基于ArcGIS平台的广州市公交管理地理信息系统设计

       一、前言

        广州市作为华南地区的枢纽城市，随着经济的高速发展，城市规模的不断扩大，人口数量急剧膨胀，城市公共交通面临着前所未有的压力，借助最新科技大力提高公交管理的信息化水平是公交管理部门亟待解决的问题。

        广州市公交管理地理信息系统依托GIS的强大数据管理和分析功能，建立公交管理数据库，对公交资源数据进行高效管理维护，在此基础上实现以公交线网、站场管理与辅助规划为核心的专业应用系统，为智能交通系统的实施奠定基础,最终实现交通供给动态地适应交通需求，提供准时、快速与舒适、便捷、经济的换乘服务，真正意义上提高公共交通的吸引力，实现调度与运营的高效化、管理智能化等目标。

        本系统在设计上充分考虑系统的先进性、稳定性、安全性、可扩展性与经济时效性，在平台选型上坚持选择主流的GIS平台和数据库平台，保证系统目标的实现。　

        二、方案设计

        1、系统目标

        1)数据资源的管理维护：建立基础地理空间数据库和公交资源数据库，为公交运营管理和决策提供必要的信息支持，实现系统数据的动态更新维护机制，并为系统数据库扩展留有接口。

        2)查询统计决策分析功能：通过各种查询、统计、专题图和报表输出功能，为用户提供及时、准确的信息查询检索和统计分析服务。

        3)公交线网和场站辅助规划功能：基于各种指标运算和复杂的分析功能，为公交线网和场站布局的优化规划等提供辅助决策支持服务，提高公交覆盖率、通达率，缩短乘车的步行时间和换乘次数，科学布局公交线路和站点。

        2、系统建设原则

        1）全局性和整体性原则

        2）科学性和先进性原则

        3）标准化和规范化原则

        4）开放性和可扩展性原则

        5）安全稳定性原则

        6）经济、时效性原则

        3、系统建设技术路线

        1）信息模型驱动的系统开发与应用：系统的开发将采用UML作为可视化建模语言，建立系统的UML可视化模型，以便全局和整体把握系统的需求，并实现基于UML模型的系统需求、分析、设计、实现（正、反向工程）和测试的标准化、规范化和成果文档化，充分利用系统开发各阶段的成果，UML模型将贯穿于系统开发的整体生命周期。

        2）CBD技术与C/S模式的充分应用：系统基于面向对象的建模方法和Window DNA倡导的三层体系结构进行设计。编程实现在面向对象技术基础上，采用组件（Component Based Development）开发技术，将底层模块封装为应用组件，通过应用组件的组合搭建系统，以实现软件模块的重用和软件的共享。应用组件的实现主要采用Microsoft公司COM+/DCOM组件，而GIS应用系统的开发也是基于组件技术实施的，采用组件式GIS平台MapObject+ArcSDE进行开发，这样可以方便地实现各功能子系统的一体化集成。

        3）以关系数据库为中心的数据管理模式：广州市公交管理地理信息系统涉及各种类型的数据，系统采用关系数据库管理结构化数据与非结构化数据，实现系统数据集成存储、网络共享、分布式处理。为了实现关系数据库统一管理系统数据，同时考虑海量数据管理和性能的问题，系统选用大型数据库SQL Server作为数据库管理系统，并解决空间数据与非空间数据的管理问题。

        4、系统总体设计

        1）系统总体结构

        要据上述的系统目标与建设原则、技术路线，系统逻辑结构和应用结构设计如下所示：

        2）系统功能设计

        ◆公交资源基础数据维护子系统

        ◆公交线网、站场管理与辅助规划子系统

           ◆系统管理与维护子系统

           3）数据库设计

        4）系统安全性设计

        计算机系统的安全涉及计算机硬件安全、网络安全、软件安全和数据安全等，本系统在设计上充分考虑各方面的因素，保证系统运行的安全可靠。

        5）接口设计

        ◆公交线路信息WEB平台发布接口

        WEBGIS是GIS发展的一个重要方向，随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息的需求，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。本系统也充分考虑到WEBGIS应用的建设，为将来WEBGIS应用的开发留下接口。

        ◆公交车辆GPS定位、实时监测和客流量采集等外部系统数据接口

        在本系统的方案设计上，我们力求站在建设一个具有先进水平的广州智能交通信息平台的高度来考虑系统的结构。因此，对于公交车辆GPS定位、实时监测我们也预留了接口功能。此外，还在对于外部数据如客流量采集等的处理上预留下了接口功能。这样的设计充分地体现了本系统的可扩展性的特点。

        三、本设计的特点

        1、系统的开放性

        本系统采用C/S应用模式，但又充分考虑B/S应用的扩展，WEB应用、GPS定位与实时监测等接口功能的设计不仅从功能上体现了系统开放的特点，而且从体系上构造了一个开放的系统结构。此外，本方案的开放式结构，坚持基于通用标准和用户定制的开发思想，利用数据库、GIS等技术逐步实现数据和应用的标准化，通过标准数据接口形成开放、易集成的应用系统。

        2、系统的可扩展性

        在系统的结构上，我们始终遵循可扩展性的设计原则。在系统的数据库设计上，我们不仅考虑当前数据，还考虑到将可能添加或用到的相关数据；在数据管理层的设计上，我们留有对外部数据管理功能的接口，并且在功能上设计为用户自定义和系统定制相结合的方式，使用户可以自己对系统进行扩展；在数据应用层的设计上，我们将核心应用和前端应用进行了逻辑上的分离，核心应用力求灵活、全面、可扩展，而前端应用则提供给用户充分的自定义功能，使用户可以按实际需要进行系统功能的定制。特别是在指标运算模块和辅助规划模块的设计上，系统采用模型库来存贮运算模型和公式，这样就为系统提供了理论上可无限扩展的指标运算功能和专家分析功能。

        3、系统的友好性

        一个成功的应用系统，不仅要有强大的系统功能，友好的界面设计、方便的用户操作也是很重要的一面。在本系统的设计中，用户定制的思想始终贯彻在整个过程中，系统以易用性、易扩充性和易维护性为根本出发点，通过固定框架、定制模板的方式，采用组件式开发技术实现相对自由的用户定制功能。

        4、智能化的辅助设计

        本方案以建设广州市智能交通信息平台为设计方向，因而在系统设计上特别突出了系统的“智能化”功能设计。系统提供了公交线网的辅助规划功能，设计了辅助决策功能，可以为公交线网的规划提供决策参考。

        5、以数据为核心

        在GIS的应用中，数据始终是系统的核心，在本系统的设计中，也充分体现了这一思想。整个系统的设计是建立在对数据的处理和分析的基础之上的，最终目的是通过该系统的建设，能够为公交主管部门提供及时、准确、全面的有关公交线路的各种信息，为公交线路的设置和调整提供直观的图形和数据上的支持，为公交线网的规划提供决策依据。因而在系统的设计中，始终是以数据的获取、处理和分析为中心，通过空间数据存取引擎、查询统计引擎等一系列为提高系统数据处理质量和效率的功能模块的开发，从而实现了系统以数据为驱动，以应用为目的的最终目标。