基于WEB GIS的云南省桥梁养护管理系统的设计

李 志 坚

(云南云岭高速公路工程咨询有限公司，云南 昆明 650000)

基于WEB GIS的云南省桥梁养护管理系统的设计

李 志 坚

(云南云岭高速公路工程咨询有限公司，云南 昆明 650000)

介绍了桥梁养护管理系统的特征，从系统的设计目标、工作流程、管理模式等方面，对系统的设计进行了阐述，并探讨了该系统的关键技术及功能设计，指出将GIS及计算机技术运用在桥梁养护管理中，能够实现桥梁养护管理的信息化。

桥梁养护，管理系统，管理模式，功能设计

桥梁养护管理是公路管养部门的一项重要任务，涉及到的部门多、内容广，如何高效、实时的掌握桥梁的运营状况，进而快速做出决策是摆在公路管养部门面前的一大难题。随着计算机技术、互联网技术以及地理信息技术的发展，运用信息化的手段对桥梁进行科学化、合理化管养越来越成为公路管养部门的不二选择。1978年开始，美国联邦公路总署就开始进行桥梁管理系统的研究，逐步开发了一套桥梁管理系统。国内研究桥梁管理系统始于20世纪80年代，广东省、四川省、北京市的公路科研单位以及交通部公路研究所根据实际应用情况分别开发了各自的桥梁管理系统。

1 系统的特征

桥梁养护管理系统，从其功能上讲，是一个基于桥梁工程、长期监测、病害机理、检测技术、结构状态评估、桥梁加固技术的综合管理和辅助决策软件系统；从数据上讲，它融合了地理数据、桥梁结构基础数据与检查、检测、监测、维修等动态数据的一个数据管理系统。本系统设计应该遵循：1)科学性，在系统功能、数据库设计方面遵循科学、合理、清晰的数据结构；2)实用性，系统的开发和数据库的建立要满足公路管养部门进行信息的查询统计以及大数据决策方面的要求，同时界面友好、使用方便；3)规范性，系统设计时，遵循统一的数据格式，编码系统、符号系统、坐标系统。

2 系统的设计

2.1 系统的设计目标

桥梁养护管理系统的建设过程中必须注重技术的先进实用，即利用计算机网络技术、WEB-GIS、传感器技术等当前先进的信息技术作为支撑，同时需要注重实用，要求系统稳定，可靠，安全。该系统的基本设计目标是：1)按照统一的数据规范标准进行建设；2)按照桥梁养护人员、系统管理人员、高级管理人员进行系统的权限设置；3)根据桥梁养护管理的业务流程，设计应用功能，来满足桥梁养护部门不同的业务需求；4)采用有效的技术来保证系统数据的安全，建立系统快速恢复等运行机制，确保系统的可靠性。

2.2 系统的架构

系统采用B/S模式，MVC框架，将SQLServer数据库技术与空间地理信息技术结合，进行系统架构。结合系统研究内容，根据桥梁管养需求的层次，将平台功能分层设计，具体架构见图1。

数据采集是将桥梁的基础信息及动态信息录入系统，基础信息包括桥梁结构的基本信息以及桥梁相关的地理信息，动态信息包括桥梁在日常运营过程中的检查、检测、维修以及特殊结构桥梁的实时监测数据，通过基础信息及动态信息的采集来为系统提供数据的支持，系统提供数据更新机制，会将不同时段的动态信息更新到系统上。

2.3 系统的工作流程

按照桥梁养护管理流程，结合平台功能，平台总体信息流程如图2所示。

2.4 系统的管理模式

系统采用默认的三级管理模式：高级管理人员、管理人员、桥梁养护人员，不同级别角色设置不同权限。桥梁养护人员主要负责所在单位桥梁数据的采集及基础数据库、动态数据库的录入，根据桥梁的技术状况评价结果进行上报；管理员主要对养护人员所上报信息进行审核，同时查看各类统计报表；高级管理人员主要对养护决策方案、经费预算以及桥梁评级等结果查看。具体分级管理设计如图3所示。

3 关键技术实现

利用WEB GIS及数据库技术我们很容易实现桥梁养护管理信息的录入、查询、分析、统计、显示。因此，在开发过程中主要把握以下几方面的关键技术。

3.1 空间数据集成

桥梁养护管理系统的建立涉及到基础数据及动态数据以及与桥梁位置相关的地图数据，我们将这三类数据分别建库，在建立桥梁地理数据库与属性数据库之后，利用ArcSDE空间数据引擎搭建各个数据库之间的桥梁，实现不同数据库之间多层次的空间查询分析。利用GIS实现数据的快速定位、动态漫游以及透明叠加。

