城市道路交通安全设施地理信息系统的数据采集

赵会丽

(河南测绘职业学院，空间信息工程系， 河南，郑州 450000)

0 引言

地理信息采集指通过相关技术获取与位置相关的信息，随着我国社会经济的不断发展与进步，相关部门对于道路交通安全的要求越来越高，而地理信息服务的形式不再停留于以往的文本和定量的数值，需在此基础上进行视频图像以及音频的加入。为了有效提升外业工作的效率，降低工作人员的作业强度，通过地理信息采集系统，使信息采集更加广泛，对交通安全具有重要意义。

1 城市道路交通安全设施地理信息采集应用场景需求分析

1.1 维护城市道路交通安全设施相关人员需求

为了保证城市道路交通安全，应针对城市道路交通安全设施进行维护，维护过程中需进行地理信息采集，并在此基础上应用地理信息采集系统，使所有应用场景均可共享。该系统将针对维护人员进行角色设置，主要包括外业采集人员、数据管理人员以及分析决策人员。不同的角色拥有不同的权限，系统中移动端可供所有角色进行登录，登录人员通过系统进行相应的数据采集。地理信息采集系统中,网页端监管平台仅支持数据管理人员和分析决策人员登录，而数据管理人员仅能进行项目制定和数据管理，不具有分析决策权[1]。

1.2 城市道路交通安全设施地理信息采集需求

地理信息采集系统内部主要包含网页端和移动端。网页端为用户提供采集主题定制、数据审核等功能;移动端根据管理人员的需求，通过主题自定义的方式进行地理信息采集，针对不同的需求可自动生成对应的安卓控件，并针对该控件进行相应的限制，以此满足管理人员对于地理信息采集系统的不同需求[2]。

1.3 不同应用场景的地图服务需求

在城市道路交通安全设施维护过程中，存在多个不同的应用场景，而不同的应用场景对于地图服务的需求各不相同。为此应需要地图服务进行专门定制，地图服务定制具有较高的重要性，其重要性具体表现在城市道路交通安全出现问题时，外业人员可通过地图服务获取故障路段的位置信息。该过程仅需使用普通的在线地图服务即可完成相关操作，而针对较复杂的机密信息进行采集时，地图服务可支持离线加载使用，以此满足不同网络状态下的信息采集需求;针对建筑物信息进行采集时，可通过地图获取高精度的影像数据[3]。

2 城市道路交通安全设施地理信息采集系统设计方法

2.1 数据驱动的开放式设计

地理信息采集系统将以一种开放式的形式进行设计，以此保证地理信息采集系统可应用于多种应用场景。在设计过程中仅需针对字段信息、地图服务、空间要素绘制工具等内容进行选定即可完成设计，系统中的移动端针对采集的信息完成内容加载。系统对采集内容进行定制过程中，需要将定制的内容进行保存，但传统保存路径的复用率较低，为此本文针对定制内容的保存定义一种XML配置文件。XML配置文件可针对定制内容保存记录，其记录的内容主要包括地图类型、空间要素绘制工具、定位工具等。通过XML配置文件的设计在极大程度上可提升地理信息采集系统的复用率。XML配置文件逻辑结构[4]如图1所示。

图1 XML配置文件逻辑结构图

2.2 地理信息采集系统架构设计

针对地理信息采集系统的架构组成部分进行设计时，主要将其分为两部分:移动端以及服务端。移动端主要面向外业人员，外业人员可利用移动端进行数据调查与采集;服务端主要面向管理人员和决策人员，其主要功能是后台管理和监管决策。地理信息采集系统总体架构如图2所示。

图2 地理信息采集系统总体架构图

从图2中可看出，该系统主要包含采集主题定制、外业数据采集、实时监管等功能。管理人员通过地理信息采集系统进行不同项目的数据操作时，发现数据之间存在一定的耦合性，因此，本文将利用PostgreSQL数据库的模式解决耦合性问题。此外，为保证地理信息采集系统数据库中可容纳更多的数据信息，可建立系统数据库，用来存储用户的相关信息以及项目配置文件等[5]。

