在高速公路管理信息系統的分步實(shí)施的建設過(guò)程中，需要認真考慮對系統的可靠銜接和統一性的保證。本文針對省級高速公路管理信息系統的建設要求，深入研究了各子系統之間共享信息的組織問(wèn)題，提出了建立共用信息平臺的技術(shù)方案。

　　關(guān)鍵詞：公路 管理信息系統 數據共享 共用信息平臺

　　引言

　　我國的高速公路管理信息系統的建設出現了值得關(guān)注的趨勢：系統管理范圍要求從單條路線(xiàn)擴展到整個(gè)高速公路網(wǎng)絡(luò )（例如某省管理系統一期工程的建設規模就達到800公里左右）；綜合利用交通信息增強宏觀(guān)決策和調控能力的意識增強（例如某市在收費系統招標要求中明確提出，收費是調控交通需求的重要手段，為此收費系統必須具有提供相關(guān)決策參考信息的功能）；開(kāi)始制定高速公路管理信息系統的總體規劃，并以此作為分期實(shí)施的交通監控系統、收費系統、公眾信息發(fā)布系統等的宏觀(guān)指導方案。

　　我們在制定某省級高速公路管理信息系統總體方案的過(guò)程中，為實(shí)現用戶(hù)方“統一規劃、統一標準、統一設計、分期實(shí)施”的要求，研究了對分步、分散建設的各種高速公路管理子系統如何進(jìn)行系統整合的方法，以及相應的系統設計概念和技術(shù)方案。

　　本文所提出的共用信息平臺是進(jìn)行系統整合的重要工具。共用信息平臺首先是一種規劃概念：在系統規劃階段明確逐步擴展的系統各部分之間相互銜接關(guān)系，確定接口和功能銜接要求；共用信息平臺也是一種管理控制概念：在系統建設階段明確的目標，可以通過(guò)投資建設要求等方式加以保證；共用信息平臺又是一種技術(shù)概念：以此提供系統整合的技術(shù)依托。

　　高速公路信息系統逐步遞進(jìn)的發(fā)展戰略高速公路管理[1]信息系統是由多個(gè)子系統構成的復雜信息系統，其中決策支持[2]等子系統稱(chēng)為信息增值服務(wù)系統。按照知識化、科學(xué)化管理要求，系統功能不僅需要完成各種事物性管理任務(wù)，而且需要逐步形成高速公路的“管理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”，有效溝通各部門(mén)之間的信息聯(lián)系，實(shí)現將數據組織成為信息，將信息提煉成為知識，將知識融入整個(gè)管理，全面支持事務(wù)管理、決策分析、制定戰略過(guò)程的目標。

　　由于需要一個(gè)積累經(jīng)驗，建立技術(shù)和管理基礎的過(guò)程，我們不可能一下子建設一個(gè)功能完美的高速公路信息系統。同時(shí)，又必須盡可能避免子系統在分步開(kāi)發(fā)過(guò)程中的反復修改，以保持系統開(kāi)發(fā)的相對穩定性。逐步遞進(jìn)發(fā)展，是解決上述矛盾的一種有效方式。

　　逐步遞進(jìn)發(fā)展的方式是抓住總體功能控制性規劃設計，確定子系統之間的接口銜接關(guān)系。當子系統的外部關(guān)聯(lián)明確之后，再進(jìn)入先期建設子系統的詳細設計。我們將其稱(chēng)為總體控制設計，分塊詳細設計，分期實(shí)施，遞進(jìn)發(fā)展的積木式建設方式。

　　高速公路信息管理系統中的信息共享為實(shí)現逐步遞進(jìn)發(fā)展的方式，需要預先分析高速公路管理信息系統各子系統之間的數據聯(lián)系關(guān)系，這種關(guān)系具有如下特點(diǎn)：

　　基礎數據采集的共享性整個(gè)信息系統運行依賴(lài)四個(gè)子系統提供基礎數據：監控系統——道路交通流量、車(chē)速等；收費系統——高速公路出入口OD數據等；設計施工資料工程數據庫——道路幾何設計數據；道路養護管理系統——道路鋪裝情況等。

　　現狀數據與歷史數據積累的需求差異各子系統對數據的時(shí)間要求存在著(zhù)一定的需求差異，如監控系統關(guān)注的是現狀數據，規劃決策支持系統、事故信息分析系統等關(guān)注的是累積的歷史數據和現狀數據的結合。

　　數據詳細程度的需求差異路網(wǎng)規劃決策支持系統要求路段年平均日交通流量就基本能夠滿(mǎn)足需要，而事故信息分析系統所需要的數據則要細致得多。應采用共用數據詳細程度層次化方法，來(lái)滿(mǎn)足不同的數據服務(wù)需求。

