高速公路是交通運輸現代化和經濟社會發展程度的重要標志。目前，蕪湖高速公路管理處管轄路段總里程達到 196 km,其沿線包括 3 座樞紐互通，13 座特大型橋梁，56 座大橋，9 個收費互通以及 6 座隧道。隨著高速公路的運營，對其沿線設備及交通狀況的監測與管理成為了一項長期的、復雜的、繁瑣的工作，建立智能的高速公路信息管理平臺，為用戶提供及時、方便、精確的公路信息具有重要的意義。
日趨成熟的地理信息系統（ Geographic Information System,GIS） 技術為公路養護管理提供了一種新的思路，利用 GIS 強大的空間數據與屬性數據的一體化管理能力，可以實現路面管理的可視化。但是，GIS 的進一步發展面臨著不少問題，目前國內運行的路面管理系統實現的 GIS 功能較為單一，結構和功能較為簡單。
而基于 GIS 系統為平臺進行路面性能評價、預測和決策優化分析等較為薄弱，而這些功能是養護管理系統信息化關鍵技術之一[1].研究使用 GIS 為基礎軟件，以蕪湖管理處管轄路段作為研究對象，對高速公路涉及的各類信息進行數據庫設計。設計了基于 GIS 的蕪湖高速公路管理平臺，旨在方便、快捷地滿足各類應用系統調用公路數據，全面提高高速公路管理現代化水平[2].
1 系統設計
1. 1 系統網絡拓撲結構
系統的網絡拓撲結構如圖 1 所示，平臺的現場信息采集包括自動設備采集和人工采集。自動設備采集通過云臺監控攝像機與快球監控攝像機提供高速公路的設施情況； 人工采集則由現場巡邏人員通過移動手機、平板電腦或者個人電腦，以圖像、文字等形式上傳高速公路上的交通事故、隱患點等路面信息。采集的信息通過 Internet 傳輸至高速公路監管中心的數據庫服務器中進行存儲，管理中心的用戶可以根據權限從服務平臺管理系統查詢高速公路的信息數據。服務平臺共享資源，增強了路政、中控和養護 3 個部門的信息互動，節省了大量人力物力，避免了繁雜的重復勞動，提高了高速公路維護與監管的效率。
1. 2 系統總體架構設計
系統采用 B/S 網絡結構模式，通過高速內網，將系統業務數據、地理空間信息和屬性信息有機地結合起來。實現信息資源整合綜合應用。系統總體架構如圖 2 所示，基礎層提供業務數據，為基于 GIS 技術的高速公路營運管理平臺的建設提供相關系統基礎數據和系統業務數據。數據層依托電子地圖，展示和管理高速營運日常業務數據和基本高速資源數據，其中數據主要包含高速公路空間數據、高速公路基本資源數據、相關系統日常業務數據。支撐層依托 GIS 平臺服務，交互和整合系統日常業務數據，實現相關業務數據的 GIS展示。應用層圍繞養護管理、路產管理業務，建立基于 GIS 技術的高速公路營運管理平臺，同時通過接口調用中控管理、收費管理業務數據，集成中控和收費業務數據管理模塊，依托 GIS 服務平臺為用戶展示高速公路基本地理位置信息和相關系統業務數據。1.
3 系統功能設計
基于 GIS 的高速公路營運管理平臺按照功能需要，主要分為地圖操作、基礎信息管理、養護管理、路政管理、中控管理、收費管理、信息瀏覽、系統管理等模塊。系統功能結構圖如圖 3 所示?！?】
2 數據庫設計
2. 1 高速公路空間數據庫
高速公路是分布在大地上的空間構造物，在地理上可抽象描述為位于地面上的線狀物，其地理位置可由路線上的一系列大地坐標 x、y 來確定。在 GIS 軟件中，每個圖層對象都與一個坐標系發生聯系，這個坐標系或是地理坐標系對象，或是投影坐標系對象。由于不同信息源的用途和比例尺不同，需要不同直角坐標系存儲空間數據； 因此，建立空間數據庫并存儲該空間數據并對其進行坐標轉換是 GIS 實現多源數據無縫集成和正確進行空間分析及成果顯示的基礎[3].
