基于WebGIS的城市交通应急救援指挥系统设计与实现

曹先密,杨金玲,黄声享,陈 阳

(1.武汉大学 测绘学院,湖北 武汉 430079;2.精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室,湖北 武汉 430079;3.黑龙江工程学院 测绘工程学院,黑龙江 哈尔滨 15005)

基于WebGIS的城市交通应急救援指挥系统设计与实现

曹先密1,2,杨金玲3,黄声享1,2,陈 阳1

(1.武汉大学 测绘学院,湖北 武汉 430079;2.精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室,湖北 武汉 430079;3.黑龙江工程学院 测绘工程学院,黑龙江 哈尔滨 15005)

城市交通应急救援指挥的科学决策需要强大的软件支持。介绍基于WebGIS的济南市交通应急救援指挥系统,说明系统开发方案、体系结构、功能和数据库设计,详述AJAX技术、最优路径分析和救援车辆监控技术,较好地实现了系统的各项设计功能。

WebGIS;应急救援指挥系统;城市交通;SuperMap IS.NET

交通应急救援指挥系统的建立能为救援指挥者提供有效的决策支持,提高救援效率,对减少交通事故造成的生命财产损失有现实意义[1]。近年来各地交通管理部门建立了一些应急管理信息系统(平台),如车站设备环境监控系统 EMCS(Energy M anagement Control System)、防灾报警监控系统FAS(FireA larm System)等,虽然在一定程度上发挥着重要作用,但由于各部门系统之间缺乏信息沟通与共享,且各自拥有信息的融合度也很低,当发生交通突发事件时,难以有效地组织各方力量协调配合[2-3]。为提高救援过程的信息化、智能化和一体化水平,有必要建立统一的应急救援指挥系统。

基于Internet发布地理数据并供用户查询和分析等 GIS服务的WebGIS可以实现信息共享和交互协作[4],能与Web中的其他信息服务进行无缝集成,为构建交通应急救援指挥系统提供有效的途径。本系统以SuperMap IS.NET为开发平台完成了济南市交通应急救援指挥系统设计与开发,以求克服传统救援过程的不足,实现救援效率最大化。

1 交通应急救援指挥概述

城市交通应急救援指挥是在充分整合城市交通各主管部门的基础上,对交通事故突发事件做出及时响应,对各种资源进行实时调度,以减少人员伤亡和财产损失[5]。参与救援服务的单位包括交警、医疗、公安、消防、市政、特种物品处理、保险等部门。交通应急救援指挥流程如图1所示,每个环节都关系到应急管理的效率和效果。交通事件救援指挥中心的决策者借助系统平台,监测交通突发事件,可以对突发事件及时作出响应,并能得到有效的事件处理策略的参考,辅助其迅速、合理地做出交通事件应急管理决策,组织救援,迅速排除突发事件,降低交通事件的影响程度。

图1 交通应急救援指挥流程

2 系统设计

2.1 系统开发方案

构建城市交通应急救援指挥系统,根据交通应急救援指挥模型和用户需求,首先设计系统各功能模块,然后组织现有数据构建空间数据库和属性数据库,最后完成功能实现。系统采用B/S结构模式,以 M icrosoft Visual Studio 2008为开发工具,SuperMap IS.NET作为网络 GIS开发平台,SDX+为空间数据引擎,SQL Sever 2005作为数据库平台,并采用A jax地图控件技术完成开发。

2.2 系统体系结构

系统采用B/S(浏览器/服务器)结构模式,其体系架构分为3层:数据层、逻辑层和访问层,如图2所示。访问层是面向系统管理员、救援指挥职能部门和社会公众提供应用服务的图形界面。逻辑层位于访问层和数据层之间,采用 Internet信息服务器IIS作为 Web服务器,SuperM ap IS Web Services作为GIS服务器。在数据层采用SuperMap SDX+引擎将空间数据和属性数据一体化存储到 SQL Server2005数据库中。

图2 系统体系结构

2.3 系统功能设计

系统共分6个主要功能模块,各功能模块的具体设计如下:

1)地图基本操作模块:此模块包括地图的显示、缩放、刷新、漫游、测距、测角、鹰眼、地图打印等功能。

2)用户管理模块:对于管理员、各职能部门和社会公众赋予不同的权限访问相应的功能模块与进行相关操作。

3)接警与信息发布模块:实现接警信息处理,及时向公众发布事故伤亡及救援消息。

4)应急资源管理模块:保证各级指挥中心能够随时查询应急资源的位置、数量、性能等信息和有关队伍、人员的情况。

5)辅助决策分析模块:系统的核心模块,包括缓冲区分析、最优路径分析等空间分析,救援车辆监控和专题图生成、输出等功能,为决策者提供快捷有效的支持。

6)数据维护模块:提供人机交互窗口,可对现有数据源进行编辑与管理,各职能部门能在各自的权限范围,及时登录服务器在线修改管辖范围各种属性信息。

2.4 数据库结构和维护

交通应急救援指挥需要强大的决策信息支持,建立空间数据与属性数据一体化的数据库,完成数据的有效组织与管理,是本系统应用成功与否的关键。

系统数据服务器设在交警部门,数据集中存放、分布维护。采用SuperMap统一内核的空间数据引擎技术SDX+,将空间数据和非空间数据一体化存储到SQL+数据源中。空间数据分为两类:基础空间数据(如:城市电子地图)和专题空间数据(如:各业务部门的空间分布图等),以分层的方式来组织与管理。属性数据库包含空间信息的属性表,由于系统中各部门涉及的属性数据结构较多,这里不一一详述,仅对医院部门属性数据描述,如表1所示。