　　在各子系統直接進(jìn)行信息傳送情況下，存在系統共用數據缺乏明確的維護責任，數據的統一性難以保證，接口設計受到其他子系統功能要求的牽制等問(wèn)題，影響逐步遞進(jìn)開(kāi)發(fā)方式的實(shí)現。一種有效的改進(jìn)方案是采用共用信息平臺的方式進(jìn)行系統共用信息的管理：共用信息平臺擔負高速公路管理信息系統中共用信息的中轉中心的職責，各承擔數據采集的子系統按照一定規則將共用數據發(fā)送給共用數據平臺，由共用信息平臺進(jìn)行規范化處理后加以存儲，根據需求規則或者子系統的請求，采用規范格式將數據發(fā)送出去。這時(shí)的數據流情況如圖2所示。

　　共用信息平臺

　　共用信息平臺的確切含義是對整個(gè)高速公路管理信息系統共用數據組織結構和傳輸形式的一種規范化定義，以及一個(gè)對共用數據進(jìn)行組織、存儲、查詢(xún)、通訊等管理服務(wù)的數據倉庫[3]系統。

　　共用信息平臺的責任在于：

　　從各子系統中提取共享數據，并對多來(lái)源渠道、相互不一致的數據進(jìn)行數據融合處理。

　　完成對于實(shí)時(shí)數據和歷史數據的組織，以保證數據間關(guān)系的正確性、可理解性和避免數據冗余。

　　根據服務(wù)請求和查詢(xún)權限對客戶(hù)系統提供信息服務(wù)，對于自身存放的數據直接加以組織輸出，對于其他子系統存放的細節數據由共用信息平臺提供查詢(xún)通道。

　　從實(shí)現形式上看，共用信息平臺具有分布式數據倉庫的特征。對于各子系統經(jīng)常使用的數據存儲在共用信息平臺自身的數據庫中，而一些偶然使用的細節數據則僅在共用信息平臺中紀錄存放位置、更新時(shí)間、數據結構等信息，遇到查詢(xún)請求時(shí)共用信息平臺首先從相應子系統中提取數據，而后轉送給等待服務(wù)的客戶(hù)。

　　面向用戶(hù)的共用數據組織關(guān)系描述

　　面向用戶(hù)的共用數據組織關(guān)系描述，是為各子系統進(jìn)行數據查詢(xún)時(shí)提供可理解的數據間關(guān)系說(shuō)明。這種數據關(guān)系包括：有關(guān)數據在空間位置及時(shí)間上的聯(lián)系，數據的確切含義等。共用信息平臺通過(guò)共用數據規范保障對外服務(wù)的信息透明度，其中涉及如下與用戶(hù)查詢(xún)密切相關(guān)的基本概念：參照系、數據類(lèi)型、數據粒度。

　　路網(wǎng)參照系

　　由于交通信息系統涉及的各種事件（點(diǎn)事件，例如交通事故、地點(diǎn)車(chē)速等；區域事件，例如路段行駛車(chē)速等），需要在具有空間位置表現能力的系統（例如GIS-T）中定位，所以需要為整個(gè)高速公路管理信息系統建立統一參照系作為空間信息組織框架。

　　路網(wǎng)參照系采用一種類(lèi)似里程樁號的方式定義各種交通事件的發(fā)生位置，構成交通信息空間組織框架。為了適應不同的數據詳細程度要求，路網(wǎng)參照系采用了能夠從細致向粗略變換的三套參照系：基本路網(wǎng)參照系、中觀(guān)路網(wǎng)參照系、宏觀(guān)路網(wǎng)參照系。

　　基本路網(wǎng)參照系基本路網(wǎng)參照系提供了道路路段以及立交的幾何數據詳細描述，利用它能夠精確確定交通事件的空間位置。

　　基本路網(wǎng)參照系采用圖（X，A）來(lái)描述路網(wǎng)拓撲關(guān)系，其中X為結點(diǎn)的集合，而A為有向邊的集合。結點(diǎn)對應于高速公路的交叉點(diǎn)，采用平面坐標值描述其空間位置，采用結點(diǎn)編碼與其他數據之間建立聯(lián)系；邊對應于兩個(gè)結點(diǎn)之間的高速公路路段，采用兩端結點(diǎn)編號定義在路網(wǎng)中的拓撲關(guān)系，采用幾何樣條曲線(xiàn)描述邊的平面位置關(guān)系，采用直線(xiàn)和圓曲線(xiàn)描述邊的縱斷面線(xiàn)形。在基本路網(wǎng)參照系中有一種特殊的邊——連接邊，用于描述立交的連接匝道幾何參數。

　　中觀(guān)路網(wǎng)參照系

　　中觀(guān)路網(wǎng)參照系描述了路網(wǎng)結點(diǎn)的空間位置，路網(wǎng)結點(diǎn)之間的道路連接情況，連接路段的長(cháng)度，以及連接路段的空間位置情況。與基本路網(wǎng)參照系相比，中觀(guān)路網(wǎng)參照系省略了道路互通式立交的連接方式，以及出入口的細致情況。

　　宏觀(guān)路網(wǎng)參照系

　　宏觀(guān)路網(wǎng)參照系用于說(shuō)明路網(wǎng)的宏觀(guān)情況，描述了路網(wǎng)結點(diǎn)的空間位置、路網(wǎng)結點(diǎn)之間的道路連接情況，以及連接路段的長(cháng)度。與基本路網(wǎng)參照系相比，宏觀(guān)路網(wǎng)參照系省略了道路的連接方式（互通式立交的詳細情況），路線(xiàn)的詳細空間位置，以及出入口的情況。

