一、             引言

近年来路政基础设施建设发展迅猛，但道路和交通设施建设的速度仍然跟不上车辆的增加速度，交通拥阻的现象依然可见，上、下班高峰期尤为严重。采用现代化的技术手段管理城市交通，尽量发挥现有交通系统的运行效率、提高交通设施的利用率，是缓解城市交通拥挤状况的有效手段。由于城市交通的空间地理特征非常适合采用地理信息系统^[1]技术，各种交通对象可以以点、线、面的方式在地图上表示出来，因而将地理对象的属性特征和空间信息融为一体，并集成现有交通信号控制、实时交通流检测等系统，进行综合分析、融合处理，可提供实时的、预测的道路交通状况(如交通流量、车速、事故发生情况等)以及可视化指挥调度辅助决策信息，缩短反应时间，提高响应速度，从而有效地疏导交通、缓解拥堵，使整个道路交通处于“安全、有序、畅通”的状态。将GIS技术应用于公安交巡警业务工作中，既是现代化交通管理和“科技强警”工作的需要，也是一个重要的发展和研究方向。国外早在很多年以前就开始将GIS用于各种管理工作中，其中较为有名的有：纽约应急服务和灾难管理系统；美国联邦应急管理系统；欧洲智能交通和指挥系统等。国内最近几年也有这方面的成功案例，如北京、深圳等城市已初步将GIS用于交通管理方面。本系统利用GIS所具有的独特特性，有效、直观、直接地指导和管理公安交巡警业务工作，进一步实现智能化交通^[2,3]。

二、             系统建设

1、   系统建设目标

从公安交通管理工作的整体出发，在GIS基础之上综合交警各类信息系统，多层次、多方位、直观地显示相关数据及图形等信息，建成一套基于网络的、实时的、可视化的、规范标准的综合地理信息系统。该系统既可对警力分布、交通标志、路政设施等数据进行集中管理，实现图形化信息的编辑、查询、统计、分析等功能；又能为道路交通分析、指挥、决策等公安交警业务工作服务，实现交通地理数据共享；并为交通地理数据的更新提供一个基础平台。这主要包括：

(1)      建立多层次的交警综合地理信息库，同时集成其他相关的外部业务数据如交通事故系统等；

(2)      多比例尺电子地图的组织、管理和维护；

(3)      建立交通标志、标线等标准信息库，提供直观方便的可视化标准库管理工具；

(4)      基于GIS的路政设施管理，实现对重要路口交通状况的实时监控，并通过有效手段实时发布交通信息；

(5)      建立基于GIS的可视化预案管理机制，以便在突发事件发生时能快速响应；

(6)      提供多种接口模式如请求服务模式、组件模式等，实现与其他系统的有机联接；

(9) 实现用户认证（与CA连接），用户、角色、权限的定义和维护，以保证系统的安全性和灵活性。

2、   系统开发环境

公安交巡警地理信息系统是城市交通数据采集、分析和交通指挥、决策的统一平台，从系统稳定性、安全性、经济实用性等方面考虑，采用了较高性价比的主流应用服务器HP ProLiant DL140 G2，Windows 2000/XP操作系统，GIS开发平台ArcGIS(SDE+Engine+IMS+ArcInfo)^[4]，数据库平台Oracle9i、开发语言C#.net及UML开发工具Ralation Rose等，其中通过SDE来访问存储在Oracle里的空间数据。

3、   系统体系结构^[5]

该系统构架于公安三级网络之上，是一种公安基础信息系统，和其它公安业务信息紧密关联。系统主要分为数据服务层、应用服务层和客户程序层。整个系统采用C/S与B/S相结合的体系结构，录入与维护地理数据部分采用了C/S方式，以保证地理数据的及时更新；交通地理信息的发布、可视化显示以及空间地理信息的综合查询统计分析则采用了B/S方式，便于用户进行空间信息的查询与浏览。系统的体系结构如图1所示，系统模块如图2所示。

三、             系统主要内容

1、 地理数据源和数据管理

（1）基础地理信息

本系统在城区使用1：500比例尺，在城郊使用1：2000比例尺。基础地理图层包括：行政区划图、居民地、道路中心线、面状水系、植被、隧道、停车场、交通线路、收费站、党政机关、加油站等等。