表1 医院属性表结构

3 系统关键技术实现

系统以济南市为研究对象,收集济南市基础地理信息数据和各项专题数据,开发了基于WebGIS的济南市交通应急救援指挥系统,系统运行界面如图3所示。

图3 系统运行界面

3.1 AJAX技术

AJAX(A synchronous JavaScrip t and XML)是最新的网络客户端技术,可以在B/S构架下实现富客户端,最大限度地减少冗余请求,无刷新更新页面,减少等待时间,利用它可以构建动态、快速和灵活的网络应用程序。传统的WebGIS系统更新的是整个地图内容(或整个地图页面),重新载入打开,而A jax只更新需要更新的部分,其余部分则保持不变,不用打开新的页面,更容易做到实时更新[6]。系统利用SuperM ap IS.NET提供的基于M icrosoft.NET开发平台的服务器端控件A jaxControls结合A jaxScrip ts脚本完成开发,支持各种客户端浏览器,切实保障应急救援指挥的高效进行。

3.2 最优路径分析

最优路径分析是指在网络数据集中查找从指定的起点到终点之间可行的线路中最优的行走线路以及距离。利用 SuperMap IS.NET提供的 A jax-Scrip ts实现路径分析,实现最优路径分析的思路如下[7]:首先调用 FindPathAction类,通过其构造函数设置onStart回调函数(在执行路径分析之前触发),在该函数中通过 PathFindingEventA rgs.routeParam s(RouteParam类型)设置路径分析的参数;然后通过 RouteParam.networkParam s(NetworkParam s类型)设置网络参数,通过 Netwo rk-Param s.networkSetting(NetworkSetting类型)设置网络数据集的参数,包括网络图层名称,正反阻力字段等;最后路径分析的结果通过onComp lete回调函数的返回参数 RouteResult获取,得到一条连接两点且加权和最小的路径,并显示在客户端浏览器的电子地图上,保障救援车辆及紧急物资的有效调度。

3.3 救援车辆监控

在救援车辆行驶过程中,车载终端的通信模块,利用 GPRS网络将车载 GPS接收机采集的定位数据实时的发送到数据服务器,连同时间信息存人系统数据库。系统车辆监控模块会每隔一定时间就调用函数去读取数据库中动态的坐标数据,然后调用SuperMap.IS.MapControl(地图控件)的 StartDynamicNavigate方法(开始动态导航)和StopDynamicNavigate方法(停止动态导航)实现救援车辆监控的功能:①车辆实时定位监控,选中某一辆车,在客户端地图上以闪动图标形式显示车辆最新位置,系统会实时刷新车辆的最新位置,当车辆位置超出当前屏幕后,系统会以被监控车辆的当前位置为中心自动刷新地图;②轨迹回放,对车辆在指定时间段所经过的位置进行回放,显示车辆行使的轨迹路线。

4 结束语

WebGIS提供了一种易于维护的分布式GIS解决方案,也为宽带网络环境下的城市交通应急救援指挥系统建设提供了一种有效可行的开发思路。本文进行了基于SuperM ap IS.NET的济南市交通应急救援指挥系统的开发实践,经过系统调试,本系统的各项设计功能皆已实现,可为科学的决策提供实时依据,且具有良好的可扩展性,对于提高城市交通应急指挥的现代化和智能化水平及降低交通事件伤亡损失有现实意义,同时为建立其他城市交通应急管理系统提供参考。

[1]仲莹萤.基于 GIS的城轨交道交通应急管理系统设计构思[J].现代城市轨道交通,2008(4):74-75.

[2]谢谦.城市轨道交通系统应急救援体系的建设[J].现代城市轨道交通,2005(2):41-43.

[3]秦勇,王卓,贾利民.轨道交通应急管理系统体系框架及应用研究[J].中国安全科学学报,2007,17(1):57-65.

[4]王玉娥,刘晖.WebGIS及其体系结构研究[J].测绘工程,2009,18(2):70-73.

[5]马旭辉.城市交通应急指挥决策支持系统的相关研究[D].北京:北京交通大学,2006.

[6]钟广锐.基于A jax和 Supermap IS.NET2008的 WebGIS开发[J].地理空间信息,2009,7(2):12-14.

[7]北京超图.SuperMap IS.NET联机帮助[M].北京:北京超图地理信息技术有限公司,2010.

The design and realization of urban traffic emergency rescue system based on WebGIS

CAO Xian-mi1,2,YANG Jin-ling3,HUANG Sheng-xiang1,2,CHEN Yang1
(1.School of Geodesy and Geomatics,Wuhan University,Wuhan 430079,China;2.Key Lab of Precision Engineering and Industrial Surveying,State Bureau of Surveying and Mapping,Wuhan 430079,China;3.Schoolof Surveying and Mapping,Heilongjiang Institute of Technology,Harbin 150050,China)

Scientific decision-making of urban traffic emergency rescue command requires a strong softw are suppo rt;the paper introduces Jinan traffic emergency rescue system based on WebGIS;describes the development p lan,architecture,function,and database of system;then a detailing ismade on the techniques of the AJAX technology,themost op timal path analysis and rescue vehiclemonitoring technologies,all of the designed functions of the system are well realized.

WebGIS;traffic emergency rescue system;urban traffic;SuperMap IS.NET

P208

A

1006-7949(2011)02-0046-03

2010-12-01

曹先密(1987-),男,硕士研究生.

[责任编辑张德福]