2.3 地理信息采集系统功能设计

为保证地理信息采集系统的稳定运行，可将地理信息采集系统的功能设计分为两部分:服务端以及移动端。该过程应结合地理信息采集系统使用流程进行设计，地理信息采集系统使用流程如图3所示。

图3 地理信息采集系统使用流程图

2.3.1 系统服务端功能

地理信息采集系统中的服务端可为管理人员提供数据审核、实时监管、统计分析等功能。此外，服务端还可为决策人员提供一定的决策分析功能。为保证服务端功能的稳定，可将服务端分为用户模块、项目管理、数据管理、工作监管、汇总统计以及分析决策功能。其中用户模块可为使用者提供注册、登录、密码找回与修改等功能，具有权限控制特点，仅支持内部管理人员与系统开发者进行系统功能修改；项目管理功能具有操作简单的优势，可为项目人员提供选择、删除、内容查看等功能；数据管理可用最快的速度进行数据处理；工作监管功能可为该系统提供采集数据分布展示、实时位置展示等；汇总统计和分析决策功能可将采集信息汇总处理后，由分析决策功能向外业工作人员生成报告，通过该报告可反映出该系统的工作进展[6]。

2.3.2 系统移动端功能

针对地理信息采集系统的移动端功能进行设计时，可在管理人员定制好采集项目后开始操作。移动端为地理信息采集的外业人员提供下载权限，这有利于获取项目的XML配置文件，通过XML配置文件可顺利完成数据的采集。因此，本文针对移动端进行设计时，将功能划分为用户模块、地图模块和信息采集。用户模块为系统的初始部分，用户可通过该模块进入系统中进行相关操作；地图模块具有离线下载功能，有利于外业人员在无网络状态下仍可完成信息采集；信息采集模块具有动态生成功能，并支持shp格式数据的字段增减[7]。

3 城市道路交通安全设施地理信息采集系统关键问题及处理方法

3.1 高精度定位问题

地理信息采集系统针对城市道路交通安全设施进行数据采集与审查过程中，对于定位功能的精准度具有较高要求。高精度的定位功能可最大限度地降低城市道路交通安全设施的维护成本。为了辅助外业人员完成相关数据采集，在利用工业级三防平板的方式作为载体的基础上，针对CORS信号外置了定位天线进行接收，而平板与天线间的数据传输功能可通过无线网络进行相关操作，从而在此基础上结合CORS坐标信息的类库，实现高精度的定位功能。

3.2 地图保密问题

在地理信息采集过程中，需要核查采集到的数据信息,这具有精度高、涉密等特点。对城市道路交通安全设施进行外业工作时，其工作环境十分恶劣，无法实现涉密数据的保密问题，而涉密数据的保密问题是地理信息采集系统成功运行的关键因素。为了解决涉密数据的保密问题，需要在地理信息进入外业工作平台前进行保密处理，然后将其放置于准确位置，此时的精准度只能达到50～100 m，具有地图定位点偏移的风险。若地理信息采集系统的定位功能不准确，可造成城市道路交通安全无法得到保证。为解决该问题，对地理信息采集系统涉密数据的保密问题以及定位功能不准确的问题进行分析。通过分析保密前后数值的精准度，来判断问题是否可以解决。通过对比可知，数据偏移量在局部小范围内具有一致特点，针对该特点可进行地图偏移功能设计，将需要采集数据的区域，利用十字丝拉当前定位点所在图上的正确位置，城市道路交通安全设施地理信息采集系统可自动计算出同名点间的偏移量，用户仅需在系统界面点击“设置当前偏移量”按钮后，系统即可完成信息采集。在后期图上定位信息中，将自动添加偏移量。若采集过程中再次出现定位点偏移时，需要利用该系统进行重新设置[8]。

