基于Web GIS技术的交通流量分析系统

基于Web GIS技术的交通流量分析系统

摘 要： 针对当前交通流量分析技术的新发展趋势，结合Web GIS系统的技术特点，从理论和工程实践的角度出发，设计并实现了基于Web GIS技术的交通流量分析系统。该系统的主要功能模块包括数据接收及管理、地图数据处理及分析、地图及数据的发布。该系统的实现及应用不仅可以对交通数据进行直观、生动的显示，还可以提供最新的查询和分析,进而为交通流量分析提供决策和支持。
关键词: 交通流量分析系统; Web GIS; ArcGIS Server; https://www.wendangku.net/doc/046891290.html,
随着中国城市化进程的加速，城市规模的不断扩大以及城市车辆的不断增加，导致道路负荷日益加重，城市交通拥堵情况越来越严重。这种现象不仅制约了社会发展的速度，而且给城市的建设者、管理者提出了一系列的难题[1-3]。为解决这一难题，交通流量分析系统应运而生，随着现代科技的发展，该系统在智能交通系统(ITS)领域占了很重要的部分。但是目前我国公路交通流量分析工作比较薄弱，所提供的交通流量信息无法满足公路管理的需求，在新的外界环境下，如何进一步利用现有的新技术，使得交通流量分析系统更好地服务于交通运输安全及环境，已经成为交通信息化讨论的一个热点问题。
1 相关技术
1.1交通状况分析理论
交通状况分析即公路服务水平分析，一般指以下三方面内容：小时服务水平、实时服务水平、全天服务水平。道路的交通流量、占有率和拥挤度之间存在一定的模糊关系，拥挤度可以用畅通、正常、拥挤、堵塞、严重堵塞来描述。
1.2 Web GIS技术
Web GIS即基于Internet的地理信息系统，它是Internet和WWW技术应用于GIS开发的产物[4]，并且是一个交互式的、分布式的、动态的地理信息系统，由多个主机、数据库、客户端与服务器端相连所组成。使用它可以跨企业或者跨互联网以网络服务的形式构建Web应用、Web服务以及其他多种应用，并允许多种客户端使用这些资源。
1.3 https://www.wendangku.net/doc/046891290.html,技术
ASP．NET是一种动态网页开发技术，它提供了构建企业级Web应用程序所需的服务、编程模型和软件基础架构。做为https://www.wendangku.net/doc/046891290.html,平台的一部分，https://www.wendangku.net/doc/046891290.html,提供了一种基于组件的、可扩展且易于使用的方式来构建、部署及运行面向任意浏览器或移动设备的Web应用程序。
2 交通流量分析系统的基本结构
2.1系统基本结构
通过上述相关技术的可行性分析及论证，设计了基于Web GIS技术的交通流量分析系统，其结构。

(1) 数据层：该层主要任务是完成数据信息的获取、处理、管理并为业务层提供数据源。主要功能包括：①保

存空间信息、地理信息数据及基本的属性数据；②保存实时数据，例如实时接受每天从各个观测点的观测设备发送过来的数据；③备份历史数据。
(2) 业务层：该层的主要功能包括：①GIS应用服务及相关业务；②二次开发的网络应用服务。本系统Web GIS平台选用了Arc GIS Server10[5]，它是一个基于Web的企业级GIS解决方案，包含两个主要部件：GIS服务(GIS Server)和应用程序开发框架ADF(Application Developer Framework)。
(3) 表现层：该层的主要功能是将业务层的运算结果通过各种方式与设备展示给用户，完成交互。
2.2系统需求分析
交通流量分析系统的使用者有3种：(1)专职的交通流量数据监测、分析人员，他们对该系统的功能需求主要包括：公路服务水平计算；交通流量数据的监测、查询、分析与判断；交通量实时变化曲线在线模拟。(2)系统管理员，主要功能需求为：用户、角色、权限管理；角色、权限配置；数据库及数据管理。(3)普通用户，主要使用GIS标准功能或交通流量查询服务。
3系统设计



