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1、1iCentroView 系统中的 GIS 设计与实现陆明伟 崔中发 覃明贵 崔岩 朱扬勇（上海宝信软件股份有限公司 上海 201203）（复旦大学软件学院 上海 200433）（）摘 要 城市交通监控与管理系统（iCentroView）是根据我国城市交通的基本情况和智能交通的发展现状而设计实现的智能交通系统，地理信息系统（GIS）是 iCentroView 系统的基础，本文根据iCentroView 系统的需求，设计实现了一个 GIS 系统，并且在实际运行中对 iCentroView 系统很好地支持，效果良好。关键词 GIS, iCentroView, 智能交通系统The Design an
2、d Implementation of GIS in the iCentroView SystemLu Ming-Wei, Qin Ming-Gui, Zhu Yang-Yong(Shanghai Baosight Software Co., Ltd. Shanghai 201203, China)(Department of Computer Information and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China)()Abstract The Urban Traffic Supervision and Management S
3、ystem(iCentroView) is an Intelligent Transportation System(ITS), which is designed and implemented based on the basic condition of urban traffic and the development of ITS in our country. Geographic Information System(GIS) is the foundation of the iCentroView system. The paper has designed and imple
4、mented a GIS according to the requirements of the iCentroView system. The GIS offers a very good support for the iCentroView system and obtain a high performance in actually running. Key words GIS, iCentroView, Intelligent Transportation System1. 引 言 1智能交通系统（ITS）将先进的信息技术、 数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机
5、处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理体系 1。城市交通监控与管理系统（iCentroView）正是根据我国城市交通的基本情况和智能交通的发展现状而设计实电子信息产业部发展基金资助项目上海信息专业资金项目基金编号：信部运2003446 号现的ITS 2。iCentroView系统最基础的数据是交通信息,而众所周知，交通信息与地理信息密切相关，因此地理信息系统（GIS）很自然便成为获取和处理地理信息的最佳选择。并且，GIS能够把数字信号和模拟信号显示在计算机屏幕上，iCentroView系统的大部分信息通过G
6、IS来表示是非常方便和直观的。自然，GIS成为整个iCentroView系统的框架，它的各项显示功能都被有机集成在GIS的显示功能之中，目标的定位，查询都要通过GIS完成。因此，GIS是iCentroView系统最重要的、不可或缺的子系统之一。iCentroView系统利用GIS技术构筑智2能交通管理系统的共用信息平台，不但能够使交通信息在空间上直观明了地显示出来，并能为这些信息的深层次挖掘和后续信息服务及辅助决策提供空间属性上的支持。GIS是集计算机科学、地理学、测绘遥感、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的计算机应用系统，它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对
7、地理信息进行数据处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持 3。在iCentroView 系统中 GIS主要有两方面作用：一是多维地图的静态显示和动态显示作用；二是动态环境下数据库之间的交流作用。两方面相互作用，共同完成GIS中空间数据视觉化的任务。iCentroView系统中的GIS作为空间信息特别是交通信息的可视化产品，将交通路线及周围环境以视觉甚至是听觉感受的方式传输给用户，成为iCentroView系统与用户交流的最重要工具，因此，GIS 应用的好坏，直接影响iCentroView系统的成败。本文根据iCentroView系统对GIS的需求，设
8、计实现了一个GIS 系统，并且在实际运行中对iCentroView系统很好地支持，效果良好。文章第二部分描述了 iCentroView 系统中 GIS 的需求，第三部分介绍 GIS 的设计与实现，最后一部分是总结和对未来的未来展望。2. 系统需求根据 iCentroView 系统的设计需求，作为其框架、为其提供基础数据的 GIS 至少需要实现如下功能：1) GIS 基本功能，包括电子地图的查看、放大、缩小等；2) 地理信息查询，需包含地图位置查询和交通信息查询；3) 路径查询，可查询最短路径、最优路径；4) 距离查询，可查询地图上任意两点间的直线距离；5) 快速定位，可以快速、准确地定位出目标