3.3 矢量数据的管理问题

在进行外业采集过程中，需要为系统提供大量表示属性的矢量数据。通过矢量数据的添加有利于保证地理信息系统更好地维护城市道路交通安全设施，而如何运用外业工作平板进行矢量数据的管理是关键性问题。地理信息采集系统为解决矢量数据的管理问题，利用SpatiaLite空间数据库的特点，遵守OGC标准，对底层采用C语言驱动。C语言驱动具有较高的移植性，可支持R-tree数据进行空间检索，在一定程度上可提高用户访问数据库的速度。对SpatiaLite数据库可采用元数据的方式进行管理，对数据存储可采用WKT形式的BLOB二进制块的类型进行实现。针对SpatiaLite数据库进行矢量数据管理时，可将操作分为3类。

(1) 针对矢量数据BLOB进行类型转换，再将矢量数据BLOB转换为记录的形式，针对矢量数据进行表达时，可采用WKB的形式，最终利用INSERT语句将数据记录插入在信息采集系统的数据库中。

(2) 为了保证系统可检索出数据库中的相关记录，利用SELECT语句针对数据记录进行检索。该方式可根据系统的需求进行格式转换，与此同时，可采用特定的符号样式针对该组地理对象进行赋值，并将该信息显示在工作平板的地图界面。

(3) 为了保证系统可针对矢量数据进行管理，将系统内待修改的数据记录按照新增记录中提及的数据格式进行组织，并在此基础上，利用UPDATE语句替换原本的数据记录。

3.4 外业采集方便、内业编辑困难问题

当前针对城市道路交通安全设施进行地理信息采集时，普遍存在外业采集方便，而内业编辑困难的问题。该问题发生的根本原因是由于内业编辑软件的数据转换、查询等功能过于简单，无法满足地理信息采集系统运行过程中庞大的内业数据生产需要，最终导致地理信息采集系统针对内业编辑问题进行整理时，需综合利用多套软件。为此，在设计地理信息采集系统时，应选用ArcGIS Add-in插件的设计模式，将内业数据进行打包处理[9]。

4 城市道路交通安全设施地理信息采集系统实现方法

4.1 地理信息采集系统服务管理

为了实现地理信息采集系统的稳定运行，应研究服务管理问题。通过分析可知，地理信息采集系统根据用户的分级进行登录控制，因而要对登录页面进行设计。在登录过程中仅需输入用户名和密码，地理信息采集系统将根据输入的用户名及密码，自动运行至相应的级别权限应用页面中，为用户提供方便的服务。

4.2 地理信息采集系统用户管理

地理信息采集系统为保证用户的使用满意度，为用户授予相应的权限功能。地理信息采集系统可新增、更改、删除用户。其中,用户主要指总公司、路局、系统管理员等角色。不同的用户角色可利用地理信息采集系统进行不同的管理操作，在用户需要利用地理信息采集系统针对城市道路交通安全设施进行相关管理时，只需在地理信息采集系统的登录界面中输入相应的用户名、密码,即可进入到相应级别权限的页面。

4.3 地理信息采集系统任务下发

城市道路交通安全设施管理者可通过地理信息采集系

统中的本局手持设备下发任务，主要包括线路名称和线路代码2个字段。任务接收成功后，地理信息采集系统可将线路名称和线路代码自动加至系统内部的线路选择列表中，并且地理信息采集系统可根据终端数据进行批量选择，在任务下发后，结合城市道路交通安全设施的实际情况，由城市道路交通安全设施管理者自主进行发布[10]。

5 总结

本文针对城市道路交通安全设施地理信息采集应用场景的不同需求进行了详细分析，为了满足不同层次的需求，针对地理信息采集系统进行设计研究，以此为城市道路交通安全设施提供重要运行数据，并在系统内存储大量地理信息。城市道路交通安全设施的稳定性至关重要，今后应加强对城市道路交通安全设施的维护工作，对于地理信息采集系统的关键问题应及时解决，提升地理信息采集系统外业工作的易用性，将地理信息采集系统贴近于实际生产中，广泛应用于城市道路交通安全设施的维护中。