徐昊云

【摘 要】 基于iPad平臺(tái)對(duì)GIS原理與方法，GIS軟件結(jié)構(gòu)以及GIS其它各項(xiàng)功能在路面管理系統(tǒng)中的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)地分析和探討。利用GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能與iPad小巧、可移動(dòng)、多功能的性能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)科學(xué)合理鏈接，為日常養(yǎng)護(hù)提供準(zhǔn)確的輔助決策信息，對(duì)日常公路養(yǎng)護(hù)管理決策具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】 GIS；路面管理系統(tǒng)；iPad；數(shù)據(jù)庫(kù)

引言

近幾年來(lái)，由于地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）的廣泛應(yīng)用，研究者逐漸發(fā)現(xiàn)GIS應(yīng)用到基于iPad平臺(tái)的路面管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)PMS）中的廣闊前景，GIS在公路數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的圖形及文字之間的相互查詢(xún)，增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件間的交互性和直觀可讀性。目前，國(guó)內(nèi)外尚未有針對(duì)養(yǎng)護(hù)管理、路面管理系統(tǒng)和終端系統(tǒng)的整合進(jìn)行分析和研究。開(kāi)展基于GIS的iPad終端路面信息支持系統(tǒng)可為公路養(yǎng)護(hù)管理層提供便捷、準(zhǔn)確、高效的信息服務(wù)和決策輔助，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1.公路路面管理系統(tǒng)發(fā)展概述

公路路面管理技術(shù)的研究始于上個(gè)世紀(jì)70年代初期的北美。為準(zhǔn)確了解公路網(wǎng)的破損狀況，把有限的養(yǎng)護(hù)資金分配到最需要養(yǎng)護(hù)的路段上，研究人員開(kāi)發(fā)了公路路面破損數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備，建立了數(shù)據(jù)庫(kù)，制定了評(píng)價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)和養(yǎng)護(hù)排序模型，這種以計(jì)算機(jī)為工具的路面管理技術(shù)被稱(chēng)為路面管理系統(tǒng)（PMS）。

我國(guó)公路路面管理系統(tǒng)的研究起始于80年代，期間陸續(xù)引進(jìn)了英國(guó)的BSM路面評(píng)價(jià)系統(tǒng)，芬蘭FPMS公路路面管理系統(tǒng)及世界銀行HDM-m公路投資效益分析模型等。在“七五”期間，我國(guó)許多科研院所和公路管理部門(mén)聯(lián)合（或單獨(dú)）開(kāi)發(fā)了一系列的公路路面管理系統(tǒng)，如交通部公路科學(xué)研究所潘玉利提出了我國(guó)公路路面管理系統(tǒng)的基本框架，建立了符合我國(guó)實(shí)際的一些模型；同濟(jì)大學(xué)和北京、廣東公路管理局合作進(jìn)行了公路路面管理系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)工作，較系統(tǒng)地建立了瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)體系，及確定了選擇路面養(yǎng)護(hù)對(duì)策的方法。

隨著地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，廣東省高速公路數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)加入了GIS子模塊，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的圖形及文字之間的相互查詢(xún)。并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)GIS功能實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可視化管理，使得系統(tǒng)軟件交互性、直觀可讀性增強(qiáng)。在近20年里，國(guó)內(nèi)的公路路面管理系統(tǒng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)在GIS應(yīng)用方面也做了有益探索，但其進(jìn)一步應(yīng)用尚有待深入研究。

2.GIS在基于iPad平臺(tái)的運(yùn)用

將GIS獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢(xún)功能、強(qiáng)大的圖形處理及表達(dá)功能、空間模擬和空間決策支持功能與ipad終端服務(wù)器小巧、可移動(dòng)、強(qiáng)大處理能力及操作便捷、多功能的特點(diǎn)相結(jié)合。讓管理人員更好對(duì)轄區(qū)內(nèi)的公路進(jìn)行管理，同時(shí)ipad的遠(yuǎn)程傳輸能力使得系統(tǒng)能夠在更大的平臺(tái)進(jìn)行整合，對(duì)全省乃至全國(guó)的公路進(jìn)行有效的管理發(fā)揮著強(qiáng)大的功能。

2.1 GIS技術(shù)概述

GIS 是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)的支持下， 對(duì)地球表面及空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、存儲(chǔ)、查詢(xún)檢索、處理、分析、顯現(xiàn)、更新和提供應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。它采用地理模型分析方法， 適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息， 為地理研究、綜合評(píng)價(jià)、管理、定量分析和決策服務(wù)提供了理想的工具。

結(jié)合基于iPad平臺(tái)的路面管理系統(tǒng)，GIS主要由以下4個(gè)部分組成：硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理操作人員。

（1）硬件系統(tǒng)。一般包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、使用終端。

（2）軟件系統(tǒng)。一般包括計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、應(yīng)用分析程序。