3.2 系统的设计模式

在系统的设计中，我们采用MVC框架，将系统分为模型(Model)，视图(View)，控制(Control)三个层次。视图是用户看到并与之交互的界面。模型是根据相关的业务以及规则建立的，在MVC框架中，模型用来处理数据库，并且返回中立的数据，数据格式与模型无关，这样多个视图可以公用一个模型，从而只需要写一次应用模型的代码就够了，减少代码重复，提高代码使用效率。控制器接受用户请求调用视图和模型完成请求，在触发WEB界面上的控件提交表单时，控制器不做任何处理，它只是根据请求决定调用哪个模型去处理用户请求，然后确定用哪个视图来显示模型调用后返回的数据。

3.3 用户权限管理与系统的安全性

系统的安全性包括数据库安全性和用户权限的控制两个部分。数据的安全由数据库管理系统工具和网络平台提供，用户权限控制由应用系统来提供。按照系统的安全设计要求，采用基于角色的数据管理来控制用户的权限，不同级别和部门的用户具有不同的权限。按照对系统的操作权限和数据访问权限设置为数据权限和功能权限，数据权限是用户可以看到的系统中的数据，功能权限是用户可以对系统进行哪些操作，比如增、删、改就是操作权限。

4 系统功能设计

根据桥梁养护管理系统的特点，本系统从功能上划分为桥梁基础信息、桥梁动态信息、桥梁健康监测、评估决策、养护计划管理五个主要功能模块。

1)桥梁基础信息。桥梁基础信息包含桥梁地理信息以及桥梁结构的基础数据，桥梁基础数据及地理数据参考相关规范建立统一的编码格式、统一的命名标准，提供数据查询、统计、导入、导出功能。2)桥梁动态信息。桥梁动态信息包含检查、检测、维修等信息，系统提供桥梁检测、检查等相关内容及描述方式的标准化、规范化，供基层管养单位相关工作人员进行数据采集、发布。3)桥梁健康监测。桥梁健康监测模块就是集数据采集、传输、接收、数据整理与储存为一体的桥梁结构应力、应变、温度、挠度、位移等数据跟踪采集模块。通过该模块，最终实现桥梁结构应力、应变、温度、挠度、位移等结构响应信息的实时跟踪监测，同时及时把握桥梁结构营运过程的状态演化情况，为公路管养工作提供重要的技术支撑。4)评估决策。根据桥梁日常检测情况，通过将各类桥梁各种共有和特有病害评定标准的数据库化与结构技术状况评分的“构件—部件—全桥”三层次过程的代码化研究，将上述现行的评定规范与规程的桥梁技术状况评定的全过程软件化、自动化，据此数据，对桥梁养护决策提供数据支撑。5)桥梁养护计划管理。桥梁养护计划管理就是将养护工程项目及费用从计划报表、计划审批、完成报表及审核、经费支付等各种报表数据、信息及时进行组织、分类，从而建立完整、系统的养护工程计划、计量支付数据库的动态管理模块。各级桥梁管养部门能随时查阅各条公路工程的计划、完成情况以及支付金额等实时数据。

5 结语

云南省的公路正处于一个大跨步建设的浪潮中，由于云南省的特殊地质、地貌情况，桥梁在公路中占有很大的比重，如何实现桥梁规范化、科学化、高效的养护管理是各个桥梁养护管理部门不得不思考的问题。因此，将成熟的GIS及计算机技术运用在桥梁养护管理中，实现桥梁养护管理的信息化，能够为桥梁管养部门提供技术及决策支持。

[1] 赖永兴，张 艳.基于ArcGIS Server的城市规划管理信息系统的设计[J].测绘与地理信息，2008,31(3):114-117.

[2] 尹 涛.基于WEB GIS的城市家电配送信息系统设计[J].山东交通学院学报，2008(1):26-30.

[3] 张兴国，刘学军，陈建兵.基于GIS青藏公路基础信息平台的设计与实现[J].计算机应用与软件，2013,30(2):93-97.

DesignofYunnanprovincialbridgemaintenancemanagementsystemonthebasisofWEBGIS

LiZhijian

(YunnanYunlingHighwayEngineeringConsultingCo.,Ltd,Kunming650000,China)

Introduces characteristics of highway maintenance management system, describes its systematic design from aspects of system design targets, operation procedures and management modes, explores its critical techniques and functional design, and finally points out that: the application of GIS and computer technology in highway bridge maintenance management can realize highway maintenance management information.

bridge maintenance, management system, management mode, functional design

1009-6825(2017)23-0166-02

2017-06-05

李志坚(1973- )，男，高级工程师

TP319

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