（2）专用地理信息

为了实现本系统的功能目标，在电子地图提供的基础地理信息的基础上，系统将采用自动和交互相结合的方式生成系统的专用地理信息，主要包括：路段、路口、信号灯、电子监控设备、标杆、标志、标线、停车位线、交通事故和隔离带等。

（3）属性数据

每个地理图层都含有丰富的属性信息，如道路层包括的主要字段有：道路编码、道路名称、起点编码、终点编码、道路等级、路宽度、道路长度、国标编号等。每一条属性信息对应于一个地理空间数据，它们通过唯一的关键字段进行关联，属性数据和空间数据连接后，就可实现空间与属性之间的互查。在此基础上，还可以通过属性表的更新来增加空间表的属性信息，这样可获得道路和交通要素的数据资料。

2、 空间数据的输入和管理

空间数据按性质可分为标杆标志、标线和信号设施三大类。对于标杆类信息，借助原有设计图纸、路口路段草图、或GPS设备确定其位置进行交互输入，系统提供的输入方式包括在电子地图上交互定位和直接输入坐标值（包括由GPS获取的坐标值）；对于标志类信息，其位置信息依赖于其所属的标杆；对标线类信息，系统根据路段等级、宽度、车道数、有无行人横道线等相关信息，采用自动生成和交互编辑相结合的方式生成车道等标线信息，对于特殊路段辅以交互编辑方式进行调整。

四、             系统功能

1、 图层显示和信息查询功能

系统具有图层管理功能，以控制不同图层的显示与不显示。各个图层按照点、线、面等矢量数据的格式进行组织，可以进行图形的放大、缩小、漫游、测量、标注、编辑和查询等操作。

2、 路政设施管理

路政设施管理子系统主要提供基于GIS的各种信号灯、标志、标线、路面停车、电子监控设备等的规划设计；设施养护维修管理；交通管理措施的设置和维护管理；道路施工的设置、相关信息的查询统计和分析、专题图制作等功能，以辅助相关业务人员更好地完成路政设施的管理操作。为此，我们将整个路政设施的管理划分为七大功能模块，即：地图操作、查询统计、设施编辑、显示控制、图层操作、规划设计、维护管理，其中前5个模块属于公用功能，为后2个模块提供服务，整个路政设施管理子系统的模块关系如图3所示。

3、 事故黑点分析

交通事故是困扰公安交通管理部门开展有效工作的一大难题，各级交警为降低道路交通事故付出了繁重而艰辛的劳动。把GIS系统和交通统计数据库有效地关联，以图形的方式把各种不同类型的交通事故在地图的道路、路口上显示出来，可以方便地辨别各条道路、各个路口或者区域的交通事故数量、事故的性质，分析事故多发地点的规律，降低事故发生的概率。实现与交通事故信息系统的有机集成，在此基础上提供基于电子地图的交通事故信息查询、统计和分析功能，并能显示和打印各种统计分析图表，进而分析道路交通事故多发点的分布规律，为决策人员提供数据支持。

4、 综合查询统计

实现B/S结构的综合查询统计；通过与交通事故信息的关联，实现按行政区域、道路、路段、路口交通事故综合查询统计，并以电子地图和表格形式显示查询统计结果，进而辅助相关人员分析出道路交通事故多发点的分布规律，同时可以输出相关报表。

查询统计是进行数据分析的有效途径。在本系统中，查询统计方式本着方便实用的原则，将其设计为三大类，即固定模式查询统计、属性条件查询统计、空间条件查询统计。

(1) 固定模式查询统计

将用户经常需要用到的查询统计以报表方式生成，通过点击菜单项或快捷按钮的方式实现，例如点“击月统计报表”菜单项便可以自动生成相应的月统计报表，使用户操作更加便利。

(2) 属性条件查询统计

根据对象类属性信息，交互产生相应的查询条件（SQL语句）完成对各种实体对象的过滤和分类统计，最后将查询统计结果以列表框或专题分布图方式显示输出，同时可以输出Excel报表格式。例如可以根据道路等级查出所有主干道道路，或者根据车道数查出所有四车道道路；可以查询出“减速让行”标志的分布情况；可以统计道路停车位的停车泊位数或收费站的个数等。

(3) 空间条件查询统计

采用地图和属性数据相结合的方式实现查询统计。其中的属性查询条件以对话框的形式输入，同时系统提供相应的输入向导，以帮助用户输入正确的查询条件，系统还提供查询条件保存和读取的功能，方便用户将典型的查询条件进行保存和重用；属性条件的匹配可以是模糊匹配，也可以是精确匹配，在此基础上可以实现指定空间区域的查询统计。