（3）地理數(shù)據(jù)。包括兩部分屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4）系統(tǒng)管理操作人員。人是GIS的重要組成因素，他不僅包括從事GIS 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)人員， 也包括采用GIS 完成日常工作的最終用戶(hù)。

2.2 基于GIS路面養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

在運(yùn)用iPad平臺(tái)的管理系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，GIS將信息可視化， 為信息的使用者提供更為直觀、清晰的表達(dá)形式， 具有很強(qiáng)的空間分析能力。在路面管理系統(tǒng)中運(yùn)用 GIS 特別適宜于對(duì)道路信息的分析處理， 是道路建設(shè)管理現(xiàn)代化的重要手段之一。將GIS 技術(shù)成功地應(yīng)用于道路管理工作中， 能夠并取得較好的效益、更高的工作效率?；趇Pad平臺(tái)路面養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)中GIS的應(yīng)用流程圖，見(jiàn)（圖1）：

2.3 GIS在PMS中的運(yùn)用

1）GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中海量數(shù)據(jù)的處理

由于GIS 在該系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型多， 必須通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格有效的組織管理。在屬性數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)， 不同表格間通過(guò)相關(guān)項(xiàng)目相互連接， 提供GIS 高度的可擴(kuò)展性和靈活的配置能力。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用， 各部門(mén)的聯(lián)系更為密切， 數(shù)據(jù)的交換和更新速度加快， 對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)管理就顯得更為重要。

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)系可以通過(guò)關(guān)鍵字如路線代碼相關(guān)聯(lián)，但同一路段有多重屬性，同一種屬性在路段上也不盡相同，無(wú)法直接將屬性表示的路段反映到圖上，數(shù)字化過(guò)程中無(wú)法確定屬性表的分段，為了使空間數(shù)據(jù)不出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，必須實(shí)現(xiàn)大地坐標(biāo)與里程樁定位相互轉(zhuǎn)換，應(yīng)用動(dòng)態(tài)分段技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖形與屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢(xún)和圖文顯示功能。

2）數(shù)據(jù)的輸入輸出管理

通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)大型公路檢測(cè)設(shè)備與路面系統(tǒng)的智能數(shù)據(jù)通信傳輸，有GPS的實(shí)時(shí)性大大提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的錄入效率和準(zhǔn)確性。并通過(guò)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)均進(jìn)行分類(lèi)歸檔管理，定期為路面信息的評(píng)估、預(yù)測(cè)分析、輔助決策提供依據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)將決策到的信息及時(shí)傳達(dá)到各個(gè)iPad使用終端。

3）數(shù)據(jù)的空間分析

對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)檢測(cè)到得路況現(xiàn)狀、路面損壞等基本信息對(duì)路面等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分類(lèi)匯總。在匯總中，采用按線路統(tǒng)計(jì)、按單位統(tǒng)計(jì)道路、按路線統(tǒng)計(jì)路面、按單位統(tǒng)計(jì)路面4個(gè)方向?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將統(tǒng)計(jì)的結(jié)果以扇形圖與數(shù)據(jù)表相結(jié)合的方式展示給用戶(hù)。數(shù)據(jù)分析流程圖，見(jiàn)圖2：

4）GIS的輔助決策功能

依據(jù)所采集到的路面狀況數(shù)據(jù)，對(duì)路面性能滿(mǎn)足使用要求的程度做出判斷，利用這一判斷，了解道路的服務(wù)水平，進(jìn)行路面狀況的預(yù)測(cè)，判斷道路內(nèi)需要采取養(yǎng)護(hù)和改建措施的路段，為之選用相應(yīng)的改建對(duì)策，并作為項(xiàng)目?jī)?yōu)先排序的一項(xiàng)依據(jù)，見(jiàn)圖3：

5）GIS動(dòng)態(tài)示意圖顯示

基于ArcGIS環(huán)境下解決的道路各類(lèi)信息在地圖上的直觀表達(dá)，通過(guò)鷹眼功能對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行分析，并將道路的背景及實(shí)際情況結(jié)合相應(yīng)的圖片、圖表展示給用戶(hù)，見(jiàn)（圖4）：

3.小結(jié)

基于GIS的ipad終端路面管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用完成了養(yǎng)護(hù)管理工作、路面管理系統(tǒng)和iPad終端的整合分析，實(shí)現(xiàn)了iPad終端與路面管理系統(tǒng)的對(duì)接。該系統(tǒng)有效的為行業(yè)管理單位提供實(shí)時(shí)路面管理信息的工作方法、創(chuàng)新路面養(yǎng)護(hù)及管理模式、提高行業(yè)管理水平、創(chuàng)建一個(gè)全新的養(yǎng)護(hù)管理工作平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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