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GPS與GIS結(jié)合的高速公路實(shí)時(shí)路分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

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作者: 時(shí)間:2007-10-12 來源: 收藏

  1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

  1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

  高速公路實(shí)時(shí)路況分析系統(tǒng)的目標(biāo)是通過WEB建立實(shí)時(shí)的浙江省高速公路路況分析系統(tǒng),該系統(tǒng)要求使用方便、數(shù)據(jù)可靠、時(shí)效性高、造價(jià)低廉,為自駕車出行者提供有效的路況信息,為其他公眾出行服務(wù)商提供數(shù)據(jù)支持。

  1.2 分析模型

  將高速公路抽象為面狀,其中中間為1~2m隔離欄,兩側(cè)為15~30m路面,圖形如圖1所示。高速公路分段處理:高速公路顯著的特征是只有在出入口才可以上下車,所以擁堵情況也主要發(fā)生在兩個(gè)出入口之間,高速公路在每個(gè)出入口處分段,并緩沖為雙面,每個(gè)面的寬度為40m。如圖2所示。

  

  

  1.3 實(shí)現(xiàn)方法

  系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法是通過分析人量的信息,實(shí)時(shí)輸出各個(gè)高速公路路段的路況信息,并利用WEB發(fā)布,用戶通過Internet瀏覽器獲取圖形化的動態(tài)路況信息。

  1.4 外部環(huán)境

  硬件環(huán)境:

  (1) 接收機(jī)

  (2) 數(shù)據(jù)采集前置服務(wù)器

  (3) 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器

  (4) 數(shù)據(jù)分析與發(fā)布服務(wù)器

  軟件環(huán)境:

  (1) Oracle9i數(shù)據(jù)庫

  (2) Apache2.4+tomcat5

  (3) ArcIMS9.0

  (4) Arc desktop 9.0

  (5) MapObject2.3

  1.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

  

  用戶通過瀏覽器每隔10~30s自動獲取一張實(shí)時(shí)的浙江省高速公路路況地圖,地圖以不同顏色代表當(dāng)前該路段車輛行駛平均速度。顏色區(qū)分如表1所列。

  

  2 核心軟件設(shè)計(jì)技術(shù)

  2.1 數(shù)據(jù)采集

  本系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的傳輸要求很高,分析結(jié)果的實(shí)時(shí)性取決于GPS數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,所以采取準(zhǔn)確高效的數(shù)據(jù)傳輸與存儲技術(shù)。

  GPS采集如圖4所示。

  

  要建立端到端的通信模式,可以采用現(xiàn)在較為流行的客戶/服務(wù)器模型??蛻?服務(wù)器模型的核心思想就是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程在傳輸數(shù)據(jù)前先要有一個(gè)“握手”過程,即一方請求,另一方響應(yīng)。這個(gè)過程成功之后,實(shí)際上是在兩個(gè)機(jī)器的對等層之間建立了一條從信源到信宿的虛擬線路,然后在這條虛擬線路上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而無需關(guān)心中間節(jié)點(diǎn)是否存在,這是與端到端通信模式相一致的。

  本系統(tǒng)主要提供對各運(yùn)營商的數(shù)據(jù)接口。運(yùn)營商通過用戶合法性驗(yàn)證后,發(fā)送GPS數(shù)據(jù)、車輛維護(hù)數(shù)據(jù)和公司維護(hù)數(shù)據(jù),我方將對無效的GPS數(shù)據(jù)過濾,并對車輛和公司維護(hù)數(shù)據(jù)做出應(yīng)答,使操作流程完整。

  通信雙方采用TCP/IP長連接方式,通信雙方以客戶-服務(wù)器方式建立TCP連接,用于雙方信息的相互提交。

  我方作為服務(wù)器方,開監(jiān)聽端口,端口連接成功后接收各營運(yùn)商發(fā)送的GPS數(shù)據(jù)、車輛維護(hù)數(shù)據(jù)和公司維護(hù)數(shù)據(jù)。對接收到的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,對無效的GPS數(shù)據(jù)過濾。對接收到的車輛維護(hù)數(shù)據(jù)和公司維護(hù)數(shù)據(jù),我方將返回對應(yīng)的回復(fù)消息。

  2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

  數(shù)據(jù)處理與分析模塊采用C/S結(jié)構(gòu),服務(wù)器端為ArcSDE+Oracle, 客戶端為 MapObjects2.3。MapObjects提供了基礎(chǔ)電子地圖加載、連接數(shù)據(jù)庫并獲取實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析,分析結(jié)果直接寫入數(shù)據(jù)庫,以供發(fā)布端獲取。

  路況分析如圖5所示。

  

  2.3 GIS展現(xiàn)

  地圖發(fā)布采用著名的ArcIMS平臺,該平臺提供了一種通過網(wǎng)絡(luò)獲取動態(tài)地圖、GIS數(shù)據(jù)以及各種服務(wù)的途徑。它為適應(yīng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求以及訪問國際網(wǎng)絡(luò)而建立的GIS網(wǎng)頁發(fā)布提供了高效的分層框架結(jié)構(gòu)。ArcIMS服務(wù)可被應(yīng)用于多種客戶端中,如自定義網(wǎng)頁應(yīng)用、ArcGIS桌面系統(tǒng)以及移動和無線設(shè)備。通過應(yīng)用ArcIMS,城市和地方政府、商業(yè)機(jī)構(gòu)以及其他組織均可以發(fā)布,發(fā)掘以及共享地理空間信息。

  地圖瀏覽提供地圖的任意縮放、按比例尺縮放等功能;提供地圖任意拖動漫游、全圖顯示等地圖操作功能。

  地圖根據(jù)需要自動刷新,以保持最新的路況信息,用戶也可以手動刷新。

  3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

  3.1 性能分析

  分析結(jié)果的準(zhǔn)確性:假設(shè)高速公路樣本車每公里一輛,以杭甬高速為例,杭甬高速總長約150km,則杭甬高速10~30s內(nèi)同時(shí)必須存存150個(gè)樣本車。

  分析結(jié)果的實(shí)時(shí)性:每個(gè)被系統(tǒng)使用的樣本車10~30s必須傳回一條位置信息,最長可延長至60s。因?yàn)榻煌〒矶碌淖兓?~10分鐘內(nèi)發(fā)生和結(jié)束,如果樣木回傳數(shù)據(jù)時(shí)延太長,分析結(jié)果就不實(shí)時(shí),也就沒有仟何意義。

  3.2 系統(tǒng)運(yùn)行效果

  系統(tǒng)運(yùn)行效果如圖6所示。

  

  4 結(jié)束語

  本文結(jié)合GPS、GIS的先進(jìn)技術(shù),通過多分散點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集,然后進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)分析、處理,實(shí)現(xiàn)了高速公路實(shí)時(shí)路況WEB發(fā)布的目的。在未來GPS設(shè)備日益普遍、數(shù)據(jù)量進(jìn)一步擴(kuò)充時(shí),可以進(jìn)行高速公路與城市街道的聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)城市街道實(shí)時(shí)路況的聯(lián)合發(fā)布。再者,隨著車載移動設(shè)備的興起,本系統(tǒng)可擴(kuò)展到大量移動設(shè)備上,用戶可通過移動終端獲取實(shí)時(shí)路況信息,配合自帶的地埋信息,實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)汽車導(dǎo)航,市場前景非??捎^。



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