9、的位置；6) 警力部署，可以协助指导警察如何部署警力；7) 统计分析，对各区域的案发数量等属性的统计报告；3. 系统设计与实现对于任何 GIS，数据始终是系统的核心，在本文设计实现的系统中，也充分体现了这一思想。整个系统的设计是建立在对数据的处理和分析的基础之上的，最终目的是为 iCentroView 系统提供准确、有效的数据及直观、清晰的视图支持。因而在系统的设计中，始终是以数据的获取、处理和分析为中心，通过数据存取引擎、查询统计引擎等实现一系列功能模块的开发，建成的 GIS 采用矢量化电子地图，包含基础地理信息数据和警用专业数据。其中基础地理信息数据包括行政区划、道路、铁路、桥梁、水系、植
10、被、等高线等矢量图层数据；警用专业数据包括重点保护目标分布、电视监视摄像机分布、派出所警力分布、卡口分布等数据。系统包括多个子系统，下面将详细介绍各个子系统的设计与实现：WEB 地图查询子系统WEB 地图查询子系统是通过 Internet向用户提供地图查询功能并为 iCentroView系统提供显示功能的应用系统，系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，结合计算机应用技术、多媒体技术进行设计的，实现了对电子地图的查询、浏览、放大、缩小、漫游、恢复等 GIS 系统的基本功能，用户还可以对查询的地图进行保存或者打印，也可以通过输入电子邮件地址将地图发送出去。如下图所示：3WEB 地图查
11、询地理信息查询子系统地理信息查询子系统为 iCentroView系统提供地理位置查询和交通信息查询的功能，是 iCentroView 系统的核心子系统之一。子系统中电子地图采用矢量图，支持分块、多级、多层的地图显示，清晰明了。采用索引图，用户可以快速定位地图。提供单一条件查询和复合条件查询，可以通过点击图中相关设施获取其信息。还支持属性以及模糊查询直接定位地图。子系统包括地理位置查询和交通信息查询两部分。3.2.1 地理位置查询地理位置查询基于对地理信息数据库的查询，可以根据地名进行精确查找和模糊查找。根据用户的需要可以查找出道路，商业设施，公园，文教设施，住宅区，河流,行政区在地图中的位置，
12、并以醒目的颜色为用户显示查找到的目标。快速定位功能是核心功能，通过矢量电子地图进行快速定位。交通指挥系统在接到 110 报警以后，可以利用电子地图系统快速确定位置。此外地图可以通过漫游、缩放方式查看。根据接警信息, 利用电子地图系统准确地定位出目标位置，再结合路径信息查询子系统确保警察能够在最短的时间里到达事故现场。3.2.2 交通信息查询系统通过空间数据库与专题数据库的交流作用，获得实时的交通信息，交通信息包括静态信息和动态信息。静态信息包括城市路网、车辆分布与构成、交警岗亭、警力分布、警区划分、交通设施、交通标志、交通检测点与监视点的分布、电子警察分布、辖区政府、公安局位置、交警支队、大队
13、的位置、人数、管辖范围、巡逻路线、执勤岗点等。动态信息包括路况视频信息、GPS 巡逻警车信息、路口违章车辆信息等。用户可以通过点击在电子地图上相关的设施后立刻显示相关的数据，也可以通过简单的输入来获得以上信息，查询结果将根据需要以各种直观的形式显示给用户。路径信息查询子系统路径信息查询子系统提供的功能包括查询最短路径，最优路径，查询两点间直线距离。查询最短路径，任意给出地图上两个可以到达的位置，系统将扫描矢量电子地图，利用 Dijkstra 最短路径算法找出两点间的一条最短路径，并在地图上用不同颜色标记出来，同时详细显示此路径的信息，包括以下三种：路径长度、经过主要道路名称、经过主要道口名称。
14、查询最优路径，任意给出电子地图上的两点，系统根据当时路网的堵塞情况给没条道路加上一个时间权值，再用最短路径算法找出最优路径，保证工作人员在最短时间内赶到现场 4。距离查询实现的功能是快速求出地图上任意两点的直线距离，单位精确到米，并采用图形方式表示出来。最短路径信息查询警力部署子系统警力部署子系统主要是根据实际的交通路线和警力状况，部署包围圈及疏散圈，从而达到瓮中捉鳖的效果。包围圈和疏散圈分析是一种警力部署思想，系统首先根据案发地点的地理交通情况，确定特定范围内的所有道路及路口，分析罪犯可能的潜逃路线，然后系统给出一个确定半径的包围圈，警方将根据包围圈及实际的警力配备情况给出一种最有效的部署警
15、力的方案。疏散圈则是根据案发地点的地理交通情况，分析如何以最快、最有效的方法安排市民快速疏4包围圈分析散，离开事故现场，以保证市民的安全以及方便警方对罪犯的追捕。系统根据包含有主要交通路线、警点等信息的矢量电子地图，利用缓冲区分析引擎，按照与案发位置一定的距离范围建立起缓冲区，查询距离案发地点一定范围内的所有交通道路及路口，并根据警力配备情况形成包围圈。而且，系统可以在图层中显示出 110 接处警等系统获得的现场资料，包括罪犯是徒步、骑车还是驾驶车辆，是否携带武器、炸药等，并根据这些数据设计包围圈和疏散圈，建议是否进行人员分组、是否穿戴避弹衣等。报警受理系统对报警信息进行处理受警系统获得报警信
16、息 ，发送到警力部署系统 ， 并接收返回的分析结果 ，部署警力警力部署系统 对案发地点进行地理交通信息分析 ， 设计包围圈和 疏散圈 ， 返回到受警系统警力调度系统 从受警系统获取警力部署方案 ， 对警力进行分配调度1 1 0 报警指挥员警力部署流程统计分析子系统统计分析子系统主要是对区域的各种交通属性进行分析统计。系统根据矢量电子地图的索引以及相关数据库，利用数据分析引擎，可以对特定地点的不同交通对象包括车道、路段、卡口等及其不同的数据类型包括车流量、车辆饱和度等进行分析比较，分析比较的交通对象、数据类型、时间粒度等参数由用户选择输入，系统根据输入的参数将各种数据以柱状图，饼状图等各种直观、清晰的视图返回给用户，用户可以进行各种分析比较。本子系统还可以结合 iCentroView 系统的预测分析模块，给交通指挥部门提供交通信息的预测，交警指挥员可以根据系统所提供的信息，及时调整各道路的车流量，从而避免交通拥堵。系统架构的设计与实现
