部分为定制开发的软件系统，数据格式均依据应用设计，根据应用特点采用了不同的架构设计，使得软件开发语言、开发环境、硬件部署平台、通讯协议具有多样性。数据共享系统需要在功能、数据和应用方面支持如此多样化的系统，显然是一个难点，同时，这也是该系统的价值所在。

在设计系统软件架构时，考虑到数据互操作和共享的需求，采用基于SOA架构进行系统和服务的设计，将基础地理信息数据、各个交通业务数据以服务的方式对外提供。同时，开发一套数据转换服务，用于不同格式、不同坐标系数据的相互转换，以便实现应用系统间数据的共享。

3 研究数据共享解决方案

3.1 系统研究的数据难点和解决方案

交通地理信息数据共享系统的建设涵盖空间基础数据和各类交通基础数据，专业面广，数据量大，格式多样。共享系统会定义标准的专题图层，制作大量细分的专题数据，以图层的方式发布出来；业务应用系统可以进行专题图层的叠加显示、查询、获取数据等操作。这样做，能够有效提高数据的可重用性，节省数据处理时间。由此可见，数据标准化建设成为了系统建设初期的重点和难点之一。

在开展具体工作时，要详细调研相关数据，包括基础地理信息数据和各种交通地理信息数据，同时，还要搜集各类数据的数据格式、数据样例、数据量和应用方式等信息。统观真实数据情况，分析实际用途，依据国标数据建设规范，以简单开发、易扩展、降低工作量、促进数据共享、快速实施为原则进行标准化制订和设计。

依据数据内容，可将其分为基础地理信息数据和交通地理信息数据。基础地理信息数据作为业务展现和应用的基础，可从地理信息系统的角度进行数据组织；交通地理信息数据作为业务应用数据，可从应用角度进行数据组织。不同的应用方向，数据组织和使用方式都会有较大的区别。2类数据的结合点是地理实体，包括实体属性和实体形状。在实际工作中，要想保存实体形状，首先要确定坐标系。通常情况下，基础地理数据采用WGS84坐标系进行形状存储。而交通地理信息数据来源多样化，有时为了实现应用，需要实地采集、制作业务应用数据。根据业务的不同，采用的坐标系会有变化，除了WGS84之外，还包括高斯克吕格、线性坐标系、自定义局部坐标系等，多样化给各种地理实体坐标系的关联带来了一定的困难。另外，地理实体匹配也是难点，如果业务数据需要与基础地理数据联动，就需要先进行实体匹配，通过实体作关联。基础地理信息数据提供的数据范围包括小比例尺的全国数据到大比例尺的矢量数据，数据范围广。交通地理信息数据为各种应用业务系统提供数据支持。综合2个方面的内容，系统最终成果数据量相当大。对如此庞大的数据进行标准化和统一化的管理，对管理系统的要求很高。

交通地理信息数据主要为业务应用提供支持，数据格式设计是从应用方便的角度设计的。这就导致数据格式具有多样性，比如采用标准交换格式的shp、mif格式，采用CAD格式，采用自定义数据格式。在数据格式标准化时，要综合考虑各种格式数据的互通和共享。

3.2 移动端研究难点和解决方案

随着移动设备的发展，应用于GIS领域的移动端越来越多，已有的业务系统已经基于GIS基础功能开发了移动端的业务软件。系统后台需要为移动端软件的开发和接入提供SDK支持。移动端的操作系统众多，目前，比较主流的移动操作系统是Android系统和iOS系统。开发语言不统一，开发技术门槛比较高，给应用软件开发造成了一定的难度。

目前，移动端最常用的地图显示、漫游、缩放等GIS基础功能的开发，可以采用C/S模式，移动端只负责显示地图瓦片，实时从服务器获取地图瓦片数据。但是，这种方式造成网络流量过大、速度慢、无法离线使用（瓦片数据过大），最终用户体验差，应用很难推广。

在对地图基础功能的支持方面，为了减少采用在线下载方式显示瓦片方式的众多问题，相关人员决定采用开发移动端矢量引擎的方式来支持移动应用的开发。这种方式可以在移动端保存地图矢量数据，当需要显示地图时，矢量引擎可动态地渲染地图。矢量数据相比瓦片数据体积极小，只需几百兆即可保存广东和港澳数据。移动端可下载整个区域的地图离线包，使软件可以离线使用地图功能。同时，它还能提供在线实时矢量分片的下载，下载后的分片矢量数据即保存到了移动端，再次使用时不需要重复下载。这样，既节省了流量，又在移动端没有下载安装地图离线包的情况下可在线使用地图功能。使用矢量引擎可使地图显示的效果更好、内容可变化，浏览地图速度更快，应用的二次开发更灵活。

由于技术难度大，可采用快速原型开发的方法，优先选择Android操作系统作为第一个原型的运行系统来完成矢量引擎和SDK原型开发。开发成功后，采用移植的方式，将矢量引擎和SDK移植到iOS操作系统。由于需要系统移植，决定采用可移植性高的C++语言作为开发语言。

4 系统应用

交通地理信息数据共享系统作为基础平台系统，为外部众多系统提供应用功能支撑和数据支持。外部业务系统也可以将自己的业务数据上传保存到共享系统，再以服务的方式发布为专题应用，在自己的业务系统中直接调用服务来开发业务系统。为了能够有效管理数据和服务，需要有相应的管理系统作为支撑。为了保证服务和数据的安全，需要有细分的权限管理功能，确保服务、数据的使用者有相应的使用权限，拒绝为无权限者提供服务。

至此，对数据、服务和用户的管理成为系统的重点功能之一。由于数据量大、数据多样、服务种类多、用户角色多、权限细分多，所以，需要对管理系统进行抽象、全局的考虑，进行科学、合理的设计。合理的管理系统设计可以对未来共享系统的数据、服务、用户进行更科学的管理，同时，该系统坚持建用并举，为业务系统提供在线服务和技术支持。

5 结束语

基于交通地理信息的数据共享系统，可以综合展示功能集成，提供应用示范，并对系统进行相应的管理。该系统为数据处理系统提供后台数据管理平台，实现对集成GIS数据的处理和管理，对交通基础业务数据的处理和管理，对在线和离线数据的发布和权限管理，同时，建立起标准化体系、系统管理体系、数据管理体系、运维和安全体系。另外，本课题所设计的这个基于交通地理信息的数据共享系统，符合当今交通管理部门的使用需求，也具有重要的社会意义。

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［3］肖寒，吴侃，孙君.基于GIS的空间数据和空间数据库浅谈［J］.江苏地质，2005，29（2）：102-106.

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〔编辑：白洁〕

TP311.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.142

2095-6835（2017）13-0142-03