查询结果可以通过表格或专题图方式显示输出。对于专题图形式，本系统提供了多种多样的统计图，如可以将交通要素制作成柱状图、饼状图和唯一值图等，形象直观地反映交通要素的时空变化规律；同时用户还可以指定其他相关图层的可见性，以便突显相应图层的专题效果，并可以输出Excel报表数据。

5、 空间数据管理^[6]

主要完成对基础地理信息（电子地图）的导入、系统初始化、数据库的备份与恢复、历史数据维护（版本管理）、元数据和数据字典的定义等操作。

(1)    电子地图的导入

系统自动将基础信息转化为系统所支持的数据格式，并存放到数据库中。原始数据必须保证足够的信息，如果原始数据没有提供系统所需的数据，用户可以进行手工录入，否则将会影响系统的部分功能。

(2)    系统初始化

根据基础地理信息自动生成专用图层如路段和路口等。主要工作包括：道路中心线的编码处理；根据道路中心线生成路段和路口信息，并对其进行编码处理；依照道路输入各路段相关属性信息，如宽度、道路等级以及路段的行政区划信息等；根据路段、路口和道路宽度信息生成路段面和路口面等。

(3)    数据备份与恢复

系统具有数据导入、导出功能，同时可为数据库设定定时自动备份，也可根据用户需求定制备份参数，确保系统安全、稳定运行。

(4)    历史数据维护

在版本管理机制的基础上，按时间实现对历史数据的保存和维护操作。主要包括根据版本信息备份信息，以及管理系统的相关版本信息，例如版本的浏览、备份、删除以及相关的统计查询功能。

(5)    数据字典的维护

数据字典是提高系统灵活性和智能性的基础，本系统通过对相关数据类型取值范围的枚举定义，来提高整个系统的灵活性和可配置性，例如交通管制措施类型的枚举取值范围的定义等。本系统包含50多个数据字典，并提供对这些数据字典的分类管理、及对每个数据字典中的数据项增删改的维护功能；同时可根据数据字典的变更，及时调整相关系统信息，例如调整与数据字典关联的SubType的个数等。

6、 系统管理^[7]

完成用户管理、角色管理和权限分配等功能，同时提供用户认证、与CA平台接口以及权限分配等功能，如图4所示。

l         用户管理：用于设定用户的分组信息、密码、IP地址等属性信息，同时指定用户的角色。

l         角色管理：用于维护系统角色库，同时为每个角色设置相关的访问权限，包括对图层的操作权限、对行政区划的操作权限、对系统功能的操作权限等。

l         用户认证模块：用于对登录系统的用户进行合法性认证。

l         权限分配模块：根据用户所拥有角色，对其分配相应的操作资源，包括图层数据资源和系统功能资源

l         日志管理：用于浏览和查询统计用户进入系统的情况，例如登录时间、使用操作、离开时间等，以保证系统使用历史的可追溯性。

五、             总结

本文从缓解交通堵塞等状况、提高交通智能化的角度，深入探讨了交巡警地理信息系统的解决方案和实现方法。目前本系统已完成了路政设施管理、交通事故黑点分析及基于B/S的综合查询统计等开发，下面将进行系统的二期开发，进一步完善公安交巡警地理信息系统的功能，使之更好的为公安交通管理服务，保障道路交通处于“安全、有序、畅通”的状态。本系统现已经正式投入应用，并在公安交巡警管理中发挥了重要作用，受到各级部门的普遍好评，主界面如图5所示。

图5 系统运行主界面

六、             参考文献

[1] 钟耳顺.地理信息系统技术开发、应用与产品化[J].中外科技信息,1998,(12)

[2] 史其信.21世纪智能交通系统（ITS）展望.哈尔滨：交通工程通讯,2001

[3] ITS通讯.交通信息服务系统.北京：清华大学交通研究所，2000

[4] 王晓峰,汪美华,单海辉.北京市交通地理信息系统的建立与应用［J］.测绘通报,2003(11)

[5] ArcObjects Developer’s Guide[R].ESRI Corp.,1999

[6] 崔阳，王华，乔淑娟.基于GIS的空间数据库构建与应用研究［J］．微计算机信息，2006，22-6：199-201

[7] 李京旭，张春元.数字校园安全分析与实现策略［J］.电子工程师.2005.2，31-2:67－70