　　共用數據類(lèi)型

　�。�1）道路技術(shù)數據

　　道路技術(shù)數據：包括道路幾何參數（平面線(xiàn)形參數、縱斷面線(xiàn)形參數、橫斷面線(xiàn)形參數）及路面鋪裝數據。道路幾何參數由高速公路設計資料工程數據庫提供，道路鋪裝數據由高速公路設計資料工程數據庫提供原始數據，由高速公路養護管理系統提供更新數據。

　�。�2）交通流特征數據

　　交通流特征數據定義在路網(wǎng)參照系之上，其數據具有車(chē)種構成、數量、數據粒度等方面的特征。

　�。�3）OD數據

　　確切地講是高速公路出入口OD數據，它定義在空間結點(diǎn)對參照系之上，其數據具有數量、車(chē)種構成和粒度等特征。

　　數據粒度層次

　　信息粒度是反映信息詳細程度的概念。為適應不同子系統信息需求的詳細程度不同，共用信息平臺采用信息粒度層次對數據進(jìn)行必要的組織。

　�。�1）道路技術(shù)數據的粒度是通過(guò)路網(wǎng)參照系三層結構體系來(lái)提供的。

　　參照系之間的變換通過(guò)抽象運算來(lái)加以完成，即從下層參照系數據中略去部分細節數據，獲得高一層次的參照系。

　�。�2）交通流特征數據粒度反映了交通流數據在時(shí)間和空間上的細致程度。

　　按照時(shí)間軸劃分為：5分鐘交通特征（合計流量、平均車(chē)速、平均密度）、小時(shí)交通流特征（合計流量、平均車(chē)速、平均密度）、日交通流特征（合計流量、平均車(chē)速、平均密度）、月平均交通流特征（月平均日交通量、平均車(chē)速、平均密度）、年平均交通流特征（年平均日交通量、平均車(chē)速、平均密度）。

　　按空間軸劃分為：道路分段（網(wǎng)絡(luò )中邊的一段）、路段（兩個(gè)交叉點(diǎn)之間的路段）、路線(xiàn)（如104國道）上的交通流特征。

　�。�3）OD數據粒度反映了時(shí)間上的細致程度

　　OD數據劃分為：日OD量、周平均日OD量、月平均日OD量、年平均日OD量。

　　共用信息平臺所提供的信息服務(wù)方式

　　依據共用數據規范的數據查詢(xún)

　　根據路網(wǎng)參照系確定空間范圍（例如濟青高速公路K100+325至K120+383或二分公司管轄等）后，選擇數據類(lèi)型（道路技術(shù)數據、交通流數據、OD數據），確定時(shí)間范圍，定義輸出格式，進(jìn)行數據查詢(xún)。在查詢(xún)過(guò)程中，可以根據SQL-92進(jìn)行相應的數據查詢(xún)的操作。

　　主題查詢(xún)

　　主題查詢(xún)是根據某種事先設計好的數據組織結構進(jìn)行查詢(xún)的方式，例如：道路幾何線(xiàn)形與交通事故之間的關(guān)系、道路交通與社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系等。對于各種主題，系統提供事先設計的主體內容索引將相關(guān)圖表、數據組織在一起。

　　提供“共用信息底圖”

　　共用信息底圖是共用信息平臺中最為基本的共用數據。它的實(shí)際表現形式為地理信息系統中的電子地圖。在高速公路網(wǎng)管理信息系統中，信息底圖按照信息的粒度，分別采用了宏觀(guān)參照系、中觀(guān)參照系及基本參照系三種方式支持不同決策分析。在該數字地圖上輔以相應粒度的交通流量數據，便構成了共用信息平臺的信息底圖。

　　結束語(yǔ)

　　信息是組織起來(lái)的數據，知識是經(jīng)過(guò)提煉的信息。在建設功能較強的省級高速公路管理系統的過(guò)程中，為保證提高系統整體效率，需要高度重視信息組織問(wèn)題，以實(shí)現系統有效整合。共用信息平臺是針對將省級高速公路管理信息系統逐步建成行業(yè)管理的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”而提出的重要概念，與系統規劃管理、投資目標管理等手段有效結合，將有助于實(shí)現提高系統整體效率的目的。課題組正在進(jìn)行的共用信息規范、數據組織結構、數據質(zhì)量管理、信息傳輸規程等工作將進(jìn)一步完善共用信息平臺的設計理論與實(shí)踐。

　　參考文獻

　　1.[美]美國運輸部聯(lián)邦公路管理局，潘文敏等譯，高速公路管理，西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1990年。

　　2.楊東援，交通規劃決策支持系統，上海：同濟大學(xué)出版社，1997年。

　　3.[美]Tom Hammergren，曹增強等譯，數據倉庫技術(shù)，北京：中國水利水電出版社，1998年。相關(guān)性：畢業(yè)論文，免費畢業(yè)論文，大學(xué)畢業(yè)論文，畢業(yè)論文模板