本文设计实现的基于Web GIS技术的交通流量分析系统功能结构。

系统的数据流图。观测点采集的交通数据信息通过通信线路传送到系统的接收处理单元，数据经过校验与整理后存储到系统的数据库中,并更新后台GIS子系统的地图数据与其所对应的属性内容。地图处理、分析单元更新与之相关的结果集，并将结果通过发布系统进行展示。
4 系统实现
本系统开发环境采用了ArcGIS Server10、ArcMap、Visual C#.NET、VS2008开发平台及SQL Server2005数据库。
4.1系统数据库部分的实现
本系统采用不同的数据模型分别对属性数据、空间数据和其他数据进行存储和管理。空间数据及地理数据信息采用ArcSDE的Geodatabase模型概念，它采用标准关系数据库技术来存储和管理地理信息，例如地图背景基础数据和公路交通专题数据。基础数据包括市区地物、河流、绿地等；公路交通专题数据主要由一些道路线路组成，包括国道、省道、市区道路、市区杂路、高架引桥等。对于实时数据的存储，采用了关系模型，使用MS SQL Server建立，用来保存来自于监测点的实时信息等。
对数据库需要实现的功能包括：创建数据库，数据文件或信息导入，数据获取、存储及管理。
4.2系统软件部分的实现
Arc Server作为一个GIS平台软件，提供了一系列的GIS解决方案。因此，它的二次开发模型也非常多，在本系统的实现过程中，使用了ArcGIS Server .NET Web ADF来创建应用程序。
(1) Web GIS地图数据发布与显示模块
地图数据发布与显示功能模块

可以为具有不同权限等级的用户提供不同层次的服务功能。例如，专职的交通流量监测人员可使用本模块的全部功能,而普通用户则只能使用部分功能，例如地图浏览与地图基本操作、道路流量查询等。为实现这一目标，基于用户角色权限(RBAC)技术，动态地为其定制数据发布与显示端的内容。
本系统所具备的基本图形操作功能包括图形的放大、缩小、移动或距离测量，其工作过程为：应用服务器接收到客户端带有命令参数的请求之后，实现图形的放大、缩小、全图、平移等基本操作功能，最后将处理结果通过网络反馈给各种形式的客户端。
关键点标记功能主要是对一些容易发生交通堵塞或者交通事故的地理位置在地图上进行标记，在进行流量分析时，系统可在这些关键点的各主干道方向上重点进行流量分析，并为历史信息查询提供储备。
(2) 交通流量查询分析模块
该子模块可进行的查询分析包括日交通量查询、点图查询、路线查询[5]或按照地区进行的查询，系统可根据不同的查询条件生成相应的路况信息，并显示在系统界面。在最终显示中，使用绿色表示畅通路段，黄色表示拥挤，红色表示堵塞。
(3) 地图处理模块
地图处理子模块需实现的主要功能包括制作地图文档、地图分段模块设置、地图属性的自动更新处理等。这里说明地图文档的制作与发布过程:首先，通过网络资源获取所需的空间数据，经过转换处理为编程通用的格式,再通过ArcMap工具对其属性的显示进行设置并保存,最后,在ArcGIS Server Manager中发布地图服务。
(4) 数据接收及数据管理模块
数据采集与接收[6]：架设在各个交通路段上的前端摄像机根据特定的要求采集所监控区域的实时图像信号，通过算法的提取获得各种交通数据信息，再通过通信接口及传输线路传输到远端数据中心。
数据管理模块功能包括数据文件入库、特征数据集入库及空间数据拓扑检查。其中一项最重要的功能即矢量数据文件入库，此系统使用了ArcObjects提供的接口来实现本功能。例如将shp数据文件导入至Geodatabase，其实现流程为:创建源工作空间；创建源数据集；创建目标工作空间；创建目标数据集；获取源数据集的字段集并验证；得到空间字段的定义和索引,完成导入。
本文针对城市交通流量分析需求，设计开发了一个基于Web GIS技术的交通流量分析系统，实现了基础地图数据发布，提供了多种交通流量的查询方式，并利用Web GIS平台实现了对交通量、拥挤度以及平均车速等多种交通流量统计数据的形象查询和显示。未来的工作将集中在：(1)随着系统的

运行，交通流量数据势必会随之增长，如何增强海量数据的存储及处理速度值得考虑；(2)如何将交通流量分析环节做到更丰富，如何提高交通流量分析系统的智能化，也是需要考虑的问题。