2. 2 高速公路屬性數據庫
在高速公路屬性數據采集與管理方面，系統建立統一的數據管理平臺和屬性數據庫，實現對高速公路各類專業數據的綜合查詢，既可以直接給決策者提供信息查詢，又可以為決策模型的計算提供數據來源。
按照數據管理部門分類，系統包括設施、養護、中控三方數據，系統管理的屬性數據主要涉及到公路路面、橋梁、隧道、涵洞、沿線設施及交通管理等信息。系統的屬性數據庫設計如圖 4 所示。
以上的相關數據信息作為公路屬性數據都以各自的地理空間為依托而存在。其各要素之間是通過地理空間分布形式而表現出來的，并可用不同的專題圖表示。屬性數據既依附于空間數據庫上，又具有獨立性，以便進行日常數據信息管理。高速公路數據庫是集空間數據和屬性數據于一體的數據庫，以滿足需求分析中提出的各種要求[4,5].
3 系統實現
研究以 J2EE 平臺作為系統的核心架構，以 WebLogic 作為應用服務器，采用 SqlServer2008 企業版數據庫軟件建立數據庫，實現系統的監測和數據的存儲； 以 GIS 為軟件平臺，進行數據管理系統的開發。系統軟件實現按照客戶端、服務器端和數據庫的 3 層結構建立，系統 3 層結構如圖 5 所示?？蛻舳酥饕獮?Web 瀏覽器。Applet 為采用 Java 編寫的 Web GIS 插件，插件可以包含在 HTML 文件中，當客戶端從網絡下載 HTML 文件時，Java 的程序的執行代碼也同時被下載，代碼完成對 GIS 的數據的解釋和GIS 分析，并實現與服務器端的通信。
服務器端采用“模型-視圖-控制器”結構進行開發與管理。Java Bean 負責定義數據模型，數據模型與數據庫中的屬性表對應，控制器負責調用改數據模型并接收客戶端請求，并根據請求分析、計算、訪問數據庫。
通過視圖將 HTML 動態顯示給用戶。
數據庫采用 SqlServer2008 數據庫，存儲空間信息數據和屬性信息數據。數據庫與服務器端通過 JDBC技術進行通信。
在上述方案的指導下，以蕪湖高速公路管理處管轄路段為監管對象，根據蕪湖高速公路轄段高速公路的特點，開發了如圖 6 所示的高速公路 GIS 系統界面。4 結 語研究針對蕪湖管理處高速公路管理現狀及相關信息化應用存在的缺陷，利用 J2EE、SqlServer2008、GIS等技術技術，分析并設計了一個科學合理的高速公路管理平臺，建立統一的數據管理平臺和數據庫以整合各部門信息資源，實現數據共享。有利于路政、中控和養護 3 個部門的信息共享、協調聯動與決策分析，大大提高了高速公路維護與監管的效率。同時信息管理平臺將各個孤立功能模塊整合在一起，構建了智能化、信息化、精確化的管理平臺，這對于促進我國公路交通事業的持續、穩定和健康發展具有十分重要的作用。
參考文獻：
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[2]張興國，劉學軍，陳建兵。 基于 GIS 青藏公路基礎信息平臺的設計與實現[J]. 計算機應用與軟件，2013,30（ 2） : 93-97
[3]廖邦固，韓雪培。 GIS 中多源數據的空間坐標變換方法探討[J]. 測繪與空間地理信息，2004,27（ 1） : 26-29
[4] BHOJ R P,RYUICHI Y,NETRA P B. GIS-based Highway Maintenance Prioritization Model: an Integrated Approach forHighwaymaintenance in Nepal Mountains [J]. Journal of Transport Geography,2010,18（ 3） : 426-433
[5] ZOLFAGHARI A,HEATH A C. A GIS application for assessing landslide hazardover a large area [J]. Computers andGeotechnics,2008,35（ 2） : 278-285
